CN1930717A - 燃料电池的冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池的冷却装置，即使发生急剧的负荷变动，其也能够将冷却液的电导率维持在规定范围内。燃料电池(10)的冷却装置的特征在于，可根据与制冷剂的温度相关的参数和该制冷剂电导率的相互关系来控制与制冷剂的温度相关的参数(T_H、T_L)，使得将目标设定温度下的电导率(S)维持在目标电导率范围内(S_mas－S_min)。由于根据与冷却温度相关的参数和该制冷剂电导率的相互关系来对电导率进行前馈控制，因此，即使是控制响应性较差的电导率，也能够将制冷剂的电导率可靠地维持在目标范围内。

Description

燃料电池的冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统的冷却装置，特别涉及预测电导率并控制冷却液温度的冷却装置。

背景技术

在安装于电动汽车等移动体上的燃料电池系统中，一般使用使冷却液循环的冷却装置以带走在燃料电池中产生的热。

以往作为这样的冷却装置，例如有在日本专利文献特开2002-216817号公报中公开的下述冷却装置，即：当冷却液的温度高，电导率低时，减小通往电导率降低装置(离子交换树脂)的冷却液旁通比例，而当冷却液的温度低，电导率高时，增加通向电导率降低装置的旁通比例。根据该技术，在要求高冷却性能的高温时，减小旁通流量，优先进行冷却，而在发热量较少的低温时，优先降低冷却液的电导率。

在日本专利文献特开2003-123804号公报和日本专利文献特开2003-123813号公报中也记载有同样的技术。

发明内容

本申请的申请人通过实验发现，冷却液的电导率不仅随着冷却液的使用而上升，与使用冷却液的温度也有相互关系。即，发现冷却液的温度越高，电导率就越有上升的趋势。在上述以往技术中，由于没有考虑电导率随冷却液的温度上升而上升，因此，若在温度高的状态下减小通过电导率降低装置的冷却液的比例，则有可能导致超出电导率的允许上限。

因此，本发明的目的在于提供一种燃料电池的冷却装置，即使冷却液随着燃料电池的运行状态的变化产生温度变化，该冷却装置也能够将冷却液的电导率维持在规定范围内。

为了解决上述课题，本发明是通过供应制冷剂来将燃料电池的温度调节到目标设定温度的冷却装置，其特征在于，可根据与制冷剂的温度相关的参数和该制冷剂电导率的相互关系来控制与制冷剂的温度相关的参数，使得将目标设定温度下的电导率维持在目标电导率范围内。

已发现到是：制冷剂在常规温度和电导率之间有一定的相互关系，温度越高，电导率就越高。根据该结构，根据由该申请人所发现的事实所特定的、与制冷剂温度有关的参数和制冷剂电导率的相互关系来控制与制冷剂的温度有关的参数，因此，可将对应制冷剂温度而确定的电导率调节/维持在目标电导率范围内。

在这里，“与制冷剂的温度相关的参数”是指从制冷剂的温度、制冷剂的冷却程度、燃料电池的要求输出、燃料电池的运行状态、以及外界气温所组成的群组中选出的一个以上的要素。即，该参数是直接或间接影响制冷剂的温度的要素。例如，若制冷剂的冷却程度强，则制冷剂的温度下降，若制冷剂的冷却程度弱，则制冷剂的温度上升。若燃料电池的要求输出增加，则制冷剂的温度会由于伴随电化学反应产生的热而上升，若燃料电池的要求输出减少，则会减少热的发生，制冷剂的温度也会下降。若燃料电池为高负荷运行状态，则制冷剂的热量上升，若为低负荷运行状态，则制冷剂的热量下降。若外界气温高，则制冷剂的温度上升，若外界气温低，则制冷剂的温度也降低。

在这里，所谓“对与制冷剂的温度相关的参数进行控制”，可通过改变提供给燃料电池的制冷剂的供给状态的制冷剂供给状态变更装置来实现。在这里，所谓制冷剂的供给状态包括：用外部冷却装置(散热器)使制冷剂温度下降了的、提供给燃料电池之前的制冷剂温度以及对燃料电池的制冷剂供给量(压力和流量)。

当制冷剂的电导率超过目标电导率的范围或者预测要超过该范围时，通过改变对燃料电池的制冷剂的供给状态(优选的是降低所供给的制冷剂的温度或者增加制冷剂供给量)来抑制制冷剂的温度上升。其结果是，电导率被维持在目标电导率范围内。

另外，所谓“对与制冷剂的温度有关的参数进行控制”，可通过改变燃料电池的运行状态的运行状态变更装置来实现。在这里，所谓运行状态例如包括：燃料电池的输出(发电量或功率等)、燃料气体和氧化气体的供给量(压力或流量等)、以及作为燃料电池运行温度的目标设定温度。

当制冷剂的电导率超过目标电导率的范围或者预测要超过该范围时，通过改变燃料电池的运行状态(优选的是限制运行状态，更为优选的是停止)来抑制制冷剂的温度上升。其结果是，电导率被维持在目标电导率范围内。

另外，在这里，制冷剂的温度通过改变该制冷剂的冷却程度和燃料电池的运行状态中的至少一个来进行控制。制冷剂的温度受制冷剂的冷却程度和燃料电池的运行状态的直接影响。因此，若实施降低制冷剂的冷却程度或改变燃料电池的运行状态的控制，则可将制冷剂的温度、即电导率维持在预测的范围内。

例如，最好还包括使制冷剂的电导率降低的电导率降低装置，并且，根据基于电导率降低装置的电导率的降低量来控制与制冷剂的温度相关的参数。一般地，基于电导率降低装置的电导率的下降依赖于制冷剂与电导率降低装置接触通过的量，但是，若电导率降低装置的处理容量比较大，则基于该电导率降低装置的电导率的变化量将会发挥大的功效。因此，在这种场合下，可考虑基于电导率降低装置的电导率的降低量来预测目标设定温度下的电导率，从而可进行更为准确的电导率控制。

在这里，“电导率降低装置”是可对离子杂质进行氢离子或氧化合物离子交换，从而使电导率下降的部件，因此可使用各种部件，但具有利用了离子交换树脂的过滤器构造的部件更易于使用。

具体来说，本发明包括：测量制冷剂电导率的电导率测量单元；测量制冷剂温度的温度测量单元；根据制冷剂的电导率、制冷剂的温度、以及制冷剂温度和电导率的相互关系来预测目标设定温度下的电导率的单元；以及当目标设定温度下的电导率超过目标电导率范围时，使制冷剂的目标设定温度下降的单元。

以往，由于不控制制冷剂的温度，因此，当电导率由于制冷剂的温度上升而一旦上升时，制冷剂的冷却和基于电导率下降单元的电导率的下降将会不及时，从而造成高电导率。另一方面，每个系统制可某种程度地预测到制冷剂在暖机后将变成怎样的温度。根据该结构，测量某时刻的电导率和制冷剂的温度，如果可将它们用于相互关系，则可预测各种温度下的制冷剂的电导率。因此，当某目标设定温度下的电导率超过目标电导率范围时，若改变目标设定温度以使得电导率进入该范围，则电导率将不会异常升高。即，将暖机后的制冷剂温度作为目标设定温度来进行管理，并利用影响制冷剂温度的参数和制冷剂电导率的相互关系来预先推测目标设定温度下的电导率，由于调节与温度有关的参数，使该预测的电导率进入目标电导率的范围内，因此，可进行用于将目标设定温度下的电导率保持在适当范围内的控制(前馈控制)。

另一方面，还可以包括：在目标设定温度下的电导率不超出目标电导率范围的范围中，使制冷剂的目标设定温度上升的单元。并不是制冷剂的温度越低就越好，从系统动作方面来说，多优选设定为无故障范围的温度。例如，虽然制冷剂的电导率越小越好，但为了缩短燃料电池的启动时间或使发电效率最大化，需要制冷剂的温度是某程度的高温。因此，优选在使制冷剂的电导率不超出目标电导率的范围中使温度上升。

附图说明

图1是第一实施方式的燃料电池系统的模块图；

图2是说明第一实施方式中冷却装置的动作的流程图；

图3是在暖机之后电导率仍然较低时的冷却液温度和电导率的控制特性图；

图4是说明利用第一实施方式的目标电导率范围进行控制的冷却液温度和电导率的控制特性图；

图5是第二实施方式的燃料电池系统的模块图；

图6是说明第二实施方式中冷却装置的动作的流程图；

图7是不改变电导率的控制中的冷却液温度和电导率的控制特性图；

图8是使电导率下降的控制中的冷却液温度和电导率的控制特性图；

图9是本发明的功能模块图。

具体实施方式

下面参照附图说明用于实施本发明的优选实施方式。下面的实施方式是将本发明的冷却装置应用于安装在电动汽车等移动体上的燃料电池系统中。这些实施方式只是简单的示例，本发明并不局限于下述公开内容。

(第一实施方式)

本发明的第一实施方式涉及在没有考虑电导率因电导率降低装置而直接降低的情况下的冷却控制。图1示出了本燃料电池系统的系统整体图。如图1所示，在该燃料电池系统中，冷却液的循环通道11被设置成可使得冷却液在燃料电池组10的内部循环。循环通道11分为旁通通道12和设置了散热器14的冷却通道13，并被构成可通过三通阀17对旁通通道12和冷却通道13进行选择。在循环通道11中设有冷却液泵13，从而可进行冷却液的强制循环，所述冷却液泵13被以基于控制部20的控制信号的转速来驱动。在燃料电池组10的出口设有检测冷却液温度的温度计St和检测冷却液电导率的电导率计Sc。

燃料电池组10被构成为层叠多个单电池，并可发出高压电。各个单电池通过由透气性良好的隔板夹持MEA(Membrane Electrode Assembly，膜电极)来构成，其中所述MEA是燃料极和空气极两个电极夹持高分子电解质膜的构造。燃料极在多孔质支撑层上设置了燃料极用催化剂层，空气极在多孔质支撑层上设置了空气极用催化剂层。由于燃料电池组10因伴随发电的电化学反应而发热，因此，可通过冷却液维持在适当的温度范围内。

向该燃料电池组10提供燃料气体即氢气的氢气供给系统具有：对从图中未示出的燃料气体供给源(高压罐、改质器、储氢合金罐等)提供的氢气进行调压，从而维持在规定供给压力的调压阀21；阻断向燃料电池组10提供氢气的燃料电池入口截止阀22；以及阻断从燃料电池组10排出氢排气的燃料电池出口截止阀23。从燃料电池出口截止阀23释放的燃料排气被提供给图中未示出的稀释器，通过空气进行稀释后被排出。

另外，在向燃料电池组10提供作为氧化气体的空气的系统中，通过压缩机30从图中未示出的空气取入口压缩并供应空气，将其提供给电化学反应，然后作为空气排气排出。

这些提供氢气的系统和提供空气的系统中的各个阀和泵可以根据来自控制部20的控制信号来进行驱动。

控制部20是ECU(Electric Control Unit，电子控制装置)等公知的汽车控制用的通用计算机系统，其具有图中未示出的中央处理装置(CPU)、RAM、ROM等，并能够通过执行存储在ROM等中的计算机程序，使本燃料电池系统作为本发明的冷却装置进行动作。特别是其特征在于，控制部20在内部将如图3和图4所示的冷却液的温度和电导率之间的相互关系存储为数据表。由于该相互关系是一次线性关系，因此也能够以关系式形式进行存储。如果控制部20判断出某时刻的冷却液的温度和电导率，通过参照该相互关系，即可对此后冷却液的温度发生了变化时的导电率进行预测。由图3和图4可看出，当确定了某时刻的电导率和温度时，会确定一个点，在温度从该点开始上升的同时，电导率发生线性地变化。若初始电导率比较高，则之后的电导率随温度的上升而从该点开始上升。若初始电导率比较低，则从该较低位置开始上升，其上升率(变化系数)相同，与初始电导率的大小无关。

图3和图4所示的冷却液的温度和电导率的相互关系仅是简单的示例，由于会因各种原因而呈现出各种各样的相互关系，因此，优选对每一燃料电池系统进行实测以求得该相互关系。

在上述结构中，通过向燃料电池组10的燃料极一侧供应氢气，向空气极一侧供应空气而使燃料电池组10进行发电。为了去除伴随发电而产生的热，控制部20驱动冷却液泵18，使冷却液在循环通道11内循环，从而冷却燃料电池组10的内部。控制部20参照来自温度计St的检测信号来识别冷却液的温度。在起动时刻等无需进行冷却的场合下，将三通阀17切换到旁通通道12一侧来进行冷却液的循环，而当燃料电池组10的温度上升至需要冷却时，控制部20输出驱动电动机15的控制信号，使风扇16旋转从而由散热器14对冷却液实施空冷，使得冷却液的温度下降。

在上述冷却系统中流通的冷却液是纯水或者是溶解了降低冰点的溶质(乙二醇等)的防冻剂。由于在冷却液等溶剂中溶入了在燃料电池组中产生的离子，或者析出有配管材料，因此即使是纯水，也会由于含有若干离子成分而表现出某种程度的电导率。

图3示出了冷却液的温度和电导率的相互关系图。如图3所示，由于离子分子的动作与温度成比例呈现活性，因此，在温度上升的同时，冷却液的电导率也上升。然而，在燃料电池中，冷却液是用于散热的，如果冷却液的电导率过高，则会在燃料电池内部引起短路或发电电力减少，发电电压下降的问题。因此，燃料电池的电导率必须被控制在某程度以下。

但是，冷却液的电导率与温度有相互关系，当冷却液的温度比较高时，冷却液的温度不会立即下降，因此，电导率也不会下降。并且，即使使用电导率降低装置，也无法使电导率迅速下降。因此，在负荷量激增，冷却液温度急剧上升的情况下，电导率有可能超出其容许范围。并且，若冷却液的电导率过度增加，则有可能在燃料电池内产生短路，发电量下降或发电停止，故期望将冷却液的电导率控制在允许范围内。因此，在本实施方式中，通过如下所示的处理将电导率维持在规定的范围内。

参照图2的流程图和图4所示的冷却液的温度和电导率的相互关系来说明本第一实施方式的燃料电池系统的冷却装置中的处理。由于该冷却液温度控制的变化缓慢，因而可以不像其它处理那样频繁进行，因此，在到达其定时之前优先进行其它处理(S1：否)。

在图4的相互关系图中，斜线表示的电导率S_max～S_min区间是对电导率进行前馈控制而希望保持的目标电导率范围。在下面的动作中，在起动时(时刻T₀)测量冷却液的电导率和温度，并控制将来暖机后的电导率，但该控制不特别限定于起动时，也可在间歇运行的再次开动时等其它合适的定时实施。其特征在于，根据某时刻的电导率和温度来控制冷却液的温度，从而将未来的电导率控制在固定范围内。控制部20虽然可设定目标冷却液温度，但在本实施方式中，将正常运行的暖机后的温度T_H作为包含初始状态的标准目标温度，并根据暖机时的电导率的大小，再次设定比温度T_H低的目标温度T_L。

若到达进行冷却液温度控制的时刻(S1：是)，则控制部20读入来自电导率计Sc的检测信号，并测量当前时刻的电导率S₀(S2)。同时，还读入来自温度计St的检测信号，并测量当前时刻的温度T₀(S3)。接着，控制部20根据当前时刻的电导率S₀和温度T₀来预测暖机后的电导率S_H(S4)。在诸如安装在电动汽车上的燃料电池系统中，冷却液的温度由于燃料电池中的电化学反应而从起动时开始上升，但若燃料电池的负荷(行驶状态)恒定，则会有使冷却系统的冷却和燃料电池的发热保持均衡的温度，并且随着与该温度相接近，温度的变化越发缓慢。尽管燃料电池系统的温度能到什么程度是与每种系统的规格相对应的，但是可根据当前时刻的燃料电池的要求负荷、正常行驶状态的负荷量、或者统计推导出的预测负荷量来预测冷却液的近似均衡温度。控制部20将该均衡温度作为暖机后的温度T_H，并根据表示图4所示相互关系的表格或计算式来推导暖机后的温度T_H的电导率S_H。

如图3所示，当前时刻的温度T0下的电导率为S0，在图3的相互关系图上，相当于点A所示的位置，此时，若就此不变地根据常规的温度控制来运行燃料电池系统，则电导率会沿该直线上升，并在暖机后的温度T_H时到达点A’的位置。当如图3的相互关系图所示，该点A’的电导率在合适的电导率范围的上限S_max以下时(点A’)不会有问题，但当如图4的相互关系图所示，当由于出发点的点A的电导率S₀升高，而使得暖机温度T_H下的电导率AH超出斜线的目标电导率范围的上限S_max时，则需要降低电导率。

因此，在目标冷却液温度是通常设定的温度T_H的情况下(S5：是)，当根据相互关系图预测的电导率S_H超过上限值S_max时(是)，则控制部20将暖机后的目标冷却液温度变更成T_L(S7)。

根据图4可知，即使电导率从点A开始变化，在该目标冷却液温度T_L下，电导率A_L也会在目标电导率范围的上限值S_max以下。因此，若能够将冷却液的温度上升抑制在该目标冷却液温度T_L，则能适当控制电导率。

在这里，冷却液的温度由几个要素决定。一个是对燃料电池组10所要求的输出。若燃料电池的输出增加，则伴随电化学反应而产生的热会增加，从而冷却液的温度进一步上升。另外，燃料电池系统整体的运行状态也会产生影响。若系统所需的负荷较高，则冷却液的温度也会容易进一步上升。另外，外界气温直接影响空冷强度。若外界气温较高，则冷却液的温度也会容易进一步上升。

能够使得控制部20对由于这些要素而不同的冷却液温度强制进行控制的因素有：散热器14中的空冷强度控制、冷却液泵18中的冷却液的流量控制、以及对燃料电池组10的发电输出的抑制控制。控制部20可通过单独使用或组合使用这些控制因素来将冷却液的温度抑制在目标温度的范围内。

若将目标冷却温度设定为低温，则需要在冷却性能允许的范围内提高冷却液的冷却强度。因此，控制部20将三通阀17切换到冷却通道13，从而切换到基于通过散热器14的风的自然空冷。当利用自然空冷没有充分冷却时，控制部20会向电动机15提供控制信号而使风扇16旋转，从而提高基于散热器14的空冷强度。当夏季等外部气温较高，单凭通常的风扇旋转不能使冷却强度充足时，控制部20向电动机15提供用于增加转速的信号，从而使风扇16高速旋转来提高空冷强度。另外，控制部20对冷却液泵18也设定对应所必需的冷却强度的转速。

若处于通常的要求冷却强度范围内，则可利用上述任一冷却控制来将冷却液维持在目标设定温度T_L，但当外界气温变得更高时，由于冷却延迟，有时冷却液的温度会超过目标设定温度T_L。因此，当即使控制部20根据与温度有关的参数最大限度地利用该系统的冷却能力，却仍判断冷却液的冷却不充分时(S8：否)，则将燃料电池组10中设定的要求输出值本身再次设定为低输出(S9)。该低输出例如可通过降低调压阀21的调节压力、暂时关闭截止阀22和23、以及减少压缩机30驱动量等措施来实现。

若能够根据上述控制将冷却液的温度维持在T_L，则低温设定下的电导率SL也能够被控制在目标电导率范围内。

另一方面，冷却液的温度有时在某程度下高些好。因此，优选在不超过电导率的上限值S_max的范围内将冷却液的温度设定得高些。因此，在控制部20将冷却液的目标设定温度设为低温T_L的情况下(S5：否)，当即使在通常的冷却液设定温度T_H下电导率S_H也在上限值S_max以下时(S10：是)，将设低的目标冷却液温度返回到通常温度T_H(S11)。

例如在图4中，当开始动作时刻在位置C时，不用说低冷却温度T_L时的电导率(位置C_L)在上限值S_max以下，就连常规温度T_H时的也在上限值S_max以下(位置C_H)。这样，冷却液的温度就下降过度了。此时，应该将冷却液的目标设定温度返回T_H。

为了使冷却液的温度再度上升，例如控制部20可减小风扇16的转速，或停止旋转以切换到自然空冷，或者进一步将三通阀17切换到旁通通道12，从而停止基于散热器14的冷却。并可以进一步减小冷却液泵18的转速。

根据上面本第一实施方式的冷却处理，其结果是，暖机后的温度下的电导率维持在由相互关系的直线斜率确定的目标电导率的范围(图4的斜线)。

即，当目标设定温度的电导率S_H超过目标电导率范围时，由于改变目标设定温度以进入该范围内，并控制使得冷却强度上升，因此能够防止电导率异常升高。

另外，当目标设定温度下的电导率在目标电导率范围以下时，由于控制冷却液的目标设定温度使之上升，因此能够维持适当的系统动作。

(第二实施方式)

本发明的第二实施方式和第一实施方式不同，其配有电导率降低装置，并涉及考虑电导率直接降低时的冷却控制。图5示出了本燃料电池系统的系统整体图。如图5所示，在该燃料电池系统中，在第一实施方式的冷却液的循环通道11中设有相当于本发明的电导率降低装置的离子交换器19。另外，在循环通道11中设有次要冷却装置，该次要冷却装置中设有热交换器30，并通过该热交换器和流经作为主要通道的循环通道11的冷却液进行热交换。该次要冷却装置由调压阀31、冷凝器32、循环泵33构成，并可通过热交换器30从流经循环通道11的冷却液中吸收热，从而使冷却液的温度下降。其它结构和第一实施方式相同。

离子交换器19通过在形成了流道的箱体中填充增大表面积的球状或纤维状的离子交换树脂来构成。离子交换树脂是由阳离子交换树脂和阴离子交换树脂构成的合成树脂，并设有官能团，阳离子吸附在阳离子交换树脂上，阴离子吸附在阴离子交换树脂上。通过使冷却液通过该离子交换器19来消除离子，并降低冷却液的电导率。另一方面，由于冷却液从填充的离子交换树脂中通过，因此，在离子交换器19中发生压力损失，从而难以循环大量的冷却液。因此，在本实施方式中设置了使用热交换器30的次要冷却装置，可进一步降低冷却液的温度，并在循环冷却液的水量减少的情况下，也能够维持一定程度的冷却强度。另外，由于设置了上述次要冷却装置，因此，能够增大离子交换器19的容量，从而提升了电导率降低能力。因此，在本实施方式中，在用于维持电导率的本发明的冷却控制中也可以将由于离子交换器19而导致的电导率降低考虑进去。

为了应付离子交换器的压力损失，除了使用上述的热交换器30之外，还可以在循环通道上设置并联的旁通通道，并在该旁通通道中设置离子交换器。

下面参照图6的流程图说明本第二实施方式的燃料电池系统的冷却装置中的处理。

在测量起动时或间歇运行再次开始动作时的冷却液的电导率S₀和温度T₀，并求解目标设定温度T_H或T_L下的预测电导率S_H或S_L的处理之前，与第一实施方式相同(S21～S24)。

由于在本第二实施方式中设置了离子交换器19，因此，可期待基于离子交换来降低冷却液的电导率。所述电导率的降低量与可流经离子交换器19的冷却液的水量、即冷却液泵18的转速相关地确定。冷却液泵18的转速由于根据冷却液的目标设定温度而有所不同，因此，可根据当前时刻的目标设定温度是通常温度T_H还是低温T_L来预测由冷却液泵的转速确定的循环水量以及电导率的降低量。

因此，在当前的目标设定温度是通常温度T_H时(S25：是)，控制部20对应到达通常温度T_H之前的循环水量来预测暖机后的电导率降低量ΔS_H(S26)。然后，从在步骤S24中预测的暖机后的电导率S_H中减去离子交换器19引起的电导率降低量ΔS_H，其差即为暖机后的电导率S_H(S27)。

另外，在当前的目标设定温度是低温设定T_L时(S25：否)，对应低温设定T_L下的循环水量来预测暖机后的电导率降低量ΔS_L(S35)。然后，从在步骤S24中预测的暖机后的电导率S_L中减去离子交换器19引起的电导率降低量ΔS_L，其差即为暖机后的电导率S_L(S36)。

这样，考虑离子交换器的电导率降低部分来预测电导率之后的冷却控制和第一实施方式几乎没有什么改变。即，若预测电导率S_H超过上限值S_max(S28：是)，则将冷却液的目标设定温度变成低温(S29)，若能够达到冷却能力，则直接结束(S30：是)，若没有达到冷却能力(S30：否)，则降低设定燃料电池组10的输出本身(S31)。另外，在低温设定中，当电导率S_H在通常温度T_H下也没有越过上限值S_max时(S37：是)，将冷却液的目标设定温度返回通常温度T_H(S38)。

根据本第二实施方式，例如如图7所示，由于考虑了由离子交换器19引起的电导率降低部分，因此，若冷却液是低温设定T_L，则与没有离子交换器19的情况(位置A_L)相比较，暖机后的电导率S_L仅下降电导率降低量ΔS_L(位置E_L)。另外，若冷却液是通常设定T_H，则与没有离子交换器19的情况(位置A_H)相比较，暖机后的电导率S_H仅下降电导率降低量ΔS_H(位置E_H)。因此，如图7所示，可始终将电导率控制为恒定而与冷却液的温度无关。

其它的作用效果和上述第一实施方式相同。

(其它实施方式)

图9示出的是本发明燃料电池系统的功能模块图。只要能以某种方式实现下述功能，则可对本发明进行各种改变以适用于上述实施方式以外的各种方式中。

即，如图9所示，作为功能模块，本发明包括：测量制冷剂电导率的电导率测量单元1；测量制冷剂温度的温度测量单元2；根据制冷剂的电导率、制冷剂的温度以及以某方式把握的制冷剂的温度和电导率的相互关系4来预测目标设定温度下的电导率的单元3；以及当目标设定温度下的电导率超过目标电导率范围时，使目标设定温度降低的单元5。另外，优选具有：在目标设定温度下的电导率不超出目标电导率范围的范围中使目标设定温度上升的单元6。具体来说，例如在上述实施方式中，虽然控制冷却液的目标设定温度来将电导率维持在预定范围中，但也可以控制电导率的下降率来将暖机后的电导率维持在规定范围内。即，可通过设定作为目标的暖机后的电导率，并通过例如控制冷却液泵18的转速来对电导率进行控制，使得离子交换器19除去离子以达到该电导率。

例如图8所示，通过积极控制电导率降低，可提高离子交换器19的容量、即提高电导率降低能力，并由此可使暖机后的电导率比起动时的电导率有进一步的下降。

另外，冷却装置是示例性的，可以考虑各种冷却液的冷却方法，而不仅限于上述实施方式。

另外，本发明并不限于在燃料电池系统暖机时进行实施。例如，也可在燃料电池系统的运行中进行控制，使得根据来自由燃料电池供电的负荷装置(例如车辆用的驱动用电动机和燃料电池用辅机)的负荷要求量来预测燃料电池的温度上升，并维持电导率。

另外，在上述实施方式中虽然是预测温度上升，但并不限定于此。例如，可以由温度传感器直接或间接检测燃料电池的温度和冷却液(制冷剂)的温度，当该温度超过对应目标电导率范围的电导率上限温度时，改变冷却液的温度控制和燃料电池的运行状态(反馈控制)。此时，优选预先考虑能够充分容许固有电导率界限的余量，来设定电导率上限温度。

工业实用性

以上，根据本发明，由于可根据与制冷剂温度相关的参数和与该制冷剂电导率的相互关系而将电导率可靠地维持在目标范围内，因此可适用于由于电导率升高而产生故障的燃料电池系统。该燃料电池系统可以安装在车辆之类的地上移动体、船舶之类的海上移动体、潜水艇之类的海中移动体以及飞机之类的空中移动体中，也可以被设置成电厂之类的不动产来加以利用。

Claims (8)

1.一种燃料电池的冷却装置，通过供应制冷剂来将燃料电池的温度调节到目标设定温度，其特征在于，

可根据与制冷剂的温度相关的参数和该制冷剂电导率之间的相互关系来控制与所述制冷剂的温度相关的参数，使得将目标设定温度下的电导率维持在目标电导率范围内。

2.如权利要求1所述的燃料电池的冷却装置，其中，与所述制冷剂的温度相关的参数是指从所述制冷剂的温度、所述制冷剂的冷却程度、所述燃料电池的要求输出、所述燃料电池的运行状态、以及外界气温所组成的群组中选出的一个以上的要素。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池的冷却装置，其中，所述制冷剂的温度是通过改变该制冷剂的冷却程度和所述燃料电池的运行状态中的至少一个来进行控制的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料电池的冷却装置，还包括使所述制冷剂的电导率降低的电导率降低装置，

并且，根据基于所述电导率降低装置的电导率的降低量来控制与所述制冷剂的温度相关的参数。

5.如权利要求1所述的燃料电池的冷却装置，包括：

测量所述制冷剂电导率的电导率测量单元；

测量所述制冷剂温度的温度测量单元；

根据所述制冷剂的电导率、所述制冷剂的温度、以及所述制冷剂温度和电导率的相互关系来预测所述目标设定温度下的电导率的单元；以及

当所述目标设定温度下的电导率超过所述目标电导率范围时，使所述目标设定温度下降的单元。

6.如权利要求5所述的燃料电池的冷却装置，还包括：在所述目标设定温度下的电导率不超出所述目标电导率范围的范围中，使所述目标设定温度上升的单元。

7.一种燃料电池的冷却方法，通过提供制冷剂来将燃料电池的温度调节到目标设定温度，所述方法包括下述步骤：

测量所述制冷剂电导率的步骤；

测量所述制冷剂温度的步骤；

根据所述制冷剂的电导率、所述制冷剂的温度、以及所述制冷剂温度和电导率的相互关系来预测所述目标设定温度下的电导率的步骤；以及

当所述目标设定温度下的电导率超过所述目标电导率范围时，使所述目标设定温度下降的步骤。

8.如权利要求7所述的燃料电池的冷却方法，还包括：在所述目标设定温度下的电导率不超出所述目标电导率范围的范围中，使所述目标设定温度上升的步骤。

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