DE102019116105A1

DE102019116105A1 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102019116105A1
Application number: DE102019116105.3A
Authority: DE
Inventors: Keita Yamaue; Hiroyuki Imanishi; Tomotaka Ishikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-12-24
Also published as: US11011762B2; CN110635151A; US20190393519A1; CN110635151B; JP2019220385A; JP7077814B2

Abstract

Wenn eine Zeitspanne von einem Stopp bis zu einem Start eines Brennstoffzellensystems eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet, beschafft ein Controller des Brennstoffzellensystems eine erste elektrische Leitfähigkeit eines Kühlmittels, das sich in einem Bereich vom Kühler bis vor eine Verbindungsstelle eines Endabschnitts in einem Kühlmittelkreislaufströmungsweg befindet, und eine zweite elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels, das sich auf einer stromabwärts gelegenen Seite eines Ionentauschers in einem Bypassströmungsweg befindet, und verwendet die beschaffte erste elektrische Leitfähigkeit und zweite elektrische Leitfähigkeit sowie eine vorbestimmte elektrische Sollleitfähigkeit eines Zuführkühlmittels, um den Betrieb eines Strömungsaufteilventils so zu steuern, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird und regelt dadurch ein Durchflussmengenverhältnis.

Description

HINTERGRUND
GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik, die mit einem Brennstoffzellensystem verknüpft ist.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Konfiguration eines Kühlmittelkreislaufsystems, das zum Kühlen einer Brennstoffzelle vorgesehen ist, beinhaltet einen Wärmetauscher, der die Wärme eines Kühlmittels abgibt, und einen Ionentauscher, der Ionen aus dem Kühlmittel entfernt (wie beispielsweise in der JP 2003-123813 A beschrieben).
Wenn ein Brennstoffzellensystem mit dem Kühlmittelkreislaufsystem über einen längeren Zeitraum stillsteht, wird wahrscheinlich eine größere Menge an Ionen aus dem Wärmetauscher in das Kühlmittel eluiert, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels erhöht wird. Wenn das Kühlmittel mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit in die Brennstoffzelle strömt, kann dies den spezifischen Widerstand des Kühlmittels verringern und eine elektrische Leckage durch das Kühlmittel verursachen.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung kann durch die folgenden Aspekte verwirklicht werden.

(1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen. Dieses Brennstoffzellensystem hat eine Brennstoffzelle; einen Kühler, der konfiguriert ist, um Wärme eines Kühlmittels abzugeben, das zum Kühlen der Brennstoffzelle verwendet wird; einen Kühlmittelkreislaufströmungsweg, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Kühlmittel zwischen der Brennstoffzelle und dem Kühler zirkuliert, wobei der Kühlmittelkreislaufströmungsweg einen Kühlmittelzufuhrströmungsweg beinhaltet, der so konfiguriert ist, dass ein Zuführkühlmittel, das das der Brennstoffzelle zuzuführende Kühlmittel ist, durch diesen strömt; und einen Kühlmittelauslassströmungsweg, der so konfiguriert ist, dass das aus der Brennstoffzelle abgegebene Kühlmittel durch diesen strömt; eine Pumpe, die in dem Kühlmittelkreislaufströmungsweg angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Kühlmittel anzutreiben; einen Bypassströmungsweg mit einem Endabschnitt, der mit dem Kühlmittelzufuhrströmungsweg verbunden ist, und einem anderen Endabschnitt, der mit dem Kühlmittelauslassströmungsweg verbunden ist, wobei der Bypassströmungsweg konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Kühlmittel unter Umgehung des Kühlers strömt; ein Strömungsaufteilventil, das konfiguriert ist, um ein Durchflussmengenverhältnis einer Durchflussmenge des in den Kühler strömenden Kühlmittels zu einer Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg strömenden Kühlmittels zu regeln; einen Ionentauscher, der in dem Bypassströmungsweg angeordnet ist; und einen Controller, der konfiguriert ist, um den Betrieb des Strömungsaufteilventils zu steuern. Wenn eine Zeitspanne von einem Stopp bis zu einem Start des Brennstoffzellensystems eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet, beschafft der Controller eine erste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels, das vom Kühler bis vor eine Verbindungsstelle des einen Endabschnitts im Kühlmittelkreislaufströmungsweg angeordnet ist (das sich in einem Bereich vom Kühler bis vor eine Verbindungsstelle des einen Endabschnitts im Kühlmittelkreislaufströmungsweg befindet), und eine zweite elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels, das auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Ionentauschers im Bypassströmungsweg angeordnet ist (das sich auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Ionentauschers im Bypassströmungsweg befindet), und verwendet die beschaffte erste elektrische Leitfähigkeit und zweite elektrische Leitfähigkeit sowie eine vorgegebene elektrische Sollleitfähigkeit des Zuführkühlmittels, um den Betrieb des Strömungsaufteilventils so zu steuern, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird und regelt dadurch das Durchflussmengenverhältnis. Wenn in dem Brennstoffzellensystem dieses Aspekts die Stoppzeitspanne des Brennstoffzellensystems die vorgegebene Zeitspanne überschreitet, steuert der Controller den Betrieb des Strömungsaufteilventils so, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird und regelt dadurch das Durchflussmengenverhältnis. Selbst wenn das Brennstoffzellensystem über einen längeren Zeitraum stillsteht und eine größere Menge an Ionen aus dem Kühler in das Kühlmittel eluiert wird, reduziert diese Konfiguration die Wahrscheinlichkeit, dass das Kühlmittel mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit der Brennstoffzelle zugeführt wird.
(2) Im Brennstoffzellensystem des vorstehend beschriebenen Aspekts kann der Controller bewirken, dass die Pumpe bei der Regelung des Durchflussmengenverhältnisses mit einer maximalen Drehzahl betrieben wird. Im Allgemeinen erhöht der Ionentauscher ein Austauschverhältnis von Ionen im Kühlmittel mit einer Erhöhung der Durchflussmenge des im Ionentauscher strömenden Kühlmittels. Im Brennstoffzellensystem nach diesem Aspekt kann der Controller bewirken, dass die Pumpe mit der maximalen Drehzahl betrieben wird. Diese Konfiguration ermöglicht eine höhere Durchflussmenge des Kühlmittels in den Ionentauscher und ermöglicht damit die Entfernung einer größeren Menge an Ionen im Kühlmittel aus dem Kühlmittel.
(3) Wenn im Brennstoffzellensystem des vorstehend beschriebenen Aspekts eine integrierte Durchflussmenge des seit Beginn der Regelung des Durchflussmengenverhältnisses in den Kühler strömenden Kühlmittels gleich einem vorbestimmten Referenzwert wird, der gleich oder größer als eine Kapazität des Kühlmittels im Kühler ist, kann der Controller die Regelung des Durchflussmengenverhältnisses beenden. Wenn im Brennstoffzellensystem dieses Aspekts die integrierte Durchflussmenge gleich oder größer als die Kapazität des Kühlmittels wird, wird das Kühlmittel mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit, das vor der Regelung des Durchflussmengenverhältnisses in den Kühler eingebracht wird, durch das Kühlmittel mit der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit ersetzt. Diese Konfiguration reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Leitfähigkeit des der Brennstoffzelle zuzuführenden Kühlmittels die elektrische Sollleitfähigkeit übersteigt.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Aspekten als den vorstehend beschriebenen verwirklicht werden, z. B. als ein Steuerungsverfahren für ein Brennstoffzellensystem und ein Fahrzeug mit einem daran montierten Brennstoffzellensystem.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Brennstoffzellensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm, das einen Detektor für eine elektrische Leckage im Brennstoffzellensystem darstellt; und
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung zeigt, die von einem Controller ausgeführt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die strichpunktiert dargestellten Pfeile in 1 zeigen die Strömung eines Kühlmittels an. Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet einen Brennstoffzellenstapel 15, ein Kühlmittelkreislaufsystem 30, ein Anodengasversorgungssystem 70, ein Kathodengasversorgungssystem 80 und einen Controller 20. Das Brennstoffzellensystem 10 ist als Stromquelle an einem Fahrzeug montiert.
Der Controller 20 ist konfiguriert, um den Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 zu steuern. Der Brennstoffzellenstapel 15 ist konfiguriert, um durch eine Reaktion eines Anodengases mit einem Kathodengas elektrische Energie bzw. Leistung zu erzeugen. Der Brennstoffzellenstapel 15 weist eine Stapelstruktur aus einer Mehrzahl von Einheits-Brennstoffzellen auf (nicht dargestellt). Gemäß der Ausführungsform sind die Einheits-Brennstoffzellen Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, die durch eine elektrochemische Reaktion von Sauerstoff mit Wasserstoff Strom erzeugen.
Das Anodengasversorgungssystem 70 beinhaltet einen Anodengastank 71, einen Anodengaszufuhrströmungsweg 72, einen Anodengaszirkulationsströmungsweg 73, eine Umwälzpumpe 76, ein Abgas-/Abwasserventil 75 und einen Abgas-/Abwasserströmungsweg 77.
Der Anodengastank 71 ist beispielsweise konfiguriert, um Hochdruckwasserstoffgas zu speichern. Der Anodengastank 71 ist über den Anodengaszufuhrströmungsweg 72 mit dem Brennstoffzellenstapel 15 verbunden. Der Anodengaszufuhrströmungsweg 72 bewirkt, dass das im Anodengastank 71 gespeicherte Anodengas zum Brennstoffzellenstapel 15 strömt. Die Durchflussmenge des Anodengases, das dem Brennstoffzellenstapel 15 aus dem Anodengastank 71 zugeführt wird, wird durch ein Steuerventil (nicht dargestellt) geregelt, das im Anodengaszufuhrströmungsweg 72 vorgesehen ist.
Der Anodengaszirkulationsströmungsweg 73 ist mit dem Brennstoffzellenstapel 15 und dem Anodengaszufuhrströmungsweg 72 verbunden, um zu bewirken, dass ein aus dem Brennstoffzellenstapel 15 abgegebenes Anodenabgas in den Anodengaszufuhrströmungsweg 72 umgewälzt wird. Das Abgas-/Abwasserventil 75 wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf Befehl des Controllers 20 geöffnet. Dadurch wird das Anodenabgas mit flüssigem Wasser über den Abgas-/Abwasserströmungsweg 77 aus dem System nach außen abgegeben.
Das Kathodengasversorgungssystem 80 beinhaltet einen Kathodengaszufuhrströmungsweg 82, einen Kathodengasauslassströmungsweg 84 und einen Kompressor 81. Das Kathodengasversorgungssystem 80 ist konfiguriert, um die Luft als Kathodengas über den Kathodengaszufuhrströmungsweg 82 zum Brennstoffzellenstapel 15 zuzuführen und ein aus dem Brennstoffzellenstapel 15 abgegebenes Kathodenabgas (ungenutztes Kathodengas) aus dem System nach außen abzugeben.
Das dem Brennstoffzellenstapel 15 zugeführte Kathodengas wird durch den Kathodengaszufuhrströmungsweg 82 geleitet. Der Kompressor 81 dient zum Austragen des Kathodengases, das durch den Kathodengaszufuhrströmungsweg 82 strömt, zum Brennstoffzellenstapel 15. Der Betrieb des Kompressors 81 wird vom Controller 20 gesteuert.
Das auf der stromabwärts gelegenen Seite des Brennstoffzellenstapels 15 befindliche Kathodenabgas wird durch den Kathodengasauslassströmungsweg 84 geleitet. Das Kathodenabgas, das durch den Kathodengasauslassströmungsweg 84 strömt, wird aus dem System nach außen abgegeben.
Das Kühlmittelkreislaufsystem 30 ist konfiguriert, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 15 unter Verwendung des Kühlmittels zu regeln. Als Kühlmittel kann ein Frostschutzmittel wie Ethylenglykol oder Kühlwasser verwendet werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird Kühlwasser als Kühlmittel verwendet.
Das Kühlmittelkreislaufsystem 30 beinhaltet einen Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 und einen Bypassströmungsweg 64. Das Kühlmittelkreislaufsystem 30 beinhaltet auch einen Hauptkühler 41, einen ersten Neben- bzw. Hilfskühler 42, einen zweiten Hilfskühler 44, ein Hauptkühlergebläse 46, ein Hilfskühlergebläse 48, eine Pumpe 32, ein Strömungsaufteilventil 36 und einen Ionentauscher 38. Das Kühlmittelkreislaufsystem 30 beinhaltet weiterhin ein erstes Leitfähigkeitsmessgerät 50 und ein zweites Leitfähigkeitsmessgerät 52. Wenn der Hauptkühler 41, der erste Hilfskühler 42 und der zweite Hilfskühler 44 nicht voneinander unterschieden werden müssen, werden diese Kühler als „Kühler 40“ bezeichnet.
Der Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 ist eine Rohrleitung, die so angeordnet ist, dass sie das Kühlmittel zwischen dem Brennstoffzellenstapel 15 und dem Kühler 40 zirkulieren lässt. Der Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 ist elektrisch mit einer Karosserieerdungsleitung bzw. -masse verbunden. Der Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 beinhaltet einen Kühlmittelzufuhrströmungsweg 62 und einen Kühlmittelauslassströmungsweg 63. Das Zuführkühlmittel, d. h. das dem Brennstoffzellenstapel 15 zuzuführende Kühlmittel, wird durch den Kühlmittelzufuhrströmungsweg 62 geleitet. Ein stromaufwärts gelegener Abschnitt des Kühlmittelzufuhrströmungsweges 62, der sich auf der stromaufwärts gelegenen Seite einer Stelle befindet, an der der Bypassströmungsweg 64 angeschlossen ist (Verbindungsstelle), wird stromaufwärtsseitiger Zufuhrströmungsweg 66 genannt, und ein stromabwärts gelegener Abschnitt auf der stromabwärts gelegenen Seite der Verbindungsstelle wird stromabwärtsseitiger Zufuhrströmungsweg 67 genannt. Das aus dem Brennstoffzellenstapel 15 ausgetragene Kühlmittel wird durch den Kühlmittelauslassströmungsweg 63 geleitet.
Der Bypassströmungsweg 64 weist einen Endabschnitt P1 auf, der mit dem Kühlmittelzufuhrströmungsweg 62 verbunden ist, und einen anderen Endabschnitt P2, der mit dem Kühlmittelauslassströmungsweg 63 verbunden ist. Der Bypassströmungsweg 64 bewirkt, dass das Kühlmittel den Kühler 40 umgeht und vom Kühlmittelauslassströmungsweg 63 zum Kühlmittelzufuhrströmungsweg 62 strömt. Der Bypassströmungsweg 64 beinhaltet einen Haupt-Bypassströmungsweg 68 mit dem einen Endabschnitt P1 und dem anderen Endabschnitt P2 und einen Neben-Bypassströmungsweg 69, in dem der Ionentauscher 38 angeordnet ist. Der Neben-Bypassströmungsweg 69 ist eine Rohrleitung, die vom Haupt-Bypassströmungsweg 68 abgezweigt und mit dem Haupt-Bypassströmungsweg 68 wieder verbunden wird. Die Platzierung des Ionentauschers 38 im Neben-Bypassströmungsweg 69 unterdrückt einen Anstieg des Druckverlustes des gesamten Bypassströmungswegs 64.
Der Kühler 40 dient zur Abgabe der Wärme des Kühlmittels, mit dem der Brennstoffzellenstapel 15 heruntergekühlt wird. Der Hauptkühler 41 wird durch den Gebläsewind des Hauptkühlergebläses 46 gekühlt. Der erste Hilfskühler 42 und der zweite Hilfskühler 44 werden durch den Gebläsewind des Hilfskühlergebläses 48 gekühlt. Der Betrieb des Hauptkühlergebläses 46 und des Hilfskühlergebläses 48 werden vom Controller 20 gesteuert.
Der Kühler 40 bewirkt, dass Ionen (z.B. Kaliumion und Fluoridion) in das Kühlmittel eluiert werden. Folgendes kann eine Ursache für diese Elution sein. Das Herstellungsverfahren des Kühlers 40 beinhaltet einen Entfernungsprozess zum Entfernen einer Oxidschicht. Die Komponenten eines Flussmittels als Material zur Entfernung der Oxidschicht werden in Form von Ionen in das Kühlmittel eluiert. Selbst wenn das Herstellungsverfahren nicht den Prozess zum Entfernen der Oxidschicht beinhaltet, können andere Arten von Ionen aus dem Kühler 40 in das Kühlmittel eluiert werden.
Die Pumpe 32 ist im Kühlmittelzufuhrweg 62 angeordnet und dient zum Antreiben des Kühlmittels und damit zum Zuführen des Kühlmittels zur stromabwärts gelegenen Seite. Das Kühlmittel wird entsprechend durch den Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 umgewälzt. Der Betrieb der Pumpe 32 wird vom Controller 20 gesteuert. Die Pumpe 32 ist elektrisch mit der Karosserieerdungsleitung bzw. -masse verbunden.
Das Strömungsaufteilventil 36 ist konfiguriert, um seine Öffnungsposition ansprechend auf einen Befehl des Controllers 20 zu ändern und dadurch ein Durchflussmengenverhältnis der Durchflussmenge des in den Kühler 40 strömenden Kühlmittels zur Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg 64 strömenden Kühlmittels zu regeln. Gemäß der Ausführungsform wird ein Drehventil als Strömungsaufteilventil 36 eingesetzt. Das Strömungsaufteilventil 36 ist an einer Verbindungsstelle des Kühlmittelauslassströmungswegs 63 mit dem Bypassströmungsweg 64 vorgesehen. Wenn die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 eine vollständig geöffnete Position (Öffnungsposition von 100%) ist, wird die gesamte Menge des in das Strömungsaufteilventil 36 strömenden Kühlmittels in den Bypassströmungsweg 64 geleitet. Wenn die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 eine vollständig geschlossene Position (Öffnungsposition von 0%) ist, wird dagegen die gesamte Menge des in das Strömungsaufteilventil 36 strömenden Kühlmittels in den Kühler 40 geleitet. Die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 kann zwischen 0% und 100% verändert werden.
Der Ionentauscher 38 ist im Neben-Bypassströmungsweg 69 des Bypassströmungswegs 64 angeordnet. Der Ionentauscher 38 ist mit einem Ionenaustauschharz gefüllt. Der Ionentauscher 38 dient dazu, die in das Kühlmittel eluierten Ionen unter Verwendung des Ionenaustauschharzes zu entfernen.
Das erste Leitfähigkeitsmessgerät 50 ist konfiguriert, um eine erste elektrische Leitfähigkeit (µS/cm) des Kühlmittels zu messen, das sich in dem Bereich vom Kühler 40 bis vor eine Verbindungsstelle des ersten Endabschnitts P1 im Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 befindet. Die gemessene erste elektrische Leitfähigkeit wird an den Controller 20 gesendet. Gemäß der Ausführungsform ist das erste Leitfähigkeitsmessgerät 50 im stromaufwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 66 vorgesehen, der eine Auslassseite des Kühlers 40 im Kühlmittelzufuhrströmungsweg 62 ist. Insbesondere ist das erste Leitfähigkeitsmessgerät 50 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Hauptkühlers 41, des ersten Hilfskühlers 42 und des zweiten Hilfskühlers 44 und auf der stromaufwärts gelegenen Seite des einen Endabschnitts P1 im stromaufwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 66 vorgesehen.
Das zweite Leitfähigkeitsmessgerät 52 ist konfiguriert, um eine zweite elektrische Leitfähigkeit (µS/cm) des Kühlmittels zu messen, das sich auf der stromabwärts gelegenen Seite des Ionentauschers 38 im Bypassströmungsweg 64 befindet. Die gemessene zweite elektrische Leitfähigkeit wird an den Controller 20 gesendet. Gemäß der Ausführungsform ist das zweite Leitfähigkeitsmessgerät 52 auf der stromabwärts gelegenen Seite einer Stelle vorgesehen, an der ein stromabwärts gelegenes Ende des Neben-Bypassströmungswegs 69 mit dem Haupt-Bypassströmungsweg 68 verbunden ist.
Der Controller 20 führt eine Temperaturregelung durch Steuern des Betriebs der Pumpe 32, des Hauptkühlergebläses 46, des Hilfskühlergebläses 48 und des Strömungsaufteilventils 36 durch, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 10 während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 10 zu regeln. Bei einem Start des Brennstoffzellensystems 10 als Reaktion auf eine EIN-Betätigung eines Startschalters des Fahrzeugs führt der Controller 20 eine Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung unter Verwendung des Kühlmittelkreislaufsystems 30 vor der Temperaturregelung durch, wenn eine Stoppzeitspanne von einem Stopp bis zum Start des Brennstoffzellensystems 10 einen ersten Referenzwert überschreitet, der eine im Voraus bestimmte Zeitspanne bezeichnet. Der Startschalter des Fahrzeugs wird in der Stoppzeit ausgeschaltet gehalten. Die Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung bezeichnet die Steuerung zur Reduzierung der elektrischen Leitfähigkeit des dem Brennstoffzellenstapel 15 zuzuführenden Kühlmittels, d. h. des Zuführkühlmittels, im stromabwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 67 auf gleich oder kleiner als eine im Voraus bestimmte elektrische Sollleitfähigkeit. Die Details der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung werden später beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das einen Detektor 91 für eine elektrische Leckage im Brennstoffzellensystem 10 darstellt. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst ferner den Detektor 91 für eine elektrische Leckage. Der Detektor 91 für eine elektrische Leckage ist konfiguriert, um einen Scheitel- bzw. Spitzenwert Vk des gesamten Brennstoffzellensystems 10 zu erfassen. Der erfasste Spitzenwert Vk wird an den Controller 20 gesendet.
Ein Schaltplan von 2 veranschaulicht ein Schaltungssystem 90 mit Elementen des Brennstoffzellensystems 10 mit elektrischen Widerständen. Die entsprechenden Widerstände R1, R2, ...., Rx im Schaltungssystem 90 zeigen Widerstände der jeweiligen Elemente des Brennstoffzellensystems 10 an (z. B. der Kompressor 81, ein Motor des Hauptkühlergebläses 46, ein Motor des Hilfskühlergebläses 48 und der Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61, die in 1 dargestellt sind).
Der Detektor 91 für eine elektrische Leckage beinhaltet eine Wechselstromquelle 94, einen Widerstand 93, einen Kondensator 92, einen Bandpassfilter 95 und eine Spitzenhalteschaltung 96.
Die Wechselstromquelle 94 und der Widerstand 93 sind in Reihe zwischen einem Knoten N1 und einem Masseknoten GND (Chassis oder Karosserie des Fahrzeugs) geschaltet. Der Kondensator 92 ist zwischen dem Knoten N1 und dem Schaltungssystem 90 geschaltet.
Die Wechselstromquelle 94 gibt ein Wechselstromsignal mit niedriger Frequenz aus. Das Wechselstromsignal ist ein Signal, das zur Erkennung einer elektrischen Leckage verwendet wird. Gemäß der Ausführungsform hat das Wechselstromsignal eine Frequenz von 2,5 Hz und eine Spannung von 5 V. Das Wechselstromsignal wird über den Kondensator 92 in das Schaltungssystem 90 eingegeben. Dementsprechend ist das Schaltungssystem 90, das einen Gleichstromkreis bildet, galvanisch vom Detektor 91 für eine elektrische Leckage getrennt. Dementsprechend ist das Schaltungssystem 90 von der Masse isoliert.
Der Bandpassfilter 95 empfängt den Eingang eines Wechselstromsignals auf dem Knoten N1. Der Bandpassfilter 95 extrahiert eine 2,5 Hz-Komponente aus dem Eingangs-Wechselstromsignal und bewirkt, dass das extrahierte 2,5 Hz-Wechselstromsignal in die Spitzenhalteschaltung 96 eingespeist wird. Die Spitzenhalteschaltung 96 hält die Spitze des 2,5 Hz Wechselstromsignaleingangs vom Bandpassfilter 95 und sendet die gehaltene Spitze als Spitzenwert Vk an den Controller 20.
Der Spitzenwert Vk variiert je nach Auftreten oder Nichtauftreten einer elektrischen Leckage. Genauer gesagt sinkt der Spitzenwert Vk mit abnehmendem Wert des Isolationswiderstands aufgrund des Auftretens einer elektrischen Leckage. Dementsprechend ist eine Reduzierung des Isolationswiderstands durch Überwachung des Spitzenwertes Vk erkennbar. Der Scheitel- bzw. Spitzenwert Vk, der größer als ein dritter Referenzwert ist, ist ein normaler Spitzenwert Vk. Wenn der Spitzenwert Vk der Normalwert ist, wird bestimmt, dass der Isolationswiderstand normal ist und keine elektrische Leckage auftritt. Der Zustand, dass der Spitzenwert Vk gleich oder kleiner als der dritte Referenzwert ist, kann als der Zustand der Verringerung des Isolationswiderstands ausgedrückt werden. Die Reduzierung des Isolationswiderstandes zeigt das Auftreten einer elektrischen Leckage an.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine vom Controller 20 ausgeführte Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung zeigt. Dieses Flussdiagramm wird durch einen Start des Brennstoffzellensystems 10 ansprechend auf ein Umschalten des Startschalters von AUS auf EIN ausgelöst. Der Controller 20 bestimmt zunächst, ob eine Stoppzeitspanne von einem Stopp bis zu einem Start des Brennstoffzellensystems 10 einen ersten Referenzwert überschreitet (Schritt S14). Die Stoppzeitspanne des Brennstoffzellensystems 10 wird durch einen Timer bzw. Zeitgeber des Controllers 20 gemessen. Der erste Referenzwert ist auf einen Zeitraum eingestellt, bei dem davon ausgegangen wird, dass eine elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels im stromaufwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 66, die aus der Menge der Elution der Ionen aus dem Kühler 40 in das Kühlmittel während der Stoppzeit des Brennstoffzellensystems 10 geschätzt wird, deutlich größer (z. B. doppelt oder mehr) als eine elektrische Sollleitfähigkeit wird. So kann beispielsweise der erste Referenzwert auf eine Zeit in einem Bereich von einer Woche (168 Stunden) bis zwei Wochen (336 Stunden) eingestellt werden. Gemäß der Ausführungsform wird der erste Referenzwert auf eine Woche (168 Stunden) eingestellt.
Wenn die Stoppzeitspanne gleich oder kleiner als der erste Referenzwert ist, beendet der Controller 20 die Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung. Wenn die Stoppzeitspanne den ersten Referenzwert überschreitet, ermittelt bzw. beschafft der Controller 20 dagegen eine erste elektrische Leitfähigkeit, die eine elektrische Leitfähigkeit auf der Seite des Kühlers 40 ist, vom ersten Leitfähigkeitsmessgerät 50 (Schritt S16). Der Controller 20 ermittelt bzw. beschafft zudem eine zweite elektrische Leitfähigkeit, die eine elektrische Leitfähigkeit auf der Seite des Bypassströmungswegs 64 ist, vom zweiten Leitfähigkeitsmessgerät 52 (Schritt S18).
Der Controller 20 verwendet anschließend die beschaffte erste elektrische Leitfähigkeit und zweite elektrische Leitfähigkeit und eine vorgegebene elektrische Sollleitfähigkeit des Zuführkühlmittels, um die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 so zu berechnen, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird, und sendet einen Befehl an das Strömungsaufteilventil 36, um die berechnete Öffnungsposition einzunehmen (Schritt S20). Das Strömungsaufteilventil 36 empfängt den Befehl und wird so betrieben, dass die durch den Befehl angezeigte berechnete Öffnungsposition eingenommen wird. Dies regelt das Durchflussmengenverhältnis der Durchflussmenge des in den Kühler 40 einströmenden Kühlmittels zur Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg 64 einströmenden Kühlmittels. Der Controller 20 berechnet die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 gemäß dem Ausdruck (2), der aus dem Ausdruck (1) erhalten wird, wie unten angegebenen. Gemäß der Ausführungsform berechnet der Controller 20 die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 so, dass die elektrische Leitfähigkeit des zugeführten Kühlmittels gleich der elektrischen Sollleitfähigkeit wird und regelt das Durchflussmengenverhältnis.
[Gleichung 1] $σ1 \times (1 - \frac{Φ}{100}) + σ 2 \times \frac{Φ}{100} = σ 3$
[Gleichung 2] $Φ= (\frac{σ 3 - σ 1}{σ 2 - σ 1}) \times 100$
wobei σ1 die erste elektrische Leitfähigkeit bezeichnet, σ2 die zweite elektrische Leitfähigkeit bezeichnet, σ3 die elektrische Sollleitfähigkeit bezeichnet und ϕ die Öffnungsposition (%) des Strömungsaufteilventils 36 bezeichnet.
Wenn beispielsweise die erste elektrische Leitfähigkeit 50 µS/cm ist, die zweite elektrische Leitfähigkeit 15,8 µS/cm ist und die elektrische Sollleitfähigkeit 16,5 µS/cm ist, substituiert der Controller 20 diese Werte in Ausdruck (2), um die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 zu berechnen. In diesem Fall beträgt die berechnete Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 98%. Das bedeutet, dass 98% des in das Strömungsaufteilventil 36 strömenden Kühlmittels in den Bypassströmungsweg 64 strömen und die restlichen 2% in den Kühler 40 strömen.
Im Anschluss an Schritt S20 sendet der Controller 20 einen Befehl an die Pumpe 32, dass diese mit maximaler Drehzahl betrieben wird (Schritt S22). Die Pumpe 32 erhält den Befehl und wird mit der maximalen Drehzahl betrieben. Die maximale Drehzahl kann beispielsweise ein theoretischer Wert sein, der in einen Katalog bzw. ein Datenblatt des Motors der Pumpe 32 eingetragen ist. Der Betrieb der Pumpe 32 mit der maximalen Drehzahl maximiert den Förderstrom der Pumpe 32.
Der Controller 20 bestimmt anschließend, ob eine integrierte Durchflussmenge des Kühlmittels seit Beginn der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung gleich oder größer als ein zweiter Referenzwert wird (Schritt S24). Die integrierte Durchflussmenge bezeichnet eine integrierte Durchflussmenge des in den Kühler 40 einströmenden Kühlmittels und errechnet sich aus der Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36, einer Betriebszeit der Pumpe 32 seit Beginn der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung und einer Drehzahl der Pumpe 32 (die maximale Drehzahl gemäß der Ausführungsform). Der zweite Referenzwert ist derart eingestellt, dass er gleich oder größer als die Gesamtkapazität des Kühlmittels des Hauptkühlers 41, des ersten Hilfskühlers 42 und des zweiten Hilfskühlers 44 ist. Gemäß der Ausführungsform ist der zweite Referenzwert auf die Gesamtkapazität des Kühlmittels eingestellt.
Die Bestimmung von Schritt S24 wird wiederholt durchgeführt, bis die integrierte Durchflussmenge den zweiten Referenzwert erreicht. Wenn die integrierte Durchflussmenge gleich oder größer als der zweite Referenzwert wird, fährt der Controller 20 mit Schritt S26 fort. Wenn die integrierte Durchflussmenge gleich oder größer als der zweite Referenzwert wird, kann bestimmt werden, dass das Kühlmittel mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit, das sich vor Beginn der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung im Kühler 40 befunden hat, durch das Kühlmittel mit der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit ersetzt wurde. Diese Konfiguration reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Leitfähigkeit des dem Brennstoffzellenstapel 15 zuzuführenden Zuführkühlmittels nach Beendigung der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung die elektrische Sollleitfähigkeit überschreitet.
In Schritt S26 bestimmt der Controller 20, ob der Spitzenwert Vk größer als der dritte Referenzwert ist. Wenn der Spitzenwert Vk größer als der dritte Referenzwert ist, beendet der Controller 20 die Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung. Wenn der Spitzenwert Vk gleich oder kleiner als der dritte Referenzwert ist, benachrichtigt der Controller 20 dagegen die Umgebung über das Auftreten einer elektrischen Leckage (Schritt S28) und beendet dann die Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung. Das Auftreten einer elektrischen Leckage kann beispielsweise durch die Ausgabe eines Alarmsignals oder durch die Anzeige des Auftretens einer elektrischen Leckage auf einem Monitor des Fahrzeugs angezeigt werden. Wenn die integrierte Durchflussmenge gleich oder größer als der zweite Referenzwert wird, ist die elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit. Auch in diesem Fall ist es, wenn der Spitzenwert Vk gleich oder kleiner als der dritte Referenzwert ist, wahrscheinlicher, dass eine elektrische Leckage in einem anderen Element des Brennstoffzellensystems 10 (z. B. dem Kompressor 81) als dem Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 auftritt. Dementsprechend führt der Controller 20 den Prozess aus Schritt S28 wie vorstehend beschrieben durch.
Gemäß der obigen Ausführungsform steuert der Controller 20, wenn die Stoppzeitspanne des Brennstoffzellensystems 10 den ersten Referenzwert bei einem Start des Brennstoffzellensystems 10 überschreitet, die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 so, dass die elektrische Leitfähigkeit des durch den stromabwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 67 strömenden Kühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird und regelt das Durchflussmengenverhältnis. Selbst wenn das Brennstoffzellensystem 10 über einen längeren Zeitraum stillsteht und eine größere Menge an Ionen aus dem Kühler 40 in das Kühlmittel eluiert wird, reduziert eine solche Steuerung die Wahrscheinlichkeit, dass das Kühlmittel mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit dem Brennstoffzellenstapel 15 zugeführt wird. Die Regelung des Verhältnisses zwischen der Durchflussmenge des in den Kühler 40 einströmenden Kühlmittels und der Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg 64 einströmenden Kühlmittels reduziert die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels. Der Kühler 40 muss daher nicht einem Vorwaschprozess unterzogen werden, um die Elution von Ionen in das Kühlmittel zu reduzieren. Dies reduziert die Kosten für den Kühler 40.
Im Allgemeinen erhöht der Ionentauscher 38 das Austauschverhältnis von Ionen im Kühlmittel (Ionenaustauschverhältnis) mit einer Erhöhung der Durchflussmenge des im Ionentauscher 38 strömenden Kühlmittels. Gemäß der obigen Ausführungsform bewirkt der Controller 20, dass die Pumpe 32 mit der maximalen Drehzahl betrieben wird, wenn das Durchflussmengenverhältnis durch die Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung geregelt wird. Dadurch kann eine höhere Durchflussmenge des Kühlmittels in den Ionentauscher 38 strömen und somit eine größere Menge an Ionen im Kühlmittel aus dem Kühlmittel entfernt werden.
Andere Ausführungsformen
Weitere Ausführungsform 1
Gemäß der obigen Ausführungsform beschafft bzw. ermittelt der Controller 20 die erste elektrische Leitfähigkeit vom ersten Leitfähigkeitsmessgerät 50 und die zweite elektrische Leitfähigkeit vom zweiten Leitfähigkeitsmessgerät 52. Das Verfahren zum Beschaffen bzw. Ermitteln der ersten elektrischen Leitfähigkeit und der zweiten elektrischen Leitfähigkeit ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann der Controller 20 die erste elektrische Leitfähigkeit unter Verwendung der Stoppzeitspanne des Brennstoffzellensystems 10, der Menge der aus dem Kühler 40 pro Zeiteinheit eluierten Ionen, der Kapazität des Kühlmittels im Kühler 40 und der Art der eluierten Ionen berechnen. Der Controller 20 kann die zweite elektrische Leitfähigkeit unter Verwendung der Stoppzeitspanne des Brennstoffzellensystems 10, der Menge der Ionen, die von einer anderen Komponente als dem Kühler 40 (z. B. einem Rohr, das den Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 bildet) pro Zeiteinheit eluiert wurden, der Kapazität des Kühlmittels im Kühlmittelkreislaufströmungsweg 61 und der Art der eluierten Ionen berechnen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Controller 20 die zweite elektrische Leitfähigkeit gemäß dem unten angegebenen Ausdruck (3) aus der elektrischen Sollleitfähigkeit und einem Ionenaustauschverhältnis des Ionentauschers 38 berechnen. Das Ionenaustauschverhältnis ist ein Ionenaustauschverhältnis des gesamten Bypassströmungsweges 64 und bezeichnet ein Abscheideverhältnis (%) der Ionenmenge, nachdem der Neben-Bypassströmungsweg 69 mit dem Haupt-Bypassströmungsweg 68 verbunden wurde, zur Ionenmenge, bevor der Neben-Bypassströmungsweg 69 mit dem Haupt-Bypassströmungsweg 68 verbunden wird: $\begin{matrix} zweite elektrische Leitfähigkeit = \\ elektrische Sollleitfähigkeit \times (100 - Ionentauschverhältnis) / 100 \end{matrix}$
Weitere Ausführungsform 2
Gemäß der obigen Ausführungsform führt der Controller 20 den Prozess des in 3 dargestellten Schritts S26 durch, wenn die integrierte Durchflussmenge gleich oder größer als der zweite Referenzwert wird. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. In einer anderen Ausführungsform kann der Controller 20 den Prozess von Schritt S26 durchführen, wenn die erste elektrische Leitfähigkeit, die vom ersten Leitfähigkeitsmessgerät 50 erhalten wird, gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird. In einer weiteren Ausführungsform können die Prozesse von Schritt S26 und Schritt S28 entfallen.
Weitere Ausführungsform 3
Gemäß der obigen Ausführungsform bewirkt der Controller 20, dass die Pumpe 32 bei der Leitfähigkeitsreduzierungssteuerung mit der maximalen Drehzahl betrieben wird. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, und die Pumpe 32 kann auch mit einer niedrigeren Drehzahl als der maximalen Drehzahl betrieben werden.
Weitere Ausführungsform 4
Gemäß der obigen Ausführungsform wird das Drehventil als Strömungsaufteilventil 36 eingesetzt. Es kann jedoch auch ein anderes Steuerventil verwendet werden, so lange das Steuerventil so konfiguriert ist, dass es den Kühlmittelstrom im Kühlmittelauslassströmungsweg 63 zur Seite des Bypassströmungswegs 64 und zur Seite des Kühlers 40 teilt. In einer weiteren Ausführungsform kann ein elektromagnetisches Dreiwegeventil als Strömungsaufteilventil 36 eingesetzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Strömungsaufteilventil 36 durch zwei unabhängige Steuerventile konfiguriert werden. In dieser Ausführungsform kann ein Steuerventil auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Verbindungsstelle des Neben-Bypassströmungswegs 69 mit dem Haupt-Bypassströmungsweg 68 angeordnet sein und die Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg 64 strömenden Kühlmittels durch Ändern der Öffnungsposition des Steuerventils regeln. Das andere Steuerventil kann zwischen dem anderen Endabschnitt P2 und dem Kühler 40 im Kühlmittelauslassströmungsweg 63 angeordnet sein und die Durchflussmenge des in den Kühler 40 strömenden Kühlmittels durch Ändern der Öffnungsposition des Steuerventils regeln.
Weitere Ausführungsform 5
Gemäß der obigen Ausführungsform beinhaltet der Bypassströmungsweg 64 den Neben-Bypassströmungsweg 69, in dem sich der Ionentauscher 38 befindet. In einer weiteren Ausführungsform kann der Neben-Bypassströmungsweg 69 weggelassen werden, und der Ionentauscher 38 kann in den Haupt-Bypassströmungsweg 68 eingesetzt werden. Gemäß der obigen Ausführungsform ist das Brennstoffzellensystem 10 mit dem Hauptkühler 41, dem ersten Hilfskühler 42 und dem zweiten Hilfskühler 44 ausgestattet. Die Anzahl der Kühler ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und kann einen oder mehrere umfassen.
Weitere Ausführungsform 6
Gemäß der obigen Ausführungsform berechnet der Controller 20 die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 so, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich der elektrischen Sollleitfähigkeit wird und regelt damit das Durchflussmengenverhältnis. Eine weitere Ausführungsform kann die Öffnungsposition des Strömungsaufteilventils 36 unter Verwendung eines kleineren Wertes als der elektrischen Sollleitfähigkeit berechnen und damit das Durchflussmengenverhältnis regeln.
Weitere Ausführungsform 7
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Abzweigströmungsweg vorgesehen werden, um zu bewirken, dass das Kühlmittel den Brennstoffzellenstapel umgeht und vom stromabwärtsseitigen Zufuhrströmungsweg 67 zum Kühlmittelauslassströmungsweg 63 strömt, und ein Ladeluftkühler kann in diesem Abzweigströmungsweg angeordnet werden. Der Ladeluftkühler kann zum Kühlen des aus dem Kompressor 81 ausgetragenen Kathodengases verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform oder die anderen Ausführungsformen beschränkt sondern kann auf vielerlei Art und Weise ausgeführt werden. So ist beispielsweise die obige Ausführungsform nur zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und beschränkt sich nicht unbedingt auf die Konfiguration, die alle oben beschriebenen Komponenten beinhaltet.
Ein Teil der Konfiguration der obigen Ausführungsform kann durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform oder einer Abwandlung ersetzt werden. Die Konfiguration einer anderen Ausführungsform oder einer Abwandlung kann der Konfiguration der obigen Ausführungsform hinzugefügt werden. Ein Teil der Konfiguration jeder der Ausführungsformen kann weggelassen, ersetzt oder mit einer anderen Konfiguration kombiniert werden. Die vorstehende Ausführungsform kann in Kombination mit einer der anderen Ausführungsformen und einer der Abwandlungen konfiguriert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003123813 A [0002]

Claims

Brennstoffzellensystem (10), aufweisend: eine Brennstoffzelle (15); einen Kühler (40), der konfiguriert ist, um Wärme eines Kühlmittels abzugeben, das zum Kühlen der Brennstoffzelle (15) verwendet wird; einen Kühlmittelkreislaufströmungsweg (61), der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Kühlmittel zwischen der Brennstoffzelle (15) und dem Kühler (40) zirkuliert, wobei der Kühlmittelkreislaufströmungsweg (61) einen Kühlmittelzufuhrströmungsweg (62) beinhaltet, der so konfiguriert ist, dass ein Zuführkühlmittel, das das der Brennstoffzelle (15) zuzuführende Kühlmittel ist, durch diesen strömt; und einen Kühlmittelauslassströmungsweg (63), der so konfiguriert ist, dass das aus der Brennstoffzelle abgegebene Kühlmittel durch diesen strömt; eine Pumpe (32), die in dem Kühlmittelkreislaufströmungsweg (61) angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Kühlmittel anzutreiben; einen Bypassströmungsweg (64) mit einem Endabschnitt (P1), der mit dem Kühlmittelzufuhrströmungsweg (62) verbunden ist, und einem anderen Endabschnitt (P2), der mit dem Kühlmittelauslassströmungsweg (63) verbunden ist, wobei der Bypassströmungsweg (64) konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Kühlmittel unter Umgehung des Kühlers (40) strömt; ein Strömungsaufteilventil (36), das konfiguriert ist, um ein Durchflussmengenverhältnis einer Durchflussmenge des in den Kühler (40) strömenden Kühlmittels zu einer Durchflussmenge des in den Bypassströmungsweg (64) strömenden Kühlmittels zu regeln; einen Ionentauscher (38), der im Bypassströmungsweg (64) angeordnet ist; und einen Controller (20), der konfiguriert ist, um den Betrieb des Strömungsaufteilventils (36) zu steuern, wobei der Controller (20), wenn eine Zeitspanne von einem Stopp bis zu einem Start des Brennstoffzellensystems (10) eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet, eine erste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels, das sich in einem Bereich vom Kühler (40) bis vor eine Verbindungsstelle des einen Endabschnitts (P1) im Kühlmittelkreislaufströmungsweg (61) befindet, und eine zweite elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels, das sich auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Ionentauschers (38) im Bypassströmungsweg (64) befindet, beschafft, und die beschaffte erste elektrische Leitfähigkeit und zweite elektrische Leitfähigkeit sowie eine vorbestimmte elektrische Sollleitfähigkeit des Zuführkühlmittels verwendet, um den Betrieb des Strömungsaufteilventils (36) so zu steuern, dass die elektrische Leitfähigkeit des Zuführkühlmittels gleich oder kleiner als die elektrische Sollleitfähigkeit wird und dadurch das Durchflussmengenverhältnis regelt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Controller (20) bewirkt, dass die Pumpe (32) mit einer maximalen Drehzahl betrieben wird, wenn das Durchflussmengenverhältnis geregelt wird.
Brennstoffzellensystem nach entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei, wenn eine integrierte Durchflussmenge des seit Beginn der Regelung des Durchflussmengenverhältnisses in den Kühler (40) strömenden Kühlmittels gleich einem vorbestimmten Referenzwert wird, der gleich oder größer als eine Kapazität des Kühlmittels in dem Kühler (40) ist, der Controller (20) die Regelung des Durchflussmengenverhältnisses beendet.