DE102020205177A1

DE102020205177A1 - Kühlmittelsteuersystem und kühlmittelsteuerverfahren einer brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102020205177A1
Application number: DE102020205177.1A
Authority: DE
Inventors: Joon Guen Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-04-08
Also published as: KR20210041816A; US20210104762A1; US11342571B2

Abstract

Ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle kann die Brennstoffzelle; eine Kühlmittelleitung, die einem Kühlmittel ermöglicht, in derselben zu zirkulieren, und mit der Brennstoffzelle verbunden ist, um mit der Brennstoffzelle Wärme austauschen zu können; eine Ionenbeseitigungsleitung, die mit einem Ionenfilter versehen und mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung verbunden ist, um einem Kühlmittel, das aus dem ersten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigt wird, zu ermöglichen, durch den Ionenfilter zu strömen und dann wieder in den zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung zu strömen; ein Einstellventil, das ein Verhältnis zwischen Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen; und eine Steuerung enthalten, die mit dem Einstellventil in Eingriff steht und zum Steuern des Einstellventils basierend auf einer Temperatur der Brennstoffzelle oder einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle konfiguriert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmittelsteuersystem und ein Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle, und genauer eine Technologie zum Steuern einer Strömung eines Kühlmittels, um Ionen in dem Kühlmittel einer Brennstoffzelle zu beseitigen.
Beschreibung der verwandten Technik
Unter Verwendung einer Redoxreaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, die von einer Wasserstoffversorgungsvorrichtung bzw. einer Luftversorgungsvorrichtung zugeführt werden, kann eine Brennstoffzelle chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Brennstoffzelle kann einen Brennstoffzellenstapel, der die elektrische Energie produziert, ein Kühlsystem, das den Brennstoffzellenstapel kühlt, und dergleichen enthalten.
Das heißt, einer Anode der Brennstoffzelle kann Wasserstoff zugeführt werden und eine Oxidationsreaktion des Wasserstoffs in der Anode kann ablaufen, um Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die hier erzeugten Protonen und Elektronen können durch eine Elektrolytmembran bzw. eine Trennplatte hindurch zu einer Kathode bewegt werden. Durch eine elektrochemische Reaktion, die die Protonen und Elektronen, die von der Anode bewegt werden, und Sauerstoff in der Luft involviert, kann Wasser an der Kathode produziert werden. Die elektrische Energie kann von dem vorliegenden Fluss der Elektronen erzeugt werden.
Eine Spannung des Brennstoffzellenstapels kann zu der Anzahl der gestapelten Zellen proportional sein. Bei einem Hochleistungssystem, das in einem Fahrzeug, einem Kraftwerk oder dergleichen verwendet wird, kann die Anzahl der gestapelten Zellen erhöht werden, wobei eine hohe Spannung erzeugt wird.
Eine Spannung von mehreren hundert Volt kann an einem Ende des Brennstoffzellenstapels erzeugt werden, der die hohe Spannung erzeugt, und folglich kann in einer Metalltrennplatte des Brennstoffzellenstapels Korrosion auftreten. Je höher die erzeugte Spannung ist, desto aktiver werden Elektronen bewegt, wobei die Korrosion beschleunigt wird.
Im Fall, dass die Metalltrennplatte des Brennstoffzellenstapels korrodiert wird, kann ein Übergang zwischen der Metalltrennplatte und einer Dichtung beschädigt werden. Dieser Schaden kann eine hohe Möglichkeit eines Gasaustritts verursachen, was einen Wasserstoffaustritt zur Folge haben kann. Insbesondere kann ein Brennstoffzellensystem aufgrund des Wasserstoffaustritts einen verringerten Wirkungsgrad aufweisen oder außer Betrieb gesetzt werden, oder es kann in Abhängigkeit davon, ob der Wasserstoffaustritt mit dem Sauerstoff von außen reagiert, zu einem Brand kommen.
Die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung enthaltenen Informationen dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sind nicht als Anerkenntnis oder jegliche Form von Vorschlag zu nehmen, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der jemandem mit Fähigkeiten in der Technik bereits bekannt ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf das Bereitstellen eines Systems und Verfahrens zum Beseitigen von Ionen aus einem Kühlmittel, das eine Brennstoffzelle kühlt, ohne eine separate zusätzliche Hardware gerichtet.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle Folgendes enthalten: die Brennstoffzelle; eine Kühlmittelleitung, die einem Kühlmittel ermöglicht, in derselben zu zirkulieren, und die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, um mit der Brennstoffzelle Wärme austauschen zu können; eine Ionenbeseitigungsleitung, die mit einem Ionenfilter versehen ist und mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung verbunden ist, um einem aus dem ersten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigten Kühlmittel zu ermöglichen, durch den Ionenfilter hindurch zu strömen und dann wieder in den zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung zu strömen; ein Einstellventil, das ein Verhältnis zwischen Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen; und eine Steuerung, die mit dem Einstellventil in Eingriff steht und zum Steuern des Einstellventils basierend auf einer Temperatur der Brennstoffzelle oder einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle konfiguriert ist.
Das Einstellventil kann ein Dreiwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der die Kühlmittelleitung in die Ionenbeseitigungsleitung verzweigt ist, oder an einer Stelle positioniert ist, an der sich die Ionenbeseitigungsleitung mit der Kühlmittelleitung verbindet.
Die Steuerung kann zum Steuern des Einstellventils konfiguriert sein, um ein Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, zu erhöhen, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Die Steuerung kann zum Bestimmen einer durchschnittlichen Zellenspannung durch Dividieren der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle durch eine Gesamtanzahl von Zellen der Brennstoffzelle konfiguriert sein und das Einstellventil steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden Kühlmittels zu erhöhen, wenn eine bestimmte durchschnittliche Zellenspannung gleich einer vorbestimmten Zellenspannung oder größer als dieselbe ist.
Die Steuerung kann die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer vorbestimmten Grenztemperatur vergleichen und das Einstellventil steuern, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, nur für den Fall zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als die vorbestimmte Grenztemperatur ist.
Die Steuerung kann die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer Soll-Temperatur der Steuerung vergleichen und das Einstellventil steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden Kühlmittels nur für den Fall zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Die Steuerung kann zum Steuern des Einstellventils konfiguriert sein, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden Kühlmittels zu verringern, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle gleich der vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die Temperatur der Brennstoffzelle gleich der Temperatur, die durch Addieren des vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder größer als dieselbe ist oder die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle geringer als die vorbestimmte Gesamtspannung ist.
Das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle kann ferner einen Leitfähigkeitssensor enthalten, der auf der Kühlmittelleitung vorgesehen ist und zum Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit eines in die Kühlmittelleitung strömenden Kühlmittels konfiguriert ist, wobei die Steuerung zum Steuern des Einstellventils basierend auf der elektrischen Leitfähigkeit konfiguriert ist, die durch den Leitfähigkeitssensor erfasst wird.
Die Steuerung kann zum Steuern des Einstellventils konfiguriert sein, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden Kühlmittels zu erhöhen, wenn die durch den Leitfähigkeitssensor erfasste elektrische Leitfähigkeit gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.
Das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle kann ferner Folgendes enthalten: einen ersten Bypassdurchgang, der von der Kühlmittelleitung an einer stromaufwärts gelegenen Stelle der Brennstoffzelle abgezweigt ist, die Brennstoffzelle umgeht und sich wieder mit der Kühlmittelleitung verbindet; und ein erstes Bypassventil, das ein Verhältnis zwischen den Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den ersten Bypassdurchgang strömen.
Das Einstellventil kann ein Vierwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der sich die Ionenbeseitigungsleitung mit der Kühlmittelleitung verbindet, und mit dem ersten Bypassventil integriert sein, um das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen, und das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den ersten Bypassdurchgang strömen, gleichzeitig einzustellen.
Das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle kann ferner Folgendes enthalten: einen zweiten Bypassdurchgang, der von der Kühlmittelleitung an einer stromabwärts gelegenen Stelle der Brennstoffzelle abgezweigt ist, einen auf der Kühlmittelleitung vorgesehenen Kühler umgeht und sich wieder mit der Kühlmittelleitung verbindet; und ein zweites Bypassventil, das ein Verhältnis zwischen den Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den zweiten Bypassdurchgang strömen.
Das Einstellventil kann ein Vierwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der die Kühlmittelleitung in die Ionenbeseitigungsleitung verzweigt ist, und mit dem zweiten Bypassventil integriert sein, um das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen, und das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den zweiten Bypassdurchgang strömen, gleichzeitig einzustellen.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle Folgendes enthalten: Messen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle; und Einstellen eines Verhältnisses zwischen Kühlmitteln, die jeweils in eine Kühlmittelleitung und eine Ionenbeseitigungsleitung strömen, die mit einem Ionenfilter versehen ist und von der Kühlmittelleitung abgezweigt ist und sich wieder mit derselben verbindet, basierend auf einer gemessenen Ausgangsspannung der Brennstoffzelle.
Beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln kann das Einstellventil gesteuert werden, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, zu erhöhen, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle kann ferner das Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln enthalten, wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln das Einstellventil gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, nur für den Fall zu erhöhen, dass entweder eine gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine vorbestimmte Grenztemperatur ist oder die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu einer Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle kann ferner das Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln enthalten, wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln das Einstellventil gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, zu verringern, wenn die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle gleich der vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle gleich einer Temperatur oder größer als dieselbe ist, die durch Addieren des vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle geringer als die vorbestimmte Gesamtspannung ist.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle kann ferner das Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit eines Kühlmittels, das in die Kühlmittelleitung strömt, vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln enthalten, wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln das Einstellventil gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, zu erhöhen, wenn eine erfasste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.
Die Verfahren und Einrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Merkmale und Vorteile auf, die anhand der beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich sein werden oder in denselben detaillierter dargelegt sind, die zusammen zum Erläutern bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Ablaufplan, der ein Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die 3, 4 und 5 sind Blockdiagramme, die ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle nach verschiedenen Ausführungsformen in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Es kann verständlich sein, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin enthalten sind und beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die speziell vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
In den Figuren beziehen sich die Bezugsnummern überall in den verschiedenen Figuren der Zeichnung auf die gleichen oder äquivalente Teile der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) detailliert Bezug genommen werden, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird/werden die vorliegende(n) Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber es wird klar sein, dass die vorliegende Beschreibung die vorliegende(n) Erfindung(en) nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Hingegen soll(en) die vorliegende(n) Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die innerhalb des Wesens und Bereiches der vorliegenden Erfindung enthalten sein können, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind.
Spezifische Beschreibungen zu einer Struktur und Funktion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die hierin beschrieben werden, sind lediglich veranschaulichend. Die beispielhaften Ausführungsformen können in verschiedenen Formen implementiert werden und die obigen Beschreibungen sind nicht ausgelegt, um die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken.
Da die vorliegende Erfindung verschieden modifiziert werden kann und mehrere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweisen kann, werden spezifische beispielhafte Ausführungsformen in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt und detailliert beschrieben werden. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschränkt ist, sondern alle Modifikationen, Äquivalente und Ersetzungen enthält, die in dem Wesen und Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Ausdrücke, wie beispielsweise „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“ etc., können verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, aber die Komponenten sind nicht auszulegen, auf die Ausdrücke beschränkt zu sein. Die Ausdrücke werden lediglich verwendet, um eine Komponente von einer anderen Komponente zu unterscheiden. Beispielsweise kann die „erste“ Komponente als die „zweite“ Komponente bezeichnet werden und auch die „zweite“ Komponente ähnlich als die „erste“ Komponente bezeichnet werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es sollte klar sein, dass, wenn ein Element bezeichnet wird, „mit“ einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ zu sein, dasselbe mit einem anderen Element direkt verbunden oder direkt gekoppelt oder mit einem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, wobei das andere bzw. ein weiteres Element zwischen denselben dazwischenliegend ist. Andererseits sollte klar sein, dass, wenn ein Element bezeichnet wird, „direkt mit“ einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ zu sein, dasselbe mit einem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, ohne dass das weitere Element zwischen denselben dazwischenliegend ist. Andere Ausdrücke, die ein Verhältnis zwischen Komponenten beschreiben, das heißt „zwischen“ und „genau zwischen“, „benachbart zu“, „direkt benachbart zu“ und dergleichen, können ähnlich interpretiert werden.
Ausdrücke, die in der beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, werden lediglich verwendet, um spezifische beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben, und beschränken nicht die vorliegende Erfindung. Die hierin verwendeten Singularformen sollen auch Pluralformen enthalten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Es wird ferner klar sein, dass die Ausdrücke „aufweisen“ oder „haben“ bzw. „mit“, die in der beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Nummern, Schritte, Operationen, Komponenten, Teile oder einer Kombination derselben spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einer oder mehreren anderen Merkmalen, Nummern, Schritten, Operationen, Komponenten, Teilen oder einer Kombination derselben ausschließen.
Sofern nicht anders angegeben, sollte klar sein, dass alle in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Termini, die gleiche Bedeutung haben, wie jene, die von jemanden mit Fähigkeiten in der Technik verstanden werden. Es kann verständlich sein, dass die Ausdrücke, die durch das Wörterbuch definiert sind, zu den Bedeutungen innerhalb des Kontextes der verwandten Technik identisch sind und dieselben nicht ideal oder übermäßig formal definiert werden dürfen, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar diktiert.
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden. Überall in den Zeichnungen bezeichnen ähnliche Bezugsnummern ähnliche Komponenten.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle 110 nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und 2 ist ein Ablaufplan, der ein Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle 110 nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In Bezug auf die 1 und 2 kann ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle 110 nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes enthalten: die Brennstoffzelle 110; eine Kühlmittelleitung 100, die einem Kühlmittel ermöglicht, in derselben zu zirkulieren, und die mit der Brennstoffzelle 110 verbunden ist, um mit der Brennstoffzelle 110 Wärme austauschen zu können; eine Ionenbeseitigungsleitung 200, die mit einem Ionenfilter 210 versehen ist und mit der Kühlmittelleitung 100 verbunden ist, um einem aus der Kühlmittelleitung 100 abgezweigten Kühlmittel zu ermöglichen, durch den Ionenfilter 210 hindurch zu strömen und dann wieder in die Kühlmittelleitung 100 zu strömen; ein Einstellventil 220, das ein Verhältnis zwischen Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen; und eine Steuerung 300, die das Einstellventil 220 basierend auf einer Temperatur der Brennstoffzelle 110 oder einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 steuert.
Die Steuerung 300 nach einer beispielhaften Ausführungsform kann in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch einen Algorithmus, der zum Steuern von Operationen verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs konfiguriert ist, einen nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern von Daten über Softwarebefehle konfiguriert ist, die den Algorithmus reproduzieren, und einen Prozessor implementiert werden, der zum Durchführen der unten beschriebenen Operationen unter Verwendung der in dem Speicher gespeicherten Daten konfiguriert ist. Hier können der Speicher und der Prozessor als separate Chips implementiert werden. Alternativ können der Speicher und der Prozessor als ein Ein-Chip miteinander integriert implementiert werden. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessorchips implementiert werden.
Die Brennstoffzelle 110 kann sich auf einen Brennstoffzellenstapel 110 beziehen, der eine Vielzahl von Elementarzellen enthält. Der Brennstoffzellenstapel 110 kann eine Vielzahl von Elementarzellen enthalten, die jeweils durch Trennplatten in demselben getrennt sind, und kann elektrische Leistung derart erzeugen, dass Wasserstoff und Luft in die Elementarzellen zugeführt werden und miteinander zur Reaktion gebracht werden.
Die Kühlmittelleitung 100 kann eine Leitung sein, die mit der Brennstoffzelle 110 verbunden ist, um einem Kühlmittel zu ermöglichen, in derselben zu zirkulieren. Die Kühlmittelleitung 100 kann mit einer Kühlpumpe 120, die ein Kühlmittel in derselben umwälzt, und einem Kühler 130 versehen sein, der einem Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 100 ermöglicht, Wärme mit einer Außenluft auszutauschen.
Die Ionenbeseitigungsleitung 200 kann mit einem Ionenfilter 210 versehen sein und mit der Kühlmittelleitung 100 gekoppelt sein, um dem Kühlmittel, das aus der Kühlmittelleitung 100 abgezweigt und dann durch den Ionenfilter 210 hindurch geführt wird, zu ermöglichen, wieder in die Kühlmittelleitung 100 zu strömen. Der Ionenfilter 210 kann zum Filtern von Ionen konfiguriert sein, die in einem durch denselben strömenden Kühlmittel enthalten sind, und kann ein Verbrauchsmaterial sein, das regelmäßig ausgetauscht werden muss.
Das Einstellventil 220 kann das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln einstellen, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen. Detailliert kann das Einstellventil 220 eine Durchflussrate bzw. Strömungsrate eines Kühlmittels steuern, das aus der Kühlmittelleitung 100 abgezweigt wird und dann in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, und ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, und der eines Kühlmittels, das die Ionenbeseitigungsleitung 200 umgeht, einstellen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Einstellventil 220 ein Dreiwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der die Kühlmittelleitung 100 in die Ionenbeseitigungsleitung 200 verzweigt ist, oder an einer Stelle positioniert ist, an der sich die Ionenbeseitigungsleitung 200 mit der Kühlmittelleitung 100 verbindet.
Die Steuerung 300 kann das Einstellventil 220 basierend auf der Temperatur der Brennstoffzelle 110 oder der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 steuern. Die Steuerung 300 kann das Einstellventil 220 steuern, um die Brennstoffzelle 110 mit einem Kühlmittel zu versorgen, das in Abhängigkeit von einem Antreiben der Kühlpumpe 120 zirkuliert, wobei die Brennstoffzelle 110 gekühlt wird. Des Weiteren kann die Steuerung 300 einen Anteil eines Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 100 steuern, um in die Ionenbeseitigungsleitung 200 zu strömen, wobei Ionen aus der Kühlmittelleitung 100 beseitigt werden. Folglich kann das in die Kühlmittelleitung 100 strömende Kühlmittel eine reduzierte elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Detailliert kann die Steuerung 300, wie oben beschrieben wurde, das Einstellventil 220 steuern, um die Strömungsrate des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, basierend auf der Temperatur der Brennstoffzelle 110 oder der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 zu steuern.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 steuern, um ein Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu erhöhen, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Die Steuerung 300 kann eine durchschnittliche Zellenspannung durch Dividieren der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 durch eine Gesamtanzahl von Zellen der Brennstoffzelle 110 bestimmen und das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu erhöhen, wenn eine bestimmte durchschnittliche Zellenspannung gleich einer vorbestimmten Zellenspannung oder größer als dieselbe ist.
Wenn die durchschnittliche Zellenspannung der Brennstoffzelle 110 die vorbestimmte Zellenspannung (beispielsweise 0,9 [V]) oder höher ist, kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu erhöhen. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 derart steuern, dass das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, graduell erhöht wird, während die durchschnittliche Zellenspannung der Brennstoffzelle 110 erhöht ist.
Detailliert kann im Fall, dass die Ausgangsspannung oder die durchschnittliche Zellenspannung der Brennstoffzelle 110 erhöht ist, ein hohes Potenzial zwischen den Trennplatten, die in der Brennstoffzelle 110 enthalten sind, gebildet werden, wobei die Korrosion derselben beschleunigt wird. Um die vorliegende Korrosion zu verhindern, können die Ionen gesteuert werden, um aus dem Kühlmittel reduziert zu werden.
Wenn das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, erhöht wird, kann eine Strömungsrate des Kühlmittels, das in die Brennstoffzelle 110 strömt, verringert werden. In einem Zustand, in dem die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 erhöht ist, kann jedoch ein Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 110 relativ verringert werden. Folglich können eine Wärmeerzeugungsmenge und eine erforderte Kühlmenge der Brennstoffzelle 110 verringert werden und somit kann die Brennstoffzelle 110 ausreichend gekühlt werden.
Des Weiteren kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 basierend auf der Temperatur der Brennstoffzelle 110 steuern.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 300 die Temperatur der Brennstoffzelle 110 mit einer vorbestimmten Grenztemperatur vergleichen und das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, nur für den Fall zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 110 geringer als die vorbestimmte Grenztemperatur ist.
Nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 300 die Temperatur der Brennstoffzelle 110 mit einer Soll-Temperatur der Steuerung vergleichen und das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömenden Kühlmittels nur für den Fall zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 110 geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Eine oberste Priorität eines Kühlsystems der Brennstoffzelle 110 ist, die Temperatur der Brennstoffzelle 110 zu steuern. Selbst in einer Situation, in der die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 erhöht ist, kann daher die Steuerung 300 das Einstellventil 220 derart steuern, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 110 nicht erhöht wird.
Folglich kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömenden Kühlmittels zu verringern, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist oder die Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der Temperatur oder höher als dieselbe ist, die durch Addieren des vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird. Folglich kann die Temperatur der Brennstoffzelle 110 gesteuert werden, um nicht erhöht zu werden.
Das heißt, die Steuerung 300 kann das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömenden Kühlmittels zu verringern, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der Temperatur oder höher als dieselbe ist, die durch Addieren des vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 geringer als die vorbestimmte Gesamtspannung ist.
Die 3, 4 und 5 sind Blockdiagramme, die ein Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle 110 nach verschiedenen Ausführungsformen in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Detailliert ist 3 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die ferner einen Leitfähigkeitssensor 140 enthält; 4 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die ferner einen ersten Bypassdurchgang 400 und ein erstes Bypassventil 220 enthält; und 5 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die ferner einen zweiten Bypassdurchgang 500 und ein zweites Bypassventil 220 enthält.
In Bezug auf 3 kann das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle ferner den Leitfähigkeitssensor 140 enthalten, der auf der Kühlmittelleitung 100 vorgesehen ist und eine elektrische Leitfähigkeit eines in die Kühlmittelleitung 100 strömenden Kühlmittels erfasst, wobei die Steuerung 300 das Einstellventil 220 basierend auf der elektrischen Leitfähigkeit steuern kann, die durch den Leitfähigkeitssensor 140 erfasst wird.
Detailliert kann die Steuerung 300 das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömenden Kühlmittels zu erhöhen, wenn die elektrische Leitfähigkeit, die durch den Leitfähigkeitssensor 140 erfasst wird, gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.
Wenn die durch den Leitfähigkeitssensor 140 erfasste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels erhöht ist, kann die Steuerung 300 daher das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömenden Kühlmittels zu erhöhen. Folglich kann die Steuerung 300 eine verbesserte Stabilität und Zuverlässigkeit beim Steuern des Einstellventils 220 aufweisen.
Die Steuerung 300 kann des Weiteren nicht nur die durch den Leitfähigkeitssensor 140 erfasste elektrische Leitfähigkeit, sondern auch die Temperatur der Brennstoffzelle 110 und die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 erfassen. Daher kann die Steuerung 300 proaktiv verhindern, dass das Kühlmittel die elektrische Leitfähigkeit erhöht, und auch einer Situation gerecht werden, in der der Leitfähigkeitssensor 140 nicht betriebsfähig ist, und folglich eine verbesserte Stabilität aufweisen. Des Weiteren kann die Steuerung eine Steuerung zum Korrigieren eines erfassten Wertes des Leitfähigkeitssensors 140 löschen bzw. streichen oder Anzahlen der Steuerung verringern.
In Bezug auf 4 kann das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle ferner einen ersten Bypassdurchgang 400, der von der Kühlmittelleitung 100 an einer stromaufwärts gelegenen Stelle der Brennstoffzelle 110 abgezweigt ist, die Brennstoffzelle 110 umgeht und sich wieder mit der Kühlmittelleitung 100 verbindet; und ein erstes Bypassventil enthalten, das ein Verhältnis zwischen den Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und den ersten Bypassdurchgang 400 strömen.
Der erste Bypassdurchgang 400 kann eine Leitung sein, die die Brennstoffzelle 110 auf der Kühlmittelleitung 100 umgeht, und in demselben kann kein Differenzdruck gebildet werden. Wenn die erfordere Kühlmenge der Brennstoffzelle 110 verringert wird, kann die Steuerung 300 ein Verhältnis eines in den ersten Bypassdurchgang 400 strömenden Kühlmittels erhöhen, wobei eine Last der Kühlpumpe 120 verringert wird.
Um die Temperatur der Brennstoffzelle 110 in einem Kaltstartzustand zu erhöhen, kann die Steuerung 300 das Verhältnis des in die Brennstoffzelle 110 strömenden Kühlmittels verringern und das Verhältnis des in den ersten Bypassdurchgang strömenden Kühlmittels erhöhen.
Das Einstellventil 220 kann ein Vierwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der sich die Ionenbeseitigungsleitung 200 mit der Kühlmittelleitung 100 verbindet, und mit dem ersten Bypassventil 220 integriert sein, um das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen, und das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und den ersten Bypassdurchgang 400 strömen, gleichzeitig einzustellen.
Die Steuerung 300 kann das Einstellventil 220 steuern, um das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen, und das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und den ersten Bypassdurchgang 400 strömen, gleichzeitig einzustellen.
In Bezug auf 5 kann das Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle ferner einen zweiten Bypassdurchgang 500, der von der Kühlmittelleitung 100 an einer stromabwärts gelegenen Stelle der Brennstoffzelle 110 abgezweigt ist, den Kühler 130 umgeht, der auf der Kühlmittelleitung 100 vorgesehen ist, und sich wieder mit der Kühlmittelleitung 100 verbindet; und ein zweites Bypassventil enthalten, das ein Verhältnis zwischen den Kühlmitteln einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und den zweiten Bypassdurchgang 500 strömen.
Der zweite Bypassdurchgang 500 kann die erforderte Kühlmenge des Kühlmittels aufgrund eines Wärmeaustauschs desselben mit der Außenluft durch Umgehen des Kühlers 130 verringern.
Das Einstellventil 220 kann ein Vierwegeventil sein, das an einer Stelle positioniert ist, an der die Kühlmittelleitung 100 in die Ionenbeseitigungsleitung 200 verzweigt ist, und mit dem zweiten Bypassventil 220 integriert sein, um das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen, und das Verhältnis zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und den zweiten Bypassdurchgang 500 strömen, gleichzeitig einzustellen.
Wieder in Bezug auf 2 kann ein Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle 110 nach einer beispielhaften Ausführungsform in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes enthalten: Messen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 (S400); und Einstellen eines Verhältnisses zwischen Kühlmitteln, die jeweils in eine Kühlmittelleitung 100 und eine Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen, die mit einem Ionenfilter 210 versehen ist und von der Kühlmittelleitung 100 abgezweigt ist und sich wieder mit derselben verbindet, basierend auf einer gemessenen Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 (S500).
Detailliert kann beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln, die jeweils in die Kühlmittelleitung 100 und die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömen, (S500) das Einstellventil 220 derart gesteuert werden, dass das obige Verhältnis eines einer Vielzahl von vorbestimmten Verhältnissen ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 300 erste und zweite Öffnungsgrade des Einstellventils 220 im Voraus bestimmen. Der erste Öffnungsgrad kann derart im Voraus bestimmt werden, dass das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, relativ groß ist, (S510), und der zweite Öffnungsgrad kann derart im Voraus bestimmt werden, dass das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, relativ gering ist, (S520).
Beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500) kann das Einstellventil 220 gesteuert werden, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu erhöhen (S510), wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle 110 nach einer beispielhaften Ausführungsform kann in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner Folgendes enthalten: Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle 110 (S200 oder S300) vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500), wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500) das Einstellventil 220 gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, nur für den Fall zu erhöhen (S510), dass entweder eine gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle 110 geringer als eine vorbestimmte Grenztemperatur ist oder die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle 110 geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu einer Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle 110 kann ferner Folgendes enthalten: Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle 110 (S200 oder S300) vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500), wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500) das Einstellventil 220 gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu verringern (S520), wenn die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle 110 gleich der Temperatur oder höher als dieselbe ist, die durch Addieren des vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 geringer als die vorbestimmte Gesamtspannung ist.
Das Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle 110 kann ferner Folgendes enthalten: Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit eines Kühlmittels, das in die Kühlmittelleitung 100 strömt, (S100) vor dem Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln (S500), wobei beim Einstellen des Verhältnisses zwischen den Kühlmitteln das Einstellventil 220 gesteuert werden kann, um das Verhältnis des Kühlmittels, das in die Ionenbeseitigungsleitung 200 strömt, zu erhöhen, wenn die erfasste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.
Nach dem Kühlmittelsteuersystem und Kühlmittelsteuerverfahren der Brennstoffzelle in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, vorherzusagen, dass das hohe Potenzial in der Trennplatte in dem Brennstoffzellenstapel auftritt, und folglich kann die elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels verringert werden.
Des Weiteren ist es möglich, die Korrosion der Trennplatte in dem Brennstoffzellenstapel zu verhindern und folglich kann der Brennstoffzellenstapel eine verbesserte Haltbarkeit aufweisen.
Zur Einfachheit der Erläuterung und akkuraten Definition in den beiliegenden Ansprüchen werden die Ausdrücke „oberer/obere/oberes“, „unterer/untere/unteres“, „innerer/innere/inneres“, „äußerer/äußere/äußeres“, „aufwärts“, „abwärts“, „nach oben“, „nach unten“, „vorderer/vordere/vorderes“, „hinterer/hintere/hinteres“, „Hinter- bzw. Rück-“, „innen“, „außen“, „nach innen“, „nach außen“, „interner/interne/internes“, „externer/externe/externes“, „Innen-“, „Außen-“, „nach vorne“ und „nach hinten“ zum Beschreiben von Merkmalen der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen solcher Merkmale verwendet, die in den Figuren gezeigt sind. Es wird ferner klar sein, dass sich der Ausdruck „verbinden“ oder Derivate desselben auf sowohl eine direkte als auch indirekte Verbindung beziehen.
Die vorangehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung aufgezeigt. Dieselben sollen jedoch nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen angesichts der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und die praktische Anwendung derselben zu erläutern, um anderen mit Fähigkeiten in der Technik zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen derselben zu erstellen und zu nutzen. Es ist vorgesehen, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung durch die hieran beigefügten Ansprüche und Äquivalente derselben definiert sei.

Claims

Kühlmittelsteuersystem einer Brennstoffzelle, wobei das System Folgendes aufweist: die Brennstoffzelle; eine Kühlmittelleitung, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist und einem Kühlmittel ermöglicht, in der Kühlmittelleitung zu zirkulieren, um mit der Brennstoffzelle Wärme austauschen zu können; eine Ionenbeseitigungsleitung, die mit einem Ionenfilter versehen ist und mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung verbunden ist, um einem aus dem ersten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigten Kühlmittel zu ermöglichen, durch den Ionenfilter zu strömen und dann in den zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung zu strömen; ein Einstellventil, das mit der Kühlmittelleitung und der Ionenbeseitigungsleitung verbunden ist und zum Einstellen eines Verhältnisses zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil des Kühlmittels konfiguriert ist, wobei der erste Teil des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung strömt und der zweite Teil des Kühlmittels in die Ionenbeseitigungsleitung strömt; und eine Steuerung, die mit dem Einstellventil in Eingriff steht und zum Steuern des Einstellventils basierend auf einer Temperatur der Brennstoffzelle oder einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle konfiguriert ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Einstellventil ein Dreiwegeventil ist, das an der ersten Stelle positioniert ist, an der die Kühlmittelleitung in die Ionenbeseitigungsleitung verzweigt ist, oder an der zweiten Stelle positioniert ist, an der sich die Ionenbeseitigungsleitung mit der Kühlmittelleitung verbindet.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Steuerung zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um ein Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu erhöhen, dass die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine durchschnittliche Zellenspannung durch Dividieren der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle durch eine Gesamtanzahl von Zellen der Brennstoffzelle zu bestimmen, und zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um ein Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu erhöhen, dass eine bestimmte durchschnittliche Zellenspannung gleich einer vorbestimmten Zellenspannung oder größer als dieselbe ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer vorbestimmten Grenztemperatur zu vergleichen, und zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden zweiten Teils des Kühlmittels beim Bestimmen zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als die vorbestimmte Grenztemperatur ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer vorbestimmten Grenztemperatur zu vergleichen, und zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um das Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden zweiten Teils des Kühlmittels beim Bestimmen zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als die vorbestimmte Grenztemperatur ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer Soll-Temperatur der Steuerung zu vergleichen, und zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um das Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Temperatur der Brennstoffzelle mit einer Soll-Temperatur der Steuerung zu vergleichen, und zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um das Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu erhöhen, dass die Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu der Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Steuerung zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um ein Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu verringern, dass die Temperatur der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die Temperatur der Brennstoffzelle gleich einer Temperatur oder höher als dieselbe ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu einer Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle geringer als eine vorbestimmte Gesamtspannung ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, ferner mit: einem Leitfähigkeitssensor, der auf der Kühlmittelleitung vorgesehen ist und zum Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit des in die Kühlmittelleitung strömenden zweiten Teils des Kühlmittels konfiguriert ist, wobei die Steuerung zum Steuern des Einstellventils basierend auf der elektrischen Leitfähigkeit konfiguriert ist, die durch den Leitfähigkeitssensor erfasst wird.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 10, wobei die Steuerung zum Steuern des Einstellventils konfiguriert ist, um ein Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen zu erhöhen, dass die durch den Leitfähigkeitssensor erfasste elektrische Leitfähigkeit gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, ferner mit: einem ersten Bypassdurchgang, der von der Kühlmittelleitung an einem dritten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigt ist, wobei der dritte Abschnitt der Kühlmittelleitung eine Stelle ist, die sich von der Brennstoffzelle stromaufwärts befindet, wobei der erste Bypassdurchgang die Brennstoffzelle umgeht und sich mit der Kühlmittelleitung stromabwärts der Brennstoffzelle verbindet; und ein erstes Bypassventil, das mit dem ersten Bypassdurchgang verbunden ist und ein Verhältnis zwischen dem ersten Teil und einem dritten Teil des Kühlmittels einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den ersten Bypassdurchgang strömen.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 12, wobei das Einstellventil ein Vierwegeventil ist, das an dem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung positioniert ist, an dem sich die Ionenbeseitigungsleitung mit der Kühlmittelleitung verbindet, und mit dem ersten Bypassventil integriert ist, um das Verhältnis zwischen dem ersten und zweiten Teil des Kühlmittels, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen, und ein Verhältnis zwischen dem zweiten Teil und dem dritten Teil des Kühlmittels einzustellen, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den ersten Bypassdurchgang strömen.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 1, ferner mit: einem zweiten Bypassdurchgang, der von einem vierten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigt ist, wobei der vierte Abschnitt der Kühlmittelleitung eine Stelle ist, die sich von der Brennstoffzelle stromabwärts befindet, wobei der zweite Bypassdurchgang einen Kühler umgeht, der auf der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, und sich mit dem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung verbindet; und ein zweites Bypassventil, das mit dem zweiten Bypassdurchgang verbunden ist und ein Verhältnis zwischen dem zweiten Teil und einem vierten Teil des Kühlmittels einstellt, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den zweiten Bypassdurchgang strömen.
Kühlmittelsteuersystem der Brennstoffzelle nach Anspruch 14, wobei das Einstellventil ein Vierwegeventil ist, das an dem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung positioniert ist, an dem die Ionenbeseitigungsleitung von der Kühlmittelleitung abgezweigt ist, und mit dem zweiten Bypassventil integriert ist, um das Verhältnis zwischen dem ersten und zweiten Teil des Kühlmittels, die jeweils in die Kühlmittelleitung und die Ionenbeseitigungsleitung strömen, und das Verhältnis zwischen dem zweiten Teil und dem vierten Teil des Kühlmittels einzustellen, die jeweils in die Kühlmittelleitung und den zweiten Bypassdurchgang strömen.
Kühlmittelsteuerverfahren einer Brennstoffzelle, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Messen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle; und Einstellen eines Verhältnisses zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil eines Kühlmittels basierend auf einer gemessenen Ausgangsspannung der Brennstoffzelle durch eine Steuerung, wobei der erste Teil und der zweite Teil des Kühlmittels jeweils in eine Kühlmittelleitung und eine Ionenbeseitigungsleitung strömen, die mit einem Ionenfilter versehen ist und von einem ersten Abschnitt der Kühlmittelleitung abgezweigt ist und mit einem zweiten Abschnitt der Kühlmittelleitung verbunden ist.
Kühlmittelsteuerverfahren der Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei beim Einstellen des Verhältnisse zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Kühlmittels das Einstellventil durch die Steuerung gesteuert wird, um ein Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen durch die Steuerung zu erhöhen, dass die gemessene Ausgangsspannung der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Gesamtspannung oder größer als dieselbe ist.
Kühlmittelsteuerverfahren der Brennstoffzelle nach Anspruch 17, ferner mit: Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle vor dem Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teils des Kühlmittels, wobei beim Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teils des Kühlmittels das Einstellventil gesteuert wird, um das Verhältnis des zweiten Teils des Kühlmittels, der in die Ionenbeseitigungsleitung strömt, beim Bestimmen durch die Steuerung zu erhöhen, dass entweder eine gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine vorbestimmte Grenztemperatur ist oder die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle geringer als eine Temperatur ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu einer Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird.
Kühlmittelsteuerverfahren der Brennstoffzelle nach Anspruch 16, ferner mit: Messen oder Schätzen einer Temperatur der Brennstoffzelle vor dem Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teils des Kühlmittels, wobei beim Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teils des Kühlmittels das Einstellventil gesteuert wird, um ein Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden zweiten Teils des Kühlmittels beim Bestimmen durch die Steuerung zu verringern, dass eine gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle gleich einer vorbestimmten Grenztemperatur oder höher als dieselbe ist, die gemessene oder geschätzte Temperatur der Brennstoffzelle gleich einer Temperatur oder größer als dieselbe ist, die durch Addieren eines vorbestimmten Differenzwertes zu einer Soll-Temperatur der Steuerung erhalten wird, oder eine gemessene Ausgangsspannung der Brennstoffzelle geringer als eine vorbestimmten Gesamtspannung ist.
Kühlmittelsteuerverfahren der Brennstoffzelle nach Anspruch 16, ferner mit: Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit eines Kühlmittels, das in die Kühlmittelleitung strömt, vor dem Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teils des Kühlmittels, wobei beim Einstellen des Verhältnisses des ersten Teils und des zweiten Teil des Kühlmittels das Einstellventil gesteuert wird, um ein Verhältnis des in die Ionenbeseitigungsleitung strömenden zweiten Teils des Kühlmittels beim Bestimmen durch die Steuerung zu erhöhen, dass die erfasste elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels gleich einer vorbestimmten Grenzleitfähigkeit oder größer als dieselbe ist.