燃料电池的冷却液温度调整系统及恒温器阀

摘要

冷却液温度调整系统具有：散热器；冷却液循环流路；散热器旁通流路；恒温器阀；以及阀旁通流路，其在恒温器阀的全开状态时，也能够使散热器旁通流路的冷却液流过规定量，其中，所述恒温器阀的全开状态，是指在所述冷却液循环流路中流动的冷却液全部流入至所述散热器而没有流入至所述散热器旁通流路中的状态。

权利要求

1.一种燃料电池的冷却液温度调整系统，其具有：燃料电池；

散热器，其对冷却液的热量进行散热；

冷却液循环流路，其设置为将所述燃料电池和所述散热器连结，以使得冷却液循环流动；

散热器旁通流路，其将散热器的上游和下游连结，以使得冷却液绕过所述散热器；

恒温器阀，其设置在所述散热器旁通流路中，对流过所述散热器旁通流路的流量进行调整；以及阀旁通流路，即使在所述恒温器阀的全开状态下，该阀旁通流路也使所述散热器旁通流路的规定量的冷却液流过，其中，所述恒温器阀的全开状态，是指在所述冷却液循环流路中流动的冷却液全部流入至所述散热器而没有流入至所述散热器旁通流路中的状态。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述阀旁通流路形成在所述恒温器阀的壳体上。

3.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述阀旁通流路的压力损失设定为，能够达到向所述散热器的最大目标流量。

4.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，流过所述散热器旁通流路且流入恒温器阀的流量、和流过所述阀旁通流路的流量的流量比被确定为，能够达到所述冷却液的上限温度。

5.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，还具有：温度设定部，要求输出越大，该温度设定部将冷却液的目标温度设定得越大；

温度传感器，其对所述冷却液的温度进行检测；以及冷却液泵，其设置在所述冷却液循环流路中，由所述温度传感器检测到的温度相对于所述目标温度越低，该冷却液泵使流量越小。

6.根据权利要求5所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，还包含有湿度推定部，其推定供给至所述燃料电池的负极气体的湿度，所述负极气体的湿度越大，所述温度设定部将冷却液的目标温度设定得越大。

7.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，还包含有：湿润设定部，其基于要求输出对燃料电池的目标湿润状态进行设定；

湿润检测部，其对所述燃料电池的湿润状态进行检测；

冷却液泵，其设置在所述冷却液循环流路中，由所述湿润检测部检测到的湿润状态相对于所述目标湿润状态越低、越干燥，该冷却液泵使流量越小。

8.根据权利要求5或7所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，还包含有校正部，要求输出越大，该校正部将冷却液泵的流量校正得越大。

9.根据权利要求5或7所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，还包含有：下限流量运算部，其求出在从燃料电池流出的冷却液的温度达到上限温度时的冷却液泵的下限流量；以及流量限制部，其在所述冷却液泵的流量低于所述下限流量时，以下限流量对冷却液泵的流量进行限制。

10.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，通过贯穿所述恒温器阀或对所述恒温器阀进行切削而形成所述阀旁通流路。

11.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述恒温器阀具有：

壳体，其具有低温部、高温部、和中温部，其中，低温流体流入低温部，高温流体流入高温部，中温部经由低温侧开口与低温部连通，并且经由高温侧开口与高温部连通；

低温侧阀体，其对所述低温侧开口进行开闭；

高温侧阀体，其对所述高温侧开口进行开闭；

伸缩体，其与所述低温侧阀体及所述高温侧阀体连接，通过对应于温度伸缩而使低温侧阀体及高温侧阀体移动，从而对从低温部流入中温部的流体的流量和从高温部流入中温部的流体的流量进行调整，将中温部的流体的温度设为规定温度；以及旁通流路，其形成在所述壳体上，将与所述中温部相连的流出路和所述高温部连接。

12.根据权利要求1所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述恒温器阀具有：

壳体，其具有低温部、高温部、和中温部，其中，低温流体流入低温部，高温流体流入高温部，中温部经由低温侧开口与低温部连通，并且经由高温侧开口与高温部连通；

伸缩体，其设置在所述中温部内，对应于温度而伸缩；

阀体，其对应于所述伸缩体的伸缩而对从所述低温部流入所述中温部的流体的流量和从所述高温部流入所述中温部的流体的流量进行调整；以及连通路，其将所述高温部和所述中温部连通。

13.根据权利要求12所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述阀体包含对所述高温侧开口进行开闭的高温侧阀体，所述连通路是贯穿所述高温侧阀体的孔。

14.根据权利要求12所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述阀体包含对所述高温侧开口进行开闭的高温侧阀体，所述连通路是在形成于所述高温侧阀体上的切口部和所述高温侧开口之间形成的通路。

15.根据权利要求12所述的燃料电池的冷却液温度调整系统，其中，所述阀体包含对所述高温侧开口进行开闭的高温侧阀体，所述连通路是形成于所述高温侧阀体和切口部之间的通路，该切口部在该高温侧阀体所抵接的所述高温侧开口部的所述壳体上形成。

说明书

燃料电池的冷却液温度调整系统及恒温器阀

技术领域

[0001] 本发明涉及对燃料电池的冷却液的温度进行调整的系统及恒温器阀。

背景技术

[0002] 在燃料电池上连接有使冷却液循环流动的冷却液循环流路。并且，在该冷却液循环流路的中途配置有散热器(radiator)。另外，设有散热器旁通流路，其将散热器上游的冷却液循环流路和散热器下游的冷却液循环流路连结。此外，在冷却液循环流路和散热器旁通流路结合的位置设有三向阀。通过上述结构，使得在散热器中流动的冷却液的流量和绕过散热器的冷却液的流量对应于运行状态而通过三向阀进行调整。其结果，可将冷却液调整至适当的温度，将燃料电池调整为与运行状态相对应的适当的温度。

[0003] 如果三向阀使用电磁阀，则成本很高。因此，在JP 2007－305519A中，通过使用恒温器阀并且对冷却液泵的旋转进行控制，从而对冷却液的温度进行调整。

发明内容

[0004] 但是，在前述的现有燃料电池系统中，为了提高冷却液的温度，通过间歇地使冷却液泵动作并尽量延迟冷却水的循环，从而使燃料电池附近的冷却液温度上升。但是，在上述技术中，由于供给至燃料电池的冷却液温度是经由恒温器供给的，因此，其结果不会超过恒温器的设定温度，无法像三向阀那样使供给至燃料电池的水温可变。因此，对于使用恒温器的冷却系统来说，还需要进行改善。

[0005] 本发明就是鉴于上述问题点而提出的，目的在于提供一种燃料电池的冷却液温度调整系统及恒温器阀，其能够使供给至燃料电池的冷却液的温度高于恒温器的设定温度。

[0006] 根据本发明的一个方式，提供一种燃料电池的冷却液温度调整系统，其具有：燃料电池；散热器，其对冷却液的热量进行散热；冷却液循环流路，其设置为将燃料电池和所述散热器连结，以使得冷却液循环流动；散热器旁通流路，其将散热器的上游和下游连结，以使得冷却液绕过散热器；恒温器阀，其设置在散热器旁通流路中，对在散热器旁通流路中流动的流量进行调整；以及阀旁通流路，即使在恒温器阀的全开状态时，该阀旁通流路也使散热器旁通流路的规定量的冷却液流过，其中，所述恒温器阀的全开状态，是指在所述冷却液循环流路中流动的冷却液全部流入至所述散热器而没有流入至所述散热器旁通流路中的状态。

[0007] 对于本发明的实施方式、本发明的优点，参照随附的附图，如下详细地进行说明附图说明

[0008] 图1是表示本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第1实施方式的图。

[0009] 图2是表示本发明所涉及的恒温器阀的构造的剖视图。

[0010] 图3是对第1实施方式的作用效果进行说明的图。

[0011] 图4A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第2实施方式进行说明的图。

[0012] 图4B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第2实施方式进行说明的图。

[0013] 图5是表示本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第3实施方式的图[0014] 图6是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第3实施方式进行说明的图。

[0015] 图7A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式的结构进行说明的图。

[0016] 图7B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式的结构进行说明的图。

[0017] 图8A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式进行说明的图。

[0018] 图8B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式进行说明的图。

[0019] 图9A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第5实施方式的结构进行说明的图。

[0020] 图9B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第5实施方式的结构进行说明的图。

[0021] 图10是表示用于对冷却液的目标温度进行设定的对应图的一个例子的图。

[0022] 图11A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第6实施方式进行说明的图。

[0023] 图11B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第6实施方式进行说明的图。

[0024] 图12A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第7实施方式进行说明的图。

[0025] 图12B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第7实施方式进行说明的图。

[0026] 图13A是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第8实施方式进行说明的图。

[0027] 图13B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第8实施方式进行说明的图。

[0028] 图14是表示本发明的其它实施方式所涉及的恒温器阀的构造的剖视图。

[0029] 图15是表示主阀打开、旁通阀关闭时，其它实施方式所涉及的恒温器阀的图。

[0030] 图16是表示本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的其它实施方式的图。

[0031] 图17是表示本发明的其它实施方式所涉及的恒温器阀的构造的剖视图。

[0032] 图18是表示本发明其它实施方式所涉及的恒温器阀的构造的剖视图。

[0033] 图19是表示参考方式的图。

具体实施方式

[0034] (第1实施方式)

[0035] 图1是表示本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第1实施方式的图。

[0036] 燃料电池的冷却液温度调整系统1包含有：燃料电池10、散热器20、冷却液循环流路30、散热器旁通流路40、恒温器阀50、阀旁通流路60、冷却液泵70、控制器80。

[0037] 燃料电池10通过将数百片膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly；MEA)层叠而构成，该膜电极接合体是在电解质膜的两个表面形成负极电极催化剂层及正极电极催化剂层而成。如果供给反应气体(负极气体O2、正极气体H2)，则各膜电极接合体(MEA)在负极电极催化剂层及正极电极催化剂层中发生下式(1－1)(1－2)的反应而进行发电。

[0038] 负极电极催化剂层：4H++4e-+O2→2H2O…(1－1)

[0039] 正极电极催化剂层：2H2→4H++4e-…(1－2)

[0040] 为了高效地进行上述发电反应，优选将电解质膜维持为适当的湿润状态。电解质膜的湿润状态与燃料电池的温度相关。如果燃料电池的温度较高，则电解质膜的湿润状态减弱，容易变得干燥。如果燃料电池的温度较低，则电解质膜的湿润状态增强，容易变得湿润。因此，对燃料电池的温度进行管理是很重要的。因此，在燃料电池10上连接有冷却液循环流路30。

[0041] 散热器20用于释放冷却液的热量。散热器20设置在冷却液循环流路30中。

[0042] 冷却液循环流路30将燃料电池10和散热器20连结，以使得冷却液循环流动。此外，在本实施方式中，冷却液沿着图中的箭头方向流动而循环。循环的冷却液从燃料电池10的入口11流入，从出口12流出。

[0043] 散热器旁通流路40将散热器20上游的冷却液循环流路30和散热器20下游的冷却液循环流路30连结。冷却液如果流过散热器旁通流路40，则会绕过散热器20。

[0044] 恒温器阀50设置在冷却液循环流路30和散热器旁通流路40结合的位置。在本实施方式中，恒温器阀50设置在流过冷却液循环流路30的冷却液和流过散热器旁通流路40的冷却液合流的合流部分处。恒温器阀50是三向阀。恒温器阀50通过对从冷却液循环流路30流来的冷却液的流量和从散热器旁通流路40流来的冷却液的流量进行调整，从而流出成为恒定温度(恒温器设定温度)的冷却液。关于恒温器阀50的详细内容，如后所述。

[0045] 阀旁通流路60将散热器旁通流路40和冷却液循环流路30连结。冷却液如果流过阀旁通流路60，则会绕过恒温器阀50。在本实施方式中，阀旁通流路60将恒温器阀50上游的散热器旁通流路40和恒温器阀50下游的冷却液循环流路30连结。其结果，在散热器旁通流路40中流动的冷却液的一部分从散热器旁通流路40向阀旁通流路60分支，与冷却液循环流路30合流，绕过恒温器阀50。

[0046] 冷却液泵70设置在冷却液循环流路30中。在本实施方式中，冷却液泵70设置在恒温器阀50和燃料电池10之间的冷却液循环流路30中。冷却液泵70例如由电动机驱动。冷却液的流量利用冷却液泵70的旋转速度而进行调整。冷却液泵70的旋转速度越大，冷却液的流量也越大。

[0047] 控制器80由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。对燃料电池的冷却液温度调整系统进行控制所需的各种传感器的检测信号被输入至控制器80。

[0048] 图2是表示本发明所涉及的恒温器阀的构造的剖视图。

[0049] 恒温器阀50包含有壳体51、主阀52、旁通阀53、伸缩体54。

[0050] 在壳体51中形成有低温部51a、高温部51b和中温部51c。由散热器20散热后的低温冷却液流入至低温部51a。流过散热器旁通流路40而绕过散热器20的高温冷却液流入至高温部51b。中温部51c经由低温侧开口51d与低温部51a连通，并且，经由高温侧开口51e与高温部51b连通。

[0051] 主阀52对低温侧开口51d进行开闭。

[0052] 旁通阀53对高温侧开口51e进行开闭。

[0053] 伸缩体54与主阀52及旁通阀53连接。在伸缩体54中内置有蜡(例如石蜡)。这种蜡由于对应于温度而进行热膨胀，因此，对应于温度而使主阀52及旁通阀53移动。即，中温部51c的温度越高，主阀52的开度越大，以将低温冷却液导入至中温部51c。中温部
51c的温度越低，旁通阀53的开度越大，以将高温冷却液导入至中温部51c。

[0054] 由于是上述结构，因此，冷却液在中温部51c中被调整为规定温度(恒温器设定温度)，从流出路51f流出。

[0055] 此外，上述构造及作用是通常的恒温器阀所具有的，因此，此处仅对其进行上述的说明。

[0056] 此外，本实施方式的恒温器阀50，在壳体51上形成有将高温部51b和与中温部51c连接的流出路51f连接的阀旁通流路60。

[0057] 由于是这种结构，因此，高温冷却液向在中温部51c中被调整为规定温度(恒温器设定温度)而从流出路51f流出的冷却液中混入。根据混入量，能够对在流出路51f中流动的冷却液的温度进行调整。

[0058] 下面，参照图3对本实施方式的效果进行说明。此外，在该说明之前，首先参照图19对参考方式进行说明。此外，对于起到前述同样功能的部分标记相同的标号，适当地省略重复说明。

[0059] 总地来说，该参考方式与上述第1实施方式相比，没有阀旁通流路60。

[0060] 如果是这种结构，则被调整至规定温度(恒温器设定温度)的冷却液从恒温器阀50流出。因此，如图3所示，在参考方式中，无论燃料电池的发电量是多大，燃料电池的冷却液入口温度是恒定的。

[0061] 燃料电池的输出越大，上式(1－1)(1－2)的反应发生得越多，生成越多的水。如果这些水分残留在燃料电池的内部，则可能会发生溢流。由于输出越大燃料电池的温度越高，因此，希望提高冷却液的温度，促进生成水的蒸汽化。这是因为，生成水被蒸汽化后，容易与负极气体一起被排出至外部。

[0062] 但是，在参考方式中，由于燃料电池的冷却液入口温度是恒定的，因此，冷却液的温度可能不会足够高。

[0063] 与此相对，在本实施方式中，设有将散热器旁通流路40和冷却液循环流路30连结的阀旁通流路60。通过该阀旁通流路60，高温冷却液绕过恒温器阀50而混入冷却液循环流路30中。因此，燃料电池的冷却液入口温度较高。其结果，燃料电池的冷却液出口温度也较高。因此，能够适当地使燃料电池温度升高，不易发生溢流。

[0064] 特别地，由于燃料电池的输出越大发热量越大，因此，绕过恒温器的冷却液的温度也会升高。因此，本实施方式可提供下述特性：燃料电池的输出越大，供给至燃料电池的冷却液的温度越高。因此，即使在使用恒温器的冷却系统中，也能够实现具有下述特性的系统，即，对应于随着要求输出而增加的生成水量，积极地使供给至燃料电池的冷却水温度上升。

[0065] 另外，在图19的参考方式中，也能够通过使冷却液泵转速下降而使燃料电池的冷却液出口温度上升，从而提高燃料电池的冷却液的进出平均温度，但是，根据本实施方式，由于燃料电池的冷却液入口温度升高，因此，与参考方式相比，能够减小与燃料电池的冷却液出口温度的温度差，使燃料电池的入口和出口的温度分布相同，抑制电池内的发电波动。

[0066] 此外，在本实施方式中，阀旁通流路60形成在恒温器阀50的壳体51上。由此，由于能够使系统整体紧凑，因此容易搭载在车辆上。但是，阀旁通流路60也可以不形成在壳体51上。阀旁通流路60也可以是将散热器旁通流路40和冷却液循环流路30连结的管路。

[0067] (第2实施方式)

[0068] 图4A及图4B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第2实施方式进行说明的图。

[0069] 如上所述，能够通过设置阀旁通流路60而使冷却液的温度提高。但是，如果因阀旁通流路60直径较大等而使压力损失过小，则可能会造成向散热器20的流量不足。因此，作为阀旁通流路60，需要使其压力损失大到某种程度。以下对于压力损失的具体设定方法进行说明。

[0070] 首先，参照图4A，对ΔP－Q特性图的意义进行说明。

[0071] 图4A中向右上方的细线表示在参考方式(图19)中恒温器阀50为全开状态时，在冷却液循环流路30中流动的冷却液的流量Q和此时的压力损失ΔP的关系。此外，所谓恒温器阀50的全开状态，是指在冷却液循环流路30中流动的冷却液全部流入至散热器20而没有流入至散热器旁通流路40中的状态。从该图4A的细线可知，冷却液的流量Q越大，压力损失ΔP越大。

[0072] 另外，图4A中向右下方的线，是表示冷却液泵70的泵压力P和喷出流量Q的关系的PQ特性线。

[0073] 这两条线的交点A是冷却液泵70的动作点。

[0074] 因此，在参考方式(图19)的情况下，在恒温器阀50全开而使在冷却液循环流路30中流动的冷却液全部流入至散热器20中时，从冷却液泵70喷出的冷却液的流量是Q1。

[0075] 图4A中向右上方的粗线，表示在实施方式(图1)中恒温器阀50为全开状态时，在冷却液循环流路30中流动的冷却液的流量Q与此时的压力损失ΔP的关系。由于恒温器阀50全开，因此没有从散热器旁通流路40流入恒温器阀50的冷却液。由于设有阀旁通流路60，因此，即使是与参考方式相同的流量，压力损失也较小。

[0076] 该粗线与冷却液泵70的PQ特性线的交点B是冷却液泵70的动作点。

[0077] 因此，在实施方式(图1)的情况下，从冷却液泵70喷出的冷却液的流量是Q2。其中一部分冷却液流过散热器20，其余的冷却液流过阀旁通流路60。对此，可作如下考虑。

[0078] 在没有阀旁通流路60的情况下的压力损失特性线中，压力损失与冷却液泵70的动作点B相同时的流量Q0，是流入至散热器20的流量。并且，其余的(Q2－Q0)是流入至阀旁通流路60的流量。

[0079] 在上述基础上，参照图4B，对阀旁通流路60具体的压力损失设定方法进行说明。

[0080] 考虑为了满足燃料电池所要求的冷却性能，需要使流量Q3的冷却液流入散热器20的情况。

[0081] 阀旁通流路60的压力损失越大(例如，阀旁通流路60的流路直径越小，或者，安装在阀旁通流路60上的节流孔的开口直径越小)，越接近没有阀旁通流路60的参考方式的特性线。

[0082] 阀旁通流路60的压力损失越小(例如，阀旁通流路60的流路直径越大，或者，安装在阀旁通流路60上的节流孔的开口直径越大)，越远离没有阀旁通流路60的参考方式的特性线。

[0083] 压力损失较大时的冷却液泵70的动作点是B1。此时从冷却液泵70喷出的冷却液的流量是Q21。其中，流量Q01流入散热器20。其余的流量(Q21－Q01)流入阀旁通流路60。由于流量Q01比流量Q3大，因此，在这种情况下能够实现使流量Q3流入散热器20。

[0084] 压力损失较小时的冷却液泵70的动作点是B2。此时从冷却液泵70喷出的冷却液的流量是Q22。其中，流量Q02流入散热器20。其余的流量(Q22－Q02)流入阀旁通流路60。由于流量Q01比流量Q3小，因此，在这种情况下，无法实现使流量Q3流入散热器20。

[0085] 基于上述考虑方法，对阀旁通流路60的流路直径(如果在阀旁通流路60上安装有节流孔，则其为该节流孔的开口直径)的最大直径进行设定，以使得阀旁通流路60的压力损失不会过小。

[0086] 根据本实施方式，能够确保为了满足燃料电池所要求的冷却性能而应该流入散热器20中的冷却液的流量。

[0087] (第3实施方式)

[0088] 图5是表示本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第3实施方式的图。

[0089] 如上所述，燃料电池的输出越大，生成越多的水。这些水如果残留在燃料电池内部，则可能会发生溢流。因此，由于输出越大燃料电池温度越高，因此，希望提高冷却液的温度，促进生成水的蒸汽化。这是由于，生成水被蒸汽化后，容易与负极气体一起被排出至外部。

[0090] 因此，如上所述，设有阀旁通流路60。以下对于用于实现上述目的的阀旁通流路的压力损失特性的设定方法进行说明。

[0091] 最严峻的条件是在散热器出口的冷却液水温最低、而燃料电池的输出最大时。因此，需要能够在该条件下实现冷却液的目标温度。具体地说，按照下述方式设定流量Qb1和流量Qb2的流量比，其中，流量Qb1是流过散热器旁通流路40而流入恒温器阀50中的流量，流量Qb2是流过阀旁通流路60的流量。此外，在图5中示意地图示了对流量Qb1、Qb2进行调整的节流孔40a、60b，但也可以对流路直径本身进行调整。

[0092] [式1]

[0093]

[0094] 其中，

[0095] Tsst：恒温器的设定温度

[0096] Tin：燃料电池的目标水温

[0097] Tr：散热器的出口温度的下限值

[0098] m：冷却液泵的下限流量

[0099] c：冷却液的比热(＝0.06kW(L/min)/℃)

[0100] H：燃料电池的发热量

[0101] 例如，在容许上限温度为80℃且燃料电池的目标水温为80℃的负载下的燃料电池的发热量是50kW，散热器的出口温度的下限值为－30℃，冷却液泵的下限流量是20L/min，恒温器的设定温度为60℃的情况下，流量比Qb2/Qb1设定为大于或等于0.81。

[0102] 图6是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第3实施方式进行说明的图。

[0103] 如上所述，燃料电池的输出越大，生成的水越多。这些水分如果残留在燃料电池的内部，则可能会发生溢流。因此，如图6的粗线所示，希望输出越大，冷却液的温度越高，使生成水进行蒸汽化而排出。因此，如上所述，设有阀旁通流路60。这时，如前所述，可知通过将流量比Qb2/Qb1设定为大于或等于0.81，从而可设定使得在燃料电池为最大输出时，达到冷却液的目标水温。另外，对于其它负载区域，能够通过使冷却液泵的流量增加，如图6中的点划线所示使水温下降，从而设定为目标水温。

[0104] (第4实施方式)

[0105] 图7A及图7B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式的结构进行说明的图，图7A是系统整体图，图7B是控制框图。

[0106] 此外，框图中示出的各图框，是使用假想单元表示控制器80的各种功能，各图框并不代表物理存在。

[0107] 如图7A所示，在第4实施方式的燃料电池的冷却液温度调整系统1中，在燃料电池10的冷却液入口11附近设有入口温度传感器91。另外，在燃料电池10的冷却液出口12附近设有出口温度传感器92。

[0108] 并且，如图7B所示，控制器80对应于要求输出而设定目标水温。并且，对应于该目标水温与燃料电池实际水温的偏差，对冷却液泵70的旋转速度进行调整。此外，燃料电池实际水温是由入口温度传感器91检测到的流入冷却液温度和由出口温度传感器92检测到的流出冷却液温度的平均值。

[0109] 图8A及图8B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第4实施方式进行说明的图。

[0110] 图8A的细线表示冷却液泵70的旋转速度较小时的燃料电池的发热量和冷却液入口温度的关系。图8A的粗线表示冷却液泵70的旋转速度较大时的燃料电池的发热量和冷却液入口温度的关系。由这两条曲线可知，如果燃料电池的发热量相同，则冷却液泵70的旋转速度较小时，燃料电池的入口温度较高。之所以如此，是因为冷却液泵70的旋转速度较小时，流入阀旁通流路60的冷却水的热量较大。

[0111] 通过执行本实施方式的控制，如图8B所示，能够使得冷却液泵70的旋转速度越低，燃料电池的入口温度越高。因此，在燃料电池实际水温相对于目标水温较低时，偏差越大，使得冷却液泵70的旋转速度越小。在燃料电池的实际水温相对于目标水温较大时，偏差越大，使得冷却液泵70的旋转速度越大。

[0112] 由此，通过也对冷却液泵70的旋转速度进行控制，从而能够更为精确地对冷却液温度进行调整。因此，能够使燃料电池以适当的湿润状态运行。

[0113] 此外，在本实施方式中，根据需要针对反馈控制器追加抗饱和等控制。

[0114] (第5实施方式)

[0115] 图9A及图9B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第5实施方式的结构进行说明的图，图9A是系统整体图，图9B是控制框图。

[0116] 在第5实施方式中，相对于第4实施方式，还包含有对负极气体(吸入空气)的温度进行检测的传感器101、和对相对湿度进行检测的传感器102。

[0117] 并且，控制器80根据负极气体(吸入空气)的温度及推定湿度，对负极气体(吸入空气)的水蒸气浓度进行推定。并且，同时考虑该推定得到的水蒸气浓度，对冷却液的目标温度进行设定。具体地说，预先通过实验等，基于图10所示设定的对应图，设定目标温度。

[0118] 根据本实施方式，如果吸入空气的湿度较高，则可提高目标水温。因此，能够更加精确地进行控制，不易使得生成水残留在燃料电池内部，进而容易防止溢流。其结果，能够使燃料电池以更加适当的湿润状态运行。

[0119] (第6实施方式)

[0120] 图11A及图11B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第6实施方式进行说明的图。

[0121] 在本实施方式中，如图11A所示，控制器80基于要求输出设定燃料电池的目标湿润状态。此外，目标湿润状态可预先通过实验等，基于图11B所示设定的对应图进行设定。目标湿润状态基本上是恒定的，但在最大负载附近上升。

[0122] 另外，控制器80对实际湿润状态进行检测。实际湿润状态能够通过对燃料电池的内部电阻进行检测而检测出。由于这种方法是公知的，因此此处省略说明。

[0123] 并且，对应于实际湿润状态相对于该目标湿润状态的偏差，对冷却液泵70的旋转速度进行调整。

[0124] 如上所述，通过对冷却液泵70的旋转速度进行控制，从而能够更加精确地对湿润状态进行调整。因此，能够使燃料电池以适当的湿润状态运行。

[0125] (第7实施方式)

[0126] 图12A及图12B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第7实施方式进行说明的图。

[0127] 在本实施方式中，相对于第6实施方式，对应于要求输出而对冷却液泵70的旋转速度进行校正。具体地说，要求输出越高，控制器80将冷却液泵70的旋转速度校正得越大。

[0128] 如图12B所示，燃料电池的输出越大，与输出变化相对应的温度变化也越大。即，燃料电池的输出越大，校正使得冷却液泵70的旋转速度越大。即，使增益增大。由此，能够对反馈控制时的过冲进行抑制。

[0129] (第8实施方式)

[0130] 图13A及图13B是对本发明所涉及的燃料电池的冷却液温度调整系统的第8实施方式进行说明的图。

[0131] 在本实施方式中，相对于第6实施方式，对冷却液泵70的下限旋转速度进行设定。具体地说，控制器80按照根据系统耐热性能等设定的目标上限温度和燃料电池的出口温度的偏差，对冷却液泵70的旋转速度进行运算。并且，在与第6实施方式同样地运算得到的冷却液泵70的旋转速度低于该旋转速度时，将该旋转速度设为冷却液泵70的旋转速度。
如果不低于该旋转速度，则将与第6实施方式同样地运算得到的旋转速度设为冷却液泵70的旋转速度。

[0132] 如图13B所示，如果冷却液泵70的旋转速度减小，则燃料电池的入口温度及出口温度升高。在这种情况下，即使通过按照第6实施方式进行控制而使湿润状态变得适当，也可能会超过系统的耐热温度。与此相对，通过按照本实施方式对冷却液泵70的旋转速度的下限进行控制，从而能够防止超过系统的耐热温度。

[0133] (第9实施方式)

[0134] 在本实施方式中，对于前述第1实施方式至第8实施方式中使用的恒温器阀50的其它实施方式进行说明。

[0135] 图14是表示本实施方式所涉及的恒温器阀500的构造的剖视图，是表示主阀52关闭而旁通阀53打开时的状态的图。本实施方式所涉及的恒温器阀500在旁通阀53上设有将中温部51c和高温侧开口51e连通的连通孔531，这一点与恒温器阀50不同。以下围绕该不同点进行说明。此外，在本实施方式所涉及的恒温器阀500中，对于起到与恒温器阀50相同功能的部分使用相同的标号，适当地省略重复说明。

[0136] 如图14所示，恒温器阀500在旁通阀53上具有将中温部51c和高温侧开口51e连通的连通孔531。在本实施方式中，在旁通阀53上形成有多个连通孔531，但也可以是1个。

[0137] 下面，参照图15，对于恒温器阀500的作用效果进行说明。

[0138] 图15是表示主阀52打开而旁通阀53关闭时的恒温器阀500的图。在图15中，虚线箭头A表示低温冷却液的流向，实线箭头B表示高温冷却液的流向。

[0139] 如图15中箭头A所示，在主阀52打开时，从散热器20流来的低温冷却液从主阀52和低温侧开口51d的间隙流入中温部51c。流入中温部51c的低温冷却液，与在旁通阀
53打开时从散热器旁通流路40流入中温部51c的高温冷却液混合，从流出路51f排出。

[0140] 在这里，本实施方式所涉及的恒温器阀500在旁通阀53上设有连通孔531。因此，如图15中箭头B所示，在旁通阀53关闭后，高温冷却液也会从连通孔531流入中温部51c，并与从低温部51a侧流入中温部51c的低温冷却液混合，从流出路51f排出。

[0141] 由于燃料电池10的输出越大发热量越大，因此，从燃料电池10的出口12流出的冷却液的温度也升高。即，经由散热器旁通流路40从连通孔531流入中温部51c的高温冷却液的温度，在燃料电池10的输出越大时越高。

[0142] 因此，如本实施方式所示，通过使燃料电池10的输出越大而温度越高的高温冷却液经由连通孔531流入至中温部51c，从而能够使得燃料电池10的输出越大，供给至燃料电池10的冷却液的温度越高。

[0143] 其结果，在使用本实施方式所涉及的恒温器阀500的冷却系统中，也能够实现具有下述特性的系统，即，对应于随着要求输出而增加的生成水量，积极地使供给至燃料电池10的冷却水温度上升。

[0144] 另外，通过在旁通阀53上设有连通孔531，除了能够在前述燃料电池10的输出越大时使得供给至燃料电池10的冷却液的温度越高的效果以外，还能够得到下述效果。

[0145] 在参照图2在第1实施方式中说明的通常的恒温器阀50的情况下，如果主阀52开始打开，则低温冷却液流入中温部51c，另一方面，旁通阀53关闭，高温冷却液不会流入中温部51c。

[0146] 因此，有时会反复出现在主阀52打开时中温部51c内的冷却液温度暂时降低、将暂时打开的主阀52再次关闭的现象。由此，如果发生低温侧阀体52连续开闭的振荡，则由于中温部51c内的冷却液温度上下波动，其结果，从流出路51f排出的冷却液的温度也会上下波动。

[0147] 无论是在第1实施方式中说明的恒温器阀50，还是本实施方式所涉及的恒温器阀500，均要求将从流出路51f排出的冷却液的温度保持为期望的温度的功能(以下称为“调温功能”)。因此，不希望从流出路51f排出的冷却液的温度上下波动。另外，由于低温侧阀体52的振荡还会导致低温侧阀体52及旁通阀53的恶化，因此，耐久性较差。

[0148] 如上所述，如第1实施方式所述，如果在通常的恒温器阀50上仅设有使高温部51b和流出路51f连接的阀旁通流路60，则容易使得主阀52打开时的调温功能降低。另外，容易使得恒温器阀50自身的耐久性也降低。

[0149] 与此相对，本实施方式所涉及的恒温器阀500在主阀52打开时(即，旁通阀53关闭时)，使得在第1实施方式中经由阀旁通流路60与流出路51f合流的高温冷却液，经由旁通流路53的连通孔531流入中温部51c后，与流出路51f合流。

[0150] 由此，在主阀52打开时，即使低温冷却液流入中温部51c，也能够利用经由旁通阀53的连通孔531而流入中温部51c的高温冷却液，抑制中温部51c内的冷却液的温度降低。

[0151] 由此，能够抑制低温侧阀体52的振荡，因此，能够提高恒温器阀500的调温功能及耐久性。

[0152] 以上对于本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并不是将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

[0153] 例如，在上述实施方式中，恒温器阀50设置在流过冷却液循环流路30的冷却液和流过散热器旁通流路40的冷却液合流的合流部分处。但并不限定于此。如图16所示，恒温器阀50也可以设置在使得流过冷却液循环流路30的冷却液的一部分从散热器旁通流路40分流的分支部分处。并且，阀旁通流路60可以将冷却液循环流路30和散热器旁通流路
40连接，以使得冷却液绕过恒温器阀50。

[0154] 上述结构也能够得到同样的作用效果。

[0155] 另外，在第1实施方式中，阀旁通流路60形成在恒温器阀50的壳体51上，但也可以不形成在壳体51上。阀旁通流路60也可以是将散热器旁通流路40和冷却液循环流路30连结的管路。

[0156] 另外，在第9实施方式中，通过在旁通阀53上设置连通孔531，从而使得高温冷却液在旁通阀53关闭后也会从连通孔531流入中温部51c，但是，例如图17所示，也可以在旁通阀53上形成切口部532。另外，如图18所示，也可以在形成有高温侧开口51e的壳体51上形成切口部511。

[0157] 通过形成这种切口部532、511，也能够得到与第9实施方式相同的效果。

[0158] 此外，上述实施方式也可以适当地进行组合。

[0159] 本申请主张基于2011年6月30日向日本特许厅申请的特愿2011－146105号、及2012年3月13日向日本特许厅申请的特愿2012－56387号的优先权，上述申请的全部内容通过参考而被引用在本说明书中。