[发明专利]燃料电池车的冷却剂温度控制器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请按照35U.S.C§119(a)要求于2007年12月4日提交的韩 国专利申请第10-2007-0124729号的优先权，其全部内容结合在本文中 作为参考。

技术领域

本发明涉及燃料电池车的冷却剂温度控制器。更具体地，本发明 涉及燃料电池车的冷却剂温度控制器，其中在燃料电池组的进入口设 置温度控制阀，并且该温度控制阀被适当地控制，使得来自旁路的加 热的冷却剂和/或来自散热器的冷却的冷却剂根据电池组入口的冷却剂 温度被引入电池组，由此能够在电池组的最优操作所需的温度下提供 冷却剂。

背景技术

燃料电池系统是直接将燃料的化学能转换为电能的电生成系统。

燃料电池系统一般包括用于生成电的燃料电池组、用于将燃料 (氢)供应到燃料电池组的燃料供应系统、用于向燃料电池组供应作 为电化学反应所需的氧化剂的空气中的氧气的空气供应系统、和用于 将燃料电池组的反应热量移除到燃料电池系统外部并且控制燃料电池 组的操作温度的热和水管理系统。

具有上述配置的燃料电池系统通过作为燃料的氢与空气中的氧气 的电气化学反应生成电，并且将热和水排出作为反应的副产品。

通过接收空气中的氧气和作为燃料的氢生成电的燃料电池组，被 用作燃料电池车的主要电力供应源。

由于当在最优温度下控制的冷却剂被供应到电池组时，燃料电池 组显示出最优输出，所以将引入到电池组中的冷却剂保持在特定温度 是重要的。

因此，燃料电池车包括装配在燃料电池组冷却回路中的冷却剂温 度控制器，以控制引入电池组的冷却剂的温度。

图1是显示出燃料电池车中的燃料电池组冷却回路的示意图。在 燃料电池系统初始启动时，当冷却剂温度由于电池组10的低热量生成 速度而较低时，冷却剂按以下顺序流动：电池组10→泵11→温度控制 阀13→电池组10。也就是说，由于较低的冷却剂温度，不必将冷却剂 传送到散热器12。

然而，电池组10的热量生成速度随时间而增加，并且因此如果流 过旁路回路的冷却剂的温度快速增加，则温度控制阀13适当地切断旁 路回路并且开启散热器回路，使得在散热器12中冷却的冷却剂(以如 下顺序：10→11→12→13→10)被引入电池组10。

考虑到应用到燃料电池车的电池组入口中所需的冷却剂温度是大 约65℃，温度控制阀接收电池组10的入口温度T1的信号以适当控制 两个回路的开放程度，使得预定温度的冷却剂被供应到电池组而不管 外界环境。

图2是显示出常规旋转式温度控制阀130的示意图，其中使用如 下控制方法：通过装配在阀130的顶部的电动机使用流控制器134。

温度控制阀130包括通过其引入来自旁路管线(电池组出口)的 冷却剂的第一进入口131、通过其引入来自散热器的冷却剂的第二进入 口132、通过其使冷却剂排出到电池组入口的排出口133。此外，流控 制器134设置在阀130中，使得冷却剂可同时通过第一和第二进入口 131和132被引入。

上述控制方法是这样的方法，其中，这里设置的流控制器134由 电动机向左和右旋转，以通过调整来自散热器的冷却的冷却剂和来自 旁路管线的冷却剂的混合比来控制在电池组10中流动的冷却剂的温 度。由流控制器134的均衡控制，该控制方法可将恒定量的冷却剂供 应到电池组10。

然而，上述温度控制阀130具有的缺点在于，在通过电动机的流 控制器134的旋转在多于200LPM的高流条件下被控制的情况下，电 动机转矩由于由冷却剂流生成的压力而过度地增加，并且精确控制由 此变得不可能。此外，由于旋转式温度控制阀价格高，其不适于车辆。

同时，图3是显示出常规的直接作用的温度控制阀230的示意图。 直接作用温度控制阀230以旋转式阀130相同的方式由电动机234操 作。其包括壳体，该壳体包括通过其引入来自旁路管线的冷却剂的第 一进入口231、通过其引入来自散热器的冷却剂的第二进入口232、通 过其将冷却剂排到电池组入口的排出口233、和其中设置的并且选择性 打开和关闭第一和第二进入口231和232的隔膜。