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公開番号2025062192
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171093
出願日2023-10-02
発明の名称燃料電池の冷却システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250407BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷媒の導電率を適切に管理することができる燃料電池の冷却システムを提供する。
【解決手段】燃料電池の冷却システムは、静電容量センサ27が、測定した前記静電容量に基づいて、冷媒Wの導電率を算出するとともに、算出した導電率に基づいて、切り換え弁を制御する制御装置60を備える。制御装置60は、測定した静電容量が、導電率の算出が可能となる算出可能範囲から外れた場合に、静電容量が前記算出可能範囲に収まるように、静電容量センサ27の発振周波数を制御し、算出した前記導電率が、所定の閾値以上になったときに、イオン交換器24に冷媒Wが流れるように切り換え弁25を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池を冷却する冷媒のイオンを除去するイオン交換器と、
前記燃料電池を通過した冷媒を冷却する冷却器と、
前記冷媒の静電容量を測定する静電容量センサと、
前記イオン交換器および前記冷却器のいずれか一方に冷媒が流れるように冷媒経路を切り換える切り換え弁と、
測定した前記静電容量に基づいて、前記冷媒の導電率を算出するとともに、算出した前記導電率に基づいて、前記切り換え弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、測定した前記静電容量が、前記導電率の算出が可能となる算出可能範囲から外れた場合に、前記静電容量が前記算出可能範囲に収まるように、前記静電容量センサの発振周波数を制御し、
算出した前記導電率が、所定の閾値以上になったときに、前記イオン交換器に前記冷媒が流れるように前記切り換え弁を制御することを特徴とする燃料電池の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を冷却する冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池は、発電時に発熱することから、冷媒により冷却される。冷媒には、燃料電池の単セル等に含まれるイオンが介在することがあり、これにより、冷媒の導電率が上昇することがある。このような点から、たとえば、特許文献１には、燃料電池を冷却する冷媒のイオンを除去するイオン交換器と、冷媒の導電率を測定する導電率測定センサと、を備えた燃料電池の冷却システムが開示されている。この冷却システムは、導電率測定センサにより測定した導電率が所定値以上となった場合、イオン交換器を用いて、冷媒に含有するイオンを吸着し、冷媒の導電率を低下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０１８８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池の冷却システムは、必要な絶縁抵抗を確保すること、および、燃料電池のセパレータ電食を防止することが要求されており、これらの双方の要求を満たすために、冷媒の導電率を管理している。しかしながら、たとえば、イオン交換器の使用前後で冷媒の導電率が変動することや、燃料電池のセパレータの材質の変更に伴って管理すべき冷媒の導電率を変更することがある。特許文献１の技術では、導電率センサにより測定できる冷媒の導電率の測定範囲は限られているため、冷媒の導電率の変動が大きくなったり、管理すべき冷媒導電率が変更された場合、導電率測定センサでは、冷媒の導電率を適切に管理することが難しい。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、冷媒の導電率を適切に管理することができる燃料電池の冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題に鑑みて、本発明に係る燃料電池の冷却システムは、燃料電池を冷却する冷媒のイオンを除去するイオン交換器と、前記燃料電池を通過した冷媒を冷却する冷却器と、前記冷媒の静電容量を測定する静電容量センサと、前記イオン交換器および前記冷却器のいずれか一方に冷媒が流れるように冷媒経路を切り換える切り換え弁と、測定した前記静電容量に基づいて、前記冷媒の導電率を算出するとともに、算出した前記導電率に基づいて、前記切り換え弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、測定した前記静電容量が、前記導電率の算出が可能となる算出可能範囲から外れた場合に、前記静電容量が前記算出可能範囲に収まるように、前記静電容量センサの発振周波数を制御し、算出した前記導電率が、所定の閾値以上になったときに、前記イオン交換器に前記冷媒が流れるように前記切り換え弁を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料電池を冷却する冷媒の導電率を適切に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
（ａ）は、燃料電池の冷却システムを備えた燃料電池システムの系統図であり、（ｂ）は、静電容量センサをタンクに取り付けた状態を示す模式図であり、（ｃ）は、静電容量センサを内管に取り付けた状態を示す模式図である。
静電容量センサの特性を説明するためのグラフである。
図１に示す冷却システムの制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図１～図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る燃料電池１０の冷却システム２０を説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０の冷却システム２０は、燃料電池システム１の一部を構成している。
【００１０】
燃料電池１０は、燃料電池セル（単セル）を、厚さ方向に積層したスタックであり、図示しないが、単セルは、ガス拡散層が両面に形成された膜電極接合体を一対のセパレータで挟み込んだ構造を有している。燃料電池１０には、燃料ガスとして水素ガスＨが高圧タンク４１から供給され、酸化剤ガスとしての空気Ｇが、コンプレッサ３１を介して供給される。
（【００１１】以降は省略されています）

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