特許 7417336 燃料電池の温度制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】燃料電池の温度制御システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04701 20160101AFI20240111BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/04492 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/04828 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240111BHJP

   G05D 23/19 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04701

H01M8/0432

H01M8/04492

H01M8/04828

H01M8/0438

H01M8/04746

G05D23/19 J

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2023115979

(22)【出願日】2023-07-14

【審査請求日】2023-07-14

(31)【優先権主張番号】202210923236.7

(32)【優先日】2022-08-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522401992

【氏名又は名称】中汽研新能源汽車検験中心（天津）有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＡＲＣ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ （Ｔｉａｎｊｉｎ） Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８８ Ｘｉｏｎｇｚｉ Ｒｏａｄ，Ｄｏｎｇｌｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】楊 子栄

(72)【発明者】

【氏名】▲ハオ▼ 冬

(72)【発明者】

【氏名】馬 明輝

(72)【発明者】

【氏名】張 妍懿

(72)【発明者】

【氏名】王 睿▲ディー▼

(72)【発明者】

【氏名】李 建威

(72)【発明者】

【氏名】丁 振森

(72)【発明者】

【氏名】王 仁广

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３２１９６９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－２２９５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９４５０１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１５４０９２９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４７０１

Ｈ０１Ｍ ８／０４３２

Ｈ０１Ｍ ８／０４４９２

Ｈ０１Ｍ ８／０４８２８

Ｈ０１Ｍ ８／０４３８

Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６

Ｇ０５Ｄ ２３／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向して設置し、面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池と、
２つの前記エンドプレートのそれぞれの温度制御を実現するように、２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュールと、前記被測定燃料電池のカソードとアノードに取り付けられ、前記被測定燃料電池のカソードとアノードの実測温度を取得するための少なくとも２セットの温度検出モジュールと、
前記温度検出モジュールに接続され、前記温度調整モジュールに接続され、前記２セットの温度検出モジュールの検出結果に基づいて、２セットの前記温度調整モジュールの運転状態を制御して、前記カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、前記被測定燃料電池のエンドプレートの温度を調整する制御モジュールと、
を備える燃料電池の温度制御システムであって、
前記温度調整モジュールは、複数の半導体冷却シートを含む板状の温度調整ユニットを備え、
前記板状の温度調整ユニットは、前記エンドプレートに対向して配置され、板状の熱放射面を有し、前記板状の熱放射面と前記エンドプレートの対向する熱放射面の面積が前記第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上であり、
前記第１のプリセット比率が７０％以上であり、
前記板状の温度調整ユニットにおける複数の半導体冷却シートは、各前記半導体冷却シートは、前記エンドプレートの前記被測定燃料電池の外側に面する側の表面に均一に配置され、前記被測定燃料電池のエンドプレートに隣接して配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第２のプリセット値以上であり、各前記半導体冷却シートは互いに並列に接続され、それぞれ制御モジュールが取得した実測温度に応じて被測定燃料電池のエンドプレート側の温度を調整するように、すべて前記制御モジュールに接続され、
前記温度調整モジュールは、制御モジュールが取得した実測温度に応じて被測定燃料電池のエンドプレート側の温度を調整するように、前記板状の温度調整ユニットの前記被測定燃料電池から離れた一側表面の外側に配置され、液路が設置された液冷温度制御ユニットと、前記液路を流れることができる制御可能な温液体とをさらに備え、
前記温度調整モジュールの液冷温度制御ユニットの液路は、導管を介して相互に接続され、同じ温度制御可能な冷却液体循環機に接続され、前記冷却液体循環機により、前記液冷温度制御ユニットの前記液路内の液体温度を制御し、前記液路に温度制御可能な液体を提供し、且つ、前記液冷温度制御ユニットは、前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の少なくとも８０％の領域を覆い、
前記液冷温度制御ユニットは、少なくとも液冷入口と液体出口を含む複数の液冷ブロックを備え、隣接する２つの液冷ブロックのうち、前の液冷ブロックの液冷出口は、導管を介して次の液冷ブロックの液冷入口に接続され、前記温度制御可能な液体は、前記導管に沿って各液冷ブロック間を流れることが可能であり、
前記導管は、前記温度制御可能な液体の液路を延長し、温度制御能力を向上させるように、Ｕ字型の導管を含み、
前記温度調整モジュールは、前記半導体冷却シートの温度伝導を加速するように、前記板状の温度調整ユニットと前記液冷温度制御ユニットとの間に配置され、少なくとも前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の８０％の領域を覆う導温金属板をさらに備え、
前記温度調整モジュールは、前記導温金属板と前記板状の温度調整ユニットとの間に配置され、および／または、前記導温金属板と液体温度制御ユニットとの間に配置された導熱フィルム層をさらに備え、
前記温度検出モジュールは、前記被測定燃料電池のカソードおよびアノードにそれぞれ取り付けられ、前記カソードおよびアノードの実測温度を取得する少なくとも２つの熱電対を備え、
前記制御モジュールは、前記温度検出モジュールに接続され、前記温度調整モジュールに接続され、前記温度検出モジュールによって取得された実測温度を取得して、前記実測温度と目的温度との大小関係に基づいて、２セットの前記温度調整モジュールの運転状態を調整して前記被測定燃料電池のカソードおよびアノードの温度が前記目的温度になるように調整するための温度制御器を備え、
前記第１のプリセット値は３０ｃｍ^２以上であり、
前記燃料電池の温度制御システムの温度制御方法は、
被測定燃料電池のカソードとアノードの実測温度及び目標温度を取得する第１のステップと、
２つの前記エンドプレートの表面の温度をそれぞれ調整するように、前記実測温度と目標温度との大小関係に応じて、前記少なくとも２セットの温度調整モジュールによって、前記被測定燃料電池に対向して配置された２つのエンドプレートの表面にそれぞれ外気温度の情報を提供し、前記温度調整モジュールの外気温調整パワーを制御することにより、前記温度調整モジュールによって前記被測定燃料電池のエンドプレートに提供される前記外気温度を変更し、前記実測温度が目標温度よりも大きい場合、前記外気温度の温度範囲は前記実測温度よりも小さく、前記実測温度が前記目標温度よりも小さい場合、前記外気温度の温度範囲は前記実測温度よりも大きい第２のステップと、
前記少なくとも２セットの温度調整モジュールによって、前記被測定燃料電池に対向して配置された２つのエンドプレートの表面にそれぞれ前記外気温度の情報を提供する場合、前記実測温度が時間の経過に応じて目標温度に向かって逆方向に変化する場合、前記外気温調整パワーが調整範囲内の極値に達するまで、前記外気温調整パワーを増減して前記外気温度を増減し、前記実測温度を前記目標温度に向かって正方向に変化させる第３のステップと、
被測定燃料電池を燃料電池試験台に設置し、試験台のガス供給インターフェースと負荷インターフェースを接続し、被測定燃料電池の気密性試験に合格することを確保する第４のステップと、
カソードとアノードの吸気の化学量論比、カソードとアノードの吸気温度、カソードとアノードの吸気の相対湿度、カソードとアノードの吸気圧力に従って、試験台パラメータを調整して、吸気流量、吸気温度、吸気湿度、および吸気圧力が規定のパラメータ範囲にあるように設定されている第５のステップと、
冷却液体循環機と温度制御器をオンにし、試験条件で指定された単燃料電池の運転温度に従って温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを設定し、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度をＴｃｏｏｌとして設定し、被測定単燃料電池の運転温度は８０℃であることによって、温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔは８０℃として設定し、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌは１０℃として設定する第６のステップと、
試験条件に従って試験を開始し、被測定燃料電池の性能試験を開始し、被測定燃料電池の内部に挿入された熱電対が温度制御器にフィードバックされる、温度制御器によって読み取られた第一の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１と、温度制御器によって読み取られた第２の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿２を含むリアルタイム温度Ｔｒｅａｌを読み取る第７のステップと、
温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔと単燃料電池のリアルタイム温度Ｔｒｅａｌを比較し、ＴｔａｒｇｅｔがＴｒｅａｌよりも大きい場合、半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加し、温度制御器の目標温度８０℃と第一の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１を比較し、Ｔｒｅａｌ＿１が８０℃未満である場合、被測定燃料電池のアノード端の外側にある４つの半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加し、Ｔｒｅａｌ＿１が８０℃を超えると、被測定燃料電池のアノード端の外側にある４つの半導体冷却シートの冷却パワーが温度制御器によって自動的に増加する第８のステップと、
温度制御器の目標温度８０℃と第２の熱電対が温度制御器にフィードバックするリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿２を比較し、Ｔｒｅａｌ＿２が８０℃未満である場合、被測定燃料電池のカソード端の外側にある４つの半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加し、Ｔｒｅａｌ＿２が８０℃を超えると、被測定燃料電池のカソード端の外側にある４つの半導体冷却シートの冷却パワーが温度制御器によって自動的に増加する第９のステップと、
半導体冷却シートの冷却パワーが最大に達し、Ｔｔａｒｇｅｔが依然としてＴｒｅａｌよりも大きい場合、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌを下げて、半導体冷却シートの冷却パワーをさらに高め、前記第８のステップ及び前記第９のステップにおけるＴｒｅａｌ＿１とＴｒｅａｌ＿２が依然として８０℃を超える場合、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌを５℃に下げて、半導体冷却シートの冷却パワーをさらに高める第１０のステップと、
温度制御器の目標温度８０℃と熱電対が温度制御器にフィードバックするリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１とＴｒｅａｌ＿２との差が設定の温度差Ｔｄｉｆｆを超えない間、前記第１のステップから前記第１０のステップを順次繰り返す第１１のステップと、
備えることを特徴とする燃料電池の温度制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は燃料電池の分野に属し、特に燃料電池の温度制御システム及び温度制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プロトン交換膜燃料池は、効率的なエネルギー変換装置であり、交通運輸業界で幅広い応用の可能性があるクリーンな動力源の１つと見なされている。

【0003】

燃料電池内で電気化学反応が起こり、電気エネルギーが生成されると同時に、熱が生成され、且つ運転電流密度の増加に伴い発熱量が増加する。熱が速やかに排出されないと、燃料電池の温度が上昇し続け、内部の水と熱の輸送プロセスに影響を与え、膜乾燥現象を引き起こし、全体的な出力性能を低下させる可能性がある。また、燃料電池の温度が高すぎると、膜電極のミクロ構造が破壊され、燃料電池全体の寿命や耐久性が低下する可能性がある。燃料電池の発熱量が低く、期待される運転温度に到達するのをサポートできないと、電気化学反応の発生に不利であり、燃料電池を良い出力性能に到達させることはできない。したがって、燃料電池を適切な温度範囲で運転させることが重要である。

【0004】

単一の燃料電池の場合、常用の昇温制御方法は、抵抗線を単燃料電池のテスト治具に配置し、オーム熱を使用して加熱することである。常用の使用される放熱制御方法には、２つの方法がある。１つは、単燃料電池と環境との間の自然対流に依存して熱交換する方法であり、もう１つは、放熱ファンを介して単燃料電池と環境との間の強制対流熱交換を実現する方法である。冷却ファンの制御方法は、必要な機器が簡単であり、操作が便利であるが、通常に、小面積の単燃料電池(２５ｃｍ^２、５０ｃｍ^２など)にのみ適合する。単燃料電池の面積がさらに増加すると、この方法は放熱能力が不十分であるという問題に直面し、良好な温度制御効果を確保することが困難になる。燃料電池自動車の場合、例えばトヨタMirai第１世代の燃料電池スタックの単燃料電池の有効反応面積は約２６０ｃｍ^２で、Mirai第２世代の当該面積は約２７０ｃｍ^２で、現代NEXOの当該面積は約２８０ｃｍ^２で、国産乗用車用燃料電池スタック製品の単燃料電池の有効反応面積は約３００ｃｍ^２である。

【0005】

前記の大面積単燃料電池に対する研究開発と試験では、冷却ファン制御方法の信頼性と精度が不十分であるため、製品開発とテストに対して、大面積単燃料電池の試験用温度調整モジュールの設計方法と装置を提案することは重要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願の実施例は、燃料電池の温度制御システム及び温度制御方法を提供し、大面積の単燃料電池の急速な昇温と優れた放熱を実現し、単燃料電池のテスト中に精確且つ信頼の温度制御を確保し、単燃料電池の性能テストの正確度を大幅に向上させ、燃料電池の研究開発能力と試験能力の向上を促進することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の側面で、本出願の実施例は、
対向して設置し、面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池と、
２つの前記エンドプレートのそれぞれの温度制御を実現するように、２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュールと、
前記被測定燃料電池のカソードとアノードに取り付けられ、前記被測定燃料電池のカソードとアノードの実測温度を取得するための少なくとも２セットの温度検出モジュールと、
前記温度検出モジュールに接続され、前記温度調整モジュールに接続され、前記２セットの温度検出モジュールの検出結果に基づいて、２セットの前記温度調整モジュールの運転状態を制御して、前記カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、前記被測定燃料電池のエンドプレートの温度を調整する制御モジュールと、
を備える燃料電池の温度制御システムを提供する。

【0008】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記温度調整モジュールは、前記エンドプレートに対向して配置され、板状の熱放射面を有し、前記板状の熱放射面と前記エンドプレートの対向する熱放射面の面積が前記第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上であり、および／または、前記第１のプリセット比率が７０％以上である板状の温度調整ユニットを備える。

【0009】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記板状の温度調整ユニットは、複数の半導体冷却シートを含み、各前記半導体冷却シートは、前記エンドプレートの前記被測定燃料電池の外側に面する側の表面に均一に配置され、前記被測定燃料電池のエンドプレートに隣接して配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第２のプリセット値以上であり、各前記半導体冷却シートは互いに並列に接続され、それぞれ制御モジュールが取得した実測温度に応じて被測定燃料電池のエンドプレート側の温度を調整するように、すべて前記制御モジュールに接続される。

【0010】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、制御モジュールが取得した実測温度に応じて被測定燃料電池のエンドプレート側の温度を調整するように、前記温度調整モジュールは、前記板状の温度調整ユニットの前記被測定燃料電池から離れた一側表面の外側に配置され、液路が設置された液冷温度制御ユニットと、前記液路を流れることができる制御可能な温液体とをさらに備える。

【0011】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記温度調整モジュールの数は２つであり、２つの前記温度調整モジュールの液冷温度制御ユニットの液路は、導管を介して相互に接続され、同じ温度制御可能な冷却液体循環機に接続され、前記冷却液体循環機により、前記液冷温度制御ユニットの前記液路内の液体温度を制御し、前記液路に温度制御可能な液体を提供し、且つ、前記液冷温度制御ユニットは、前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の少なくとも８０％の領域を覆う。

【0012】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記液冷温度制御ユニットは、少なくとも液冷入口と液体出口を含む複数の液冷ブロックを備え、隣接する２つの液冷ブロックのうち、前の液冷ブロックの液冷出口は、導管を介して次の液冷ブロックの液冷入口に接続され、前記温度制御可能な液体は、前記導管に沿って各液冷ブロック間を流れることが可能である。

【0013】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記温度制御可能な液体の液路を延長し、温度制御能力を向上させるように、前記導管はＵ字型の導管を含む。

【0014】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記半導体冷却シートの温度伝導を加速するように、前記温度調整モジュールは、前記板状の温度調整ユニットと前記液冷温度制御ユニットとの間に配置され、少なくとも前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の８０％の領域を覆う導温金属板をさらに備える。

【0015】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記温度調整モジュールは、前記導温金属板と前記板状の温度調整ユニットとの間に配置され、および／または前記導温金属板と液体温度制御ユニットとの間に配置された導熱フィルム層をさらに備える。

【0016】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記温度検出モジュールは、前記被測定燃料電池のカソードおよびアノードにそれぞれ取り付けられ、前記カソードおよびアノードの実測温度を取得する少なくとも２つの熱電対を備える。

【0017】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記制御モジュールは、前記温度検出モジュールに接続され、前記温度調整モジュールに接続され、前記温度検出モジュールによって取得された実測温度を取得して、前記実測温度と目的温度との大小関係に基づいて、２セットの前記温度調整モジュールの運転状態を調整して前記被測定燃料電池のカソードおよびアノードの温度が前記目的温度になるように調整するための温度制御器を備える。

【0018】

前記第１の側面の一つの可能な実現では、前記第１のプリセット値は３０ｃｍ^２以上である。

【0019】

第２の側面では、本願の実施例は、前記燃料電池の温度制御システムを採用し、
対向して設置し、面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池を提供するステップと、
被測定燃料電池のカソードとアノードの実測温度を取得するステップと、
被測定燃料電池のカソードとアノードの目標温度を取得するステップと、
２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュールを提供するステップと、
前記カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、前記実測温度と目標温度に基づいて、前記少なくとも２セットの温度調整モジュールを介して、前記被測定燃料電池のエンドプレートの温度を調整するステップと、
を備える燃料電池の温度制御方法を提供する。

【0020】

前記第２の側面の一つの可能な実現では、前記実測温度と目標温度に基づいて、前記少なくとも２セットの温度調整モジュールを介して、前記被測定燃料電池のエンドプレートの温度を調整するステップは、２つの前記エンドプレートの表面の温度をそれぞれ調整するように、前記実測温度と目標温度との大小関係に応じて、前記少なくとも２セットの温度調整モジュールによって、前記被測定燃料電池に対向して配置された２つのエンドプレートの表面にそれぞれ外温を提供し、前記温度調整モジュールの外温調整パワーを制御することにより、前記温度調整モジュールによって前記被測定燃料電池のエンドプレートに提供される外温を変更するステップを備え、前記実測温度が目標温度よりも大きい場合、前記外温の温度範囲は前記実測温度よりも小さく、前記実測温度が前記目標温度よりも小さい場合、前記外温の温度範囲は前記実測温度よりも大きい。

【0021】

前記第２の側面の一つの可能な実現では、前記少なくとも２セットの温度調整モジュールによって、前記被測定燃料電池に対向して配置された２つのエンドプレートの表面にそれぞれ外温を提供する場合、前記実測温度が時間の経過に応じて目標温度に向かって逆方向に変化する場合、前記外温調整パワーが調整範囲内の極値に達するまで、外温調整パワーを増減して外温を増減し、前記実測温度を前記目標温度に向かって正方向に変化させる。

【0022】

本願の燃料電池温度制御システム及び温度制御方法は、２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池の外側に面する側の表面にそれぞれ設置された少なくとも２セットの温度調整モジュールを設置することにより、２つの前記エンドプレートのそれぞれの温度制御を実現し、前記温度調整モジュールと前記エンドプレートの対向の熱放射面の面積は、第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上であるため、大面積の燃料電池の効果的な温度制御を実現し、大面積の単燃料電池の急速な昇温と優れた放熱を実現し、単燃料電池のテスト中に精確且つ信頼の温度制御を確保し、単燃料電池の性能テストの正確度を大幅に向上させ、燃料電池の研究開発能力と試験能力の向上を促進し、放熱ファン制御方法を使用して大面積の単燃料電池を試験する際の信頼性と精度が不十分である不足を補い、放熱能力が不十分であることによる良好な温度制御効果を確保できない課題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本願に記載の燃料電池の温度制御システムの原理概略図である。

【図2】図２は、本願に記載の燃料電池の温度制御システムの構成概略図である。

【図3】図３は、本願に記載の燃料電池温度制御システムの物理的接続関係の概略図である。

【図4】図４は、本願に記載の燃料電池の温度制御システムの片側温度調整モジュールの組み立ての概略図です。

【図5】図５は、本願に記載の燃料電池の温度制御システムの全体的な組立図である。

【図6】図６は、本願に記載の燃料電池の温度制御方法のステップフローの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本願の例示な実施例には、燃料電池の温度制御システム及び温度制御方法が含まれるが、これらに限定されない。

【0025】

本明細書で使用される場合、用語「モジュール」は、特定用向け集積回路（ASIC）、電子回路、１つまたは複数のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共有、専用、またはグループ）および／またはメモリ、論理回路の組み合わせ、および／または前記機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、またはハードウェアコンポーネントの一部を指す、または含むことができることを理解される。
当然のことながら、本明細書の各実施例では、制御モジュールは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラなど、および／またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。

【0026】

以下、図面を参照して、本願の実施例をさらに詳細に説明する。
本願で提供される燃料電池の温度制御システムおよびその温度制御方法は、水素燃料電池、直接メタノール燃料電池(DMFC)などを含むがこれらに限定されないさまざまな燃料電池に適用できることが理解される。

【0027】

以下、燃料電池の温度制御システム１を例に、本願で開示する燃料電池の温度制御システムについて説明する。

【0028】

図１は、本出願のいくつかの実施例により、燃料電池の温度制御システム１の原理概略図を示す。具体的には、図１に示すように、前記燃料電池の温度制御システムは、対向して設置し、面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池１００と、２つの前記エンドプレートのそれぞれの温度制御を実現するように、２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池１００の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュール２０２と、前記被測定燃料電池１００のカソードとアノードに取り付けられ、前記被測定燃料電池のカソードとアノードの実測温度を取得するための少なくとも２セットの温度検出モジュール２０３と、前記温度検出モジュール２０３に接続され、前記温度調整モジュール２０２に接続され、前記２セットの温度検出モジュール２０３の検出結果に基づいて、２セットの前記温度調整モジュール２０２の運転状態を制御して、前記カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、前記被測定燃料電池のエンドプレートの温度を調整する制御モジュール２０１と、を備える。

【0029】

２セットの温度調整モジュール２０２を備えているため、２つのエンドプレートをそれぞれ温度制御し、アノードとカソードの温度を別々に調整することに対応して、前記被測定燃料電池１００のアノードとカソードの間の温度差を克服し、被測定燃料電池１００全体の温度を可能な限り均一にすることができる。

【0030】

また、被測定燃料電池１００のエンドプレートの面積は少なくとも第１のプリセット値であり、前記温度調整モジュール２０２の前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積は、前記第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上であるため、前記燃料電池の温度制御システムは、大面積のエンドプレートを有する大容量燃料電池の温度制御に使用することができ、このような電池に対して良好な温度制御効果を有する。第１のプリセット比率の大きさを設定することにより、前記温度調整モジュール２０２の温度制御効率を効果的に制御することができる。

【0031】

いくつかの実施例では、前記第１のプリセット比率は７０％以上であるため、前記エンドプレートの面積の少なくとも７０％が前記温度調整モジュール２０２の熱放射面の正面に対向し、温度調整モジュール２０２は、前記エンドプレートの迅速な温度調整を実現することができ、エンドプレートの面積が大きい場合でも、前記温度調整モジュール２０２はエンドプレートの温度調整を効率に向上させることができる。

【0032】

他の実施例では、必要に応じて第１のプリセット比率の大きさを設定することもよい。第１のプリセット比率が大きいほど、温度調整の効果が高くなり、大面積の単燃料電池を良好に冷却できる。第１のプリセット比率が小さいほど、温度調整モジュール２０２の製造コストが低くなる可能性がある。

【0033】

いくつかの実施例では、温度調整モジュール２０２は、前記エンドプレートに対向して配置され、板状の熱放射面を有し、前記板状の熱放射面と前記エンドプレートの対向する熱放射面の面積が前記第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上であり、および／または、前記第１のプリセット比率が７０％以上である板状の温度調整ユニットを備える。

【0034】

好ましくは、板状温度調整ユニットは、板面に熱放射面を設け、当該板面を前記エンドプレートに対向させることで、温度調節の効率が高い。実際には、他の実施例では、温度調整モジュール２０２は、他の形状の温度調整ユニットによってエンドプレートの温度を調整することもできる。

【0035】

いくつかの実施例では、板状温度調整ユニットは、複数の半導体冷却シートを含み、各前記半導体冷却シートは、前記エンドプレートの前記被測定燃料電池１００の外側に面する側の表面に均一に配置され、前記被測定燃料電池１００のエンドプレートに隣接して配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第２のプリセット値以上であり、各前記半導体冷却シートは互いに並列に接続され、それぞれ制御モジュール２０１が取得した実測温度に応じて被測定燃料電池のエンドプレート側の温度を調整するように、すべて前記制御モジュールに接続される。

【0036】

前記半導体冷却シートは冷凍加熱機能を有し、前記半導体冷却シートを流れる電流の方向を制御することにより、前記半導体冷却シートの冷凍加熱状態を変更することができる。したがって、前記半導体冷却シートは、前記エンドプレートの加熱または冷却操作を実現できる。

【0037】

前記半導体冷却シートは板面を有し、前記板面を介して熱を放射する。また、板面はエンドプレートと直接対向している。複数の前記半導体冷却シートは、前記エンドプレート側に順次並べられ、前記エンドプレート上の投影面積が前記エンドプレートの面積の第１のプリセット比率以上である。

【0038】

いくつかの実施例では、板状温度調整ユニットは、半導体冷却シートの代わりに他の板状サーモスタットを使用して温度を調節することもできる。前記板状温度調整ユニットを製造するために使用される板状サーモスタットの種類に関係なく、前記板状サーモスタットは、好ましくは、エンドプレートの温度を上昇または低下させるために冷凍加熱機能を備えている。

【0039】

したがって、これらの実施例では、前記被測定燃料電池１００は、常に、より良好なエンドプレート温度で運転することができる。具体的には、エンドプレートの温度が低く、このとき発電効率が悪い場合は、板状温度調整ユニットによりエンドプレートの温度上昇を調整して燃料電池の発電効率を高めることができ、エンドプレートの温度が高い場合は、このとき、発電効率も悪く、燃料電池の燃焼や爆発などを引き起こす可能性があるため、板状温度調整ユニットにより前記エンドプレートの温度低下を調整することもでき、燃料電池の燃焼、爆発、または膨張の可能性を減らし、発電効率を向上させる。

【0040】

いくつかの実施例では、温度調整モジュール２０２は、前記板状温度調整ユニットと前記エンドプレートとの間に配置された熱伝導フィルム層をさらに含む。前記熱伝導性フィルム層は、熱伝導性シリコングリースまたはその他の熱伝導効率の高い材料層が含まれ、前記エンドプレートと板状温度調整ユニットの間に隙間があっても、熱伝達効率を向上させ、温度制御効率を向上させる。

【0041】

いくつかの実施例では、制御モジュール２０１が取得した実測温度に応じて被測定燃料電池１００のエンドプレート側の温度を調整するように、温度調整モジュール２０２は、前記板状温度調整ユニットの前記被測定燃料電池１００から離れた一側表面の外側に配置され、液路が設置された液冷温度制御ユニットと、前記液路を流れることができる制御可能な温液体とをさらに備える。

【0042】

温度調整モジュール２０２の数は２つであり、２つの温度調整モジュール２０２の液冷温度制御ユニットの液路は、導管を介して相互に接続され、同じ温度制御可能な冷却液体循環機に接続され、前記冷却液体循環機により、前記液冷温度制御ユニットの前記液路内の液体温度を制御し、前記液路に温度制御可能な液体を提供し、且つ、前記液冷温度制御ユニットは、前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の少なくとも８０％の領域を覆うので、十分な温度制御効率を有する。

【0043】

前記液冷温度制御ユニットは、少なくとも液冷入口と液体出口を含む複数の液冷ブロックを備え、隣接する２つの液冷ブロックのうち、前の液冷ブロックの液冷出口は、導管を介して次の液冷ブロックの液冷入口に接続され、前記温度制御可能な液体は、前記導管に沿って各液冷ブロック間を流れることが可能である。

【0044】

複数の液体冷却ブロックは、導管を介して相互に接続されており、制御可能な温液体の循環を実現することができ、各液体冷却ブロックに個別の冷却液体循環機と個別の循環可能な液体経路を装備する必要がなく、温度調整モジュール２０２のコストを削減するのに役立つ。

【0045】

いくつかの実施例では、導管はＵ字型導管を含み、前記Ｕ字型導管は、前記温度制御可能な液体の液路を延長することができ、温度制御可能な液体が１つの液体冷却ブロックから別の液体冷却ブロックに流れるときに、冷却に多くの時間を与えることができ、それによって液体冷却ブロックの冷却能力を強化することができる。

【0046】

いくつかの実施例では、温度調整モジュール２０２は、前記液冷温度制御ユニットと前記板状温度調整ユニットとの間に配置された熱伝導フィルム層をさらに含む。前記熱伝導性フィルム層は、前記熱伝導性シリコングリースが含まれ、前記液冷温度制御ユニットと前記板状温度調整ユニットとの間の隙間が温度調節効率に与える影響を軽減することができる。

【0047】

いくつかの実施例では、前記半導体冷却シートの温度伝導を加速するように、前記温度調整モジュール２０２は、前記板状の温度調整ユニットと前記液冷温度制御ユニットとの間に配置され、少なくとも前記板状の温度調整ユニットの板状の熱放射面の８０％の領域を覆う導温金属板をさらに備える。

【0048】

いくつかの実施例では、導温金属板と板状温度調整ユニットとの間、および前記導温金属板と液冷温度制御ユニットとの間に熱伝導性フィルム層が形成されており、前記熱伝導性フィルム層は、前記熱伝導性シリコングリース、または熱伝導率が高い他の材料層が含まれ、前記導温金属板と前記板状温度調整ユニットとの間の隙間が温度調節効率に与える影響を軽減することができる。

【0049】

いくつかの実施例では、導温金属板は、導熱銅板、導熱アルミニウム板、または導熱鋼板などのさまざまな板の少なくとも１つを含む。各分野の当業者は、必要に応じて前記導温金属板の具体的な材料層を選択することができる。

【0050】

いくつかの実施例では、温度調整モジュール２０２は、導温金属板と液冷温度制御ユニットとの間に配置された熱伝導性フィルム層をさらに含む。

【0051】

いくつかの実施例では、温度検出モジュール２０３は、前記被測定燃料電池１００のカソードおよびアノードにそれぞれ取り付けられ、前記カソードおよびアノードの実測温度を取得する少なくとも２つの熱電対を備える。

【0052】

実際には、温度検出モジュール２０３は、赤外線センサなどの一般的な温度検出デバイスであってもよく、当業者は、必要に応じて対応する選択を行うことができる。

【0053】

いくつかの実施例では、制御モジュール２０１は、前記温度検出モジュール２０３に接続され、前記温度調整モジュール２０２に接続され、前記温度検出モジュール２０３によって取得された実測温度を取得して、前記実測温度と目的温度との大小関係に基づいて、２セットの前記温度調整モジュール２０２の運転状態を調整して前記被測定燃料電池のカソードおよびアノードの温度が前記目的温度になるように調整するための温度制御器を備える。

【0054】

いくつかの実施例では、第１のプリセット値は３０ｃｍ^２以上であるため、前記燃料電池のエンドプレートの面積は比較的大きく、前記温度制御システムは、大面積のエンドプレートを備えた単燃料電池に使用でき、大面積のエンドプレートを備えた単燃料電池に対して優れた温度制御効果がある。

【0055】

図２は、一実施例に係る燃料温度制御システムの概略構成図である。

【0056】

この実施例では、前記燃料電池の温度制御システムは、被測定燃料電池１００、半導体冷却シート４、冷却銅板５、液冷温度制御ユニット７、冷却液体循環機１１、温度制御器１２、および熱電対１３を含む。前記被測定燃料電池１００は、ガスが出入りするためのガス出入口２がエンドプレートの表面に設置される。被測定燃料電池１００の内部はアノードエンドプレート１からカソードエンドプレート１まで温度差があるため、前記被測定燃料電池１００の内部の温度整合性を向上させるためには、アノードエンドプレート１の外側とカソードエンドプレート１の外側の温度制御モジュール２０１を単独で制御する必要がある。

【0057】

図３は、本出願のいくつかの実施例により、燃料電池の温度制御システム１の物理的接続関係の概略図を示す。具体的には、図３に示すように、前記被測定燃料電池１００のエンドプレート１が半導体冷却シート４に隣接して配置され、前記冷却銅板５が半導体冷却シート４と液冷温度制御ユニット７との間に配置され、かつ、冷却銅板５と半導体冷却シート４、冷却銅板５と液冷温度制御ユニット７との間に、前記冷却銅板５および前記液冷温度制御ユニット７と半導体冷却シート４とを接着して熱伝導を高める効果を奏する熱伝導性シリコングリース１４が形成されている。

【0058】

図３に示す実施例では、各半導体冷却シート４とエンドプレート１との接触面に熱伝導性シリコングリース１４を塗布することにより、十分な熱伝導効果が得られるとともに、熱伝導性シリコングリース１４の節約効果が得られる。実際には、他の実施例では、エンドプレート１の表面全体に熱伝導性シリコングリース１４を塗布してもよく、前記の図に示した塗布規則に限定されない。

【0059】

必要な半導体冷却シート４の数は、被測定燃料電池１００のエンドプレート１のサイズに応じて決定することができる。

【0060】

半導体冷却シート４を固定する際には、半導体冷却シート４の応力を均一にし、過度の押圧を回避して取り付け損傷を回避する必要がある。複数の半導体冷却シート４が設置されている場合、各半導体冷却シート４は並列回路の関係で接続され、給電用の赤線が互いにねじられ、給電用の黒線が互いにねじられ、それぞれ温度制御器１２の一組の給電ハーネスに接続される。被測定燃料電池１００の他側のエンドプレート１は同じ方法を採用し、他の４つの半導体冷却シート４のコールドエンドに接着し、前記の他の４つの半導体冷却シート４は並列回路の関係で接続され、給電用の赤線は互いにねじられ、給電用の黒線は互いにねじられ、それぞれ温度制御器１２の別のセットの給電ハーネスに接続される。

【0061】

図４および図５は、本出願のいくつかの実施例に従って、燃料電池の温度制御システム１の片側温度調整モジュール２０２の組立概略図および燃料電池の温度制御システムの全体組立概略図をそれぞれ示す。

【0062】

図４、図５に示す実施例では、前記被測定燃料電池１００の有効反応面積は、１８.０ｃｍ×６.０ｃｍ＝１０８.０ｃｍ^２である。被測定燃料電池１００のエンドプレート１の面積は２８.０ｃｍ×１０.０ｃｍ＝２８０.０ｃｍ^２であり、組立ボルト、単燃料電池１００ガス入口、単燃料電池１００ガス出口が占める領域を取り除いた後、前記温度調整モジュール２０２を取り付けるために使用できる面積は約２１.０ｃｍ×７.０ｃｍ＝１４７.０ｃｍ^２である。半導体冷却シート４の面積は、４.０ｃｍ×４.０ｃｍ＝１６.０ｃｍ^２である。

【0063】

前記被測定燃料電池１００のエンドプレート１のサイズから、必要な半導体冷却シート４の数を４個に決定する。順次並べて、前記被測定燃料電池１００のエンドプレート１表面に設置される。

【0064】

冷却銅板５の面積は２０.５ｃｍ×６.３ｃｍ＝１２９.２ｃｍ^２、厚さは０.５ｃｍ。また、冷却銅板５は、被測定燃料電池１００のエンドプレート１の表面にネジ６により取り付けられ、半導体冷却シート４を固定する役割を果たす。

【0065】

前記被測定燃料電池１００のエンドプレート１の表面にはネジ穴が設けられ、前記冷却銅板５の表面には対応するネジ穴が設けられている。冷却銅板５の位置を合理的に配置することにより、冷却銅板５のネジ穴を被測定燃料電池１００のエンドプレート１の表面のネジ穴と一致させ、ネジ６による直接接続を容易にする。

【0066】

図４、図５に示す実施例では、前記ネジ穴の孔径は４ｃｍである。ネジ６の大きさは、ネジ穴の孔径に適合している。また、１枚の前記冷却銅板５と前記エンドプレート１との間に合計８本のネジ６を設け、冷却銅板５とエンドプレート１との間の良好な固定効果を確保し、前記冷却銅板５の上下長辺に分布させ、かつ前記冷却銅板５の上下長辺に各４本の前記ネジ穴を加工した。

【0067】

冷却銅板５の残りの領域には直径３.０ｃｍの１２個の固定用ネジ穴が加工されており、冷却銅板５と液冷温度制御ユニット７とをネジ８で接続するために使用される。

【0068】

前記冷却銅板５と液冷温度制御ユニット７とはネジ８で接続されており、各液冷温度制御ユニット７には直径３.０ｃｍの４つの取付用丸穴が加工されており、前記取付用丸穴の位置は冷却銅板５に対応する固定用ネジ穴と一致し、サイズも適合する。

【0069】

前記液冷温度制御ユニット７は、ネジ８によって冷却銅板５に接続されている。必要な液冷温度制御ユニット７の数は、冷却銅板５のサイズに応じて決定される。液冷温度制御ユニット７の面積は５.２ｃｍ×５.２ｃｍ＝２７.０ｃｍ^２であり、前述の冷却銅板５の寸法と合わせて、必要な液冷温度制御ユニット７の数を３つに決定することができる。

【0070】

前記の液冷温度制御ユニット７はホース１０を介して接続されており、前の液冷温度制御ユニット７の温度制御可能な液体の出口は、次の液冷温度制御ユニット７の温度制御可能な液体の入口に接続されている。液冷温度制御ユニット７とホース１０との間は、パゴダジョイント９を介して接続されており、パゴダジョイント９の一端は、液冷温度制御ユニット７の温度制御可能な液体の出口および温度制御可能な液体の入口にねじ山を介して接続されており、パゴダジョイント９の他端は、ホース１０に接続されておる。

【0071】

各液冷温度制御ユニット７と冷却銅板５との接触面には、熱伝導性を高めるために熱伝導性シリコングリース１４が塗布されている。

【0072】

前記液冷温度制御ユニット７と冷却液体循環機１１はホース１０を介して接続されており、温度制御可能な液体は冷却液体循環機１１の出口から流出し、すべての液冷温度制御ユニット７を順次流れた後、冷却液体循環機１１の入口に戻る。また、前の液冷温度制御ユニット７の温度制御可能な液体の出口は、次の液冷温度制御ユニット７の温度制御可能な液体の入口に接続され、完全な流路を形成している。接続が完了すると、ホース１０は「Ｕ」形状を呈する。

【0073】

いくつかの実施例では、左のエンドプレート１の外側に位置する液冷温度制御ユニット７は、被測定燃料電池１００の他方のエンドプレート１の外側の右のエンドプレート１の外側の液冷温度制御ユニット７にホース１０を介して接続されている。つまり、温度制御可能な液体は、該側のエンドプレート１の外側の温度調整モジュール２０２内のすべての液冷温度制御ユニット７を通過した後、他側のエンドプレート１の外側の液冷温度制御ユニット７に流入する。

【0074】

いくつかの実施例では、冷却液体循環機１１の温度制御可能な液体の流量は８Ｌｍｉｎ^－１であり、温度制御可能な液体の制御温度範囲は０－８０℃である。

【0075】

前記熱電対１３の測定端は、被測定燃料電池１００の内部に挿入され、リアルタイム温度を測定する。

【0076】

いくつかの実施例では、熱電対１３の必要数は２であり、第１の熱電対１３の測定端は、被測定燃料電池１００のアノードの内部に挿入されてアノードのリアルタイム温度を測定し、第２の熱電対１３の測定端は、被測定燃料電池１００のカソードの内部に挿入されてカソードのリアルタイム温度を測定する。第１の熱電対１３と第２の熱電対１３は、それぞれ温度制御器１２の温度フィードバックハーネスに接続されている。つまり、２つの異なる燃料電池温度信号が温度制御器１２にフィードバックされる。熱電対１３はＫ型熱電対１３を選択する。

【0077】

熱電対１３の測定端を被測定燃料電池１００の内部に挿入することでリアルタイム温度を測定し、試験条件で規定された単燃料電池１００の運転温度との比較に基づいて温度調整モジュール２０２の運転状態をリアルタイムに調整することで、単燃料電池１００の運転温度制御の適時性と正確性を確保する。

【0078】

温度制御器１２には合計２組の給電ハーネスがあり、一方の電源ハーネスは被測定燃料電池１００のアノードエンドプレート１の外側の４つの半導体冷却シート４に接続され、他方の電源ハーネスは被測定燃料電池１００のカソードエンドプレート１の外側の４つの半導体冷却シート４に接続されている。具体的には、前記温度制御器１２の給電ハーネスは、前記半導体冷却シート４の給電ハーネス３に接続されている。

【0079】

温度制御器１２は、２組の電源ハーネスの電流と電圧を独立して調整することにより、アノードエンドプレート１の外側とカソードエンドプレート１の外側の半導体冷却シート４の運転状態を独立して調整し、被測定燃料電池１００の内部のアノードとカソードの運転温度の調整を達成することができる。

【0080】

ある実施例では、温度制御器１２の温度制御精度は±０.２℃であり、温度制御範囲は－４０～１００℃である。

【0081】

半導体冷却シート４、冷却銅板５、液冷温度制御ユニット７、冷却液体循環機１１、温度制御器１２、熱電対１３などの統合ソリューションにより、大面積単燃料電池１００の急速な昇温と良好な放熱を実現できる。単燃料電池１００の試験中の正確で信頼性の高い温度制御を確保でき、大面積単燃料電池１００の性能試験の精度を大幅に向上させる。

【0082】

以下では、燃料電池の温度制御システム１の温度制御方法を例として、本願で開示する燃料電池の温度制御システムの温度制御方法を説明する。

【0083】

図６は、本願のいくつかの実施例による、燃料電池の温度制御方法のステップフローの概略図を示す。前記温度制御方法は、次のステップを含む。

【0084】

ステップＳ１：対向して設置し、面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池１００を提供する；ステップＳ２：被測定燃料電池１００のカソードとアノードの実測温度を取得する；ステップＳ３：被測定燃料電池１００のカソードとアノードの目標温度を取得する；ステップＳ４：２つの前記エンドプレートの被測定燃料電池１００の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、前記エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュール２０２を提供する；ステップＳ５：前記カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、前記実測温度と目標温度に基づいて、前記少なくとも２セットの温度調整モジュール２０２を介して、前記被測定燃料電池１００のエンドプレートの温度を調整する。

【0085】

前記燃料電池の温度制御システム１のパラメータを組み合わせると、次のような実施例を得る。
有効反応面積１０８.０ｃｍ^２の被測定燃料電池１００を燃料電池試験台に設置し、試験台のガス供給インターフェースと負荷インターフェースを接続し、被測定燃料電池１００の気密性試験に合格することを確保する。
カソードとアノードの吸気の化学量論比は２.０と２.０であり、カソードとアノードの吸気温度は８０℃と８０℃であり、カソードとアノードの吸気の相対湿度は１００％と１００％であり、カソードとアノードの吸気圧力は１.５ａｔｍと１.５ａｔｍであることに従って、試験台パラメータを調整して、吸気流量、吸気温度、吸気湿度、および吸気圧力が規定のパラメータ範囲にあるように設定されている。
冷却液体循環機と温度制御器をオンにし、試験条件で指定された単燃料電池の運転温度に従って温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを設定し、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度をＴｃｏｏｌとして設定する。被測定単燃料電池の運転温度は８０℃であり、温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔは８０℃として設定し、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌは１０℃である。
試験条件に従って試験を開始し、被測定燃料電池１００の性能試験を開始し、被測定燃料電池１００の内部に挿入された熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌを読み取り、温度制御器によって読み取られた第一の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１と、温度制御器によって読み取られた第２の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿２を含む。
温度制御器の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔと単燃料電池のリアルタイム温度Ｔｒｅａｌを比較し、ＴｔａｒｇｅｔがＴｒｅａｌよりも大きい場合、半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加する。温度制御器の目標温度８０℃と第一の熱電対が温度制御器にフィードバックされるリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１を比較し、Ｔｒｅａｌ＿１が８０℃未満である場合、被測定燃料電池１００のアノード端の外側にある４つの半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加する。Ｔｒｅａｌ＿１が８０℃を超えると、被測定燃料電池１００のアノード端の外側にある４つの半導体冷却シートの冷却パワーが温度制御器によって自動的に増加する。
温度制御器の目標温度８０℃と第２の熱電対が温度制御器にフィードバックするリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿２を比較し、Ｔｒｅａｌ＿２が８０℃未満である場合、被測定燃料電池１００のカソード端の外側にある４つの半導体冷却シートの加熱パワーが温度制御器によって自動的に増加する。Ｔｒｅａｌ＿２が８０℃を超えると、被測定燃料電池１００のカソード端の外側にある４つの半導体冷却シートの冷却パワーが温度制御器によって自動的に増加する。
半導体冷却シートの冷却パワーが最大に達し、Ｔｔａｒｇｅｔが依然としてＴｒｅａｌよりも大きい場合、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌを下げて、半導体冷却シートの冷却パワーをさらに高める。前記の実施ステップで、Ｔｒｅａｌ＿１とＴｒｅａｌ＿２が依然として８０℃を超える場合、冷却液体循環機の温度制御可能な液体の制御温度Ｔｃｏｏｌを５℃に下げて、半導体冷却シートの冷却パワーをさらに高める。
温度制御器の目標温度８０℃と熱電対が温度制御器にフィードバックするリアルタイム温度Ｔｒｅａｌ＿１とＴｒｅａｌ＿２との差が設定の温度差Ｔｄｉｆｆを超えないまで、前記の手順を繰り返す。

【0086】

本発明の実施例に示された構造は、燃料電池の温度制御システムおよび温度制御方法の特定の制限を構成しない。本願の他の実施例では、図示されたものよりも多くのまたは少ない構成要素を含むか、特定の構成要素を組み合わせるか、特定の構成要素を分割するか、または異なる構成要素を配置することができる。図示の部材は、ハードウェア、ソフトウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実現できる。

【0087】

本願で開示されるメカニズムの実施例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの実現方法の組み合わせにおいて実現され得る。本願の実施例は、少なくとも１つのプロセッサ、ストレージシステム（揮発性および不揮発性メモリおよび／または記憶要素を含む）、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスを含むプログラマブルシステム上で実行されるコンピュータプログラムまたはプログラムコードとして実現することができる。

【0088】

プログラムコードを入力命令に適用して、本願で説明する機能を実行し、出力情報を生成することができる。出力情報は、既知の方法で１つまたは複数の出力デバイスに適用できる。

【0089】

プログラムコードは、処理システムと通信するために、高度なプログラミング言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実現できる。必要に応じて、アセンブリ言語または機械語でプログラムコードを実現することもできる。実際、本願で説明されているメカニズムは、特定のプログラミング言語の範囲に限定されない。いずれの場合も、言語はコンパイル言語または解釈言語である。

【0090】

ある場合には、開示された実施例は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実現することができる。開示された実施例は、１つまたは複数の一時的または非一時的な機械可読(たとえば、コンピュータ可読)記憶媒体に記憶又はロードされ、１つまたは複数のプロセッサによって読み取られ、実行され得るまたは記憶される命令として実現され得る。例えば、命令は、ネットワークを介して、または他のコンピュータ可読媒体を介して配布することができる。したがって、機械可読媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、レーザーディスク、読み取り専用メモリ（CD-ROM）、光磁気ディスク、読み取り専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（EPROM）、電気的に消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（EEPROM）、磁気カードまたは光カード、フラッシュ・メモリ、または電気的、光学的、音響的またはその他の形式の伝播信号で情報（たとえば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を通信するための有形の機械可読メモリを含むが、これらに限定されない。したがって、機械可読媒体は、コンピュータなどの機械可読形式で電子命令または情報を格納または送信するのに適した任意のタイプの機械可読媒体を含む。

【0091】

図面では、いくつかの構造的または方法特徴を特定の配置および／または順序で示すことができる。ただし、そのような特定の配置および／または順序は必要ない場合があることを理解する必要がある。代わりに、いくつかの実施例では、これらの特徴は、例示的な図面に示されているものとは異なる方法および／または順序で配置されてもよい。さらに、特定の図に構造的または方法特徴を含めることは、そのような特徴がすべての実施例で必要であることを意味するわけではなく、いくつかの実施例では、それらの特徴は含まれなくてもよく、または他の特徴と組み合わせてもよい。

【0092】

なお、本願の各装置の実施例で言及されている各ユニット／モジュールは、論理ユニット／モジュールであり、物理的には、一つの論理ユニット／モジュールは、一つの物理ユニット／モジュールであっても、一つの物理ユニット／モジュールの一部であってもよい。複数の物理ユニット／モジュールの組み合わせで実現することもできる。これらの論理ユニット／モジュール自体の物理的な実装は最も重要ではありません.これらの論理ユニット／モジュールによって実装される機能の組み合わせは、本願で提案された課題を解決するための鍵である。さらに、本願の革新的な部分を強調するために、本願の前記のデバイスの実施例は、本願で提案された課題の解決に密接に関連していないユニット／モジュールを導入していない。

【0093】

この特許の例および説明では、第１および第２などの関係用語は、１つのエンティティまたは操作を別のエンティティまたは操作から区別するためにのみ使用され、これらのエンティティまたは操作の間に存在する実際の関係または順序を必ずしも要求または示唆するものではない。さらに、用語「含む」、「含む」、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図しており、一連の要素を含むプロセス、方法、アイテム、またはデバイスには、それらの要素だけでなく、明示的にリストされていない他の要素も含まれる。または、そのようなプロセス、方法、アイテム、またはデバイスに固有の要素も含まれる。それ以上の制限がない場合、文「含む」によって定義された要素は、その要素を含むプロセス、方法、アイテム、またはデバイスにさらに同じ要素が存在することを排除するものではない。

【0094】

本出願のいくつかの好ましい実施例を参照して、本出願を図示および説明したが、当業者は、本出願の精神および範囲から逸脱することなく、形式的および詳細に様々な変更を加えることができることを理解すべきである。

【符号の説明】

【0095】

２０１…制御モジュール、２０２…温度調整モジュール、２０３…温度検出モジュール、１…エンドプレート、２…ガス出入口ジョイント、３…半導体冷却シート給電ハーネス、４…半導体冷却シート、５…冷却銅板、６…ネジ、７…液冷温度制御ユニット、８…液冷温度制御ユニットと冷却銅板の固定用ネジ、９…液冷温度制御ユニットとホースの間の塔ジョイント、１０…ホース、１１…冷却液体循環機、１２…温度制御器、１３…熱電対、１４…熱伝導性シリコングリース、１００…被測定燃料電池。

【要約】      （修正有）

【課題】燃料電池の性能テストの正確度を大幅に向上させる。
【解決手段】面積が少なくとも第１のプリセット値である２つのエンドプレートを含む被測定燃料電池１００と、２つのエンドプレートの被測定燃料電池の外側に面する側の表面にそれぞれ配置され、エンドプレートに対向する熱放射面の面積が第１のプリセット値の第１のプリセット比率以上である少なくとも２セットの温度調整モジュール２０２と、被測定燃料電池のカソードとアノードに取り付けられ、実測温度を取得するための少なくとも２セットの温度検出モジュール２０３と、温度検出モジュール２０３に接続され、温度調整モジュール２０２に接続され、カソードとアノードの実測温度が目標温度に向かって調整されるように、２セットの温度調整モジュール２０２の運転状態を制御する制御モジュール２０１と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】