本發明的示例性實施方式的用于車輛的燃 料電池系統的選擇性脫礦化設備和方法。
[0061] 圖4是示意性地示出了根據本發明的示例性實施方式的熱管理系統。如圖4中所 示，根據本發明的示例性實施方式的熱管理系統被配置為包括：散熱器12,驅散通過燃料 電池堆11的發電而生成的熱量；冷卻水循環管13,被連接在燃料電池堆11和散熱器12之 間以使冷卻水在其間循環；旁路管14,選擇性地分流冷卻水以防止冷卻水流過散熱器12 ; 三通閥15,將散熱器管和旁路管14連接至燃料電池堆側；以及控制器21，控制三通閥的打 開值。
[0062] 此外，如圖4中所示，熱管理系統可包括使冷卻水循環的水泵16和增加冷卻水的 溫度的加熱器17。在該配置中，脫礦質器19被配備在從冷卻水循環管13分出的支管18 中。
[0063] 根據本發明的示例性實施方式的熱管理系統被配置為將穿過連接至支管18的脫 礦質器19的冷卻水引入三通閥15的前級的旁路管14中。根據本發明的示例性實施方式， 三通閥15包括第一端口 15a、第二端口 15b和第三端口 15c，其中，如圖3和圖4中所示每 個端口被連接。
[0064] 詳細地，參考示出三通閥15的詳細的連接結構的圖4,第一端口 15a被連接至穿過 散熱器12的冷卻水流動所沿的散熱器管20,第二端口 15b被連接至形成在冷卻循環管的散 熱器12的入口側上的旁路管14,以及第三端口 15c被連接至冷卻循環管的燃料電池堆11 側。
[0065] 這里，穿過脫礦質器19的冷卻水流動所沿的脫礦質器管18被連接至三通閥15的 第二端口 15b側并且與穿過旁路管14的冷卻水接合，并且因此，冷卻水被引入第二端口 15b 中。
[0066] 此外，控制器控制三通閥15的打開值并被配置為選擇性地打開連接至散熱器管 20的第一端口 15a和連接至旁路管14的第二端口 15b或者以預定的比率部分地打開第一 端口 15a和第二端口 15b兩者。因此，在脫礦質器管18被連接至第二端口 15b的前部的情 況下，當第二端口 15b被打開并且因此冷卻水通過旁路管14被引入燃料電池堆11中時，流 量被形成但是當第二端口 15b被關閉時，流量被阻止。
[0067] 因此，由于沿著脫礦質器管18流動的冷卻水的流量可以被選擇性地形成，所以可 以根據三通閥15的控制執行選擇性的脫礦化。
[0068] 將在以下更詳細地描述冷卻水的流量的控制。
[0069] 在根據本發明的示例性實施方式的燃料電池車輛的熱管理系統中，根據車輛的輸 出狀態或冷卻水的溫度來設置多個預定的部分，并且為多個設置部分的每個部分控制三通 閥15的打開值以控制選擇性的脫礦質和冷卻水的流量。
[0070] 在基于車輛的輸出狀態來設置部分的示例性實施方式情況下，根據車輛的輸出狀 態將部分劃分為根據預設參考輸出值的低輸出部分、正常輸出部分和高輸出部分。此外，在 每個部分中，可變地控制三通閥15的打開值。
[0071] 圖6A至圖6C示出了閥的打開狀態和根據預設的車輛的輸出狀態（或冷卻水的溫 度）的冷卻水的流量的變化。首先，圖6A示出了在低輸出部分的三通閥15的狀態。如圖 6A中所示，當三通閥15處于低輸出部分時，控制器控制打開值以關閉三通閥15的第一端口 15a并打開第二端口 15b。
[0072] 即，在低輸出部分中連接至散熱器管20的第一端口 15a被關閉，但是連接至旁路 管14的第二端口 15b被完全地打開，使得僅形成通過旁路管14的冷卻水的流量。
[0073] 在此情況下，連接至旁路管14的脫礦質器管18在冷卻水進入第二端口 15b之前 也通過打開第二端口 15b形成10 %的最大流量。
[0074] 同時，當在正常輸出部分穩定地驅動燃料電池堆11時，在散熱器管20側的第一端 口 15a的一部分和旁路管14的第二端口 15b的一部分被完全打開的狀態下適當地選擇閥 的打開值。
[0075] 即，在正常輸出部分中第一端口 15a和第二端口 15b都被打開的狀態下，穿過散熱 器管20的冷卻水的流量和穿過旁路管14的冷卻水的流量都被可變地形成。
[0076] 此外，在正常輸出部分中，穿過脫礦質器管18的冷卻水的流量與穿過旁路管14的 冷卻水的流量成比例地形成。
[0077] 同時，根據本發明的一個示例性實施例的用于燃料電池車輛的熱管理系統中，在 高輸出部分中，控制器控制三通閥15以完全打開第一端口 15a并完全關閉第二端口 15b。
[0078] 因此，不像在其中穿過脫礦質器管18的流量根據第二端口 15b的打開值與穿過第 二端口 15b的流量成比例地增大和減小的正常輸出部分，在高輸出部分中，第二端口 15b被 關閉并且因此沒有生成穿過脫礦質器管18的流量。
[0079] 因此，根據本發明的示例性實施方式，由于在高輸出部分中不會形成穿過脫礦質 器管18的流量，在熱管理系統內的冷卻水穿過散熱器20并且然后進入燃料電池堆IU則， 從而使散熱性能最大化。
[0080] 圖7示出了可以間接地證實效果的實驗圖并且示出了當脫礦質器管18在高輸出 部分中被切斷時的測試結果。
[0081] 詳細地，在圖7的測試中，在冷卻水的溫度為85°C時完全打開三通閥15的狀態下 進行了泵操作率為3500rpm的實驗，并且圖7示出了通過比較和測量在切斷脫礦質器管18 前后散熱器管20的冷卻水的流量和壓力而獲得的結果。
[0082] 根據比較結果，可以證實散熱器管20的流量從194LPM至210LMP增加約8. 11%， 并且可以證實散熱器管20的壓力也可以增加約7. 99%。
[0083] 因此，由于脫礦質器管18的切斷結果，可以證實，如圖7中所示，冷卻水的流量和 壓力都增加。因此，根據本發明的示例性實施方式，可以直接地證實由于脫礦質器管18的 切斷散熱性能被提高。
[0084] 同時，根據本發明的另一個示例性實施方式，基于車輛的冷卻水的溫度而設置部 分，并且在所設部分的每個部分中三通閥15的打開值被可變地控制。
[0085] 即，根據本發明的示例性實施方式，根據車輛的冷卻水的預設的參考溫度把部分 分為低溫度部分、參考溫度部分和高溫度部分，并且在每個部分中，三通閥15的打開值被 可變地控制。
[0086] 低溫度部分、參考溫度部分和高溫度部分每個對應于在上述的示例性實施方式中 的低輸出部分、正常輸出部分和高輸出部分，并且三通閥15的打開值使用如先前的示例性 實施方式相同的方案由控制器控制。
[0087] 因此，在低溫度部分中，控制器關閉連接至散熱器管20側的第一端口 15a并且完 全地打開連接至旁路管14的第二端口 15b。
[0088] 此外，控制器被配置為在高溫度部分中控制第二端口 15b而完全地打開第一端口 15a，并且在參考溫度部分中部分地打開第一端口 15a和第二端口 15b兩者。
[0089] 在此情況下，由于第二端口 15b的關閉，在高溫部分中穿過脫礦質器管18的流量 沒有被形成。另一方面，在參考溫度部分中，根據第二端口 15b的打開值，與穿過第二端口 15b的旁路流量成比例地增大和減小穿過脫礦質器管18的流量，并且在低溫度部分中，通 過完全地打開第二