DE112006000178T5

DE112006000178T5 - Kühlungsgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs

Info

Publication number: DE112006000178T5
Application number: DE112006000178T
Authority: DE
Inventors: Jun Toyota Hoshi; Susumu Kariya Ichikawa
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-12-27
Also published as: JP4557738B2; KR20070036092A; CN100519242C; WO2006082766A1; US7730734B2; US20070240431A1; CN101061006A; KR100832083B1; JP2006216398A

Abstract

Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit:
einem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher; und
einem externen Wärmetauscher einer Klimaanlage mit einem Hochtemperaturabschnitt, wobei der externe Wärmetauscher der Klimaanlage in einer Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauscheres angeordnet ist und der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher teilweise voneinander versetzt sind, so dass der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage in einer Vorderansicht, die von einer Vorderseite des Fahrzeugs genommen wird, den Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher nicht überlappt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlungsgerät eines Fahrzeugs.
Hintergrund der Erfindung
Die japanische Patentveröffentlichung 2003-118396 offenbart ein Kühlungsgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem externen Wärmetauscher der Klimaanlage und mit einem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher.
Bei dem Gerät, wie es in 6 darstellt ist, sind der externe Wärmetauscher 2 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 1 in dieser Abfolge von einer stromaufwärtigen Position in Richtung einer stromabwärtigen Position in einer Strömungsrichtung von Luft, die durch die Wärmetauscher läuft, angeordnet. Der externe Wärmetauscher 2 der Klimaanlage ist derart vor dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 1 angeordnet, dass sich ein gesamter Abschnitt des externen Wärmetauschers 2 der Klimaanlage bei einer Vorderansicht des Wärmetauschers mit dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 1 überlappt, wenn er von einer Vorderseite des Fahrzeugs betrachtet wird.
6 zeigt auch, dass ein elektrischer Fahrzeugsystemkühlungswärmetauscher 3 vor dem externen Wärmetauscher der Klimaanlage 2 angeordnet ist und das ein Kühlgebläse 4 an einer Rückseite des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 1 angeordnet ist.
Jedoch wird bei einem Klimaanlagensystem, das CO₂-Kühlmittel verwendet, während eines Kühlbetriebs ein Abschnitt (ein Abschnitt, der mit Bezugszeichen 5 in 6 bezeichnet wird), der angrenzend an dem Einlass des externen Wärmetauschers der Klimaanlage liegt, wärmer, als ein Kühlwasser in dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher, der an der Rückseite des externe Wärmetauschers der Klimaanlage liegt, so dass der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher durch den Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage erwärmt wird, der vor dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher liegt. Infolgedessen nimmt eine Kühlungseffizienz des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers bei einem Bereich ab, der an der Rückseite des Hochtemperaturabschnitts des externen Wärmetauschers der Klimaanlage liegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs vorzusehen, bei dem, obwohl ein externer Wärmetauscher der Klimaanlage und ein Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher in einer Strömungsrichtung von Luft, die durch die Wärmetauscher tritt, in dieser Abfolge liegen, eine Kühlungseffizienz des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der stromabwärts des externen Wärmetauschers der Klimaanlage liegt, nicht abnimmt.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch die Erfindung folgendermaßen erreicht:

(1) Ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit: einem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher; und einem externen Wärmetauscher einer Klimaanlage mit einem Hochtemperaturabschnitt.

Der externe Wärmetauscher der Klimaanlage ist in einer Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers angeordnet und der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher sind teilweise versetzt voneinander, so dass der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage in einer Vorderansicht, die von einer Vorderseite des Fahrzeugs genommen wurde, den Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher nicht überlappt.

(2) Ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs hat: einen Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher; und einen externen Wärmetauscher der Klimaanlage mit einem Hochtemperaturabschnitt.

Der externe Wärmetauscher der Klimaanlage ist in einer Durchtrittsluftströmungsrichtung mit stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers angeordnet und der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher sind teilweise so zueinander versetzt, dass sich der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage nicht mit dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher bei einer Vorderansicht überlappt, die entlang einer Kühlwindströmungsrichtung zu dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher genommen ist.

(3) Ein Kühlmittelgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem der vorstehenden Punkte (1) und (2), wobei der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher einen Abschnitt hat, der sich in der Vorderansicht von einem Ende, das dem Hochtemperaturabschnitt gegenüberliegt, des externen Wärmetauschers der Klimaanlage heraus erstreckt, und der sich heraus erstreckende Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers ist so außerhalb einer Gebläseummantelung angeordnet, dass der sich heraus erstreckende Abschnitt nur durch einen Fahrzeugfahrwind gekühlt wird.
(4) Ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem der vorstehenden Punkte (1) bis (3), wobei ein Kühlmittel der Klimaanlage CO₂ ist und der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage als ein Abschnitt definiert ist, bei dem eine Temperatur des CO₂-Kühlmittels höher als eine Temperatur des Brennstoffzellenkühlwassers ist.
(5) Ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß dem vorstehenden Punkt (3) wobei die Gebläseummantelung angeordnet ist, um den externen Wärmetauscher der Klimaanlage zu umgeben.
(6) Ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem der vorstehenden Punkte (1) und (2), wobei der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, wobei der Kühlmitteleinlass des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers an einer Hochtemperaturseite einer Luft liegt, die durch den externen Wärmetauscher der Klimaanlage getreten ist.

Die technischen Vorteile der Erfindung sind die folgenden:
Gemäß dem Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs der vorstehenden Punkte (1), (2), (4) und (6), da der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage von dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher versetzt und außerhalb eines Bereichs vor diesem liegt, strömt die Luft, die durch den Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage getreten ist und aufgewärmt wurde, nicht durch einen Kern des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, so dass eine Kühlungsleistung des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers nicht abnimmt.
Gemäß dem Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs der vorstehenden Punkte (3), (4) und (5), da der Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der sich in der Vorderansicht von dem Ende des externen Wärmetauschers der Klimaanlage, das entgegengesetzt zu dem Hochtemperaturabschnitt liegt, heraus erstreckt, kann der externe Wärmetauscher der Klimaanlage notwendigerweise gekühlt werden, ohne das Kühlungsgebläse zu vergrößern.
Der Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der außerhalb der Gebläseummantelung angeordnet ist, wird durch den Fahrzeugfahrtwind gekühlt. Bei der Kühlung durch einen Fahrzeugfahrtwind nimmt die Kühlungsfähigkeit bei einem Fahrzeughochgeschwindigkeitsbereich zu. Andererseits benötigt eine Brennzelle eine große Kühlleistung bei einem Fahrzeughochgeschwindigkeitsbereich. Folglich fällt eine Kühlung des Abschnitts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der außerhalb der Gebläseummantelung liegt, durch einen Fahrzeugfahrtwind mit der benötigten Kühlleistung der Brennstoffzelle zusammen, so dass es möglich ist, die Brennstoffzelle bei dem Hochgeschwindigkeitsbereich effektiv zu kühlen.
Bei einem Fahrzeugniedergeschwindigkeitsbereich und einem Leerlaufbereich ist die benötigte Kühlungsstärke der Brennstoffzelle klein, so dass ein Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der innerhalb der Gebläseummantelung liegt, die Brennstoffzelle ausreichend durch einen Wind kühlen kann, der von dem Gebläse angesaugt wird, und kein Problem tritt auf.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht eines Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung.
2 ist eine Vorderansicht eines externen Wärmetauschers der Klimaanlage des Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung.
3 ist eine Draufsicht eines Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung.
4 ist eine Seitenansicht eines Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung.
5 ist eine Vorderansicht eines externen Wärmetauschers einer Klimaanlage des Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung.
6 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen Kühlgeräts eines Brennstoffzellenfahrzeugs.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Ein erfindungsgemäßes Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 erklärt.
Die 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung, 3 zeigt Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung und die 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung.
Abschnitte, die bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung allgemein oder gemeinsam sind, sind bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
[Strukturen und Wirkungen, die allen Ausführungsbeispielen der Erfindung durchweg gemeinsam sind]
Zuerst werden Strukturen, die bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung durchweg gemeinsam sind, unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 4 erklärt.
Wie es in 1 darstellt ist, hat ein Kühlgerät 10 eines Brennstoffzellenfahrzeugs erfindungsgemäß einen Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11, einen externen Wärmetauscher einer Klimaanlage 12 und ein Kühlgebläse 14. Das Kühlgerät 10 eines Brennstoffzellenfahrzeugs hat gewöhnlich einen Kühlungswärmetauscher eines EV (elektrisches Fahrzeug) Systems 13.
Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug sind ein Brennstoffzellenstapel 15 und ein Umrichter 16 an einer Rückseite des Kühlgebläses 14 angebracht. Ein Kühlmittel (gewöhnlich Kühlwasser) der Brennstoffzelle 15 wird durch ein Rohrsystem des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 zirkuliert, bei dem die Wärme des Kühlmittels mit der Umgebungsluft, die durch den Wärmetauscher tritt, ausgetauscht wird und das Kühlmittel gekühlt wird. Ein Kühlmittel zum Kühlen des Umrichters 16 und eines Motors zum Antreiben eines Rads wird durch ein Rohrsystem des Kühlungswärmetauschers des EV Systems 13 zirkuliert, bei dem eine Wärme des Kühlmittels mit der durch den Wärmetauscher tretenden Luft ausgetauscht wird und dieses gekühlt wird. Ein Kühlmittel der Klimaanlage ist CO₂. Das CO₂ Kühlmittel wird zu dem externen Wärmetauscher der Klimaanlage 12 zirkuliert, bei dem eine Wärme des CO₂-Kühlmittels mit der durch den Wärmetauscher tretenden Luft ausgetauscht wird.
Der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11, der externe Wärmetauscher der Klimaanlage 12, das Kühlungsgebläse 14 und der Kühlungswärmetauscher des EV-Systems 13 sind in einem vorderen Abteil des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet.
Die Umgebungsluft, die durch den Wärmetauscher tritt, weist den Gebläseansaugwind und den Fahrzeugfahrtwind auf.
Eine erforderliche Kühlungsstärke der Brennstoffzelle 15 ist bei einem Fahrzeughochgeschwindigkeitsbereich groß und bei einem Fahrzeugniedergeschwindigkeitsbereich und einem Leerlaufzustand klein.
Eine erforderliche Kühlkraft der Klimaanlage ist unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen konstant.
Der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11, der externe Wärmetauscher der Klimaanlage 12 und das Kühlgebläse 14 sind in einer Richtung des Fahrzeugs von vorne nach hinten in der Reihenfolge externer Wärmetauscher 12 der Klimaanlage, Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 und Kühlgebläse 14 angeordnet. Folglich liegt der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage entlang einer Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11.
Wenn der Kühlungswärmetauscher des EV-Systems 13 vorgesehen wird, wird der Kühlungswärmetauscher des EV-Systems 13 vor dem externen Wärmetauscher der Klimaanlage 12 angeordnet, d.h., in der Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12.
Bei einem Klimaanlagensystem, das CO₂ als Kühlmittel verwendet, erreicht während eines Kühlbetriebs ein Abschnitt 12a angrenzend an einen Einlass des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 eine höhere Temperatur des CO₂ Kühlmittels, als eine Wassertemperatur des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der an einer Rückseite des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage liegt. Dieser Abschnitt 12a des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage, der CO₂ Kühlmittel verwendet, bei dem die Kühlmitteltemperatur höher wird, als die Wassertemperatur des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, wird nachstehend als Hochtemperaturabschnitt 12a bezeichnet.
Der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 sind voneinander teilweise versetzt, so dass der Hochtemperaturabschnitt 12a des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 bei einer Vorderansicht, die von einer Vorderseite des Fahrzeugs genommen ist, den Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 nicht überlappt. Ein anderer Abschnitt 12b des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12, als der Hochtemperaturabschnitt 12a, kann mit einem Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 in der Vorderansicht überlappt sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der andere Abschnitt 12b des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage, als der Hochtemperaturabschnitt 12a, mit einem Abschnitt 11b (der innerhalb einer Gebläseummantelung 17 liegt, die später beschrieben wird) des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 in der Vorderansicht überlappt. Die teilweise Versetzung des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage von dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 wird erreicht, indem der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage relativ zu dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 in einer Rechts- und Links-(Quer)Richtung des Fahrzeugs oder in einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs teilweise versetzt wird. Bei Ausführungsbeispielen kann das Versetzen in sowohl der Rechts- und Linksrichtung, als auch der vertikalen Richtung durchgeführt werden.
Eine Gebläseummantelung 17 ist an dem Kühlgebläse 14 vorgesehen. Die Gebläseummantelung 17 erstreckt sich von einer Kontur des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 11 in Richtung des Kühlgebläses 14, so dass eine gesamte Menge des Winds, der von dem Kühlgebläse 14 eingesaugt wird, durch den externen Wärmetauscher der Klimaanlage 11 strömt. Die Gebläseummantelung 17 ist angeordnet, um die Kontur des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage zu umgeben.
Da der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 voneinander versetzt sind, erstreckt sich ein Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der den Wärmetauscher 12 der Klimaanlage in der Vorderansicht nicht überlappt, von der Lüftungshaube 17 über den externen Wärmetauscher 12 der Klimaanlage hinaus. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird bewirkt, dass sich der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der sich von einem Abschnitt entgegengesetzt dem Hochtemperaturabschnitt 12 des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage in der Vorderansicht erstreckt, von der Gebläseummantelung 17 heraus erstreckt, um einer Ansaugdrucköffnung des Fahrzeugs entgegen zu stehen. Der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 wird nur durch den Fahrzeugfahrtwind gekühlt. Der Gebläseansaugwind strömt nicht durch diesen Abschnitt 11a.
Die erforderliche Kühlungsstärke der Brennstoffzelle ist bei einem Niedergeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs klein und bei einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs groß.
Ein Abschnitt 11b, der innerhalb der Gebläseummantelung 17 liegt, des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 hat einen derartigen Kernbereich, der die benötigte Kühlungsfähigkeit zu der Zeit eines Niedergeschwindigkeitslaufens und eines Leerlaufens erfüllt. Eine geringe Kühlung des Abschnitts 11a, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 liegt, kann zu der Zeit eines Niedergeschwindigkeitslaufens des Fahrzeugs erwartet werden, und eine Kühlung kann überhaupt nicht erwartet werden, wenn das Fahrzeug anhält.
Der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 liegt, hat einen Kernbereich und eine Kühlungsfähigkeit, die in Zusammenarbeit mit dem Abschnitt 11b, der innerhalb der Gebläseummantelung 17 liegt, die erforderliche Kühlungsleistung zu der Zeit eines Hochgeschwindigkeitslaufens erfüllen kann. Da zu der Zeit des Hochgeschwindigkeitslaufens die Fahrzeugfahrtwindmenge groß und die Fahrzeugfahrtwindgeschwindigkeit groß sind, werden auch die Menge und die Geschwindigkeit des Fahrzeugfahrtwinds, der durch diesen Abschnitt 11a tritt, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 liegt, zu der Zeit eines Hochgeschwindigkeitslaufens groß, was mit der benötigten Kühlungsstärke der Brennstoffzelle zusammenfällt, die zu der Zeit eines Hochgeschwindigkeitslaufens groß wird, weil ein Energieerzeugungsbetrag der Brennstoffzelle zu der Zeit eines Hochgeschwindigkeitslaufens groß wird und dadurch die für ein Kühlen der Brennstoffzelle erforderliche Kühlungsstärke zu der Zeit eines Hochgeschwindigkeitslaufens groß wird.
Der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 hat einen Kühlmitteleinlass 11c und einen Kühlmittelauslass 11d. Der Kühlmitteleinlass 11c liegt an einer Hochtemperaturseite einer Luft, die durch den externen Wärmetauscher 12 der Klimaanlage getreten ist. Der Kühlmittelauslass 11d liegt an einer Seite mit niedrigerer Temperatur der Luft, die durch den externen Wärmetauscher 12 der Klimaanlage getreten ist, oder bei dem Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der sich bei der Vorderansicht über das dem Hochtemperaturabschnitt 12a entgegengesetzte Ende des externen Wärmetauschers der Klimaanlage erstreckt.
Ein Betrieb und technische Vorteile der Erfindung werden nun erklärt.
Da bei dem Kühlgerät 10 eines Brennstoffzellenfahrzeugs der Hochtemperaturabschnitt 12a des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 von dem vorderen Raum des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 versetzt ist, strömt der Wind, der den Hochtemperaturabschnitt 12a des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 durchströmt hat und erwärmt wurde, nicht durch den Kern des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 und erwärmt nicht den Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11. Infolgedessen nimmt die Kühlungsfähigkeit des Abschnitts 11b des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 nicht ab.
Ferner, da ein Abschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage, der vor dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 liegt, der verbleibende Abschnitt 12b, der ein anderer Abschnitt als der Hochtemperaturabschnitt 12a ist, des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage ist, ist der Unterschied zwischen einer Temperatur des Windes, der durch den Abschnitt 12b des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage durchgeströmt ist und durch den Abschnitt 11b des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 strömt, der innerhalb der Lüftungshaube liegt, und einer Temperatur des Kühlwassers, das in den Abschnitt 11b des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers strömt, der innerhalb der Lüftungshaube liegt, groß. Infolgedessen wird eine Wärmeableitung des Abschnitts 11b des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der innerhalb der Lüftungshaube liegt, verbessert.
Ferner ist es bei dem Kühlgerät 10 des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Erfindung, da der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 sich über das gegenüberliegende Ende des Hochtemperaturabschnitts 12a des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage in der Vorderansicht erstreckt, außerhalb der Gebläseummantelung 17 angeordnet ist, nicht erforderlich, dass die Gebläseummantelung 17 den Bereich sowohl des externen Wärmetauscher der Klimaanlage 12 als auch des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 abdeckt, sondern es ist erforderlich, dass er nur den Bereich des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 abdeckt.
Infolgedessen kann der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage, verglichen mit dem herkömmlichen Gerät, durch das Kühlgebläse 14 wie erforderlich gekühlt werden, ohne die Gebläseummantelung 17 und das Kühlgebläse 14 zu vergrößern.
Ferner wird der Abschnitt 11a, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 angeordnet ist (an dem Ansaugstaudrucköffnungsabschnitt angeordnet ist), des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 durch den Fahrzeugfahrtwind gekühlt. Da die Kühlung durch den Fahrzeugfahrtwind bei einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs aufgrund einer Zunahme der Menge und Geschwindigkeit eines Winds zunimmt, nimmt die Kühlfähigkeit des Abschnitts 11a, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 angeordnet ist, zu. Andererseits wird die für die Brennstoffzelle erforderliche Kühlungsstärke groß, da die Beträge von Energie und Wärme, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden, bei dem Hochgeschwindigkeitsbereich groß werden. Die Kühlung des Abschnitts 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der außerhalb der Gebläseummantelung 17 angeordnet ist, deckt durch den Fahrzeugfahrtwind die erforderliche Kühlungsstärke der Brennstoffzelle, so dass bei einem Hochgeschwindigkeitsbereich eine effektive Kühlung der Brennstoffzelle ausgeführt wird.
Bei einem Niedergeschwindigkeitsbereich und einem Leerlaufbereich des Fahrzeugs, bei denen die erforderliche Kühlungsstärke der Brennstoffzelle klein ist, kann die Brennstoffzelle durch den Wind, der durch das Kühlgebläse 14 angesaugt wird und durch den Abschnitt 11b des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 strömt, der innerhalb der Gebläseummantelung 17 angeordnet ist, ausreichend gekühlt werden.
Als nächstes werden die Strukturen und die Wirkungen und technischen Vorteile, die bei jedem Ausführungsbeispiel der Erfindung einmalig sind, erklärt.
[Ausführungsbeispiel 1] – 1 und 2
Bei Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, wird das teilweise Versetzen des externen Wärmetauschers der Klimaanlage 12 und des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 zueinander durchgeführt, indem der externe Wärmetauscher der Klimaanlage 12 und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 in einer Links- und Rechts-Richtung des Fahrzeugs versetzt werden. Bei Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung braucht die Gebläseummantelung 17 nicht vorgesehen zu werden.
Mit den Effekten und technischen Vorteilen von Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung, da das vordere Abteil des Fahrzeugs eine Breite hat, die größer als eine Höhe des Fahrzeugs ist, können der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 leicht in der Rechts- und Links-Richtung des Fahrzeugs versetzt werden.
[Ausführungsbeispiel 2] – 3
Bei Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung, wie es in 3 dargestellt ist, wird das teilweise Versetzen des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage und des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 zueinander durchgeführt, indem der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 in der Rechts- und Links-Richtung des Fahrzeugs zueinander teilweise versetzt werden. Bei Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung muss die Gebläseummantelung 17 erforderlicher Weise vorgesehen werden.
Der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenwärmetauschers 11, der sich bei der Vorderansicht über das Ende des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage hinaus erstreckt, und der dem Hochtemperaturabschnitt 12a entgegengesetzt ist, erstreckt sich von der Gebläseummantelung 17 in der Rechts- und Links-Richtung des Fahrzeugs. Infolgedessen kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasser und der Luft (dem Wind) bei dem Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 groß sein, so dass die Wärmeableitung verbessert wird.
[Ausführungsbeispiel 3] – 4 und 5
Bei Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist, wird das teilweise Versetzen des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage und des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 voneinander durchgeführt, indem der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 in einer Auf- und Ab-(vertikalen)Richtung des Fahrzeugs teilweise versetzt werden. Der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11, der sich in der Vorderansicht über das Ende des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage, der entgegengesetzt dem Hochtemperaturabschnitt 12a liegt, hinaus erstreckt, erstreckt sich über das Ende des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage, das dem Hochtemperaturabschnitt 12a entgegengesetzt liegt, und von der Gebläseummantelung 17 in der abwärtigen Richtung.
Der Fahrzeugfahrtwind, der durch die Lufteinlassöffnung 18 strömt, die unter der Stoßstange liegt, berührt den Abschnitt 11a direkt.
Da die Kernrohre des externen Wärmetauschers 12 der Klimaanlage sich gewöhnlich in der Rechts- und Links-Richtung erstrecken, kann mit den Effekten und technischen Vorteilen von Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung bewirkt werden, dass die Grenze zwischen dem Hochtemperaturabschnitt 12a und dem Niedertemperaturabschnitt 12b der oberen Fläche des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 entspricht, so dass das Versetzen des Hochtemperaturabschnitts 12a nur von dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher 11 leicht durchgeführt wird.
Ferner, da der Abschnitt 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 niedriger als der externe Wärmetauscher 12 der Klimaanlage angeordnet ist und der Abschnitt 11a an der Rückseite der Lufteinlassöffnung 18 unter der Stoßstange so liegt, dass viel Fahrzeugfahrtwind den Abschnitt 11a kühlen kann, wird die Wärmeableitung des Abschnitts 11a des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers 11 leicht verbessert.
Zusammenfassung
Die Erfindung sieht ein Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs vor, bei dem eine Kühleffizienz eines Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der stromabwärts eines externen Wärmetauschers einer Klimaanlage liegt, nicht abnimmt.

(1) Bei dem Kühlgerät sind der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher teilweise voneinander versetzt, so dass ein Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage in einer Vorderansicht, die von einer Vorderseite des Fahrzeugs genommen wird, nicht mit dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher überlappt ist.
(2) Ein Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers, der sich über ein Ende des externen Wärmetauschers der Klimaanlage erstreckt, das dem Hochtemperaturabschnitt entgegengesetzt liegt, ist außerhalb einer Gebläseummantelung angeordnet, um nur durch einen Fahrzeugfahrtwind gekühlt zu werden.

Claims

Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit: einem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher; und einem externen Wärmetauscher einer Klimaanlage mit einem Hochtemperaturabschnitt, wobei der externe Wärmetauscher der Klimaanlage in einer Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauscheres angeordnet ist und der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher teilweise voneinander versetzt sind, so dass der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage in einer Vorderansicht, die von einer Vorderseite des Fahrzeugs genommen wird, den Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher nicht überlappt.
Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit: einem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher; und einem externen Wärmetauscher einer Klimaanlage mit einem Hochtemperaturabschnitt, wobei der externe Wärmetauscher der Klimaanlage in einer Durchtrittsluftströmungsrichtung stromaufwärts des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers angeordnet ist, und der externe Wärmetauscher der Klimaanlage und der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher teilweise voneinander versetzt sind, so dass der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage in einer Vorderansicht, die entlang einer Kühlwindströmung des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers genommen ist, nicht mit dem Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher überlappt ist.
Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher einen Abschnitt hat, der sich bei der Vorderansicht von einem Ende des externen Wärmetauschers der Klimaanlage heraus erstreckt, das dem Hochtemperaturabschnitt entgegengesetzt liegt, und der sich heraus erstreckende Abschnitt des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers außerhalb einer Gebläseummantelung angeordnet ist, so dass der sich heraus erstreckende Abschnitt nur durch einen Fahrzeugfahrtwind gekühlt wird.
Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei ein Kühlmittel der Klimaanlage CO₂ ist und der Hochtemperaturabschnitt des externen Wärmetauschers der Klimaanlage als ein Abschnitt definiert ist, bei dem eine Temperatur des CO₂ Kühlmittels höher als eine Temperatur eines Brennstoffzellenkühlwassers ist.
Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß Anspruch 3, wobei die Gebläseummantelung angeordnet ist, um den externen Wärmetauscher der Klimaanlage zu umgeben.
Kühlgerät eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Brennstoffzellenkühlungswärmetauscher einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelainlass aufweist, wobei der Kühlmitteleinlass des Brennstoffzellenkühlungswärmetauschers an einer Hochtemperaturseite von einer Luft liegt, die durch den externen Wärmetauscher der Klimaanlage getreten ist.