JP2003182352A - 車両用空気清浄システム - Google Patents

車両用空気清浄システム

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JP2003182352A
JP2003182352A JP2001383648A JP2001383648A JP2003182352A JP 2003182352 A JP2003182352 A JP 2003182352A JP 2001383648 A JP2001383648 A JP 2001383648A JP 2001383648 A JP2001383648 A JP 2001383648A JP 2003182352 A JP2003182352 A JP 2003182352A
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air cleaning
heating
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Masanori Tabayashi
政則 田林
Masahiko Suzuki
鈴木  昌彦
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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両にて得られる電力を有効利用する。 【解決手段】 車両に搭載される車両用空気清浄システ
ムにおいて、車両において得られる電力を利用して大気
中の微粒子を除去する微粒子除去手段100を設ける。
燃料電池10を走行用駆動源とする燃料電池車両に搭載
し、燃料電池10が発電した電力や車両制動時における
回生電力を利用する。微粒子除去手段100は、微粒子
収集部101で微粒子を収集し、微粒子貯蔵部102で
微粒子を保持貯蔵し、加熱部103で回生電力等を利用
し、微粒子貯蔵部102を所定温度以上に加熱して微粒
子を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
車載用空気浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば燃料電池を搭載する車両において
は、制動時に回生電力を回収してエネルギの有効利用を
図ることが提案されており、回生電力は車両に搭載され
た2次電池に貯蔵される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
長い下り坂等で制動が長時間継続する場合には、2次電
池の貯蔵能力を超える余剰電力が発生し、2次電池に貯
蔵しきれない余剰電力は捨てられることになる。省エネ
ルギの観点からも、このような車両で得られる電力を有
効に利用することに対する社会的要請が高まっている。
【0004】本発明は、上記点に鑑み、車両にて得られ
る電力を有効利用することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、近年、都
市や市街地におけるディーゼルエンジン車両等から排出
される有害微粒子の浄化が重要な社会的課題となってい
ることに着目して本発明を完成した。
【0006】上記目的を達成するため、請求項1に記載
の発明では、車両に搭載される車両用空気清浄システム
であって、車両において得られる電力を利用して大気中
の微粒子を除去する微粒子除去手段(100)を備える
ことを特徴としている。これにより、車両において得ら
れる電力を有効利用して、大気中の微粒子を除去でき
る。
【0007】また、請求項2に記載の発明のように、車
両用空気清浄システムは、水素と酸素との電気化学反応
により電気エネルギを発生する燃料電池(10)を走行
用駆動源とする燃料電池車両に用いることができる。
【0008】また、車両において得られる電力として
は、請求項3に記載の発明のように燃料電池(10)が
発電した電力を用いることができ、あるいは請求項4に
記載の発明のように、車両減速・制動時における回生電
力を用いることができる。
【0009】また、請求項5に記載の発明では、車両
は、走行用モータ(14)と、2次電池(15)と、電
力制御手段(13)とを搭載していることを特徴として
いる。
【0010】また、請求項6に記載の発明のように、電
力制御手段(13)は、燃料電池(10)から走行用モ
ータ(14)および2次電池(15)に対する電力の供
給制御と、回生電力の供給制御とを行うものとすること
ができる。
【0011】また、請求項7に記載の発明のように、走
行用モータ(14)は、車両減速・制動時に回生電力を
発生するものとすることができる。
【0012】また、請求項8に記載の発明のように、2
次電池(15)は、回生電力を貯蔵できるものとするこ
とができる。
【0013】また、請求項9に記載の発明では、電力制
御手段は、電力変換手段であることを特徴としている。
【0014】また、請求項10に記載の発明のように、
電力変換手段は、直流電流を交流電流に変換する手段あ
るいは直流電流の電圧を変換する手段のいずれか一方、
またはこれらの組み合わせとすることができる。
【0015】また、請求項11に記載の発明のように、
電力変換手段は、少なくとも直流電流の電圧を変換する
手段を有するものであることが望ましい。
【0016】また、請求項12に記載の発明ように、直
流電流を交流電流に変換する手段はインバータとするこ
とができ、請求項13に記載の発明のように、直流電流
の電圧を変換する手段はDC/DCコンバータとするこ
とができる。
【0017】また、請求項14に記載の発明では、微粒
子除去手段(100)は、微粒子を収集する微粒子収集
部(101)と、微粒子収集部(101)にて収集した
微粒子を保持貯蔵する微粒子貯蔵部(102)と、微粒
子貯蔵部(102)を加熱する加熱部(103)とを備
えることを特徴としている。
【0018】また、請求項15に記載の発明のように、
加熱手段は、車両において得られる電力を利用して、微
粒子貯蔵部(102)を所定温度以上に電気的に加熱す
るものとすることができ、具体的には、請求項16に記
載の発明のように、電気ヒータとすることができる。
【0019】また、請求項17に記載の発明では、車両
で得られる電力を、加熱手段(103)に供給制御する
加熱用電力制御手段(17)を備えることを特徴として
おり、請求項18に記載の発明では、電力制御手段(1
3)および加熱用電力制御手段(17)とを制御する制
御手段(18)を備えることを特徴としている。
【0020】また、請求項19に記載の発明では、制御
手段(18)は、車両の減速信号に基づいて電力制御手
段(13)および加熱用電力制御手段(17)とを制御
することを特徴としている。
【0021】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図1、図2に基づいて説明する。本実施形態は、本発
明の車両用空気清浄システムを燃料電池を電源として走
行する電気自動車(燃料電池車両)に適用したものであ
る。
【0023】図1は、本第1実施形態の空気清浄システ
ムを搭載した電気自動車の全体構成を示している。図1
中、実線矢印は流体の流れを示し、白抜き矢印は電力の
流れを示し、破線矢印は制御信号を示している。
【0024】図1に示すように、本第1実施形態の電気
自動車は、燃料電池10、水素供給装置11、空気供給
装置12、電力変換装置13、走行用モータ14、2次
電池16、加熱用電力制御装置17、制御部18、微粒
子除去部100等を備えている。なお、電力変換装置1
3は本発明の電力変換手段に相当し、加熱用電力制御装
置17は加熱用電力制御手段に相当し、制御部18は制
御手段に相当し、微粒子除去部100は微粒子除去手段
に相当する。
【0025】燃料電池(FCスタック)10は、水素と
酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するもので
ある。本実施形態では燃料電池10として固体高分子電
解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複
数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一
対の電極で挟まれた構成となっている。燃料電池10で
は、水素および空気(酸素)が供給されることにより、
以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギ
が発生する。 (水素極側)H2→2H++2e- (酸素極側)2H++1/2O2 +2e-→H2O 燃料電池10には、水素供給装置11より水素が供給さ
れ、空気供給装置12から酸素を含んだ空気が供給され
るように構成されている。水素供給装置11としては、
例えば改質装置あるいは水素貯蔵タンクを用いることが
でき、空気供給装置12としては、例えば断熱圧縮機で
あるエアコンプレッサを用いることができる。
【0026】燃料電池10にて発電した電力は、電力制
御手段としての電力変換装置13を介して走行用モータ
である主機モータ14を駆動するための負荷電力、ある
いは2次電池15の充電等に用いられる。本実施形態の
電力変換装置13は、直流電力の電圧を変換する手段で
あるDC/DCコンバータと、直流電力を交流に変換す
る手段であるインバータとから構成されている。
【0027】主機モータ14は、燃料電池10や2次電
池15からの電力により走行用車輪16を駆動する。本
実施形態では、車両の減速・制動時に運動エネルギを電
気エネルギに変換する回生制御が行われ、主機モータ1
4が発電機としても機能するように構成されている。す
なわち、走行用車輪16によりモータ14が回転駆動さ
れ、モータ14は発電機として回生電力を発生する。
【0028】2次電池15は、燃料電池10から供給さ
れた電力を蓄積し、回生制御時にはモータ14から電力
変換装置を介して回生された電力を蓄積するとともに、
蓄積した電力を電力変換装置に供給する。
【0029】本実施形態の電気自動車は、加熱用電力制
御装置17および制御装置18を備えている。加熱用電
力制御装置17には車両で得られる電力が電力変換装置
13を介して供給され、加熱用電力制御装置17はこの
電力を後述の微粒子除去部100に供給制御する。本実
施形態の加熱制御装置17は、回生制御によりモータ1
4が発電した電力のうち、2次電池15の貯蔵能力を超
えた余剰電力を微粒子除去部100に供給している。
【0030】制御装置18は、電力変換装置13および
加熱用電力制御装置17を制御するように構成されてい
る。また、図示を省略しているが、制御装置18には車
速、加速度、ブレーキ操作等からなる減速信号が入力さ
れ、この減速信号に基づいて電力変換装置13および加
熱用電力制御装置17の制御を行う。
【0031】本実施形態の電気自動車には、大気中の有
害な微粒子を除去する微粒子除去部100が搭載されて
いる。微粒子除去部100は、車両の屋根、フロントバ
ンパー等の車両における外気が導入可能な部位に設けれ
ばよい。微粒子除去部100は、微粒子収集部101、
微粒子貯蔵部102、加熱部103を備えている。な
お、微粒子収集部101は本発明の微粒子収集手段に相
当し、微粒子貯蔵部102は微粒子貯蔵手段に相当し、
加熱部103は加熱手段に相当する。
【0032】微粒子収集部101は、外気中の微粒子D
を収集できるように構成されており、車外の空気を取り
込むための開口部101aと外気を吸入するためのファ
ン101bが設けられている。微粒子貯蔵部102は、
微粒子収集部101にて収集した微粒子Dを保持貯蔵で
きるように構成されており、例えば触媒としてPtを担
持したハニカム状のセラミックからなるモノリス触媒コ
ンバータを用いることができる。
【0033】加熱部102は、微粒子収集部101を電
気的に加熱するものであり、本実施形態では加熱用電力
制御装置17から供給される電力を熱エネルギに変換す
る電気ヒータを用いている。微粒子貯蔵部102にて貯
蔵された微粒子は、加熱部103により微粒子収集部1
02が所定の触媒活性温度以上に加熱されることにより
浄化除去される。
【0034】微粒子除去部100によって清浄化された
空気は、車室内で用いてもよいし、そのまま車外に放出
して大気の浄化に用いてもよく、さらに、空気供給装置
12にて燃料電池10に供給する空気として用いること
もできる。
【0035】以下、本実施形態の空気清浄システムの作
動を図2に基づいて説明する。図2は、本実施形態の空
気清浄システムの制御タイムチャートを示している。図
2中、t1およびt3は車両の加速・定速走行時を示
し、t2およびt4は車両の減速・制動時を示してい
る。
【0036】まず、図2中のt1で示される車両加速・
定速走行時には、微粒子収集部101により収集された
有害微粒子が微粒子貯蔵部102に蓄積される。そし
て、t2で示される制動時には回生制御が行われ、回生
電力WRGが発生する。回生電力WRGのうち一定量は2次
電池15への充電に用いられ、2次電池15の充電能力
を超える余剰電力が電気ヒータ103に供給される。こ
れにより、微粒子収集部102が所定の触媒活性温度以
上に加熱され、蓄積された微粒子が除去される。
【0037】図2中のt3、t4においても同様の制御
が行われる。但し、t4では車速V Vが低い分だけ回生
電力WRGが小さくなっており、電気ヒータ103に供給
される余剰電力も小さくなっている。
【0038】以上のように燃料電池車両に空気清浄シス
テムを搭載することで、車両で得られる電力を有効利用
して、大気中の微粒子を除去することができる。特に、
本実施形態のような回生制御を行う燃料電池車両におい
て、2次電池15に充電しきれない余剰電力を有効利用
することができる (他の実施形態)なお、上記実施形態では、余剰電力を
微粒子除去部100による空気浄化に利用したが、空気
浄化に利用するのは必ずしも余剰電力でなくともよい。
【0039】また、上記実施形態では、車両で得られる
電力として回生電力を用いたが、これに限らず、燃料電
池10にて発電した電力、2次電池15からの電力、あ
るいは太陽電池を搭載している場合には太陽電池による
電力等を用いることができる。
【0040】また、上記実施形態では、空気清浄システ
ムを燃料電池車両に適用したが、これに限らず、内燃機
関を走行用動力源とする内燃機関車両、内燃機関と2次
電池を走行用動力源とするハイブリッド車両といった従
来の車両に適用することもできる。
【0041】また、上記実施形態の電力変換手段は、直
流電力の電圧を変換するDC/DCコンバータと、直流
電力を交流に変換するインバータとから構成したが、こ
れらの少なくとも一方が設けられている車両であれば本
発明を適用でき、少なくとも直流電力の電圧を変換する
手段が設けられている車両であることが好ましい。
【0042】また、上記実施形態では、微粒子収集部1
01と微粒子貯蔵部102を別体として構成したが、こ
れに限らず、これらを一体的に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】上記実施形態の空気清浄システムを搭載した電
気自動車の概念図である。
【図2】上記実施形態の空気清浄システムの制御タイム
チャートである。
【符号の説明】
10…燃料電池、11…水素供給装置、12…空気供給
装置、13…電力変換装置、14…主機モータ、15…
2次電池、16…走行用車輪、17…加熱用電力制御装
置、18…制御装置、100…空気清浄システム、10
1…微粒子収集部、102…微粒子貯蔵部、103…加
熱部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI18 PO02 PO09 PO10 PO17 PU02 PU08 PV02 PV09 QA01 QI04

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載される車両用空気清浄システ
    ムであって、車両において得られる電力を利用して大気
    中の微粒子を除去する微粒子除去手段(100)を備え
    ることを特徴とする車両用空気清浄システム。
  2. 【請求項2】 前記車両は、水素と酸素との電気化学反
    応により電気エネルギを発生する燃料電池(10)を走
    行用駆動源としていることを特徴とする請求項1に記載
    の車両用空気清浄システム。
  3. 【請求項3】 前記車両において得られる電力は、前記
    燃料電池(10)が発電した電力であることを特徴とす
    る請求項2に記載の車両用空気清浄システム。
  4. 【請求項4】 前記車両において得られる電力は、車両
    減速・制動時における回生電力であることを特徴とする
    請求項2または請求項3に記載の車両用空気清浄システ
    ム。
  5. 【請求項5】 前記車両は、走行用モータ(14)と、
    2次電池(15)と、電力制御手段(13)とを搭載し
    ていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1
    つに記載の車両用空気清浄システム。
  6. 【請求項6】 前記電力制御手段(13)は、前記燃料
    電池(10)から前記走行用モータ(14)および前記
    2次電池(15)に対する電力の供給制御と、前記回生
    電力の供給制御とを行うことを特徴とする請求項5に記
    載の車両用空気清浄システム。
  7. 【請求項7】 前記走行用モータ(14)は、前記車両
    減速・制動時に前記回生電力を発生することができるこ
    とを特徴とする請求項5または請求項6に記載の車両用
    空気清浄システム。
  8. 【請求項8】 前記2次電池(15)は、前記回生電力
    を貯蔵することができることを特徴とする請求項5ない
    し7のいずれか1つに記載の車両用空気清浄システム。
  9. 【請求項9】 前記電力制御手段は、電力変換手段であ
    ることを特徴とする請求項5ないし8のいずれか1つに
    記載の車両用空気清浄システム。
  10. 【請求項10】 前記電力変換手段は、直流電流を交流
    電流に変換する手段あるいは直流電流の電圧を変換する
    手段のいずれか一方、またはこれらの組み合わせである
    ことを特徴とする請求項9に記載の車両用空気清浄シス
    テム。
  11. 【請求項11】 前記電力変換手段は、少なくとも直流
    電流の電圧を変換する手段を有することを特徴とする請
    求項10に記載の車両用空気清浄システム。
  12. 【請求項12】 前記直流電流を交流電流に変換する手
    段はインバータであることを特徴とする請求項10また
    は請求項11に記載の車両用空気清浄システム。
  13. 【請求項13】 前記直流電流の電圧を変換する手段は
    DC/DCコンバータであることを特徴とする請求項1
    0ないし12のいずれか1つに記載の車両用空気清浄シ
    ステム。
  14. 【請求項14】 前記微粒子除去手段(100)は、微
    粒子を収集する微粒子収集部(101)と、前記微粒子
    収集部(101)にて収集した微粒子を保持貯蔵する微
    粒子貯蔵部(102)と、前記微粒子貯蔵部(102)
    を加熱する加熱部(103)とを備えることを特徴とす
    る請求項1ないし13のいずれか1つに記載の車両用空
    気清浄システム。
  15. 【請求項15】 前記加熱手段は、前記車両において得
    られる電力を利用して、前記前記微粒子貯蔵部(10
    2)を所定温度以上に電気的に加熱するものであること
    を特徴とする請求項14に記載の車両用空気清浄システ
    ム。
  16. 【請求項16】 前記加熱手段(103)は、電気ヒー
    タであることを特徴とする請求項15に記載の車両用空
    気清浄システム。
  17. 【請求項17】 前記車両で得られる電力を、前記加熱
    手段(103)に供給制御する加熱用電力制御手段(1
    7)を備えることを特徴とする請求項14ないし16の
    いずれか1つに記載の車両用空気清浄システム。
  18. 【請求項18】 前記電力制御手段(13)および前記
    加熱用電力制御手段(17)とを制御する制御手段(1
    8)を備えることを特徴とする請求項14ないし17の
    いずれか1つに記載の車両用空気清浄システム。
  19. 【請求項19】 前記制御手段(18)は、車両の減速
    信号に基づいて前記電力制御手段(13)および前記加
    熱用電力制御手段(17)とを制御することを特徴とす
    る請求項18に記載の車両用空気清浄システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059573A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Toyota Motor Corp 燃料電池及び空調制御システム
JP2018114943A (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 株式会社デンソー 補機装置および車両用空調システム

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