JP2006160212A - Cooling structure of fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress pressure loss in a front side cooling water conduit and a rear side cooling water conduit, perform appropriate flow rate distribution to the front side cooling passage and the rear side cooling passage, miniaturize a cooling water pump by dispensing with a large sized cooling water pump, suppress pulsation of the cooling water, and reduce vibration and noise due to the pulsation of the cooling water. <P>SOLUTION: The cooling structure of the fuel cell vehicle is provided with the cooling water pump which cools down a front side auxiliary unit disposed in an engine room in the front side of the vehicle and a rear side auxiliary unit disposed on a main floor. An outlet passage is provided on the cooling water pump, a chamber communicating to the outlet passage is provided, and the front side cooling passage supplying the cooling water to the front side auxiliary unit and the rear side cooling passage supplying the cooling water to the rear side auxiliary unit are communicated, and provided in the chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、燃料電池車の冷却構造に係り、特に冷却水ポンプの配置を最適化し、冷却水ポンプの能力を劣化させることなく、冷却系部品をコンパクトに配置する燃料電池車の冷却構造に関するものである。   The present invention relates to a cooling structure for a fuel cell vehicle, and more particularly to a cooling structure for a fuel cell vehicle in which the arrangement of a cooling water pump is optimized and cooling system components are arranged in a compact manner without deteriorating the capacity of the cooling water pump. It is.

車両としての燃料電池車においては、燃料電池及び複数の補機を冷却する際に、冷却水による水冷式の場合に、冷却水ポンプが必要となる。この冷却水ポンプは、配置の自由度が高く、燃料電池の位置及びその他の補機等のレイアウトにより左右されるものである。   In a fuel cell vehicle as a vehicle, a cooling water pump is required when cooling the fuel cell and the plurality of auxiliary machines in the case of a water-cooled type using cooling water. This cooling water pump has a high degree of freedom in arrangement, and depends on the position of the fuel cell and the layout of other auxiliary machines.

従来、ハイブリッド車の冷却装置には、冷却回路にサブタンクを接続し、このサブタンクのエア抜き孔に弁手段を介してエア配管を接続するとともに、冷却回路として、配管を介して、ラジエータに、各補機類に形成された冷却ジャケットを、複数の系統に並列とした上で接続したものである。
特許第3507303号公報
Conventionally, in a hybrid vehicle cooling device, a sub tank is connected to a cooling circuit, an air pipe is connected to an air vent hole of the sub tank via a valve means, and a cooling circuit is connected to the radiator via the pipe. A cooling jacket formed on the auxiliary machinery is connected in parallel to a plurality of systems.
Japanese Patent No. 3507303

ところで、燃料電池車においては、冷却を必要とする補機が多数存在し、また、これらの補機が車両前側や車両後側に離れてレイアウトされる場合には、冷却水通路を分岐させなければならず、このように、冷却水通路が分岐すると、前側冷却水経路と後側冷却水経路とで圧力損失が大きくなり、この圧力損失を補って前側冷却水経路及び後側冷却水経路への適切な流量配分を行うためには、冷却水ポンプを大型化する等の対策が必要であり、改善が望まれていた。   By the way, in a fuel cell vehicle, there are many auxiliary machines that require cooling, and when these auxiliary machines are laid out at the front side or the rear side of the vehicle, the cooling water passage must be branched. Thus, when the cooling water passage is branched in this way, the pressure loss increases in the front cooling water passage and the rear cooling water passage, and this pressure loss is compensated for to the front cooling water passage and the rear cooling water passage. Therefore, measures such as increasing the size of the cooling water pump are necessary to appropriately distribute the flow rate, and improvement has been desired.

この発明は、車両前方のエンジンルームに配設される前側補機と前記エンジンルームの車両後方の車体のメインフロアに配設される後側補機とを冷却する冷却水ポンプを設けた燃料電池車の冷却構造において、前記冷却水ポンプに出口通路を設け、この出口通路に連通するチャンバーを設け、このチャンバーには前記前側補機に冷却水を供給する前側冷却通路と前記後側補機に冷却水を供給する後側冷却通路とを連通させて設けたことを特徴とする。   The present invention provides a fuel cell provided with a cooling water pump for cooling a front auxiliary device disposed in an engine room in front of a vehicle and a rear auxiliary device disposed on a main floor of a vehicle body behind the engine room in the vehicle. In the vehicle cooling structure, an outlet passage is provided in the cooling water pump, and a chamber is provided in communication with the outlet passage. The front cooling passage for supplying cooling water to the front auxiliary machine and the rear auxiliary machine are provided in the chamber. A rear cooling passage for supplying cooling water is provided in communication with the rear cooling passage.

この発明の燃料電池車の冷却構造は、冷却水ポンプの出口通路に連通するチャンバーに、前側補機に冷却水を供給する前側冷却通路と後側補機に冷却水を供給する後側冷却通路とを連通させることにより、チャンバー内の圧力差が均等となり、前側冷却水経路と後側冷却水経路で圧力損失を抑制し、これにより、前側冷却通路及び後側冷却通路へ適切な流量配分を行うことができ、大型の冷却水ポンプを不要とし、冷却水ポンプの小型化を図り、また、チャンバーにより冷却水の脈動を抑えることができ、冷却水の脈動による振動・騒音を低減することができる。   A cooling structure for a fuel cell vehicle according to the present invention includes a front cooling passage for supplying cooling water to a front auxiliary machine and a rear cooling passage for supplying cooling water to a rear auxiliary machine in a chamber communicating with an outlet passage of a cooling water pump. , The pressure difference in the chamber becomes uniform, and pressure loss is suppressed in the front cooling water path and the rear cooling water path, thereby distributing an appropriate flow rate to the front cooling path and the rear cooling path. This can be done, eliminates the need for a large cooling water pump, reduces the size of the cooling water pump, suppresses cooling water pulsation by the chamber, and reduces vibration and noise caused by cooling water pulsation. it can.

この発明は、前側冷却通路及び後側冷却通路へ適切な流量配分を行う目的を、冷却水ポンプの出口通路に連通するチャンバーに、前側補機に冷却水を供給する前側冷却通路と後側補機に冷却水を供給する後側冷却通路とを連通させて実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
The purpose of the present invention is to distribute the flow rate appropriately to the front cooling passage and the rear cooling passage, and to supply the cooling water to the front auxiliary machine in the chamber communicating with the outlet passage of the cooling water pump and the rear auxiliary passage. This is realized by communicating with a rear cooling passage for supplying cooling water to the machine.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings.

図1〜図6は、この発明の実施例を示すものである。   1 to 6 show an embodiment of the present invention.

図5において、2は燃料電池車(以下「車両」という)、4は車体、6は車両前方側のエンジンルーム、8はフロントガラス、10はリヤガラス、12は運転席、14は後部座席である。   In FIG. 5, 2 is a fuel cell vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”), 4 is a vehicle body, 6 is an engine room on the front side of the vehicle, 8 is a windshield, 10 is a rear glass, 12 is a driver's seat, and 14 is a rear seat. .

車体4には、図1、図5に示す如く、運転席12の下側で且つエンジンルーム6の車両後方で、メインフレーム(図示せず)に設置されたメインフロア(図1、図5の波線で示す)16が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 5, the vehicle body 4 has a main floor (not shown) installed on a main frame (not shown) below the driver's seat 12 and behind the engine room 6. 16 (shown in phantom).

エンジンルーム6には、図6に示す如く、燃料電池スタック18が設けられているとともに、燃料電池の前部位の前側補機20として、走行モータ22と走行モータ用インバータ24とDC/DCコンバータ26と空気供給用コンプレッサ28と水素循環ポンプ30とが設けられ、また、冷却水を冷却するように、第1ラジエータ32と第2ラジエータ34とが設置されている。前記燃料電池スタック18は、複数の燃料電池を多数積層して構成され、水素と空気内の酸素とから得られた電気エネルギを走行モータ22に供給するものである。   As shown in FIG. 6, the engine room 6 is provided with a fuel cell stack 18, and a traveling motor 22, a traveling motor inverter 24, and a DC / DC converter 26 as a front auxiliary machine 20 in the front part of the fuel cell. The air supply compressor 28 and the hydrogen circulation pump 30 are provided, and the first radiator 32 and the second radiator 34 are provided so as to cool the cooling water. The fuel cell stack 18 is configured by laminating a plurality of fuel cells, and supplies electric energy obtained from hydrogen and oxygen in the air to the traveling motor 22.

メインフロア16には、図1に示す如く、車両2の右側、左側で、下方に突出した断面U字形状の右側サイドメンバ36Rと左側サイドメンバ36Lとが、車両前後方向Xに指向して所定の長さで形成されている。   As shown in FIG. 1, a right side member 36 </ b> R and a left side member 36 </ b> L having a U-shaped cross-section projecting downward on the right side and the left side of the vehicle 2 are oriented in the vehicle longitudinal direction X as shown in FIG. The length is formed.

このメインフロア16の右側サイドメンバ36Rと左側サイドメンバ36Lとには、サブフレーム38が取り付けられる。このサブフレーム38は、図4に示す如く、車両2の右側、左側で且つ車両前後方向Xに指向する一対の右側、左側前後方向メンバ40R、40Lと、この右側、左側前後方向メンバ40R、40Lに連設し且つ車両2の幅方向(左右方向)Yに指向して所定間隔で配置された複数の第1〜5幅方向メンバ42−1〜42−5とを備えている。また、このサブフレーム38は、右側前後方向メンバ40Rに設けられた右側第1〜3取付具44R−1〜44R−3と、左側前後方向メンバ40Lに設けられた左側第1〜3取付具44L−1〜44L−3とにより、右側サイドメンバ36Rと左側サイドメンバ36Lとの下面に弾性的に取り付けられる。   A sub-frame 38 is attached to the right side member 36R and the left side member 36L of the main floor 16. As shown in FIG. 4, the sub-frame 38 includes a pair of right and left front and rear direction members 40R and 40L directed to the right and left sides of the vehicle 2 and the vehicle front and rear direction X, and the right and left front and rear direction members 40R and 40L. And a plurality of first to fifth width direction members 42-1 to 42-5 that are arranged at predetermined intervals in the width direction (left-right direction) Y of the vehicle 2. The sub-frame 38 includes right first to third fixtures 44R-1 to 44R-3 provided on the right front and rear direction member 40R and left first first to third fixtures 44L provided to the left front and rear direction member 40L. -1 to 44L-3 are elastically attached to the lower surfaces of the right side member 36R and the left side member 36L.

サブフレーム38には、図4に示す如く、燃料電池の後部位の後側補機46として、エアコン用インバータ48が取り付けられ、また、このエアコン用インバータ48の車両後方で、車両2には、他の補機(図示せず)や燃料となる水素を貯留する水素タンク50(図6参照)が設けられている。   As shown in FIG. 4, an air conditioner inverter 48 is attached to the subframe 38 as a rear accessory 46 of the rear portion of the fuel cell. Another auxiliary machine (not shown) and a hydrogen tank 50 (see FIG. 6) for storing hydrogen as fuel are provided.

図6に示す如く、水素タンク50は、水素供給通路52を介して燃料電池スタック18に連通している。また、空気供給用コンプレッサ28は、空気供給通路54を介して燃料電池スタック18に連通している。   As shown in FIG. 6, the hydrogen tank 50 communicates with the fuel cell stack 18 via the hydrogen supply passage 52. The air supply compressor 28 communicates with the fuel cell stack 18 through the air supply passage 54.

サブフレーム38には、冷却装置56が設置される。この冷却装置56は、車両前後方向Xの中央に、冷却水ポンプ58を設置している。この冷却水ポンプ58は、前側補機20及び後側補機46の各補機を冷却する冷却水を循環させる第1冷却水ポンプ58−1と、燃料電池スタック18を冷却する冷却水を循環させる第2冷却水ポンプ58−2とからなる。この第2冷却水ポンプ58−2は、車両2の幅方向Yの略中心2C部位に配設されているとともに、第1冷却水ポンプ58−1は、第2冷却水ポンプ58−2に対して少し車両前方で且つ少し車両右方で並んで配設されている。   A cooling device 56 is installed in the subframe 38. The cooling device 56 is provided with a cooling water pump 58 in the center in the vehicle longitudinal direction X. The cooling water pump 58 circulates a first cooling water pump 58-1 that circulates cooling water that cools each auxiliary machine of the front auxiliary machine 20 and the rear auxiliary machine 46, and cooling water that cools the fuel cell stack 18. The second cooling water pump 58-2. The second cooling water pump 58-2 is disposed at a substantially central 2C portion in the width direction Y of the vehicle 2, and the first cooling water pump 58-1 is connected to the second cooling water pump 58-2. Are arranged side by side slightly ahead of the vehicle and slightly to the right of the vehicle.

図3に示す如く、第1冷却水ポンプ58−1には、第1ポンプケース60−1の前面の中央部位に第1吸入口62−1が形成されているとともに、第1ポンプケース60−1の周縁部位の前面に第1エア抜きボルト64−1が取り付けられ、また、第1ポンプケース60−1の側部に設けられる第1吐出口68−1に第1ポンプケース60−1側(車両中央側)で斜め上方に延出される第1延長部66−1の一端が接続され、そして、この第1延長部66−1によって所定の第1長さL1の第1助走区間を有する第1延長通路66−1Aが形成される。また、第2冷却水ポンプ58−2には、第2ポンプケース60−2の中央部位の前面に第2吸入口62−2が形成されているとともに、第2ポンプケース60−2の周縁部位の前面に第2エア抜きボルト64−2が取り付けられ、また、第2ポンプケース60−2の側部に設けられる第2吐出口68−2に車両中央側で斜め上方に延出される第2延長部66−2の一端が接続され、そして、この第2延長部66−2によって前記第1長さL1よりも大きな第2長さL2の第2助走区間を有する第2延長通路66−2Aが形成される。前記第2延長部66−2は、後述する熱交換器102の後面に沿って車両幅方向Yに延出される。   As shown in FIG. 3, the first cooling water pump 58-1 has a first suction port 62-1 formed in the central portion of the front surface of the first pump case 60-1, and the first pump case 60-. The first air vent bolt 64-1 is attached to the front surface of the peripheral edge portion of the first pump case 60-1, and the first pump case 60-1 side is connected to the first discharge port 68-1 provided on the side of the first pump case 60-1. One end of a first extension 66-1 extending obliquely upward (on the vehicle center side) is connected, and the first extension 66-1 has a first running section having a predetermined first length L1. A first extension passage 66-1A is formed. The second cooling water pump 58-2 has a second suction port 62-2 formed in front of the central portion of the second pump case 60-2 and a peripheral portion of the second pump case 60-2. A second air vent bolt 64-2 is attached to the front surface of the second pump, and a second discharge port 68-2 provided in a side portion of the second pump case 60-2 extends obliquely upward on the vehicle center side. One end of the extension 66-2 is connected, and the second extension passage 66-2A has a second run-up section having a second length L2 larger than the first length L1 by the second extension 66-2. Is formed. The second extension 66-2 extends in the vehicle width direction Y along the rear surface of the heat exchanger 102 described later.

また、第1冷却水ポンプ58−1においては、複数の補機を冷却した冷却水を戻す第1吸入口62−1に第1冷却水戻り通路70を形成する第1冷却水戻りパイプ72が接続され、第1延長部66−1の他端には第1出口通路74を形成する第1出口パイプ76が接続される。また、第2冷却水ポンプ58−2においては、第2吸入口62−2に車両前側のエンジンルーム6に配設された燃料電池スタック18を冷却した冷却水を戻す第2冷却水戻り通路78を形成する第2冷却水戻りパイプ80が接続され、第2延長部66−2の他端には第2出口通路82を形成する第2出口パイプ84が接続される。   Further, in the first cooling water pump 58-1, the first cooling water return pipe 72 that forms the first cooling water return passage 70 at the first suction port 62-1 for returning the cooling water that has cooled the plurality of auxiliary machines is provided. A first outlet pipe 76 that forms a first outlet passage 74 is connected to the other end of the first extension 66-1. Further, in the second cooling water pump 58-2, a second cooling water return passage 78 for returning the cooling water that has cooled the fuel cell stack 18 disposed in the engine room 6 on the vehicle front side to the second suction port 62-2. A second cooling water return pipe 80 is connected, and a second outlet pipe 84 forming a second outlet passage 82 is connected to the other end of the second extension 66-2.

第2出口パイプ84は、前記第1延長部66−1と接続された後に、湾曲部位を介して後述する熱交換器102の左側の側面に沿って前方に延出され、熱交換器102の前面に沿ってU字状に湾曲して熱交換器102の冷却水入口部102Aに接続される。熱交換器102の前面には、スタック冷却水通路(図示せず)が接続される冷却水入口部102Aが形成される。スタック冷却水通路は、後述する第2冷却水配管通路106を構成する。また、第2出口パイプ84の前側に位置するU字状の湾曲部位に、後述する分岐パイプ104が接続される。   After the second outlet pipe 84 is connected to the first extension 66-1, the second outlet pipe 84 extends forward along the left side surface of the heat exchanger 102, which will be described later, via a curved portion. Curved in a U shape along the front surface and connected to the cooling water inlet portion 102A of the heat exchanger 102. A cooling water inlet portion 102 </ b> A to which a stack cooling water passage (not shown) is connected is formed on the front surface of the heat exchanger 102. The stack cooling water passage constitutes a second cooling water piping passage 106 described later. A branch pipe 104 described later is connected to a U-shaped curved portion located on the front side of the second outlet pipe 84.

第1出口パイプ76の先端側には、チャンバー86が接続して設けられている。このチャンバー86は、例えば、有底の円筒形状で所定容量を有し、軸方向が車両2の幅方向Yに延出して配設されている。   A chamber 86 is connected to the front end side of the first outlet pipe 76. The chamber 86 has, for example, a cylindrical shape with a bottom and has a predetermined capacity, and the axial direction extends in the width direction Y of the vehicle 2.

図2に示す如く、チャンバー86の外周面86Dには、車両前側で、前側補機20に冷却水を供給する第1前側冷却水通路88としての複数の第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bを形成する第1一方、第1他方前側冷却水パイプ90A、90Bと、車両後側で、第1出口パイプ76の先端側と後側補機46に冷却水を供給する単一の後側冷却水通路92を形成する後側冷却水パイプ94とが接続して設けられている。つまり、図2に示す如く、チャンバー86には、複数として、2つの第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bが設けられるとともに、単一の後側冷却水通路92が設けられている。   As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface 86D of the chamber 86 has a plurality of first and first other front cooling waters serving as first front cooling water passages 88 that supply cooling water to the front auxiliary machine 20 on the front side of the vehicle. The first and first other front cooling water pipes 90A and 90B forming the passages 88A and 88B, and a single unit for supplying cooling water to the front end side of the first outlet pipe 76 and the rear auxiliary machine 46 on the rear side of the vehicle. A rear cooling water pipe 94 that forms the rear cooling water passage 92 is connected to the rear cooling water passage 92. That is, as shown in FIG. 2, the chamber 86 is provided with a plurality of first and first other front cooling water passages 88A and 88B and a single rear cooling water passage 92 as a plurality. Yes.

このチャンバー86は、第1、第2冷却水ポンプ58−1、58−2の車両前方で車両2の幅方向Yに指向して第2冷却水ポンプ58−2よりも車両中央側に少しずらして配設されている。また、チャンバー86の右側の側方には、第1冷却水ポンプ58−1の前面に設けた第1吸入口62−1に連通する第1冷却水戻り通路70が配設されている。更に、図1に示す如く、第1吸入口62−1と第1冷却水戻り通路70とは、車両前後方向Xに指向し、略一直線上に配置されている。また、第1冷却水戻り通路70を構成する第1出口パイプ76と後述する熱交換器102との間には、第1冷却水戻り通路70(車両右側)から順次に、第1一方前側冷却水通路88Aを形成する第1一方前側冷却水パイプ90A、第1他方前側冷却水通路88Bを形成する第1他方前側冷却水パイプ90B、燃料電池スタック18を冷却した冷却水を戻す第2冷却水戻り通路78を形成する第2冷却水戻りパイプ80が、夫々車両前後方向Xに一直線状に配置されている。図2に示す如く、後側冷却水通路92の径D2は、第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bの径D1より小さく形成されている。   The chamber 86 is slightly shifted toward the vehicle center side of the second cooling water pump 58-2 in the width direction Y of the vehicle 2 in front of the first and second cooling water pumps 58-1 and 58-2. Arranged. Further, on the right side of the chamber 86, a first cooling water return passage 70 communicating with the first suction port 62-1 provided on the front surface of the first cooling water pump 58-1 is disposed. Further, as shown in FIG. 1, the first suction port 62-1 and the first cooling water return passage 70 are disposed substantially in a straight line in the vehicle longitudinal direction X. Further, between the first outlet pipe 76 constituting the first cooling water return passage 70 and the heat exchanger 102 described later, the first one front cooling is sequentially performed from the first cooling water return passage 70 (right side of the vehicle). The first one front cooling water pipe 90A that forms the water passage 88A, the first other front cooling water pipe 90B that forms the first other front cooling water passage 88B, and the second cooling water that returns the cooling water that has cooled the fuel cell stack 18. The second cooling water return pipes 80 forming the return passages 78 are arranged in a straight line in the vehicle longitudinal direction X, respectively. As shown in FIG. 2, the diameter D2 of the rear side cooling water passage 92 is formed smaller than the diameter D1 of the first one, first other front side cooling water passages 88A, 88B.

第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bは、図6に示す如く、第1前側冷却水経路A−1を形成する第1冷却水配管通路96により、空気供給用コンプレッサ28と水素循環ポンプ30とDC/DCコンバータ26と走行モータ22と走行モータ用インバータ24と第1ラジエータ32とを順次に経て、第1冷却水戻り通路70に連通している。   As shown in FIG. 6, the first and first other front cooling water passages 88A and 88B are connected to the air supply compressor 28 and hydrogen by a first cooling water pipe passage 96 that forms a first front cooling water passage A-1. The circulation pump 30, the DC / DC converter 26, the traveling motor 22, the traveling motor inverter 24, and the first radiator 32 are sequentially communicated with the first cooling water return passage 70.

後側冷却水通路92は、メインフロア16の後部側に延長した後側冷却水経路Bを形成する後側冷却水配管98で形成した後側冷却水配管通路100に連通し、そして、後側補機46に連通して設けられているとともに、さらに車両後方の補機にも連通している。   The rear cooling water passage 92 communicates with the rear cooling water piping passage 100 formed by the rear cooling water piping 98 that forms the rear cooling water passage B extending to the rear side of the main floor 16, and the rear side. In addition to being provided in communication with the auxiliary machine 46, it also communicates with an auxiliary machine at the rear of the vehicle.

図1に示す如く、第2冷却水ポンプ58−2の第2出口パイプ84は、メインフロア16の前部側で、車両2の略中心2Cに配設された熱交換器102に接続しているとともに、この熱交換器102の手前に前側分岐パイプ104を備えている。この前側分岐パイプ104には、第2前側冷却水経路A−2を形成する第2冷却水配管通路106が連通している。従って、第2出口通路82は、熱交換器102に連通しているとともに、第2冷却水配管通路106により、燃料電池スタック18に連通している。この燃料電池スタック18には、排出通路108が連通している。   As shown in FIG. 1, the second outlet pipe 84 of the second cooling water pump 58-2 is connected to the heat exchanger 102 disposed at the approximate center 2 </ b> C of the vehicle 2 on the front side of the main floor 16. In addition, a front branch pipe 104 is provided in front of the heat exchanger 102. The front branch pipe 104 communicates with a second cooling water piping passage 106 that forms a second front cooling water passage A-2. Therefore, the second outlet passage 82 communicates with the heat exchanger 102 and also communicates with the fuel cell stack 18 through the second cooling water piping passage 106. A discharge passage 108 communicates with the fuel cell stack 18.

この熱交換器102は、図6に示す如く、水素供給通路52の途中に設けられた第1熱交換器102−1と、空気供給通路54の途中に設けられた第2熱交換器102−2とから構成されている。また、燃料電池スタック18には、水素循環通路110の一端側が連通している。この水素循環通路110は、他端側が水素循環ポンプ30を介して水素タンク50と第1熱交換器102−1との間の水素供給通路52の途中に連通している。また、燃料電池スタック18に供給される空気内の酸素と水素との温度を燃料電池スタック18と同程度にすべく、夫々第1熱交換器102−1と第2熱交換器102−2により熱交換されている。   As shown in FIG. 6, the heat exchanger 102 includes a first heat exchanger 102-1 provided in the middle of the hydrogen supply passage 52 and a second heat exchanger 102- provided in the middle of the air supply passage 54. 2. Further, one end side of the hydrogen circulation passage 110 communicates with the fuel cell stack 18. The other end of the hydrogen circulation passage 110 communicates with the hydrogen supply passage 52 between the hydrogen tank 50 and the first heat exchanger 102-1 via the hydrogen circulation pump 30. In addition, in order to make the temperature of oxygen and hydrogen in the air supplied to the fuel cell stack 18 approximately the same as that of the fuel cell stack 18, the first heat exchanger 102-1 and the second heat exchanger 102-2 respectively. Heat exchange is in progress.

図2に示す如く、チャンバー86の下面には、車両2の幅方向Yで一対の脚部(ブラケット)112R・112Lが設けられている。この脚部112R・112Lには、取付ボルト(図示せず)を挿通する取付孔114R・114Lが形成されている。そして、このチャンバー86は、この脚部112R・112Lを介してメインフロア16の下側に配設されている。また、このチャンバー86の下面には、水抜き用のドレイン116が設けられている。   As shown in FIG. 2, a pair of leg portions (brackets) 112 </ b> R and 112 </ b> L are provided on the lower surface of the chamber 86 in the width direction Y of the vehicle 2. Mounting holes 114R and 114L through which mounting bolts (not shown) are inserted are formed in the leg portions 112R and 112L. The chamber 86 is disposed below the main floor 16 through the legs 112R and 112L. Further, a drain 116 for draining water is provided on the lower surface of the chamber 86.

また、図1に示す如く、第1一方、第1他方前側冷却水パイプ90A、90Bの第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bには、第1、第2流量計118、120が設けられている。また、第2冷却水戻りパイプ80の第2冷却水戻り通路78には、第3流量計122が設けられている。   Further, as shown in FIG. 1, the first and second flowmeters 118 and 120 are provided in the first one and first other front cooling water passages 88A and 88B of the first and first other front cooling water pipes 90A and 90B. Is provided. A third flow meter 122 is provided in the second cooling water return passage 78 of the second cooling water return pipe 80.

図4に示す如く、サブフレーム38には、熱交換器102の車両左方に第1バルブ124と、第2冷却水ポンプ58−2の車両左方に第2バルブ126と、第2冷却水ポンプ58−2の車両後方にエアコンコンプレッサ128と、このエアコンコンプレッサ128の車両右方にウォータポンプ用インバータ130と、エアコンコンプレッサ128の車両左方で排出通路108に連通したマフラ132と、このマフラ132とエアコンコンプレッサ128との間に第4流量計134と、マフラ132の車両左方に差圧計136と、エアコンコンプレッサ128の車両後方にエアコンコンプレッサ用インバータ48と、このエアコンコンプレッサ用インバータ48の車両左方に第3バルブ138と、車両前後方向Xで車両2の中心2C付近に空気供給通路54を形成する空気供給配管140が設置されている。   As shown in FIG. 4, the sub-frame 38 includes a first valve 124 on the left side of the heat exchanger 102, a second valve 126 on the left side of the second cooling water pump 58-2, and a second cooling water. An air conditioner compressor 128 is located behind the pump 58-2, a water pump inverter 130 is located on the right side of the air conditioner compressor 128, a muffler 132 communicating with the discharge passage 108 on the left side of the air conditioner compressor 128, and the muffler 132. A fourth flow meter 134 between the compressor and the air conditioner compressor 128, a differential pressure gauge 136 on the left side of the muffler 132, an air conditioner compressor inverter 48 on the rear side of the air conditioner compressor 128, and a left side of the air conditioner compressor inverter 48 on the left side of the vehicle. The third valve 138 and air in the vicinity of the center 2C of the vehicle 2 in the vehicle longitudinal direction X. Air supply pipe 140 which forms a supply passage 54 is provided.

即ち、図6に示す如く、車両2において、水素タンク50の水素は、第1熱交換器102−1を介して燃料電池スタック18に供給され、そして、その残量分が水素循環通路110から、再び、燃料電池スタック18に還流される。また、空気供給用コンプレッサ28からの空気内の酸素は、第2熱交換器120−2を介して燃料電池スタック18に供給され、そして、その残量分が排出通路108から外部に排出される。   That is, as shown in FIG. 6, in the vehicle 2, hydrogen in the hydrogen tank 50 is supplied to the fuel cell stack 18 via the first heat exchanger 102-1, and the remaining amount is supplied from the hydrogen circulation passage 110. Then, the fuel is again returned to the fuel cell stack 18. The oxygen in the air from the air supply compressor 28 is supplied to the fuel cell stack 18 via the second heat exchanger 120-2, and the remaining amount is discharged to the outside from the discharge passage 108. .

一方、第1冷却水ポンプ58−1からの冷却水は、第1前側冷却水経路A−1において、空気供給用コンプレッサ28と水素循環ポンプ30とDC/DCコンバータ26と走行モータ22と走行モータ用インバータ24とを冷却して高温となり、そして、第1ラジエータ32で冷却されて第1冷却水ポンプ58−1に戻される。また、第2冷却水ポンプ58−2からの冷却水は、第2前側冷却水経路A−2を形成する第2冷却水配管通路106において、第1、第2熱交換器102−1、102−2と燃料電池スタック18とを冷却して高温となり、そして、第2ラジエータ34で冷却されて第2冷却水ポンプ58−2に戻される。   On the other hand, the cooling water from the first cooling water pump 58-1 is supplied from the air supply compressor 28, the hydrogen circulation pump 30, the DC / DC converter 26, the traveling motor 22, and the traveling motor in the first front cooling water path A-1. The inverter 24 is cooled to a high temperature, cooled by the first radiator 32, and returned to the first cooling water pump 58-1. Further, the cooling water from the second cooling water pump 58-2 is supplied to the first and second heat exchangers 102-1 and 102 in the second cooling water pipe passage 106 that forms the second front-side cooling water path A- 2. -2 and the fuel cell stack 18 are cooled to a high temperature, cooled by the second radiator 34, and returned to the second cooling water pump 58-2.

次に、この実施例の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

図1に示す如く、第1冷却水ポンプ58−1は、第1前側冷却水経路A−1、後側冷却水経路Bで、車両前後方向Xの各補機を冷却するための冷却水を循環させる。第2冷却水ポンプ58−2は、第2前側冷却水経路A−2で、燃料電池スタック18を冷却する冷却水を循環させる。第1冷却水ポンプ58−1と第2冷却水ポンプ58−2は、図4に示す如く、運転席12の下方のサブフレーム38に設置されている。また、第1前側冷却水経路A−1と第2前側冷却水経路A−2とは、夫々独立している。   As shown in FIG. 1, the first cooling water pump 58-1 supplies cooling water for cooling each auxiliary machine in the vehicle front-rear direction X in the first front cooling water path A-1 and the rear cooling water path B. Circulate. The second cooling water pump 58-2 circulates the cooling water for cooling the fuel cell stack 18 in the second front cooling water path A-2. The first cooling water pump 58-1 and the second cooling water pump 58-2 are installed in the subframe 38 below the driver's seat 12, as shown in FIG. Moreover, the 1st front side cooling water path | route A-1 and the 2nd front side cooling water path | route A-2 are each independent.

第1冷却水ポンプ58−1が循環する冷却水経路は、車体前方の第1前側冷却水経路A−1と車体後方の後側冷却水経路Bとに、チャンバー86で分岐されている。車体前方の第1前側冷却水経路A−1は、2つの経路であり、車体後方の後側冷却水経路Bは、1つの経路である。   The cooling water path through which the first cooling water pump 58-1 circulates is branched by a chamber 86 into a first front cooling water path A-1 at the front of the vehicle body and a rear cooling water path B at the rear of the vehicle body. The first front cooling water path A-1 at the front of the vehicle body is two paths, and the rear cooling water path B at the rear of the vehicle body is one path.

ここで、例えば、冷却水ポンプ58を車両前方に寄せて配設すると、車両前方側の配管は短くなるが、車両後方側の配管が長くなる。車両後方側は1つの冷却水経路であり、その通路面積が狭く且つ配管が長くなると、冷却水の圧力損失が大きくなるものである。   Here, for example, when the cooling water pump 58 is disposed close to the front of the vehicle, the piping on the vehicle front side is shortened, but the piping on the vehicle rear side is lengthened. The rear side of the vehicle is one cooling water path, and the pressure loss of the cooling water increases when the passage area is narrow and the piping is long.

そこで、この実施例において、図1に示す如く、冷却ポンプ58を車両2の中心に近い位置とし、各配管の前後長さの差を少なくした。また、各冷却経路を4方に分岐する部分にチャンバー86を設けることにより(図2参照)、チャンバー86内の圧力差が均等となるため、車両前後方向Xの第1前側冷却水経路A−1と後側冷却水経路Bとへの適当な流量配分が得られ、分岐による圧力損失を抑制することができ、更に、チャンバー86が冷却水の脈動を抑えることができるため、振動、騒音の面で有利である。更にまた、チャンバー86の下側にドレイン116を設けることにより、一段と下方で水抜きを行うことにより、その作業上有利とすることができる。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the cooling pump 58 is positioned close to the center of the vehicle 2 to reduce the difference between the front and rear lengths of the pipes. Further, by providing the chamber 86 at a portion where each cooling path is branched in four directions (see FIG. 2), the pressure difference in the chamber 86 becomes uniform, so that the first front cooling water path A- in the vehicle longitudinal direction X is obtained. 1 and the rear cooling water path B can be appropriately distributed, pressure loss due to branching can be suppressed, and the chamber 86 can suppress cooling water pulsation. Is advantageous. Furthermore, by providing the drain 116 on the lower side of the chamber 86, it is possible to advantageously drain the water at a lower position, which is advantageous in terms of the work.

一方、第2冷却水ポンプ58−2が循環する第2前側冷却水経路A−2の冷却水は、燃料電池スタック18に入る前に、熱交換器102に入る。燃料電池スタック18に入る空気供給用コンプレッサ28からの空気の温度は、燃料電池スタック18の温度に近いことが望まれるため、燃料電池スタック18には、第2熱交換器102−2で冷却水と熱交換された空気を供給する。よって、この冷却水は、燃料電池スタック18に入る前に、第2熱交換器102−2に入る必要がある。第2冷却水ポンプ58−2の配置は、なるべく車両前方にある燃料電池スタック18に近い方が、冷却配管長さを短くすることができるが、上述の如く、冷却水を燃料電池スタック18に入れる前に第2熱交換器102−2に入れることから、第2冷却水ポンプ58−2を熱交換器102の車両後方に配置した。また、これら2台の第1、第2冷却水ポンプ58−1、58−2は、メインフロア16の下側、つまり、車体4の下部に配置されているため、呼び水、エア抜きに有利となる。この冷却水は、第1、第2冷却水ポンプ58−1、58−2の中心である第1、第2吸入口62−1、62−2より吸入され、第1、第2冷却水ポンプ58−1、58−2の内部のインペラ(図示せず)により遠心力を与えられ、第1、第2吐出口68−1、68−2より吐出される。この際に、図3に示す如く、第1、第2冷却水ポンプ58−1、58−2において、ポンプ遠心方向へ配管を延長し助走区間を与えることで、インペラより与えられた流れを、十分に発達させることができ、ポンプ効率を向上することができる。   On the other hand, the cooling water in the second front cooling water path A-2 through which the second cooling water pump 58-2 circulates enters the heat exchanger 102 before entering the fuel cell stack 18. Since the temperature of the air from the air supply compressor 28 entering the fuel cell stack 18 is desired to be close to the temperature of the fuel cell stack 18, the fuel cell stack 18 is supplied with cooling water by the second heat exchanger 102-2. Supply air with heat exchange. Therefore, this cooling water needs to enter the second heat exchanger 102-2 before entering the fuel cell stack 18. As for the arrangement of the second cooling water pump 58-2, the cooling pipe length can be shortened as close to the fuel cell stack 18 as possible in front of the vehicle. However, as described above, the cooling water is supplied to the fuel cell stack 18. Since it puts in the 2nd heat exchanger 102-2 before putting in, the 2nd cooling water pump 58-2 was arranged in the vehicles back of heat exchanger 102. In addition, these two first and second cooling water pumps 58-1 and 58-2 are arranged below the main floor 16, that is, below the vehicle body 4. Become. The cooling water is sucked from the first and second suction ports 62-1 and 62-2 which are the centers of the first and second cooling water pumps 58-1 and 58-2, and the first and second cooling water pumps. Centrifugal force is applied by impellers (not shown) inside 58-1 and 58-2 and discharged from the first and second discharge ports 68-1 and 68-2. At this time, as shown in FIG. 3, in the first and second cooling water pumps 58-1 and 58-2, by extending the pipe in the centrifugal direction of the pump and providing a running section, the flow given from the impeller is It can be fully developed and the pump efficiency can be improved.

よって、車両2において、冷却水ポンプ58の配置を最適化することにより、冷却水ポンプ58の能力を劣化させることなく、冷却系部品をコンパクトに配置することを可能とした。   Therefore, by optimizing the arrangement of the cooling water pump 58 in the vehicle 2, it is possible to arrange the cooling system components in a compact manner without deteriorating the capacity of the cooling water pump 58.

この結果、この実施例において、車両前方のエンジンルーム6に配設される前側補機20とエンジンルーム6の後方のメインフロア16に配設される後側補機46とを冷却する冷却水ポンプ58を設けた車両2において、冷却水ポンプ58の第1冷却水ポンプ58−1に第1出口通路74を設け、この第1出口通路74に連通するチャンバー86を設け、このチャンバー86には前側補機20に冷却水を供給する第1一方、第1他方前側冷却通路88A、88Bと後側補機46に冷却水を供給する後側冷却通路92とを連通させて設けたことから、チャンバー86内の圧力差が均等となり、第1前側冷却水経路A−1と後側冷却水経路Bとで圧力損失を抑制し、これにより、第1前側冷却水経路A−1及び後側冷却水経路Bへ適切な流量配分を行うことができ、大型の冷却水ポンプを不要とし、また、チャンバー86により冷却水の脈動を抑えることができ、冷却水の脈動による振動・騒音を低減することができる。   As a result, in this embodiment, the cooling water pump for cooling the front auxiliary machine 20 provided in the engine room 6 in front of the vehicle and the rear auxiliary machine 46 provided in the main floor 16 behind the engine room 6. In the vehicle 2 provided with 58, a first outlet passage 74 is provided in the first cooling water pump 58-1 of the cooling water pump 58, and a chamber 86 communicating with the first outlet passage 74 is provided. The first and first other front cooling passages 88A and 88B for supplying cooling water to the auxiliary machine 20 and the rear cooling passage 92 for supplying cooling water to the rear auxiliary machine 46 are provided in communication with each other. The pressure difference in 86 becomes equal, and the pressure loss is suppressed in the first front cooling water path A-1 and the rear cooling water path B, thereby the first front cooling water path A-1 and the rear cooling water. Appropriate flow distribution to path B Can be performed, and unnecessary large cooling water pump, also can reduce the pulsation of the cooling water by the chamber 86, it is possible to reduce the vibration and noise due to pulsation of the cooling water.

冷却水ポンプ58は、車両前後方向Xの中央に配設されたことから、前側冷却通路88と後側冷却通路92とにおける通路長さの差を可及的に低減することができる。   Since the cooling water pump 58 is disposed at the center in the vehicle longitudinal direction X, the difference in passage length between the front cooling passage 88 and the rear cooling passage 92 can be reduced as much as possible.

複数の第1一方、第1他方前側冷却水通路88A、88Bを設けるとともに、単一の後側冷却通路92を設け、後側冷却通路92の径D2を前側冷却通路88の径D1より小さく形成したことから、後側冷却通路92の径D2が前側冷却通路88の径D1より小さく、通路数も少ないために、車両2の前側ではなく、車両前後方向Xの中央に冷却水ポンプ58を設置することにより、前側冷却通路88より圧力損失の大きい後側冷却通路92の圧力損失を可及的に防止することができる。   A plurality of first and first other front cooling water passages 88A and 88B are provided, a single rear cooling passage 92 is provided, and the diameter D2 of the rear cooling passage 92 is smaller than the diameter D1 of the front cooling passage 88. Therefore, since the diameter D2 of the rear cooling passage 92 is smaller than the diameter D1 of the front cooling passage 88 and the number of passages is small, the cooling water pump 58 is installed not at the front side of the vehicle 2 but at the center in the vehicle longitudinal direction X. By doing so, the pressure loss of the rear cooling passage 92 having a pressure loss larger than that of the front cooling passage 88 can be prevented as much as possible.

チャンバー86に脚部112R、112Lを設け、この脚部112R、112Lを介してチャンバー86を車体2のメインフロア16の下側に配設したことから、冷却水ポンプ58の呼び水を重力により効率良く行うことができるとともに、メインフロア16の下側の低い位置で水抜きを行うことができ、効率よく水抜きを行うことができる。   Since the leg portions 112R and 112L are provided in the chamber 86 and the chamber 86 is disposed below the main floor 16 of the vehicle body 2 through the leg portions 112R and 112L, the priming water of the cooling water pump 58 is efficiently obtained by gravity. It is possible to drain water at a lower position on the lower side of the main floor 16 and drain water efficiently.

チャンバー86の下面には、ドレイン116を設けたことから、サブフレーム38に支持された冷却水ポンプ58の下面に冷却水のドレイン116を設けて、重力により一段と下方で水抜きを行うことができ、効率よく冷却水を抜くことができる。   Since the drain 116 is provided on the lower surface of the chamber 86, the cooling water drain 116 is provided on the lower surface of the cooling water pump 58 supported by the subframe 38, and water can be drained further downward by gravity. The cooling water can be drained efficiently.

チャンバー86を車両2の幅方向Yに延出させて形成するとともに、チャンバー86を冷却水ポンプ58の車両前方の幅方向Yでずらして配設し、チャンバー86の側方に冷却水ポンプ58の第1冷却水ポンプ58−1の前面に設けた第1吸入口62−1に連通する第1冷却水戻り通路70を配設し、第1吸入口62−1と第1冷却水戻り通路70とを略一直線上に配置したことから、チャンバー86の側方に冷却水ポンプ58の第1冷却水戻り通路70を配置するスペースを形成することができ、これにより、第1冷却水戻り通路70の冷却水を効率よく戻すことができる。   The chamber 86 is formed so as to extend in the width direction Y of the vehicle 2, and the chamber 86 is disposed so as to be shifted in the width direction Y in front of the cooling water pump 58 in the vehicle, and the cooling water pump 58 is disposed on the side of the chamber 86. The 1st cooling water return channel | path 70 connected to the 1st suction port 62-1 provided in the front surface of the 1st cooling water pump 58-1 is arrange | positioned, and the 1st suction port 62-1 and the 1st cooling water return channel | path 70 are arrange | positioned. Are arranged in a substantially straight line, a space for arranging the first cooling water return passage 70 of the cooling water pump 58 can be formed on the side of the chamber 86, and thereby the first cooling water return passage 70 can be formed. The cooling water can be returned efficiently.

なお、この発明においては、第1冷却水ポンプと第2冷却水ポンプとを一体化し、冷却水経路を一本化することによっても同様の効果を得ることができる。   In addition, in this invention, the same effect can be acquired also by integrating a 1st cooling water pump and a 2nd cooling water pump, and unifying a cooling water path | route.

チャンバーには前側補機に冷却水を供給する前側冷却通路と後側補機に冷却水を供給する後側冷却通路とを連通させる構造を、他の構造にも適用することができる。   A structure in which a front cooling passage for supplying cooling water to the front auxiliary machine and a rear cooling passage for supplying cooling water to the rear auxiliary machine are connected to the chamber can be applied to other structures.

車両のメインフロア部位の平面図である。It is a top view of the main floor site | part of a vehicle. チャンバーの斜視図である。It is a perspective view of a chamber. 冷却水ポンプの正面図である。It is a front view of a cooling water pump. 車両のメインフロア部位の斜視図である。It is a perspective view of the main floor site | part of a vehicle. 車両の平面図である。It is a top view of a vehicle. 冷却水経路の説明図である。It is explanatory drawing of a cooling water path | route.

符号の説明Explanation of symbols

2 車両
4 車体
6 エンジンルーム
16 メインフロア
18 燃料電池スタック
20 前側補機
22 走行モータ
38 サブフレーム
46 後側補機
50 水素タンク
56 冷却装置
58 冷却ポンプ
70 第1冷却水戻り通路
74 第1出口通路
86 チャンバー
102 熱交換器
112 脚部
116 ドレイン
2 Vehicle 4 Car Body 6 Engine Room 16 Main Floor 18 Fuel Cell Stack 20 Front Auxiliary Machine 22 Traveling Motor 38 Subframe 46 Rear Auxiliary Machine 50 Hydrogen Tank 56 Cooling Device 58 Cooling Pump 70 First Cooling Water Return Passage 74 First Exit Passage 86 Chamber 102 Heat exchanger 112 Leg 116 Drain

Claims (6)

車両前方のエンジンルームに配設される前側補機と前記エンジンルームの車両後方の車体のメインフロアに配設される後側補機とを冷却する冷却水ポンプを設けた燃料電池車の冷却構造において、前記冷却水ポンプに出口通路を設け、この出口通路に連通するチャンバーを設け、このチャンバーには前記前側補機に冷却水を供給する前側冷却通路と前記後側補機に冷却水を供給する後側冷却通路とを連通させて設けたことを特徴とする燃料電池車の冷却構造。   A cooling structure for a fuel cell vehicle provided with a cooling water pump for cooling a front auxiliary device disposed in an engine room in front of the vehicle and a rear auxiliary device disposed on a main floor of a vehicle body behind the engine room in the vehicle The cooling water pump is provided with an outlet passage, and a chamber is provided in communication with the outlet passage. The chamber is provided with a front cooling passage for supplying cooling water to the front auxiliary machine and a cooling water for the rear auxiliary machine. A cooling structure for a fuel cell vehicle, wherein the rear cooling passage is provided in communication therewith. 前記冷却水ポンプは、車両前後方向の中央に配設されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車の冷却構造。   The cooling structure for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the cooling water pump is disposed in the center of the vehicle longitudinal direction. 複数の前記前側冷却通路を設けるとともに、単一の前記後側冷却通路を設け、前記後側冷却通路の径を前記前側冷却通路の径よりも小さく形成したことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車の冷却構造。   The plurality of front cooling passages and a single rear cooling passage are provided, and the diameter of the rear cooling passage is smaller than the diameter of the front cooling passage. Fuel cell vehicle cooling structure. 前記チャンバーに脚部を設け、この脚部を介して前記チャンバーを前記メインフロアの下側に配設したことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車の冷却構造。   3. The fuel cell vehicle cooling structure according to claim 2, wherein a leg portion is provided in the chamber, and the chamber is disposed below the main floor via the leg portion. 前記チャンバーの下面には、ドレインを設けたことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車の冷却構造。   The fuel cell vehicle cooling structure according to claim 2, wherein a drain is provided on a lower surface of the chamber. 前記チャンバーを前記車両の幅方向に延出させて形成するとともに、前記チャンバーを前記冷却水ポンプの車両前方で前記車両の幅方向にずらして配設し、前記チャンバーの側方に前記冷却水ポンプの前面に設けた吸入口に連通する冷却水戻り通路を配設し、前記吸入口と前記冷却水戻り通路とを略一直線上に配置したことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車の冷却構造。   The chamber is formed so as to extend in the width direction of the vehicle, and the chamber is shifted in the width direction of the vehicle in front of the cooling water pump, and the cooling water pump is disposed laterally of the chamber. The fuel cell vehicle according to claim 2, wherein a cooling water return passage communicating with an intake port provided in a front surface of the fuel cell is provided, and the intake port and the cooling water return passage are arranged substantially in a straight line. Cooling structure.
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