JP2007328933A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池システムにおける燃料電池冷却系の改良に関する。 The present invention relates to a fuel cell system. More specifically, the present invention relates to an improvement in a fuel cell cooling system in a fuel cell system.
従来、燃料電池システムとしては、冷媒循環流路やラジエータ、ポンプなどで構成される燃料電池冷却系を備え、冷媒を循環させて燃料電池スタックを冷却させるようにしたものが一般に多い。また、このような冷媒循環流路に、ヒータ付きの蓄熱手段を通るバイパス流路を備えた構成の燃料電池システムも知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述のような燃料電池システムにおいては、蓄熱手段に蓄えられた熱を燃料電池の暖機にのみ利用していることから、例えば暖房を併設する場合であれば暖房用の熱媒体を別個に用意する必要があった。例えばこのように暖房用の熱媒体を別個に用意して併設することは、構成の簡素化といった観点からすれば必ずしも好適だとはいえない。また、システム全体における効率的な熱供給という観点からしても好適というわけではない。 However, in the fuel cell system as described above, since the heat stored in the heat storage means is used only for warming up the fuel cell, for example, when heating is additionally provided, a heating heat medium is separately provided. It was necessary to prepare for. For example, it is not always preferable to separately prepare a heating medium for heating in this way from the viewpoint of simplification of the configuration. Also, it is not preferable from the viewpoint of efficient heat supply in the entire system.
そこで、本発明は、ヒータや蓄熱手段の性能・機能は保ちつつ、構成の簡素化や熱供給の効率化といった観点で好適な構成の燃料電池システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system having a suitable configuration from the viewpoint of simplifying the configuration and increasing the efficiency of heat supply while maintaining the performance and function of the heater and the heat storage means.
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。例えば燃料電池を搭載した燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)であれば、燃料電池冷却系に電気ヒータ、エアコン用ヒータさらには温水ポットといった装置が設けられている場合がある。この場合の各装置の用途としては、電気ヒータであれば低温起動時における例えば氷点突破後の燃料電池スタック内温度維持、エアコン用ヒータであれば暖房の熱源確保、そして温水ポットであれば停止処理時における燃料電池内の電解質膜の乾燥時間短縮や起動処理時におけるスタック内温度上昇といったものである。もちろん、各装置の用途や目的はこのように様々であるが、機能という面に着目した本発明者は、さらに検討を重ねた結果、かかる課題の解決に結び付く新たな着想を得るに至った。 In order to solve this problem, the present inventor has made various studies. For example, in the case of a fuel cell vehicle (FCHV) equipped with a fuel cell, the fuel cell cooling system may be provided with devices such as an electric heater, an air conditioner heater, and a hot water pot. The use of each device in this case is, for example, for an electric heater, to maintain the temperature in the fuel cell stack after a freezing point breakage at a low temperature startup, for a heater for an air conditioner, to secure a heat source for heating, and for a hot water pot to stop processing This includes shortening the drying time of the electrolyte membrane in the fuel cell and increasing the temperature in the stack during the startup process. Of course, there are various uses and purposes of each device as described above, but the present inventor who paid attention to the function has led to a new idea that leads to the solution of the problem as a result of further studies.
本発明の燃料電池システムはかかる着想に基づくものであり、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池とラジエータとの間で冷媒を循環させて前記燃料電池を冷却する冷媒循環流路と、該冷媒循環流路に設けられた蓄熱手段と、該蓄熱手段内に設けられた暖房用熱交換器および加熱用ヒータと、を備えることを特徴としている。 The fuel cell system of the present invention is based on such an idea, and is a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of a reaction gas, and a refrigerant circulation that circulates a refrigerant between the fuel cell and a radiator to cool the fuel cell. It is characterized by comprising a flow path, a heat storage means provided in the refrigerant circulation flow path, and a heating heat exchanger and a heater provided in the heat storage means.
この燃料電池システムの場合、燃料電池冷却系(冷媒循環流路)に設けられた蓄熱手段に熱を蓄えることが可能である。しかも、この蓄熱手段内には暖房用熱交換器および加熱用ヒータが設けられており、蓄えた熱をこれら暖房用熱交換器や加熱用ヒータの熱源として利用することができる。これによれば、例えばヒータで加熱可能な蓄熱手段の熱を燃料電池の暖機および空調に利用することが可能であるから、低温起動時等でも安定した熱供給を行うことができるとともに、燃料電池および空調の両方に効率的に熱を分配することができる。 In the case of this fuel cell system, heat can be stored in the heat storage means provided in the fuel cell cooling system (refrigerant circulation passage). In addition, a heat exchanger for heating and a heater for heating are provided in the heat storage means, and the stored heat can be used as a heat source for the heat exchanger for heating and the heater for heating. According to this, for example, the heat of the heat storage means that can be heated by the heater can be used for warming up and air-conditioning of the fuel cell. Heat can be efficiently distributed to both batteries and air conditioning.
また、本発明にかかる燃料電池システムにおいて、前記冷媒循環流路は前記ラジエータをバイパスするバイパス流路を備えるとともに、前記蓄熱手段は前記バイパス流路に設けられている。例えば低温時における暖機の際であれば、ラジエータを切り離して冷媒を循環させることにより暖機を早めることが可能である。また、蓄熱手段には暖房用熱交換器が設けられているから、燃料電池で発生する熱と暖房で消費する熱がつり合っている場合はラジエータを駆動させることなく熱を効率的に利用できるため、省エネの実現も可能である。 Moreover, in the fuel cell system according to the present invention, the refrigerant circulation passage includes a bypass passage that bypasses the radiator, and the heat storage means is provided in the bypass passage. For example, when warming up at a low temperature, it is possible to speed up the warming by separating the radiator and circulating the refrigerant. Moreover, since the heat storage means is provided with a heat exchanger for heating, when the heat generated by the fuel cell and the heat consumed by the heating are balanced, the heat can be used efficiently without driving the radiator. Therefore, energy saving can be realized.
さらには、当該燃料電池の起動時、暖房要求がある際は前記燃料電池の加熱要求と暖房要求に基づいて前記ヒータの出力を制御することが好ましい。これによれば、1つのヒータを用いて燃料電池と暖房の両方の熱を生成することができるとともに、同じ蓄熱手段内で熱交換を行うことから、ヒータの熱が片方(例えば燃料電池のみ、あるいは暖房のみ)に偏って消費されることなく、均一に熱を供給することができる。 Furthermore, when the fuel cell is activated, when there is a heating request, it is preferable to control the output of the heater based on the heating request and the heating request of the fuel cell. According to this, since heat of both the fuel cell and the heating can be generated using one heater and heat exchange is performed in the same heat storage means, the heat of the heater is one side (for example, only the fuel cell, Alternatively, heat can be supplied uniformly without being biased to heating only).
また、前記加熱用ヒータを用いて前記冷媒を加熱することにより、前記冷媒循環流路を流れる冷媒温度を超える温度の熱を供給することも好ましい。 It is also preferable to supply heat at a temperature exceeding the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant circulation channel by heating the refrigerant using the heater.
本発明によれば、燃料電池冷却系におけるヒータや蓄熱手段の構成を簡素化することが可能となり、また、より効率的に熱の供給を行うことも可能となる。しかも、これらヒータや蓄熱手段の性能・機能は保ちつつ簡素化や効率化を図ることが可能である。 According to the present invention, it is possible to simplify the configuration of the heater and the heat storage means in the fuel cell cooling system, and it is also possible to supply heat more efficiently. Moreover, it is possible to achieve simplification and efficiency while maintaining the performance and function of these heaters and heat storage means.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図1〜図3に本発明にかかる燃料電池システムの実施形態を示す。本実施形態の燃料電池システム1は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池2と、該燃料電池2とラジエータ43との間で冷媒を循環させて燃料電池2を冷却する冷媒循環流路41と、該冷媒循環流路41に設けられた蓄熱手段46と、該蓄熱手段46内に設けられた暖房用熱交換器および加熱用ヒータと、を備えているもので、このような構成により、冷媒配管系5における構成の簡素化、熱供給の効率化を図っている(図1、図2参照)。
1 to 3 show an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system 1 of the present embodiment includes a
以下においては、まず燃料電池システム1の全体構成について説明し、その後、このような燃料電池システム1における冷媒配管系5の詳細な構成について説明することとする。
In the following, the overall configuration of the fuel cell system 1 will be described first, and then the detailed configuration of the
図1に本実施形態における燃料電池システム1の概略構成を示す。図示するように、燃料電池システム1は、燃料電池2と、酸化ガスとしての空気(酸素)を燃料電池2に供給する酸化ガス給排系(以下、酸化ガス配管系ともいう)3と、燃料ガスとしての水素を燃料電池2に供給する燃料ガス給排系(以下、燃料ガス配管系ともいう)4と、燃料電池2に冷媒を供給して燃料電池2を冷却する冷媒配管系5と、システムの電力を充放電する電力系6と、システム全体を統括制御する制御部7と、を備えている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell system 1 in the present embodiment. As shown in the figure, a fuel cell system 1 includes a
燃料電池2は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備えている。燃料電池2の単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池2は電力を発生する。
The
酸化ガス配管系3は、燃料電池2に供給される酸化ガスが流れる供給路11と、燃料電池2から排出された酸化オフガスが流れる排出路12と、を有している。供給路11には、フィルタ13を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ14と、コンプレッサ14により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器15と、が設けられている。排出路12を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁16を通って加湿器15で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。コンプレッサ14は、モータ14aの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。
The oxidizing
燃料ガス配管系4は、水素供給源21と、水素供給源21から燃料電池2に供給される水素ガスが流れる供給路22と、燃料電池2から排出された水素オフガス(燃料オフガス)を供給路22の合流点Aに戻すための循環路23と、循環路23内の水素オフガスを供給路22に圧送するポンプ24と、循環路23に分岐接続された排出路25と、を有している。
The fuel
水素供給源21は、例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば35MPa又は70MPaの水素ガスを貯留可能に構成されている。水素供給源21の元弁26を開くと、供給路22に水素ガスが流出する。水素ガスは、調圧弁27その他の減圧弁により、最終的に例えば200kPa程度まで減圧されて、燃料電池2に供給される。
The
供給路22の合流点Aの上流側には、遮断弁28が設けられている。水素ガスの循環系は、供給路22の合流点Aの下流側流路と、燃料電池2のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環路23とを順番に連通することで構成されている。水素ポンプ24は、モータ24aの駆動により、循環系内の水素ガスを燃料電池2に循環供給する。
A
排出路25には、遮断弁であるパージ弁33が設けられている。パージ弁33が燃料電池システム1の稼動時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に図示省略した水素希釈器に排出される。パージ弁33の開弁により、循環路23内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。
The
冷媒配管系5は、燃料電池2内の冷却流路に連通する冷媒循環流路41と、冷媒循環流路41に設けられた冷却ポンプ42と、燃料電池2から排出される冷媒を冷却するラジエータ43と、ラジエータ43をバイパスするバイパス流路44と、ラジエータ43及びバイパス流路44への冷却水の通流を設定する三方弁(切替え弁)45と、を有している。冷却ポンプ42は、モータ42aの駆動により、冷媒循環流路41内の冷媒を燃料電池2に循環供給する。
The
電力系6は、高圧DC/DCコンバータ61、バッテリ62、トラクションインバータ63、トラクションモータ64、及び各種の補機インバータ65,66,67を備えている。高圧DC/DCコンバータ61は、直流の電圧変換器であり、バッテリ62から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ63側に出力する機能と、燃料電池2又はトラクションモータ64から入力された直流電圧を調整してバッテリ62に出力する機能と、を有する。高圧DC/DCコンバータ61のこれらの機能により、バッテリ62の充放電が実現される。また、高圧DC/DCコンバータ61により、燃料電池2の出力電圧が制御される。
The
バッテリ62は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。トラクションインバータ63は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ64に供給する。トラクションモータ64は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム1が搭載される例えば車両の主動力源を構成する。
The
補機インバータ65,66,67は、それぞれ、対応するモータ14a,24a,42aの駆動を制御する電動機制御装置である。補機インバータ65,66,67は、直流電流を三相交流に変換して、それぞれ、モータ14a,24a,42aに供給する。補機インバータ65,66,67は、例えばパルス幅変調方式のPWMインバータであり、制御部7からの制御指令に従って燃料電池2又はバッテリ62から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、各モータ14a,24a,42aで発生する回転トルクを制御する。
The
制御部7は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成される。CPUは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、後述するポンプ24の解凍制御など、種々の処理や制御を行う。ROMは、CPUで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。RAMは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部7は、ガス系統(3,4)や冷媒配管系5に用いられる各種の圧力センサや温度センサ、外気温センサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。
The control unit 7 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM inside. The CPU executes a desired calculation according to the control program, and performs various processes and controls such as a thawing control of the
続いて、本発明にかかる燃料電池システム1の特徴的な構造、より具体的には、冷媒配管系5における構造について説明する(図2等参照)。なお、以下では当該燃料電池システム1が燃料電池車両に搭載されている場合について説明するが、本発明にかかる燃料電池システム1の適用範囲がこのような燃料電池車両に限定されるわけではない。
Next, a characteristic structure of the fuel cell system 1 according to the present invention, more specifically, a structure in the
上述したように、本実施形態における燃料電池システム1は、その冷媒配管系5に、燃料電池2とラジエータ43との間で冷媒(例えば冷却系LLC)を循環させて燃料電池2を冷却する冷媒循環流路41と、蓄熱手段46と、暖房用熱交換器および加熱用ヒータとがそれぞれ設けられた構成となっている。
As described above, the fuel cell system 1 according to the present embodiment has a refrigerant that cools the
蓄熱手段46は、冷媒配管系5において蓄えておいた熱を必要に応じて他の装置における熱源として利用可能とするためのものである。例えば本実施形態の蓄熱手段46はバイパス流路44の途中に配置されており、当該バイパス流路44を流れる冷媒との間で熱の授受を行うことが可能となっている(図2参照)。
The heat storage means 46 is for making it possible to use the heat stored in the
また、この蓄熱手段46は電熱器を内蔵した温水ポットないしは温水タンクによりいわば一体化された保温・加温装置として構成されているものであり、これにより、温水を貯めておく機能と内部で発熱する機能の両方が発揮できるようになっている。例えば本実施形態の場合には、バイパス流路44の途中に配置した温水ポット46aと、該温水ポット46aに内蔵した加熱用ヒータ46bとでこの蓄熱手段46を構成している(図2参照)。
The heat storage means 46 is configured as a warming / warming device integrated by a hot water pot or a hot water tank with a built-in electric heater. Both functions can be demonstrated. For example, in the case of this embodiment, this heat storage means 46 is comprised by the
温水ポット46aは上述のように温水(本実施形態の場合、燃料電池2から受熱して温まった状態の冷却水等の冷媒)を一時的に貯めておくことによって蓄熱する容器である。この温水ポット46a自体は公知のもので構わず、例えば従前用いられていた温水ポット(図2の符号461参照)を流用して構成することも可能である。また、容器の容量や形状は特に限定されるものではなく、当該燃料電池システム1の仕様や構造に基づいて適宜定めることができる。本実施形態の温水ポット46aは車載エアコン8に対して熱を供給可能に設けられており、従前用いられていたエアコン用ヒータ(図2の符号463参照)と同様の機能を発揮しうる。具体的には、例えば低温下における走行時のように外気と通常的な熱交換を行うだけではエアコン8の暖房性能が不十分な場合、この温水ポット46aの冷媒(温水)との間で熱交換を行うことにより暖房の熱源を確保しうるいわば暖房用熱交換器として機能することができる(図2参照)。
The
加熱用ヒータ46bは上述の温水ポット46aに内蔵された電熱器である。例えば本実施形態の加熱用ヒータ46bは高圧DC/DCコンバータ61を介してバッテリ62から電力が供給されることによって発熱し、温水ポット46a内の冷媒を加熱するように設けられており、従前用いられていた電気ヒータ(図2の符号462参照)と同様の機能を発揮しうる。具体的には、例えば氷点下における燃料電池2の起動時ないしは起動後、昇温して氷点を突破した燃料電池スタック内の温度を維持する等の場面でこの加熱用ヒータ46bが用いられる。なお、本実施形態においては電気ヒータを例示しているがこれは好適なヒータの一例に過ぎず、その他の種々のヒータを適用することが可能である。
The
また、本実施形態における燃料電池システム1は、その冷媒配管系5に、イオン交換器47、エアコンプレッサ48、インタークーラ49をさらに備えている(図2参照)。イオン交換器47は、イオンを吸着することによって循環する冷媒中の不純物を除去し、金属の腐食や燃料電池2の機能低下を抑制する。エアコンプレッサ48は外部から取り込んだ空気を圧縮し、インタークーラ49は圧縮されて高温となった空気を冷却する。本実施形態の場合、上述したバイパス流路44と並行する別の流路41a,41bを設け、一方の流路41aにイオン交換器47、もう一方の流路41bにエアコンプレッサ48およびインタークーラ49をそれぞれ配置している(図2参照)。
In addition, the fuel cell system 1 in the present embodiment further includes an
このような本実施形態の蓄熱手段46は、例えば燃料電池車両に搭載されている場合の運転停止時や起動時において以下のように作用ないしは機能しうる。 The heat storage means 46 of this embodiment can act or function as follows when the operation is stopped or started when the fuel cell vehicle is mounted, for example.
すなわち、上述したように、温水ポット46aに加熱用ヒータ46bを内蔵させることによっていわば保温装置と加温装置とを一体化した構造の蓄熱手段46によれば、温水を貯めておく機能と内部で発熱する機能の両方を発揮しうる。例えば燃料電池2の運転を停止時であれば、燃料電池2内の水分を外部に排出する掃気処理時、燃料電池2内の各セルの電解質膜をより早く乾燥させて掃気時間を短縮することが可能となる。また、燃料電池2の起動時であれば、起動処理の直前に温水を燃料電池スタック内に一気に流し込み、当該スタック内の温度を上昇させておくという処理を行うことが可能である。これによれば、例えば氷点下での起動の際、いわば予熱しておくことによって通常よりも早く氷点を突破する、あるいは予め氷点を突破した状態で起動することが可能となるから、起動処理に要する時間を短縮することができる。また、起動時においては低効率運転による急速暖機を行うことによって起動処理に要する時間をさらに短縮することが可能である。
That is, as described above, by incorporating the
ここで低効率運転による急速暖機について簡単に説明を加えておくと以下のとおりである。すなわち、低効率運転とは発電効率の低い領域に動作点を持ち込み、投入水素エネルギをその分だけ多く熱に変換するという運転である。通常運転時であれば図3中に実線で示すようなI−V特性(電流−電圧特性)となるが、例えばエアストイキ比を制限して濃度過電圧による電圧低下を生じさせること等により破線で示すような低効率運転状態に変化させ、その変化分だけ動作点をシフトさせることができる。こうした場合には、発電効率は劣るがその分発熱量を増やして急速暖機に利用することができる(図3参照)。 Here, the quick warm-up by the low efficiency operation is briefly described as follows. That is, the low-efficiency operation is an operation in which an operating point is brought into a region where the power generation efficiency is low, and the input hydrogen energy is converted into heat correspondingly. During normal operation, the IV characteristic (current-voltage characteristic) is as shown by a solid line in FIG. 3, but is shown by a broken line by limiting the air stoichiometric ratio and causing a voltage drop due to concentration overvoltage, for example. It is possible to change to such a low efficiency operation state and shift the operating point by the change. In such a case, although the power generation efficiency is inferior, the amount of heat generation can be increased correspondingly and used for rapid warm-up (see FIG. 3).
また、例えば氷点下での燃料電池2の起動時、エアコン8に対する暖房要求がある場合には燃料電池2の加熱要求(暖機要求)と暖房要求とに基づいて加熱用ヒータ46bの出力を制御することが好ましい。本実施形態の燃料電池システム1によれば、1つのヒータを利用して燃料電池2と暖房の両方に供給可能な熱を生成することができるだけでなく、単一の蓄熱手段46の内部にて熱交換を行うことから、当該加熱用ヒータ46bの熱が燃料電池2と暖房のいずれかに偏って消費されるようなことがなく均一に熱供給することができる。例えば上述のように氷点下での起動時に暖房要求がある場合であれば、加熱用ヒータ46bの出力を上げることによって暖機と暖房の両方を同時にかつ速やかに行うことが可能である。
Further, for example, when the
さらに、本実施形態の燃料電池システム1はラジエータ43をバイパスするバイパス流路44を備えていることから、例えば低温時における起動ないしは暖機の際であればラジエータ43を切り離した状態として冷媒を循環させることも好ましい。こうすることにより暖機をさらに早めることが可能である。
Furthermore, since the fuel cell system 1 of the present embodiment includes the
ここまで説明したように、本実施形態の燃料電池システム1によれば、ヒータや蓄熱装置等の性能・機能は保ちつつ、構成の簡素化や熱供給の効率化といった観点で好適な構成の燃料電池システム1を構築することが可能である。すなわち、従前は保温機能しか有していなかったポットに加温・加熱機能が一体的に付加された形の蓄熱手段46となっているから、例えばSOC(State of Charge) に余裕があるときには温水ポット46aを利用して蓄熱しておくことが可能である。要は、燃料電池2と暖房用エアコン8という、両者が同時に熱を要求することもある装置のそれぞれの性能・機能を失うことのない新規な加温・保温装置を構築することができる。
As described so far, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the fuel having a preferable configuration from the viewpoint of simplification of the configuration and efficiency of heat supply while maintaining the performance and function of the heater, the heat storage device, and the like. The battery system 1 can be constructed. In other words, since the heat storage means 46 is a form in which heating and heating functions are integrally added to a pot that previously had only a heat retaining function, for example, when there is a margin in SOC (State of Charge), It is possible to store heat using the
また、本実施形態の燃料電池システム1によれば運転状態の冷媒温度を超える温度の熱を供給することが可能になるため、運転停止時における掃気時間を短縮したり、予熱を利用した暖気を利用して氷点下起動の機会を減らしたりしうる点で好適である。一例を挙げれば、−5℃の雰囲気下であっても蓄熱手段46を利用して燃料電池2を予め暖めてから始動することにより、スタック温度が氷点下となっている状況での始動機会が少なくなる。
Also, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, it becomes possible to supply heat at a temperature exceeding the refrigerant temperature in the operating state, so that the scavenging time when the operation is stopped can be shortened, or warm air using preheating can be reduced. It is preferable in that it can reduce the chance of starting below freezing. For example, even in an atmosphere of −5 ° C., the
しかも、上述のようにSOCに余裕がある状況であれば蓄熱手段46に熱を蓄えるようにする他、例えばバッテリ62が回生電力を受け入れることができない場合(満充電の場合)には当該蓄熱手段46に蓄熱する等により燃料電池車両の燃費向上を図ることができる。この場合、車両停止時や起動時のバッテリ62の充放電制御を併せて行うこととすればさらなる向上を図ることも可能である。
In addition, if the SOC has a margin as described above, heat is stored in the heat storage means 46. In addition, for example, when the
また、例えば従前の電気ヒータ(462)とエアコン用ヒータ(463)とを一体化しただけのような構成であれば、低温起動時や走行時にこれらヒータにより生じる熱の大部分が燃料電池2にて消費されることになりかねず、暖房機能への寄与がその分大きく低下してしまうおそれがある。この点、本実施形態においてはこれら加温・加熱機能を有する装置に保温機能を一体化させることとしたから、熱供給を燃料電池2とエアコン8との間で適宜分配することができる。したがって、本実施形態にて説明した燃料電池車両であれば例えば氷点下での起動時にも暖房用の熱供給を得ることができ、ユーザにとっての快適性を向上させながらも機能面との両立を図りうるという点で好適である。
Further, for example, if the conventional electric heater (462) and the air conditioner heater (463) are simply integrated, most of the heat generated by these heaters at the time of low temperature start-up or running is transferred to the
しかも、従前であれば個別に構築されていた各装置を一体化した本実施形態の蓄熱手段46によれば、燃料電池冷却系(冷媒配管系5)におけるヒータや蓄熱装置の構成を簡素化することが可能となる。また、かかる装置の小型化や軽量化といった点でも有利であり、コンパクトな構成とすることも可能である。 Moreover, according to the heat storage means 46 of the present embodiment in which the devices that have been individually constructed are integrated, the configuration of the heater and the heat storage device in the fuel cell cooling system (refrigerant piping system 5) is simplified. It becomes possible. In addition, this device is advantageous in terms of downsizing and weight reduction, and a compact configuration is also possible.
加えて、本実施形態のごとき蓄熱手段46によれば省エネの観点からも好ましい。上述のように、この蓄熱手段46は温水ポット(暖房用熱交換器)46aを有しているから、例えば燃料電池2で発生する熱と暖房で消費する熱がつり合っているような場合はラジエータ43を駆動せずに熱を効率的に利用することも可能である。燃料電池システム1においてこのような運転状況を構築した場合には、消費電力を抑えることによって省エネを図ることができる。
In addition, the heat storage means 46 as in the present embodiment is preferable from the viewpoint of energy saving. As described above, since the heat storage means 46 has the hot water pot (heat exchanger for heating) 46a, for example, when the heat generated in the
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、燃料電池2を搭載した燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)またはその車載発電システムに本発明を適用した場合について説明したがこれは好適な一例に過ぎず、各種移動体(例えば船舶や飛行機など)やロボットなどといった自走可能なものに対して本発明を適用することが可能であるし、さらには定置の燃料電池システムとして応用することも可能である。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to a fuel cell vehicle (FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle) equipped with the
1…燃料電池システム、2…燃料電池、41…冷媒循環流路、43…ラジエータ、44…バイパス流路、46…蓄熱手段、46a…温水ポット(暖房用熱交換器)、46b…加熱用ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell, 41 ... Refrigerant circulation flow path, 43 ... Radiator, 44 ... Bypass flow path, 46 ... Heat storage means, 46a ... Hot water pot (heat exchanger for heating), 46b ... Heating heater
Claims (4)
該燃料電池とラジエータとの間で冷媒を循環させて前記燃料電池を冷却する冷媒循環流路と、
該冷媒循環流路に設けられた蓄熱手段と、
該蓄熱手段内に設けられた暖房用熱交換器および加熱用ヒータと、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of the reaction gas; and
A refrigerant circulation passage for circulating the refrigerant between the fuel cell and the radiator to cool the fuel cell;
Heat storage means provided in the refrigerant circulation flow path;
A heating heat exchanger and a heating heater provided in the heat storage means;
A fuel cell system comprising:
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