JP2009247150A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池車両に関する。詳しくは、車室外に設けられた燃料電池と、当該燃料電池の後方側に配置される蓄電装置と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケースと、を備える燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle. Specifically, the present invention relates to a fuel cell vehicle including a fuel cell provided outside a passenger compartment, a power storage device disposed on the rear side of the fuel cell, and a power storage device storage case that stores the power storage device.
燃料電池を動力源とする燃料電池車両では、燃料電池を起動する際に補機類に電力を供給したり、車両の加速時に駆動モータに補助的な電力を供給したりするための蓄電装置としてのバッテリが搭載される。車両に搭載されるバッテリには、効率よく充電および放電を行うことができる最適温度範囲がある。
このバッテリの温度が最適温度範囲より低い場合には、充電および放電を行う際の内部抵抗が大きくなる。その結果、充放電の効率が低下して、燃費や加速性能が悪化してしまう。
また、このバッテリの温度が最適温度範囲より高い場合には、バッテリの性能劣化が加速される。その結果、バッテリの耐久性が悪化してしまう。
In a fuel cell vehicle using a fuel cell as a power source, as a power storage device for supplying power to auxiliary machinery when starting the fuel cell or supplying auxiliary power to a drive motor when the vehicle is accelerated The battery is installed. A battery mounted on a vehicle has an optimum temperature range in which charging and discharging can be performed efficiently.
When the temperature of the battery is lower than the optimum temperature range, the internal resistance when charging and discharging is increased. As a result, charging / discharging efficiency is reduced, and fuel consumption and acceleration performance are deteriorated.
Further, when the temperature of the battery is higher than the optimum temperature range, the battery performance deterioration is accelerated. As a result, the durability of the battery is deteriorated.
そこで、バッテリを収容するバッテリケースと、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットと、をダクトで接続し、これらのダクトの中から1つを選択してバッテリケースに連通させる切り替えダンパとを設ける車両用温度調節システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この提案手法によれば、切り替えダンパを制御することで、バッテリケース内に、車両の車室内の空気、トランクルーム内の空気およびエアコンユニットとの間で熱交換された空気のうちのいずれかの空気を選択的に導入して、バッテリを最適温度となるように調節できる。
According to this proposed method, by controlling the switching damper, any one of air in the vehicle compartment, air in the trunk room, and air exchanged with the air conditioner unit in the battery case is controlled. Can be selectively introduced to adjust the battery to an optimum temperature.
しかしながら、特許文献1で提案された車両用温度調節システムには、以下のような問題があった。
すなわち、第1に、車室、トランクルームおよびエアコンユニットとバッテリケースとの間にそれぞれ空気を導入するためのダクトを設ける必要があった。よって、これら複数のダクトの配置が複雑となり、車両のレイアウトの自由度が低かった。
However, the vehicle temperature control system proposed in
That is, first, it is necessary to provide ducts for introducing air between the vehicle compartment, the trunk room, and the air conditioner unit and the battery case. Therefore, the arrangement of the plurality of ducts is complicated, and the degree of freedom in vehicle layout is low.
第2に、車室とバッテリケースとをダクトで連通させたので、車室のフロアに開口を設けることになり、バッテリケース内の空気が車室内に流入する場合があった。
第3に、エアコンユニットからの空気でバッテリの温度調節をした場合、エアコンユニットは、車室内の温度を調節するだけでなく、バッテリの温度を調節するための余分な能力を備える必要がある。さらに、車両用温度調節システムをエアコンユニットと協調制御させる必要がある。
Secondly, since the passenger compartment and the battery case are communicated by a duct, an opening is provided in the floor of the passenger compartment, and the air in the battery case may flow into the passenger compartment.
Thirdly, when the temperature of the battery is adjusted with the air from the air conditioner unit, the air conditioner unit needs to have not only the temperature in the passenger compartment but also an extra ability to adjust the temperature of the battery. Further, it is necessary to coordinate the vehicle temperature control system with the air conditioner unit.
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、車室内や空調機器からの空気を導入することなく蓄電装置の温度を調整できる燃料電池車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of adjusting the temperature of the power storage device without introducing air from the vehicle interior or air conditioning equipment.
本発明の燃料電池車両(例えば、後述の燃料電池車両1)は、車室外に設けられた燃料電池(例えば、後述の燃料電池10)と、当該燃料電池の後方に配置された蓄電装置(例えば、後述のバッテリ21)と、当該蓄電装置を収納する蓄電装置収納ケース(例えば、後述のバッテリボックス20)と、を備える燃料電池車両であって、前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口(例えば、後述の暖機用吸気口31)を含む複数の吸気口(例えば、後述の吸気口30)が形成され、当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置(例えば、後述の温度調整装置40)をさらに備えることを特徴とする。
A fuel cell vehicle (for example, a
この発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
According to the present invention, the power storage device storage case disposed outside the passenger compartment is provided with a plurality of air intakes including the warm-up air intake, and the plurality of air intakes are selectively opened to A temperature adjustment device for adjusting the temperature was provided.
Here, since the warm-up intake port is disposed toward the fuel cell side, air warmed by the power generation of the fuel cell is introduced into the warm-up intake port. Therefore, air having different temperatures can be introduced into the power storage device storage case by selectively opening the plurality of intake ports. Thereby, the temperature of the power storage device can be adjusted without introducing air from the passenger compartment or the air conditioner.
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。 Further, since it is not necessary to provide a duct for introducing the air in the vehicle compartment as in the prior art, the degree of freedom in the layout of the vehicle can be improved and the weight of the vehicle can be reduced.
この場合、前記複数の吸気口は、前記暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口(例えば、後述の冷却用吸気口32)を含むことが好ましい。
In this case, it is preferable that the plurality of intake ports include a cooling intake port (for example, a
この発明によれば、暖機用吸気口とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口を設けた。よって、この冷却用吸気口から蓄電装置収納ケース内に空気を導入することで、蓄電装置を冷却できる。その結果、車室外の空気により蓄電装置を暖機したり冷却したりでき、蓄電装置の充放電の効率が向上する。 According to the present invention, the cooling intake port is provided that differs in at least one of the position and the direction from the warm-up intake port. Therefore, the power storage device can be cooled by introducing air from the cooling inlet into the power storage device storage case. As a result, the power storage device can be warmed up or cooled by the air outside the passenger compartment, and the charge / discharge efficiency of the power storage device is improved.
この場合、前記蓄電装置収納ケースは、前記蓄電装置を覆うケース本体(例えば、後述のバッテリボックス本体22)と、当該ケース本体から延びる配管(例えば、後述の配管23)と、を備え、前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板(例えば、後述の切り替え板41)が回動可能に設けられ、前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能であることが好ましい。
In this case, the power storage device storage case includes a case main body (for example, a battery box
この発明によれば、蓄電装置収納ケースを、ケース本体と配管とを含んで構成した。そして、暖機用吸気口を、配管の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口を、配管の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板を回動することで、暖機用吸気口が閉鎖されて冷却用吸気口が開放された状態と、暖機用吸気口が開放されて冷却用吸気口が閉鎖された状態とを切り替えられるので、開放する吸気口を容易に切り替えることができる。
According to this invention, the power storage device storage case is configured to include the case main body and the piping. Then, a warm-up air inlet is formed in the wall on the vehicle front side at the tip of the pipe, a cooling air inlet is formed in the wall on the vehicle rear side at the tip of the pipe, and the pipe A switching plate extending in the axial direction is rotatably provided.
Therefore, by rotating the switching plate with the temperature adjustment device, the warm-up intake port is closed and the cooling intake port is opened, and the warm-up intake port is opened and the cooling intake port is closed. Therefore, the opened intake port can be easily switched.
この場合、前記燃料電池車両を低温状態で起動させた場合には、前記温度調整装置は、前記暖機用吸気口を開放することが好ましい。 In this case, when the fuel cell vehicle is started in a low temperature state, it is preferable that the temperature adjustment device opens the warm-up intake port.
燃料電池車両を低温状態で起動させた場合、燃料電池が発電することにより、燃料電池の温度は、蓄電装置よりも早く上昇することが判っている。
そこで、この発明によれば、燃料電池車両を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口を開放する。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を暖機用吸気口から蓄電装置収納ケース内に導入でき、蓄電装置を効率よく暖機できる。
It has been found that when the fuel cell vehicle is started in a low temperature state, the fuel cell generates power, so that the temperature of the fuel cell rises faster than the power storage device.
Therefore, according to the present invention, when the fuel cell vehicle is started in a low temperature state, the warm-up intake port is opened. Thereby, the air heated by the power generation of the fuel cell can be introduced into the power storage device storage case from the warm-up intake port, and the power storage device can be efficiently warmed up.
この場合、車両の水素ガス滞留部(例えば、後述の水素ガス滞留部53、54)に設けられて水素ガスを検知する水素漏れ検知手段(例えば、後述の水素ガスセンサ51、52)をさらに備え、前記複数の吸気口のうちの1つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することが好ましい。
In this case, the vehicle further includes hydrogen leak detection means (for example,
この発明によれば、複数の吸気口のうちの1つを水素ガス滞留部の近傍に配置するとともに、水素漏れ検知手段が水素ガスを検知すると、温度調整装置により水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放させる。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部に滞留しても、水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素ガス滞留部を換気できる。 According to the present invention, one of the plurality of intake ports is disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion, and when the hydrogen leak detection means detects hydrogen gas, the temperature adjusting device disposes in the vicinity of the hydrogen gas retention portion. Open the intake port. As a result, even if hydrogen leakage occurs and hydrogen gas stays in the hydrogen gas retention part, the hydrogen gas is introduced into the storage device storage case through the intake port arranged in the vicinity of the hydrogen gas retention part. The gas retention part can be ventilated.
この場合、前記水素ガス滞留部は、前記燃料電池の上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the hydrogen gas retention portion is provided above the fuel cell, and the intake port disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion is the warm-up intake port.
この発明によれば、燃料電池の上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に暖機用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが燃料電池の上方に滞留しても、暖機用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、燃料電池の上方の空間を換気できる。 According to the present invention, the upper part of the fuel cell is used as a hydrogen gas retention part, and the warm-up intake port is disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention part. As a result, even if hydrogen leaks and hydrogen gas stays above the fuel cell, this hydrogen gas is introduced into the storage device storage case through the warm-up intake port, and the space above the fuel cell is ventilated. it can.
この場合、水素ガスを収容する水素タンク(例えば、後述の水素タンク50)をさらに備え、前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることが好ましい。
In this case, a hydrogen tank (for example, a
この発明によれば、水素タンクの上方を水素ガス滞留部とし、この水素ガス滞留部の近傍に冷却用吸気口を配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンクの上方に溜まっても、冷却用吸気口を通して、この水素ガスを蓄電装置収納ケース内に導入し、水素タンクの上方の空間を換気できる。 According to the present invention, the hydrogen gas retention portion is located above the hydrogen tank, and the cooling inlet is disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion. As a result, even if hydrogen leaks and hydrogen gas accumulates above the hydrogen tank, the hydrogen gas can be introduced into the power storage device storage case through the cooling inlet and the space above the hydrogen tank can be ventilated.
この場合、前記温度調整装置は、前記複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、前記蓄電装置の温度と、に基づいて、前記複数の吸気口の中から少なくとも1つの吸気口を選択し、当該選択した吸気口を開放することが好ましい。 In this case, the temperature adjustment device selects at least one intake port from the plurality of intake ports based on the ambient temperature of each of the plurality of intake ports and the temperature of the power storage device, and It is preferable to open the selected inlet.
この発明によれば、複数の吸気口のそれぞれの周囲温度と、蓄電装置の温度とに基づいて選択した吸気口を開放する。よって、蓄電装置の温度に応じて、最適の吸気口を開放できるので、蓄電装置の温度を精度よく調整できる。 According to the present invention, the intake port selected based on the ambient temperature of each of the plurality of intake ports and the temperature of the power storage device is opened. Therefore, since the optimal inlet can be opened according to the temperature of the power storage device, the temperature of the power storage device can be accurately adjusted.
この場合、前記温度調整装置は、前記蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ前記複数の吸気口のうちの少なくとも1つの周囲の温度よりも低い場合には、当該吸気口を開放することが好ましい。 In this case, the temperature adjustment device opens the intake port when the temperature of the power storage device is lower than a predetermined optimum temperature and lower than the temperature of at least one of the plurality of intake ports. It is preferable.
この発明によれば、蓄電装置の温度が所定の最適温度よりも低くかつ複数の吸気口のうちの少なくとも1つの周囲の温度よりも低い場合に、この吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、蓄電装置の温度よりも高いので、これにより、確実に蓄電装置を暖機できる。 According to the present invention, when the temperature of the power storage device is lower than the predetermined optimum temperature and lower than the temperature around at least one of the plurality of intake ports, the intake port is opened. Since the temperature around the intake port is higher than the temperature of the power storage device, the power storage device can be reliably warmed up.
この場合、前記燃料電池および前記暖機用吸気口は、センターコンソール(例えば、後述のセンターコンソール60)内に設けられることが好ましい。
In this case, it is preferable that the fuel cell and the warm-up intake port are provided in a center console (for example, a
この発明によれば、燃料電池および暖機用吸気口を、センターコンソール内に設けた。これにより、燃料電池の発電により暖められた空気を、センターコンソール内を通って暖機用吸気口に導入できるので、簡易な構成で、燃料電池の発電により発生した廃熱を有効利用できる。 According to the present invention, the fuel cell and the warm-up intake port are provided in the center console. Thereby, since the air heated by the power generation of the fuel cell can be introduced into the warm-up intake through the center console, the waste heat generated by the power generation of the fuel cell can be effectively used with a simple configuration.
本発明によれば、車室外に配置された蓄電装置収納ケースに、暖機用吸気口を含む複数の吸気口を設けるとともに、当該複数の吸気口を選択的に開放して、蓄電装置の温度を調整する温度調整装置を設けた。
ここで、暖機用吸気口を、燃料電池側に向けて配置したので、この暖機用吸気口には、燃料電池の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口を選択的に開放することで、異なる温度の空気を蓄電装置収納ケース内に導入できる。これにより、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、蓄電装置の温度を調整できる。
また、従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。
According to the present invention, the storage device storage case disposed outside the passenger compartment is provided with a plurality of intake ports including a warm-up intake port, and the plurality of intake ports are selectively opened to A temperature adjustment device for adjusting the temperature was provided.
Here, since the warm-up intake port is arranged toward the fuel cell side, air warmed by the power generation of the fuel cell is introduced into the warm-up intake port. Therefore, air having different temperatures can be introduced into the power storage device storage case by selectively opening the plurality of intake ports. Thereby, the temperature of the power storage device can be adjusted without introducing air from the passenger compartment or the air conditioner.
Further, since it is not necessary to provide a duct for introducing the air in the vehicle compartment as in the prior art, the degree of freedom in the layout of the vehicle can be improved and the weight of the vehicle can be reduced.
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両1の概略構成を示す側面図であり、図2は、図1に示す燃料電池車両1の上面図である。図3は、図1の部分拡大図である。
燃料電池車両1は、燃料電池10と、燃料電池10の後方側に配置される蓄電装置としてのバッテリ21と、バッテリ21を収納する蓄電装置収納ケースとしてのバッテリボックス20と、バッテリボックス20の後方に配置され燃料電池10に供給する水素ガスを貯留する水素タンク50と、バッテリ21の温度を制御する温度調整装置としての制御装置40と、を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a
The
燃料電池10、バッテリボックス20、および水素タンク50は、燃料電池車両1の車室の床となるフロアパネル61の下方、すなわち車室外に設けられる。
具体的には、このフロアパネル61には、このフロアパネル61の車幅方向の中央部が車室内方へ向けて凸状となって形成されたセンターコンソール60が設けられている。燃料電池10およびバッテリボックス20は、このセンターコンソール60内に設けられている。
また、燃料電池10、バッテリボックス20および水素タンク50は、フロアパネル61の下方に設けられたアンダーカバー62により各々の底部側が覆われている。
The
Specifically, the
In addition, the bottom side of each of the
燃料電池10は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各セルは、膜電極構造体(MEA)を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極(陽極)およびカソード電極(陰極)の2つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。
この燃料電池10には、図示しない反応ガス供給装置により、アノード電極(陽極)側に水素タンク50から水素ガスが供給され、カソード電極(陰極)側に酸素を含むエアが供給される。すると、燃料電池10は、電気化学反応により発電する。また、この燃料電池10により発電された電力は、図示しない駆動モータに供給される。
The
The
バッテリ21は、燃料電池10で発電した電力や、減速時における駆動モータからの回生電力などを蓄電する。また、バッテリ21に蓄電された電力は、運転状態に応じて駆動モータに適宜供給される。
また、このバッテリ21には、バッテリ21の温度であるバッテリ温度TBを検出するバッテリ温度センサ24が接続されており、このバッテリ温度センサ24の検出信号は、制御装置40に入力される。
The
Furthermore, this
バッテリボックス20は、バッテリボックス本体22と、このバッテリボックス本体22から上方に延出する配管23と、を備える。
バッテリボックス本体22は、箱状であり、その内部にはバッテリ21が収納される。このバッテリボックス本体22には、内部の空気を排出するための排気口35が設けられる。
配管23は、センターコンソール60内に位置しており、この配管23の先端には、バッテリボックス20の内部に空気を導入するための複数の吸気口30が設けられる。
The
The battery box
The
具体的には、配管23の先端の車両前方側の壁面には、暖機用吸気口31が設けられている。また、暖機用吸気口31とは位置および向きが異なる配管23の先端の車両後方側の壁面には、冷却用吸気口32が設けられる。すなわち、暖機用吸気口31は、燃料電池10側を向いて形成され、冷却用吸気口32は、水素タンク50側を向いて形成される。
Specifically, a warm-up
暖機用吸気口31には、この暖機用吸気口31の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ33が接続されており、冷却用吸気口32には、この冷却用吸気口32の周囲の温度である吸気口温度を検出する吸気口温度センサ34が接続されている。これら吸気口温度センサ33,34の検出信号は、制御装置40に入力される。
An intake
配管23の先端には、配管23の軸方向に延びる切り替え板41が設けられる。切り替え板41の上端は、配管23の上面に回動可能に支持される。
よって、切り替え板41を回動させて、この切り替え板41の下端側を車両前方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口31が閉鎖されて冷却用吸気口32が開放された状態となり、切り替え板41の先端側を車両後方側の壁面に当接させると、暖機用吸気口31が開放されて冷却用吸気口32が閉鎖された状態となる。
A switching
Therefore, when the switching
排気口35は、バッテリボックス本体22の下方側に設けられる。排気口35には、排気ファン42が設けられており、この排気ファン42を回転駆動することにより、バッテリボックス20内に導入された空気を排出する。
The
水素タンク50の上方は、この水素タンク50から漏れた水素ガスが滞留する水素ガス滞留部53となっている。この水素ガス滞留部53には、水素ガスを検知する水素漏れ検知手段としての水素ガスセンサ51が設けられている。この水素ガスセンサ51の検出信号は、制御装置40に入力される。
Above the
制御装置40は、バッテリ温度センサ24および吸気口温度センサ33,34から入力された検出信号に基づいて、切り替え板41および排気ファン42を制御し、バッテリ21の温度を調整する。
具体的には、まず、制御装置40は、排気ファン42を回転させる。この状態で、切り替え板41を回動することで、切り替え板41の先端側を車両前方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口31が閉鎖されて冷却用吸気口32が開放された状態と、切り替え板41の先端側を車両後方側の壁面に当接させて、暖機用吸気口31が開放されて冷却用吸気口32が閉鎖された状態と、を切り替える。これにより、バッテリボックス20内に空気を導入する吸気口を切り替え、バッテリ21の温度を調整する。
また、制御装置40は、水素ガスセンサ51から入力された検出信号に基づいて、切り替え板41および排気ファン42を制御し、換気を行う。
The
Specifically, first, the
Further, the
ところで、燃料電池車両1を起動させると、燃料電池10の温度、バッテリ21の温度、暖機用吸気口31周囲の温度、および冷却用吸気口32周囲の温度は、以下のように変化する。
By the way, when the
まず、燃料電池車両1の起動前には、燃料電池10の温度、バッテリ21の温度、暖機用吸気口31周囲の温度、および冷却用吸気口32周囲の温度は、いずれも外気の温度と略等しい低温状態となっている。また、通常、外気の温度は、バッテリ21が効率よく充電および放電を行うことができる最適温度よりも低い。
First, before starting the
つぎに、燃料電池車両1の起動後、燃料電池10による発電が開始すると、この燃料電池10の温度の上昇率は、バッテリ21の温度の上昇率よりも高いため、時間の経過に伴って、燃料電池10の温度は、バッテリ21の温度よりも高くなる。
すると、燃料電池10の周囲の空気は、燃料電池10の発電により発生した廃熱により暖められるので、暖機用吸気口31周囲の温度は、バッテリ21の温度や冷却用吸気口32周囲の温度よりも高くなる。
Next, when power generation by the
Then, since the air around the
よって、この場合、制御装置40は、暖機用吸気口31を選択的に開放し、燃料電池10の発電により暖められた空気をバッテリボックス20内に導入して、バッテリ21を暖機する。
Therefore, in this case, the
図4は、燃料電池車両1のバッテリ21の温度を調整する動作のフローチャートである。
以下の説明において、バッテリ21の温度を、バッテリ温度TBとし、バッテリ21が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度を、最適温度T0とする。また、暖機用吸気口31および冷却用吸気口32を含む吸気口の個数をn個とし、これらn個の吸気口の周囲の温度を、吸気口温度TI1,TI2,・・・TInとする。
FIG. 4 is a flowchart of an operation for adjusting the temperature of the
In the following description, the temperature of the
ステップS1では、バッテリ温度センサ24によりバッテリ温度TBを、吸気口温度センサにより複数の吸気口温度TI1,TI2・・・TInそれぞれを検出する。
In step S1, the battery temperature T B by the
ステップST2では、バッテリ21が効率よく充電および放電を行うことができる所定の温度である最適温度T0と、バッテリ温度TBと、複数の吸気口温度TI1,TI2,・・・TInと、を比較する。
バッテリ温度TBが最適温度T0よりも低く、かつ、バッテリ温度TBが複数の吸気口温度TI1,TI2,・・・TInのうち最も高いものであるMaxTInよりも低い場合には、ステップST3に移り、バッテリ温度TBが最適温度T0以上であり、かつ、バッテリ温度TBが複数の吸気口温度TI1,TI2,・・・TInのうち最も低いものであるMinTIn以上である場合には、ステップST5に移る。また、ステップST3およびステップST5のいずれにもあてはまらない場合には、ステップST7に移る。
At step ST2, the optimum temperature T 0 is a predetermined temperature at which the
Battery temperature T B is lower than the optimum temperature T 0, and the battery temperature T B is more inlet temperature T I1, T I2, is lower than the highest those MaxT an In of · · · T an In moves to step ST3, the battery temperature T B is the optimal temperature T 0 or more, and the battery temperature T B is more inlet temperature T I1, T I2, is the lowest among the · · · T an in If it is equal to or greater than MinT In , the process proceeds to step ST5. If neither step ST3 nor step ST5 is applicable, the process proceeds to step ST7.
ステップST3では、加温モードとなり、最も高い吸気口温度MaxTInを検出した吸気口すなわち暖機用吸気口31を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ21を暖機する(ステップST4)。
In step ST3, the heating mode is set, and the intake port that detects the highest intake port temperature MaxT In, that is, the warm-up
ステップST5では、冷却モードとなり、最も低い吸気口温度MinTInを検出した吸気口すなわち冷却用吸気口32を選択的に開放し、当該吸気口から空気を導入する。これにより、バッテリ21を冷却する(ステップST6)。
In step ST5, the cooling mode is set, and the intake port that detects the lowest intake port temperature MinT In, that is, the
ステップST7では、現状維持モードとなり、複数の吸気口30すべてを閉鎖して、排気ファン42の回転を停止するか、またはそれまで開放されていた吸気口からの空気の導入を継続する(ステップST8)。
In step ST7, the current state maintenance mode is set, and all of the plurality of
図5は、燃料電池車両1の水素ガスセンサ51から水素漏れが発生した場合の動作を示すフローチャートである。
ステップST11では、水素ガスセンサ51が水素漏れを検知して、ステップST12に移る。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation when hydrogen leakage occurs from the
In step ST11, the
ステップST12では、水素換気モードを実行する。水素換気モードでは、水素換気用の吸気口である冷却用吸気口32を開放し、水素タンク50の上方に溜まった水素ガスを、冷却用吸気口32を通してバッテリボックス20内に導入し換気する。
なお、この水素換気モードは、上述のステップST3、ステップST4およびステップST5のすべてのステップの制御に優先して実行される。
In step ST12, the hydrogen ventilation mode is executed. In the hydrogen ventilation mode, the cooling
This hydrogen ventilation mode is executed in preference to the control of all the steps ST3, ST4 and ST5 described above.
本実施形態の燃料電池車両1によれば、以下の効果を奏する。
(1)車室外に配置されたバッテリボックス20に、暖機用吸気口31を含む複数の吸気口30を設けるとともに、当該複数の吸気口30を選択的に開放して、バッテリ21の温度を調整する制御装置40を設けた。
ここで、暖機用吸気口31を、燃料電池10側に向けて配置したので、この暖機用吸気口31には、燃料電池10の発電により暖められた空気が導入される。よって、複数の吸気口30を選択的に開放することで、異なる温度の空気をバッテリボックス20内に導入できるので、車室内や空調機器からの空気を導入することなく、バッテリ21の温度を調整できる。
According to the
(1) The
Here, since the warm-up
(2)従来のように車室内の空気を導入するためのダクトを設ける必要がないので、車両のレイアウトの自由度を向上できるうえに、車両の軽量化を実現できる。 (2) Since it is not necessary to provide a duct for introducing air in the vehicle compartment as in the prior art, the degree of freedom of the layout of the vehicle can be improved and the weight of the vehicle can be reduced.
(3)暖機用吸気口31とは位置および向きのうち少なくとも一方が異なる冷却用吸気口32を設けたので、この冷却用吸気口32からバッテリボックス20内に空気を導入することで、バッテリ21を冷却できる。その結果、車室外の空気によりバッテリ21を暖機したり冷却したりでき、バッテリ21の充放電の効率が向上する。
(3) Since the cooling
(4)バッテリボックス20を、バッテリボックス本体22と配管23とを含んで構成し、暖機用吸気口31を、配管23の先端の車両前方側の壁面に形成し、冷却用吸気口32を、配管23の先端の車両後方側の壁面に形成し、配管23の先端には、当該配管23の軸方向に延びる切り替え板41を回動可能に設けた。
よって、温度調整装置により切り替え板41を回動することで、暖機用吸気口31が閉鎖されて冷却用吸気口32が開放された状態と、暖機用吸気口31が開放されて冷却用吸気口32が閉鎖された状態とを切り替えできるので、開放する吸気口30を容易に切り替えることができる。
(4) The
Therefore, by rotating the switching
(5)燃料電池車両1を低温状態で起動させた場合、燃料電池10の温度は、バッテリ21の温度よりも早く上昇する。よって、燃料電池車両1を低温状態で起動させた場合に、暖機用吸気口31を開放することで、燃料電池10の発電により暖められた空気を暖機用吸気口31からバッテリボックス20内に導入でき、バッテリ21を効率よく暖機できる。
(6)水素ガスセンサ51が水素漏れを検知すると、制御装置40により冷却用吸気口32を開放させるので、水素漏れが発生して水素ガスが水素タンク50の上方に溜まっても、冷却用吸気口32を通して、この水素ガスをバッテリボックス20内に導入し、水素タンク50の上方の空間を換気できる。
(5) When the
(6) When the
(7)複数の吸気口30のそれぞれの周囲温度TI1,TI2,・・・TInと、バッテリ21の温度TBと、に基づいて選択した吸気口30を開放するので、バッテリ21の温度に応じて、最適の吸気口30を開放でき、バッテリ21の温度を精度よく調整できる。
(7) respectively in the ambient temperature of the plurality of intake ports 30 T I1, T I2, and · · · T an In, a temperature T B of the
(8)バッテリ21の温度TBが所定の最適温度T0よりも低く、かつ、複数の吸気口温度TI1,TI2,・・・TInのうち最も高いものであるMaxTInよりも低い場合に、最も高い吸気口温度MaxTInを検出した吸気口を開放する。この吸気口の周囲の温度は、バッテリ21の温度よりも高いので、これにより、確実にバッテリ21を暖機できる。
(8) the temperature T B of the
(9)燃料電池10および暖機用吸気口31を、センターコンソール60内に設けたので、燃料電池10の発電により暖められた空気を、センターコンソール60内を通じて暖機用吸気口31に導入でき、簡易な構成で、燃料電池10の発電により発生した廃熱を有効利用できる。
(9) Since the
〔第2実施形態〕
図6は、第2実施形態に係る燃料電池車両1Aの概略構成を示す側面図である。
本実施形態では、配管23Aの形状および水素ガスセンサ51、52の配置が、第1実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態では、配管23Aを分岐させて、配管231Aおよび配管232Aで構成している。そして、配管231Aの先端側を燃料電池10の近傍まで延出させて、この配管231Aの先端を暖機用吸気口31Aとし、配管232Aの先端側を水素タンク50の上方まで延出させて、この配管232Aの先端を冷却用吸気口32Aとしている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a side view showing a schematic configuration of a
In the present embodiment, the shape of the
Specifically, in the present embodiment, the
また、水素タンク50の上方の空間および燃料電池10の上方の空間がそれぞれ水素ガス滞留部53、54となっている。そして、これら水素ガス滞留部53、54に、それぞれ水素ガスセンサ51,52を配置している。
本実施形態によれば、上述した(1)〜(9)の効果に加え、以下のような効果がある。
Further, the space above the
According to this embodiment, in addition to the effects (1) to (9) described above, there are the following effects.
(10)燃料電池10の上方を水素ガス滞留部54とし、この水素ガス滞留部54の近傍に暖機用吸気口31Aを配置した。これにより、水素漏れが発生して水素ガスが水素ガス滞留部54に滞留しても、暖機用吸気口31Aを通して、この水素ガスをバッテリボックス20内に導入し、燃料電池10の上方の空間を換気できる。
(10) The upper part of the
(11)水素タンク50の上方を水素ガス滞留部53とし、この水素ガス滞留部53の近傍に冷却用吸気口32Aを配置した。これにより、水素ガスが水素ガス滞留部53に溜まっても、冷却用吸気口32を通して、この水素ガスをバッテリボックス20内に導入し、水素タンク50の上方の空間を換気できる。
(11) A hydrogen
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、複数の吸気口30を、暖機用吸気口31および冷却用吸気口32の2つの吸気口から構成したが、これに限らず、複数の吸気口を、3つ以上の吸気口で構成してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements and the like within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the plurality of
1、1A 燃料電池車両
10 燃料電池
20 バッテリボックス(蓄電装置収納ケース)
21 バッテリ(蓄電装置)
22 バッテリボックス本体
23 配管
30 吸気口
31 暖機用吸気口
32 冷却用吸気口
40 制御装置(温度調整装置)
41 切り替え板
50 水素タンク
51 水素ガスセンサ(水素検出手段)
60 センターコンソール
1, 1A
21 Battery (power storage device)
22
41
60 Center console
Claims (10)
前記蓄電装置収納ケースには、前記燃料電池側を向いた暖機用吸気口を含む複数の吸気口が形成され、
当該複数の吸気口を選択的に開放して、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置をさらに備えることを特徴とする燃料電池車両。 A fuel cell vehicle comprising a fuel cell provided outside a passenger compartment, a power storage device disposed behind the fuel cell, and a power storage device storage case for storing the power storage device,
The power storage device storage case is formed with a plurality of intake ports including a warm-up intake port facing the fuel cell side,
A fuel cell vehicle, further comprising a temperature adjustment device that selectively opens the plurality of intake ports to adjust the temperature of the power storage device.
前記暖機用吸気口は、前記配管の先端の車両前方側の壁面に形成され、
前記冷却用吸気口は、前記配管の先端の車両後方側の壁面に形成され、
前記配管の先端には、当該配管の軸方向に延びる切り替え板が回動可能に設けられ、
前記温度調整装置は、前記切り替え板を回動して、前記暖機用吸気口が閉鎖されて前記冷却用吸気口が開放された状態と、前記暖機用吸気口が開放されて前記冷却用吸気口が閉鎖された状態と、を切り替え可能である請求項2に記載の燃料電池車両。 The power storage device storage case includes a case main body that covers the power storage device, and a pipe that extends from the case main body,
The warm-up intake port is formed on a wall on the vehicle front side at the tip of the pipe,
The cooling inlet is formed on a wall on the vehicle rear side at the tip of the pipe,
A switching plate extending in the axial direction of the pipe is rotatably provided at the tip of the pipe,
The temperature adjusting device rotates the switching plate to close the warm-up air intake and open the cooling air intake; and to open the warm-up air intake and open the cooling air The fuel cell vehicle according to claim 2, wherein the fuel cell vehicle can be switched between a state in which the intake port is closed.
前記複数の吸気口のうちの1つは、前記水素ガス滞留部の近傍に配置され、
前記水素漏れ検知手段により水素ガスを検知すると、前記温度調整装置は、前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口を開放することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車両。 A hydrogen leak detecting means for detecting hydrogen gas provided in a hydrogen gas retention portion of the vehicle;
One of the plurality of intake ports is disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion,
3. The fuel cell vehicle according to claim 2, wherein when the hydrogen leak is detected by the hydrogen leak detection means, the temperature adjusting device opens an intake port disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion.
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記暖機用吸気口であることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池車両。 The hydrogen gas retention part is provided above the fuel cell,
The fuel cell vehicle according to claim 5, wherein an intake port disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion is the warm-up intake port.
前記水素ガス滞留部は、前記水素タンクの上方に設けられ、
前記水素ガス滞留部の近傍に配置された吸気口は、前記冷却用吸気口であることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池車両。 A hydrogen tank for storing hydrogen gas;
The hydrogen gas retention part is provided above the hydrogen tank,
The fuel cell vehicle according to claim 5, wherein an intake port disposed in the vicinity of the hydrogen gas retention portion is the cooling intake port.
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