JP2010234992A - 温度調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池車100の車室111外に配置された組電池10の温度を調整する温度調整装置であって、内部に組電池10を収納する筐体20と、外部から筐体20内に吸気される空気が通流する吸気ダクト30と、筐体20内から外部に排気される空気が通流する排気ダクト51と、吸気ダクト30に設けられ、筐体20内に吸気される空気を加熱するヒータ41と、空気を通流させるためのファン61と、を備え、吸気ダクト30の吸気口32と排気ダクト51の排気口52は、燃料電池車100の後方に向かって開口している。
【選択図】図3
Description
そこで、本発明は、組電池を速やかに暖機可能な温度調整装置を提供することを課題とする。
そして、吸気配管の吸気口と排気配管の排気口は、いずれも、車両の後方に向かって開口しているので、つまり、吸気口と排気口とは同一の向きであるので、排気配管の排気口から外部に排気された空気が、吸気口から吸気配管に吸気されやすくなる。
そして、この温度の高い空気が、吸気口、吸気配管を通って、筐体内に供給されるので、組電池を速やかに暖機できる。
これにより、空気は、筐体内で自己発熱する組電池でさらに暖められた後、外部に排気されるので、排気される空気の温度は高くなる。そして、この温度の高い空気が、吸気口、吸気配管を通って、筐体内に供給されるので、組電池を速やかに暖機できる。
なお、フィルタの目開き(ピッチ)は、格子状のヒータの目開きよりも小さいことが好ましい。
なお、組電池の温度が高くなるほど、ファンは吸気される空気の流量を増加させることが好ましい。
図1に示すように、本実施形態に係る組電池装置1は、燃料電池スタック(図示しない)と共に、燃料電池車100(車両)に搭載されている。組電池装置1は、後記するECU70(Electronic Control Unit、電子制御装置)からの指令に従って、燃料電池スタックの余剰発電電力や減速時における走行用のモータからの回生電力を充電したり、加速時に放電し、その電力をモータに供給することで、燃料電池スタックをアシストするものである。
なお、組電池10の充放電は、組電池10の出力端子に接続され、ECU70の指令に従う図示しない電力制御器(DC/DCコンバータ)によって制御される。
このような組電池装置1は、組電池10の温度を調整する温度調整装置が組み込まれたものであって、組電池10と、温度センサ12と、筐体20と、吸気ダクト30(吸気配管)と、ヒータ41と、フィルタ42と、排気ダクト51(排気配管)と、ファン61、バタフライ弁62(弁装置)と、ECU70とを備えている。
組電池10は、複数の単電池11を備えており、複数の単電池11はバスバー(図示しない)によって直列で接続されている。単電池11は、例えば、リチウムイオン型、ニッケル水素型の二次電池から構成され、充放電可能であると共に、その充放電性能は温度に大きく依存する。なお、単電池11は充放電すると自己発熱する。
なお、図4及び図5では、円柱状の単電池11を記載しているが、これに限定されず、角型の単電池11でもよい。また、左右方向及び上下方向における単電池11の数は適宜変更してよい。
温度センサ12は、組電池10の温度を検出するセンサであり、本実施形態では、2つの温度センサ12、12が、組電池10を構成する適所の単電池11、11にそれぞれ取り付けられている(図5参照)。
そして、温度センサ12は、検出した組電池10(単電池11)の現在の温度T11をECU70に出力するようになっている。
ただし、温度センサ12の数・位置はこれに限定されず、適宜変更してよく、例えば、各単電池11に取り付けてもよい。また、筐体20外に温度センサ12を取り付け、検出される温度に基づいて、組電池10の温度T11を推定する構成でもよい。
筐体20は、内部に組電池10を収納することで、組電池10を水、埃等から保護する電池ボックスであり、平形の箱状を呈している。そして、筐体20は、井桁状のサブフレーム130上に固定されている(図4参照)。
すなわち、側パネル22、22は、車幅方向において筐体20の両端部にそれぞれ配置されると共に、筐体20の対向する面(左側面、右側面)を構成している。そして、組電池10を暖機/冷却する空気が、この対向する側パネル22の空気導入孔22aから、筐体20内に導入するようになっている(図5参照)。
吸気ダクト30は、タンク室123(外部)から筐体20内に吸気される空気が通流する吸気配管を構成している。吸気ダクト30は、上流から下流に向かって、吸気部31と、吸気部31の下流端で二股に分岐した左分岐部33及び右分岐部34と、を備えている。
なお、吸気部31から左分岐部33及び右分岐部34に分岐する分岐部分35は、後方視で略逆T字形を呈している(図3、図6参照)。
ヒータ41は、格子状に形成されており、空気がヒータ41を通過可能となっている(図3参照)。そして、ヒータ41は、吸気口32に取り付けられており、吸気される空気に同伴するやや大きめの異物(例えば枯葉)を除去するようになっている。
フィルタ42は、吸気される空気に同伴する微小な異物(埃、塵等)を除去するものであって、本実施形態では略角筒状を呈しており、吸気ダクト30の前記した略逆T字形を呈する分岐部分35内、つまり、ヒータ41の下流に配置されている(図3、図6参照)。
排気ダクト51は、筐体20内からタンク室123(外部)に排気される空気が通流する排気配管を構成しており、筐体20の左方に配置されると共に、前記した筐体20下の排気流路134と連通している(図3、図6参照)。
ファン61は、作動することで暖機風又は冷却風となる空気の流れを生じさせるものであり、排気ダクト51内に設けられている(図5、図7参照)。
ファン61は、組電池10及び/又は燃料電池スタック(図示しない)を電源とすると共に、ECU70によってON/OFF制御、並びに、その回転速度(空気の流量)が制御されるようになっている。
なお、本実施形態では、ファン61は一定の回転速度で回転する場合を例示する。
バタフライ弁62は、排気ダクト51内であって、ファン61よりも下流に設けられている(図7参照)。
バタフライ弁62は、リターンスプリング(図示しない)によって常開型(ノーマルオープン型)で構成されると共に、その開度は、ECU70からの指令に従うステッピングモータ(図示しない)によって制御される。
そして、バタフライ弁62の開度が小さくなると、筐体20内の空気が、排気ダクト51(筐体20)から外部に排気されにくくなる。すなわち、排気ダクト51から排気される空気の流量が少なくなる。つまり、通流する空気が筐体20内の組電池10でさらに暖められた後、外部に排気されることになり、排気される空気の温度が上昇するようになっている。
ECU70は、組電池装置1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、ヒータ41、ファン61及びバタフライ弁62を制御し、各種処理を実行するようになっている。
次に、図8を参照して、組電池装置1の動作・効果を説明する。
なお、組電池10は、ECU70からの指令に従って充電又は放電し、自己発熱している。
一方、現在の温度T11が、第1温度T1以下でないと判定した場合(S101・No)、組電池10を暖機する必要はないと判断し、ECU70の処理はステップS103に進む。
そうすると、タンク室123の空気は、ヒータ41で暖められつつ、吸気口32から吸気部31に吸気される。そして、この暖められた空気は、左分岐部33と右分岐部34に分岐された後、左右の側パネル22の空気導入孔22aから筐体20内に導入し、組電池10を暖める。その後、空気は、筐体20内から、排気口26、排気流路134、排気ダクト51、排気口52を通って、タンク室123に排気される。
なお、ここでは、バタフライ弁62の開度を小さくし、空気の流量を少なくしているが、その他にファン61の回転速度を下げ、排気される空気の流量を少なくする構成としてもよい。
よって、組電池10の温度T11や外気温度が低くなるほど、組電池10を早急に暖機するべく、バタフライ弁62の開度を小さくしたり、ヒータ41の加熱量(出力)を高めることが好ましい。
その後、ECU70の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
一方、現在の温度T11が、第2温度T2以上でないと判定した場合(S103・No)、組電池10を冷却する必要はないと判断し、ECU70の処理はステップS104に進む。なお、ステップ104に進む場合、組電池10の温度は、組電池10が劣化することなく良好に充放電可能な通常温度範囲にある。
その後、ECU70の処理はリターンに進む。
なお、組電池10の温度T11が高くなるほど、組電池10を早急に冷却するべく、ファン61の回転速度を高めることが好ましい。
その後、ECU70の処理はリターンに進む。
10 組電池
11 単電池
20 筐体
30 吸気ダクト(吸気配管)
32 吸気口
41 ヒータ
42 フィルタ
51 排気ダクト(排気配管)
52 排気口
61 ファン
62 バタフライ弁(弁装置)
70 ECU(制御手段)
100 燃料電池車(車両)
Claims (7)
- 車両の車室外に配置された組電池の温度を調整する温度調整装置であって、
内部に前記組電池を収納する筐体と、
外部から前記筐体内に吸気される空気が通流する吸気配管と、
前記筐体内から外部に排気される空気が通流する排気配管と、
前記吸気配管に設けられ、前記筐体内に吸気される空気を加熱するヒータと、
空気を通流させるためのファンと、
を備え、
前記吸気配管の吸気口と前記排気配管の排気口は、車両の後方に向かって開口している
ことを特徴とする温度調整装置。 - 前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時にその開度が小さくなる弁装置を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の温度調整装置。 - 前記ファンは、前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時に前記筐体内から外部に排気される空気の流量を少なくする
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度調整装置。 - 前記ヒータは、格子状であり、吸気された空気に同伴する異物を除去する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の温度調整装置。 - 前記ヒータの下流の前記吸気配管に、吸気された空気に同伴する異物を除去するフィルタを備える
ことを特徴とする請求項4に記載の温度調整装置。 - 前記ファンは、前記組電池の冷却時において、吸気される空気の流量を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の温度調整装置。 - 前記吸気口は、前記排気口よりも高い位置である
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の温度調整装置。
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