JP2010274675A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2010274675A
JP2010274675A JP2009126111A JP2009126111A JP2010274675A JP 2010274675 A JP2010274675 A JP 2010274675A JP 2009126111 A JP2009126111 A JP 2009126111A JP 2009126111 A JP2009126111 A JP 2009126111A JP 2010274675 A JP2010274675 A JP 2010274675A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
radiator
vehicle
cell system
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009126111A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Ohashi
康彦 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2009126111A priority Critical patent/JP2010274675A/en
Publication of JP2010274675A publication Critical patent/JP2010274675A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle-mounted type of fuel cell system capable of efficiently cooling a fuel cell. <P>SOLUTION: On a vehicle, an EV radiator 16, an FC radiator 15, and a main radiator fan 13 are disposed at a front part thereof, allowing a grille 21 to take in travel wind. The vehicle has a motor compartment containing a motor and a drive system for driving the vehicle, and the travel wind is introduced to a fuel cell casing 10 mounted in an underfloor part of the vehicle. A subsidiary radiator 17 is disposed below the fuel cell casing 10, and a subsidiary radiator fan 14 is disposed behind the fuel cell casing 10 to discharge air around the subsidiary radiator 17, which is merged from an airflow from the main radiator fan 13 and the travel wind introduced from a cowl top louver 23. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

燃料電池スタックを車両の床下に搭載する燃料電池システムに関し、特に、燃料電池スタックを冷却する部品を床下スペースに設けた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system in which a fuel cell stack is mounted under a vehicle floor, and more particularly, to a fuel cell system in which components for cooling the fuel cell stack are provided in a space under the floor.

一般的に燃料電池を動力源とする燃料電池車両では、車両レイアウトの都合上、フロアパネルの下部に燃料電池スタックを搭載し、発電に伴う燃料電池スタックの発熱による過熱を防ぐための冷却水を用いた熱交換器と、冷却水の熱を放出する車両フロント部のラジエータと、を設けている。   In general, in a fuel cell vehicle that uses a fuel cell as a power source, for convenience of vehicle layout, a fuel cell stack is mounted at the bottom of the floor panel, and cooling water is used to prevent overheating due to heat generation of the fuel cell stack due to power generation. The used heat exchanger and the radiator of the vehicle front part which discharge | releases the heat of a cooling water are provided.

燃料電池車両に用いられる固体分子電荷質型の燃料電池は、その運転上限温度が比較的低く、いわゆるエンジン等の内燃機関用の運転上限温度と比べて大気との温度差が少ないので、ラジエータにて十分な冷却能力を得るには、多量の冷却風を取り込むことのできる大型ラジエータが必要となる。   A solid molecular charge type fuel cell used in a fuel cell vehicle has a relatively low operating upper limit temperature, and has a smaller temperature difference from the atmosphere than an operating upper limit temperature for an internal combustion engine such as a so-called engine. In order to obtain sufficient cooling capacity, a large radiator that can take in a large amount of cooling air is required.

さらに、燃料電池車両では、燃料電池スタックの冷却だけでなく、モータやDC−DCコンバータなどの電子部品の冷却や空調のための熱交換器を有し、車両のフロントグリル後方に大型の燃料電池用メインラジエータ(FCメインラジエータ)と、電気自動車用ラジエータ(EVラジエータ)等とを設置して必要な冷却性能を確保している。   Furthermore, the fuel cell vehicle has a heat exchanger not only for cooling the fuel cell stack but also for cooling electronic components such as motors and DC-DC converters and for air conditioning. Main radiator (FC main radiator), electric vehicle radiator (EV radiator) and the like are installed to ensure the required cooling performance.

燃料電池車両において、全力運転となる長距離登坂や長距離高速走行が続くと燃料電池コンバータ、各種インバータ、エアコンプレッサ等の各ユニットは発熱し、高温状態が継続することがある。オーバーヒートによる機能停止または出力低下を防ぐため、十分な冷却性能を有する大型のラジエータやメインラジエータを補助するサブラジエータ等を設ける必要がある。   In a fuel cell vehicle, if long-distance climbing or long-distance high-speed driving that is full power operation continues, units such as a fuel cell converter, various inverters, and an air compressor may generate heat and continue to be in a high temperature state. In order to prevent a function stop or output decrease due to overheating, it is necessary to provide a large radiator having sufficient cooling performance, a sub-radiator for assisting the main radiator, or the like.

そこで、特許文献1には、車両のフロアパネル外側に取り付けられているマウンティングフレームを用いて、燃料電池を車体のフロアパネル外側に固定し、燃料電池本体とマウンティングフレームとを熱的に接触させて気流による空冷及び水冷のマウンティングフレームにより燃料電池を冷却する技術が開示されている。   Therefore, Patent Document 1 uses a mounting frame attached to the outside of a vehicle floor panel to fix the fuel cell to the outside of the floor panel of the vehicle body so that the fuel cell main body and the mounting frame are in thermal contact with each other. A technique for cooling a fuel cell by an air-cooling and water-cooling mounting frame using an air flow is disclosed.

また、特許文献2には、フロントグリル後方に位置する燃料電池用のラジエータに供給される冷却風の経路と、ボンネットとフロントガラスの間に位置するカウルトップルーバによって空気を取り入れ、ダクトを通って車両用空調装置のラジエータに供給される冷却風の経路と、をお互いに独立して設けることによりラジエータの小型化を実現する技術が開示されている。   In Patent Document 2, air is taken in by a cooling air path supplied to a fuel cell radiator located behind the front grille and a cowl top louver located between the bonnet and the windshield, and passes through the duct. There has been disclosed a technique for realizing a reduction in size of a radiator by providing a path for cooling air supplied to a radiator of a vehicle air conditioner independently of each other.

特開2004−210176号公報JP 2004-210176 A 特開2005−96706号公報JP 2005-96706 A

しかしながら、フロントグリル後方のモータコンパートメント内に、大型の燃料電池用メインラジエータ(FCメインラジエータ)、サブラジエータ(FCサブラジエータ)及び、電気自動車用ラジエータ(EVラジエータ)等を設置した場合、走風抵抗が増加し、他のラジエータによって熱交換されて温度が上昇した空気による冷却では、冷却能力が悪化する場合がある。このようなラジエータは、モータコンパートメントを占有して他部品の搭載性が悪化したり、さらに意匠上の自由度を奪うと共に、空力性能を悪化させていた。   However, when a large fuel cell main radiator (FC main radiator), sub radiator (FC sub radiator), electric vehicle radiator (EV radiator), etc. are installed in the motor compartment behind the front grille, In the case of cooling by air whose temperature has increased and the temperature has been increased by heat exchange with another radiator, the cooling capacity may deteriorate. Such a radiator occupies the motor compartment and deteriorates the mountability of other parts, further deprives the design freedom, and deteriorates the aerodynamic performance.

特許文献1の空冷式や水冷・空冷伴用のシステム等のように自然走行風のみでは冷却力が不足し、長距離坂路走行時などでは冷却能力が不足するおそれがある。特許文献2の床下にFCサブラジエータを設置し、走行風を制御する技術もあるが、空力特性が悪化する場合がある。   As in the air-cooled type or water-cooled / air-cooled system of Patent Document 1, the cooling power is insufficient only with natural traveling wind, and the cooling capacity may be insufficient when traveling on a long-distance slope. Although there is a technique for controlling a traveling wind by installing an FC sub-radiator under the floor of Patent Document 2, there is a case where aerodynamic characteristics are deteriorated.

そこで、本発明に係る燃料電池システムでは、効率よく燃料電池の冷却が可能な車両搭載型の燃料電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the fuel cell system according to the present invention is to provide a vehicle-mounted fuel cell system capable of efficiently cooling the fuel cell.

以上のような目的を達成するために、本発明に係る燃料電池システムは、車両の床下に燃料電池スタックを搭載する燃料電池システムにおいて、冷却能力を可変させるため、第1のラジエータによって冷却された冷媒をさらに冷却するための切替弁を介して接続される第2のラジエータと、第2のラジエータ周りの空気の流れを作る気流形成手段と、を有し、第2のラジエータは、車両の床下に搭載された燃料電池スタックの下部に配置され、気流形成手段は車両中心軸に沿って流れる気流により第2のラジエータを冷却することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the fuel cell system according to the present invention is cooled by the first radiator in order to vary the cooling capacity in the fuel cell system in which the fuel cell stack is mounted under the floor of the vehicle. A second radiator connected via a switching valve for further cooling the refrigerant, and airflow forming means for creating a flow of air around the second radiator, and the second radiator is under the floor of the vehicle The airflow forming means cools the second radiator by the airflow flowing along the vehicle central axis.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、気流形成手段は、第2のラジエータの車両後方に冷却ファンを有し、第2のラジエータ周囲の空気の流れを形成することを特徴とする。   Further, in the fuel cell system according to the present invention, the airflow forming means has a cooling fan behind the second radiator and forms a flow of air around the second radiator.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、反応ガス中に凝結した反応水を分離する気液分離器から得られた反応水を滴下調整弁により第2のラジエータに滴下して気化熱により冷却することを特徴とする。   Moreover, in the fuel cell system according to the present invention, the reaction water obtained from the gas-liquid separator that separates the reaction water condensed in the reaction gas is dropped on the second radiator by the dropping adjustment valve and cooled by the heat of vaporization. It is characterized by that.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、車両のグリル、カウル及びバンパー下端から第2のラジエータに走行風を導入する導入板を設けたことを特徴とする。   Further, the fuel cell system according to the present invention is characterized in that an introduction plate is provided for introducing running air to the second radiator from the lower end of the grille, cowl and bumper of the vehicle.

さらに、本発明に係る燃料電池システムにおいて、導入した走行風により燃料電池スタックを冷却するため、燃料電池スタックケースに冷却フィンを設けたことを特徴とする。   Furthermore, in the fuel cell system according to the present invention, a cooling fin is provided in the fuel cell stack case in order to cool the fuel cell stack by the introduced traveling wind.

本発明に係る燃料電池システムでは、メインラジエータを通過する気流(走行風)と、車両中央部に位置する床下サブラジエータを通過する気流(走行風)と、の合成風を利用する「動圧効果」により効率的な燃料電池の冷却を可能にするという効果がある。   In the fuel cell system according to the present invention, the “dynamic pressure effect” uses the combined wind of the airflow passing through the main radiator (running wind) and the airflow passing through the underfloor sub-radiator located in the center of the vehicle (running wind). This has the effect of enabling efficient cooling of the fuel cell.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システムを有する車両の構成を示した構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration of a vehicle having a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池で生成された反応水をサブラジエータに滴下するパージモジュールを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the purge module which dripping the reaction water produced | generated with the fuel cell which concerns on this embodiment to a sub radiator. 車両底面側から示した図であり、第1の実施形態に係る燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを説明する説明図である。It is the figure shown from the vehicle bottom face side, and is explanatory drawing explaining the flow of the cooling wind which flows around the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 車両前面側から示した図であり、第1の実施形態に係る燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを説明する説明図である。It is the figure shown from the vehicle front side, and is explanatory drawing explaining the flow of the cooling air which flows around the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 車両側面側から示した図であり、第2の実施形態に係る燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを説明する説明図である。It is a figure shown from the vehicle side surface side, and is explanatory drawing explaining the flow of the cooling wind which flows around the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment. 車両底面側から示した図であり、第2の実施形態に係る燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを説明する説明図である。It is the figure shown from the vehicle bottom face side, and is explanatory drawing explaining the flow of the cooling wind which flows around the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment. 車両前面側から示した図であり、第2の実施形態に係る燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを説明する説明図である。It is the figure shown from the vehicle front side, and is explanatory drawing explaining the flow of the cooling air which flows around the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

図1は本発明における第1の実施形態である燃料電池車両1の構成を示している。図1の燃料電池車両1には、車両フロント部に設けられEVラジエータ16、FCラジエータ15及びメインラジエータファン13が配置されており、メインラジエータファン13はグリル21から走行風を取り入れる。車両フロント部には車両を駆動するモータや駆動系が配置されたモータコンパートメントがあり、メインラジエータファン13により取り込まれた走行風は車両床下部に搭載された燃料電池ケース10と後方の水素タンク12へ導かれることになる。   FIG. 1 shows the configuration of a fuel cell vehicle 1 according to the first embodiment of the present invention. In the fuel cell vehicle 1 of FIG. 1, an EV radiator 16, an FC radiator 15, and a main radiator fan 13 are disposed at the front portion of the vehicle, and the main radiator fan 13 takes in traveling wind from a grille 21. The front part of the vehicle has a motor compartment in which a motor and a drive system for driving the vehicle are arranged. The traveling wind taken in by the main radiator fan 13 is a fuel cell case 10 mounted on the lower part of the vehicle floor and a hydrogen tank 12 at the rear. Will be led to.

別の走行風は、フード22とフロントウインドウ28との間に設けられたカウルトップルーバ23から導かれ、ダクトを通り車両床下部に搭載された燃料電池ケース10へ導かれる。燃料電池ケース10の前方には、空冷フィン18により熱を放出可能なDC/DCコンバータ11が配置され、燃料電池ケース10の下側にはサブラジエータ17が配置されている。さらに、燃料電池ケース10の後方には、上述したメインラジエータファン13による気流と、カウルトップルーバ23から導かれた走行風と、が合成され、さらに、サブラジエータ17周りの空気を排出するサブラジエータファン14により多量の走行風を取り入れることが可能となる。   Another traveling wind is guided from a cowl top louver 23 provided between the hood 22 and the front window 28, and is guided to the fuel cell case 10 mounted on the lower part of the vehicle floor through the duct. A DC / DC converter 11 capable of releasing heat by air cooling fins 18 is disposed in front of the fuel cell case 10, and a sub-radiator 17 is disposed below the fuel cell case 10. Further, behind the fuel cell case 10, the air flow generated by the main radiator fan 13 and the traveling wind guided from the cowl top louver 23 are combined, and further, a sub-radiator that discharges air around the sub-radiator 17. A large amount of traveling wind can be taken in by the fan 14.

図2には燃料電池システム2が示されている。燃料電池システム2は、放熱のための燃料電池用のFCラジエータ15と、メインラジエータファン13と、冷却水の流れを切り替える切替弁24と、燃料電池スタック20及び発電時に生成される水を排出してサブラジエータ17に滴下する排出弁を有するパージモジュール19とを格納する燃料電池ケース10と、サブラジエータ17と、サブラジエータファン14と、を有している。このパージモジュール19は、反応水をサブラジエータ17に滴下することにより気化熱による冷却が可能となっている。   FIG. 2 shows a fuel cell system 2. The fuel cell system 2 discharges a fuel cell FC radiator 15 for heat dissipation, a main radiator fan 13, a switching valve 24 for switching the flow of cooling water, the fuel cell stack 20, and water generated during power generation. The fuel cell case 10 that houses the purge module 19 having a discharge valve that drops onto the sub-radiator 17, the sub-radiator 17, and the sub-radiator fan 14. The purge module 19 can be cooled by heat of vaporization by dropping reaction water onto the sub-radiator 17.

図2の燃料電池システム2では、燃料電池の作動温度を適切に保つため、ポンプ42によって冷却水が循環されている。ポンプ42から吐出される冷却水はFCラジエータ15に供給され、FCラジエータ15によって冷却水が冷却される。図示しない燃料電池制御装置は、始動時や低温走行時において、燃料電池スタック20の作動温度が低い場合には、燃料電池制御装置は切替弁24によりサブラジエータ17をバイパスし、FCラジエータ15からの冷却水のみを燃料電池スタック20の冷却路に供給する。これにより、氷点下となる極低温時にも対応している。   In the fuel cell system 2 of FIG. 2, cooling water is circulated by the pump 42 in order to keep the operating temperature of the fuel cell appropriately. The cooling water discharged from the pump 42 is supplied to the FC radiator 15, and the cooling water is cooled by the FC radiator 15. The fuel cell control device (not shown) bypasses the sub-radiator 17 by the switching valve 24 when the operating temperature of the fuel cell stack 20 is low at the time of start-up or low-temperature driving, and the fuel cell control device from the FC radiator 15 Only the cooling water is supplied to the cooling path of the fuel cell stack 20. As a result, it can cope with extremely low temperatures that are below freezing.

高速走行時や長距離坂路走行時等のように燃料電池スタック20が高温で作動している場合には、切替弁24により冷却水がサブラジエータ17に供給され、冷却水が追加冷却された後に燃料電池スタック20の冷却路に供給される。燃料電池スタック20の冷却路を通過する際に高温となった冷却水は、ポンプ42によってFCラジエータ15に送られることになる。さらに、燃料電池スタックが高温状態を継続する場合は、燃料電池スタック20が発電をし続けている状態であり反応水が大量に発生するため、パージモジュール19によって反応水を利用し、気化熱冷却を行う。   When the fuel cell stack 20 is operating at a high temperature, such as when traveling at high speed or traveling on a long-distance slope, the cooling water is supplied to the sub-radiator 17 by the switching valve 24, and the cooling water is additionally cooled. It is supplied to the cooling path of the fuel cell stack 20. Cooling water that has become hot when passing through the cooling path of the fuel cell stack 20 is sent to the FC radiator 15 by the pump 42. Further, when the fuel cell stack continues to be in a high temperature state, the fuel cell stack 20 continues to generate electricity and a large amount of reaction water is generated. Therefore, the reaction module is used by the purge module 19 to cool the vaporized heat. I do.

図3は燃料電池で生成された反応水をサブラジエータに滴下する排出弁(滴下調整弁)を有するパージモジュール19を示している。パージモジュール19は燃料電池ケース10の車両前方側に配置され、サブラジエータ17は下側に傾斜角θ(例えば、約5度程度)傾けて配置されているため、パージモジュール19によって滴下された反応水はサブラジエータ17の表面に沿って広い範囲を濡らすことになる。   FIG. 3 shows a purge module 19 having a discharge valve (drop adjusting valve) for dropping the reaction water generated by the fuel cell to the sub-radiator. The purge module 19 is disposed on the vehicle front side of the fuel cell case 10 and the sub-radiator 17 is disposed on the lower side with an inclination angle θ (for example, about 5 degrees), so that the reaction dropped by the purge module 19 is performed. The water will wet a wide area along the surface of the sub-radiator 17.

反応水は気液分離器によって分離され、通常は排気管に送られ車外に排出される。高速走行・長距離坂路走行時などで燃料電池が高温動作、全力運転を行っている時には、発電に伴い大量の反応水が発生し、大量の反応水が排気管から車外に排出される。そこで、本実施形態では、燃料電池の作動温度に応じてパージモジュール19にて反応水を滴下し、気化熱によりサブラジエータ17を効率良く冷却することでサブラジエータの小型化が実現可能となった。   The reaction water is separated by a gas-liquid separator and is usually sent to an exhaust pipe and discharged outside the vehicle. When the fuel cell is operating at high temperature and full power, such as during high-speed driving or long-distance hill driving, a large amount of reaction water is generated with power generation, and a large amount of reaction water is discharged from the exhaust pipe to the outside of the vehicle. Therefore, in the present embodiment, the reaction water is dropped by the purge module 19 according to the operating temperature of the fuel cell, and the sub-radiator 17 can be efficiently cooled by the heat of vaporization, thereby making it possible to reduce the size of the sub-radiator. .

図4は燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを車両底面側から示している。本発明における特徴事項の一つは、走行風マネージメントとサブラジエータファン14による床下送風マネージメントとの合成風により効率よく冷やすというものである。   FIG. 4 shows the flow of cooling air flowing around the fuel cell system from the vehicle bottom side. One of the features in the present invention is that cooling is efficiently performed by a combined wind of running wind management and underfloor ventilation management by the sub-radiator fan 14.

図4に示したように、燃料電池車両1の床下には複数の導風フィン(導風板)38,39を有するフロントアンダーカバー33が設けられ、ホイールハウスライナ37に通風用の複数のスリット36を設け、FCラジエータ15を通過した走行風の一部を排出させている。また、車両中央部には燃料電池ケース10と、燃料電池ケースの下側にはサブラジエータ17が配置され、その後方にはサブラジエータファン14が配置されている。   As shown in FIG. 4, a front under cover 33 having a plurality of wind guide fins (wind guide plates) 38 and 39 is provided under the floor of the fuel cell vehicle 1, and a plurality of slits for ventilation are provided in the wheel house liner 37. 36 is provided to discharge part of the traveling wind that has passed through the FC radiator 15. A fuel cell case 10 is disposed at the center of the vehicle, a sub radiator 17 is disposed below the fuel cell case, and a sub radiator fan 14 is disposed behind the fuel cell case 10.

図5は燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを車両前面側から示している。床下のサブラジエータ17に導入する走行風は、以下の3方向から取り入れている。第1はモータコンパートメント内からグリル21、カウルトップルーバ23、バンパー26下端等から入ってくる走行風であり、第2の走行風はフロントホイール部からタイヤの回転も加わり乱流となって入ってくる空気である。さらに、第3の走行風はアンダーカバー、フロントのバンパー26下面から入ってくる空気である。この3方向の走行風のうち、第1のモータコンパートメントから入ってくる空気は、FCラジエータ15及びEVラジエータ16を通過した後の空気であるため、比較的高温となるが、上述した合成風により風量を増加させることで冷却能力を高めることが可能である。さらに、障害物による通風抵抗を減少させるため、床下の空気を積極的に吸い出すことにより空力性能を向上させると共に燃費も向上させている。   FIG. 5 shows the flow of cooling air flowing around the fuel cell system from the front side of the vehicle. The traveling wind introduced into the sub-radiator 17 under the floor is taken from the following three directions. The first is the traveling wind that enters from the motor compartment through the grill 21, the cowl top louver 23, the lower end of the bumper 26, etc., and the second traveling wind enters the turbulent flow with the rotation of the tire from the front wheel part. Air coming. Further, the third traveling wind is air entering from the under cover and the lower surface of the front bumper 26. Of the three-direction traveling winds, the air that enters from the first motor compartment is air that has passed through the FC radiator 15 and the EV radiator 16, and thus becomes relatively hot. It is possible to increase the cooling capacity by increasing the air volume. Furthermore, in order to reduce ventilation resistance due to obstacles, aerodynamic performance is improved and fuel efficiency is improved by actively sucking out air under the floor.

次に、第2の実施形態について記述する。本実施形態では比較的高温となったメインラジエータファン13の走行風をサブラジエータ17の冷却に用いるのではなく、近傍を通過させることにより引き込み風を発生させてサブラジエータ17を通過する走行風を増やすものである。   Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the running wind of the main radiator fan 13 that has become relatively high is not used for cooling the sub-radiator 17, but the running wind that passes through the sub-radiator 17 is generated by passing the vicinity and generating the draft wind. It is to increase.

図6は燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを車両側面側から示している。図6に示すように、センタートンネル27にDC/DCコンバータ11、フロントシート25の床下に燃料電池ケース10を配置、その下方にサブラジエータ17を配置すると共に、サスペンションアンダーカバー34の後端に導風フィン38を追加し、FCアンダーカバー35にも導風フィン39を設けている。   FIG. 6 shows the flow of cooling air flowing around the fuel cell system from the side of the vehicle. As shown in FIG. 6, the DC / DC converter 11 is disposed in the center tunnel 27, the fuel cell case 10 is disposed under the floor of the front seat 25, the sub-radiator 17 is disposed below the fuel cell case 10, and led to the rear end of the suspension undercover 34. A wind fin 38 is added, and a wind guide fin 39 is also provided in the FC under cover 35.

本実施形態で特徴的な事項は、図6(A)に示すように、車両中心軸を流れるサブラジエータへ17の走行風は、カウルトップルーバ23、FCアンダーカバー35、フロントアンダーカバー33下面から入って来る走行風を主に使用することにより冷却効果をさらに高めている。また、図6(B)に示すように、メインラジエータファン13を通過した比較的高温の走行風をホイールハウスライナ37のスリットからフロントタイヤ31の乱流を利用して排出すると共に、FCアンダーカバー35に設けた導風フィン39により車両の中心軸を避けて車両床下の両側から下方後方へ排出された空気は走行風とサブラジエータファン14の風の流れで発生する「動圧効果」によって排出効果を向上させたことである。   As shown in FIG. 6 (A), the characteristic feature of this embodiment is that the traveling wind of 17 to the sub-radiator flowing through the vehicle central axis is generated from the lower surface of the cowl top louver 23, the FC under cover 35, and the front under cover 33. The cooling effect is further enhanced by mainly using the incoming traveling wind. Further, as shown in FIG. 6 (B), the relatively high temperature running wind that has passed through the main radiator fan 13 is discharged from the slit of the wheel house liner 37 using the turbulent flow of the front tire 31 and the FC under cover. Air that is discharged downward and rearward from both sides under the vehicle floor by the air guide fins 39 provided on the vehicle 35 is discharged by the “dynamic pressure effect” generated by the flow of the traveling wind and the wind of the sub radiator fan 14. The effect is improved.

図7は燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを車両底面側から示している。図7に示すように、ホイールハウスライナ37の前後に通風用のスリットを追加し、メインラジエータファン13の比較的高温になった走行風は、ホールハウス後部のスリットより車両側面に沿って流れ出すことにより、サブラジエータ17には影響を与えることが少ない。また、フロントタイヤ31の周囲に発生する乱流を活用してその他の走行風を車両後方へ流すことでタイヤ周りの空力損失を減少させる。さらに、アンダーカバーの導風フィン38,39と、走行風にサブラジエータファン14の力を加えて、床下の風の流れを大きくさせる導風効果によって、走行風の一部は車両中央付近に集約される。   FIG. 7 shows the flow of cooling air flowing around the fuel cell system from the vehicle bottom side. As shown in FIG. 7, ventilation slits are added before and after the wheel house liner 37 so that the relatively high temperature of the main radiator fan 13 flows from the slits at the rear of the hall house along the side of the vehicle. Therefore, the sub radiator 17 is hardly affected. In addition, aerodynamic loss around the tire is reduced by using the turbulent flow generated around the front tire 31 to flow other traveling winds to the rear of the vehicle. Furthermore, a part of the traveling wind is concentrated near the center of the vehicle by the wind guide fins 38 and 39 for the under cover and the wind guiding effect that applies the force of the sub radiator fan 14 to the traveling wind to increase the flow of the wind under the floor. Is done.

図8は燃料電池システムの周囲を流れる冷却風の流れを車両前面側から示している。走行風をサブラジエータファン14により車両後方に引き出すことにより、モータコンパートメント内の通風抵抗は減らすことができるため、FCラジエータの大型化によるフロント開口部が大きくなっても空力性能を低下を抑えることが可能となる。また、このような走行風の流れを作ることで効率良くDC/DCコンバータ11、燃料電池ケース10及びサブラジエータ17を冷やすということを可能にしている。   FIG. 8 shows the flow of cooling air flowing around the fuel cell system from the front side of the vehicle. By pulling the traveling wind to the rear of the vehicle by the sub radiator fan 14, the ventilation resistance in the motor compartment can be reduced, so that the aerodynamic performance can be suppressed from being lowered even if the front opening is increased due to the enlargement of the FC radiator. It becomes possible. Further, by making such a flow of traveling wind, it is possible to cool the DC / DC converter 11, the fuel cell case 10, and the sub-radiator 17 efficiently.

本発明に係る燃料電池システムの冷却方法は、上述した燃料電池下部に設けたサブラジエータとサブラジエータファンにより燃料電池の冷却が可能となることから、燃料電池車両に好適に適用することが可能である。   The cooling method of the fuel cell system according to the present invention can be suitably applied to a fuel cell vehicle because the fuel cell can be cooled by the sub-radiator and the sub-radiator fan provided at the lower part of the fuel cell. is there.

1 燃料電池車両、2 燃料電池システム、10 燃料電池ケース、11 DC/DCコンバータ、12 水素タンク、13 メインラジエータファン、14 サブラジエータファン、15 FCラジエータ、16 EVラジエータ、17 サブラジエータ、18 空冷フィン、19 パージモジュール、20 燃料電池スタック、21 グリル、22 フード、23 カウルトップルーバ、24 切替弁、25 フロントシート、26 バンパー、27 センタートンネル、28 フロントウインドウ、31 フロントタイヤ、33 フロントアンダーカバー、34 サスペンションアンダーカバー、35 FCアンダーカバー、36 スリット、37 ホイールハウスライナ、38,39 導風フィン、42 ポンプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell vehicle, 2 Fuel cell system, 10 Fuel cell case, 11 DC / DC converter, 12 Hydrogen tank, 13 Main radiator fan, 14 Sub radiator fan, 15 FC radiator, 16 EV radiator, 17 Sub radiator, 18 Air cooling fin , 19 Purge module, 20 Fuel cell stack, 21 Grill, 22 Hood, 23 Cowl top louver, 24 Switching valve, 25 Front seat, 26 Bumper, 27 Center tunnel, 28 Front window, 31 Front tire, 33 Front under cover, 34 Suspension under cover, 35 FC under cover, 36 slits, 37 wheel house liner, 38, 39 wind guide fins, 42 pump.

Claims (5)

車両の床下に燃料電池スタックを搭載する燃料電池システムにおいて、
冷却能力を可変させるため、第1のラジエータによって冷却された冷媒をさらに冷却するための切替弁を介して接続される第2のラジエータと、
第2のラジエータ周りの空気の流れを作る気流形成手段と、
を有し、
第2のラジエータは、車両の床下に搭載された燃料電池スタックの下部に配置され、
気流形成手段は車両中心軸に沿って流れる気流により第2のラジエータを冷却することを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system in which a fuel cell stack is mounted under the floor of a vehicle,
A second radiator connected via a switching valve for further cooling the refrigerant cooled by the first radiator in order to vary the cooling capacity;
Airflow forming means for creating a flow of air around the second radiator;
Have
The second radiator is disposed at the bottom of the fuel cell stack mounted under the floor of the vehicle,
The fuel cell system, wherein the airflow forming means cools the second radiator by an airflow flowing along the vehicle central axis.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
気流形成手段は、第2のラジエータの車両後方に冷却ファンを有し、第2のラジエータ周囲の空気の流れを形成することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
The air flow forming means has a cooling fan at the rear of the second radiator and forms a flow of air around the second radiator.
請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
反応ガス中に凝結した反応水を分離する気液分離器から得られた反応水を滴下調整弁により第2のラジエータに滴下して気化熱により冷却することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2,
A fuel cell system, wherein reaction water obtained from a gas-liquid separator that separates reaction water condensed in a reaction gas is dropped onto a second radiator by a dropping adjustment valve and cooled by heat of vaporization.
請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
車両のグリル、カウル及びバンパー下端から第2のラジエータに走行風を導入する導入板を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A fuel cell system, characterized in that an introduction plate for introducing traveling wind from the lower end of a vehicle grill, cowl and bumper to the second radiator is provided.
請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
導入した走行風により燃料電池スタックを冷却するため、燃料電池スタックケースに冷却フィンを設けたことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
A fuel cell system, wherein a cooling fin is provided in a fuel cell stack case in order to cool the fuel cell stack with the introduced traveling wind.
JP2009126111A 2009-05-26 2009-05-26 Fuel cell system Pending JP2010274675A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009126111A JP2010274675A (en) 2009-05-26 2009-05-26 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009126111A JP2010274675A (en) 2009-05-26 2009-05-26 Fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010274675A true JP2010274675A (en) 2010-12-09

Family

ID=43422065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009126111A Pending JP2010274675A (en) 2009-05-26 2009-05-26 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010274675A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147406A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 スズキ株式会社 Fuel cell vehicle
WO2012150629A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
CN105591123A (en) * 2014-11-10 2016-05-18 丰田自动车株式会社 Fuel cell module
JP2018016282A (en) * 2016-07-29 2018-02-01 トヨタ自動車株式会社 Vehicle structure
JP6428871B1 (en) * 2017-08-01 2018-11-28 マツダ株式会社 Vehicle front suspension peripheral structure
CN109398072A (en) * 2018-12-05 2019-03-01 江苏理工学院 Intelligent air-inlet grille
JP2020147069A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 日産自動車株式会社 Cooling device of electric four-wheel-drive vehicle
CN112848962A (en) * 2021-03-01 2021-05-28 江苏理工学院 Battery box and dismounting device thereof
CN112928302A (en) * 2021-01-22 2021-06-08 北京新能源汽车技术创新中心有限公司 Fuel cell heat dissipation module and automobile
US11639097B2 (en) 2020-06-24 2023-05-02 Honda Motor Co., Ltd. Thermal management system for a vehicle
US11642933B2 (en) 2020-06-24 2023-05-09 Honda Motor Co., Ltd. Heat transfer system for a vehicle
DE102021116235B4 (en) 2020-06-24 2024-01-04 Honda Motor Co., Ltd. Heat transfer system and heat exchanger on an upper body for a vehicle

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2504865B (en) * 2011-04-28 2018-03-21 Suzuki Motor Corp Fuel cell vehicle
US9647280B2 (en) 2011-04-28 2017-05-09 Suzuki Motor Corporation Fuel cell vehicle
GB2504865A (en) * 2011-04-28 2014-02-12 Suzuki Motor Corp Fuel cell vehicle
WO2012147406A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 スズキ株式会社 Fuel cell vehicle
JP5120576B2 (en) * 2011-05-02 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
US8673467B2 (en) 2011-05-02 2014-03-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell vehicle
WO2012150629A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
JP2016091940A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell module
CN105591123A (en) * 2014-11-10 2016-05-18 丰田自动车株式会社 Fuel cell module
DE102017116766B4 (en) * 2016-07-29 2021-01-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha VEHICLE CONFIGURATION
JP2018016282A (en) * 2016-07-29 2018-02-01 トヨタ自動車株式会社 Vehicle structure
US10486526B2 (en) 2016-07-29 2019-11-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle configuration
JP6428871B1 (en) * 2017-08-01 2018-11-28 マツダ株式会社 Vehicle front suspension peripheral structure
JP2019026133A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 マツダ株式会社 Front suspension peripheral structure of vehicle
CN109398072A (en) * 2018-12-05 2019-03-01 江苏理工学院 Intelligent air-inlet grille
CN109398072B (en) * 2018-12-05 2024-05-24 江苏理工学院 Intelligent air inlet grille
JP2020147069A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 日産自動車株式会社 Cooling device of electric four-wheel-drive vehicle
JP7137497B2 (en) 2019-03-11 2022-09-14 日産自動車株式会社 Cooling device for electric four-wheel drive vehicle
US11639097B2 (en) 2020-06-24 2023-05-02 Honda Motor Co., Ltd. Thermal management system for a vehicle
US11642933B2 (en) 2020-06-24 2023-05-09 Honda Motor Co., Ltd. Heat transfer system for a vehicle
DE102021116235B4 (en) 2020-06-24 2024-01-04 Honda Motor Co., Ltd. Heat transfer system and heat exchanger on an upper body for a vehicle
US11890923B2 (en) 2020-06-24 2024-02-06 Honda Motor Co., Ltd. Upper body heat exchanger for vehicles
CN112928302A (en) * 2021-01-22 2021-06-08 北京新能源汽车技术创新中心有限公司 Fuel cell heat dissipation module and automobile
CN112848962A (en) * 2021-03-01 2021-05-28 江苏理工学院 Battery box and dismounting device thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010274675A (en) Fuel cell system
JP4557738B2 (en) Fuel cell vehicle cooling system
JP5436673B2 (en) Vehicle comprising at least one cooling circuit for cooling a fuel cell system
JP5131410B2 (en) Vehicle cooling structure
JP5655952B2 (en) Vehicle front structure
US7481288B2 (en) Cooling Arrangement for a fuel-cell vehicle
US7455136B2 (en) Cooling system for a rearward portion of a vehicle and method of cooling
JP2011116347A (en) Environment-friendly cooling system for vehicle
JP4614688B2 (en) A cooling system and a hybrid vehicle equipped with it.
JP2005035476A (en) Cooling device for vehicle
JP2010119282A (en) Thermal management system
WO2013111367A1 (en) Fuel cell vehicle
JP5024353B2 (en) Cooling system for electrical equipment
US8763735B2 (en) Cooling system for electric vehicle and cooling method for electrical component
CN114502403B (en) Cooling device for a motor vehicle
JP2012156010A (en) Battery cooling structure
JP4323307B2 (en) Vehicle heat exchanger system
JP2007186047A (en) Vehicular heat exchanger
JP2017199611A (en) On-vehicle fuel cell system
JP2011102068A (en) Cooling air introducing structure
KR20060028594A (en) Cooling system of hybrid vehicle
CN105922861A (en) Heat dissipation device for vehicle and vehicle with same
JP2006248333A (en) Cooling system for vehicle
JP2006044337A (en) Cooling device for vehicle
JP7182657B2 (en) vehicle