JP2010277816A - Cooling system for fuel-cell loading vehicle - Google Patents

Cooling system for fuel-cell loading vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2010277816A
JP2010277816A JP2009128644A JP2009128644A JP2010277816A JP 2010277816 A JP2010277816 A JP 2010277816A JP 2009128644 A JP2009128644 A JP 2009128644A JP 2009128644 A JP2009128644 A JP 2009128644A JP 2010277816 A JP2010277816 A JP 2010277816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
electric drive
cooling
refrigerant
drive system
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.)
Granted
Application number
JP2009128644A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5388698B2 (en
JP2010277816A5 (en
Inventor
Toshikatsu Katagiri
敏勝 片桐
Katsumi Hayashi
勝美 林
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2009128644A priority Critical patent/JP5388698B2/en
Publication of JP2010277816A publication Critical patent/JP2010277816A/en
Publication of JP2010277816A5 publication Critical patent/JP2010277816A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5388698B2 publication Critical patent/JP5388698B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for unifying the cooling system of a fuel cell and the cooling system of an electric driving system, and making a cooling medium circulate through both the cooling systems using identical same pump. <P>SOLUTION: Cooling water from a first radiator and a second radiator connected in series is branched into two at a branching point 106, one of them is supplied from an electric driving system 107 to a fuel cell 111, and the other is supplied from a flow volume distribution control valve 108 to the fuel cell 111. Cooling water cooled at the radiator is supplied to the electric driving system 107, and the cooling water cooled at the radiator and the cooling water, removing the heat from the electric driving system 107, after being cooled at the radiator are mixed and supplied to the fuel cell. As a result, circulation of cooling water necessary for cooling both the electric driving system 107 required for relatively retaining at a low temperature and the fuel cell 111 required for retaining at high temperature relatively can be carried out using a single pump 110. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池搭載車輌の冷却システムに係り、特に、システムを簡素化する技術に関する。   The present invention relates to a cooling system for a vehicle equipped with a fuel cell, and more particularly to a technique for simplifying the system.

燃料電池を搭載した車輌における燃料電池の冷却に関する技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載された技術が公知である。燃料電池は、発電に際して発熱するが、その温度は管理する必要がある。また、電動駆動系の冷却もモータの過熱やモータを駆動する駆動回路の半導体デバイスの熱破壊を避けるために必要となる。   As a technique related to cooling of a fuel cell in a vehicle equipped with a fuel cell, techniques described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. A fuel cell generates heat during power generation, but its temperature needs to be controlled. Also, cooling of the electric drive system is necessary to avoid overheating of the motor and thermal destruction of the semiconductor device of the drive circuit that drives the motor.

燃料電池と電動駆動系の適切な冷却温度は、異なっている。例えばある種の固体高分子型燃料電池は、９５℃程度の温度に保つことが、発電効率の観点から適切となる。一方、半導体デバイスは、熱破壊や熱暴走を防ぐために７０℃程度以下に保つ必要がある。このため、従来の車載型の冷却システムでは、燃料電池の冷却系と、電動駆動系の冷却系とは、別系統とされ、２系統の冷却系を備えていた。   The appropriate cooling temperatures for the fuel cell and the electric drive system are different. For example, it is appropriate for a certain polymer electrolyte fuel cell to maintain a temperature of about 95 ° C. from the viewpoint of power generation efficiency. On the other hand, the semiconductor device needs to be kept at about 70 ° C. or lower in order to prevent thermal destruction and thermal runaway. For this reason, in the conventional in-vehicle cooling system, the cooling system for the fuel cell and the cooling system for the electric drive system are separate systems and have two cooling systems.

図６は、従来技術における燃料電池を搭載した車輌の冷却系の概要を示すブロック図である。図６には、車輌に搭載された冷却系５００が示されている。図６において、図の上方が車輌の前方となる。冷却系５００は、燃料電池用ラジエータ５０１を備えている。燃料電池用ラジエータ５０１は、冷却水を空冷する。空冷された冷却水は、ポンプ５０２によって循環経路５０３内を流され、燃料電池５０４に供給される。燃料電池５０４から熱（反応熱）を奪った冷却水は、燃料電池用ラジエータ５０１に戻され、そこで再び冷却される。   FIG. 6 is a block diagram showing an outline of a cooling system for a vehicle equipped with a fuel cell according to the prior art. FIG. 6 shows a cooling system 500 mounted on a vehicle. In FIG. 6, the upper side of the figure is the front of the vehicle. The cooling system 500 includes a fuel cell radiator 501. The fuel cell radiator 501 air-cools the cooling water. The air-cooled cooling water is caused to flow through the circulation path 503 by the pump 502 and supplied to the fuel cell 504. The cooling water that has taken heat (reaction heat) from the fuel cell 504 is returned to the fuel cell radiator 501 where it is cooled again.

燃料電池５０８の冷却系では、燃料電池５０４から排出された部分における冷却水の温度が、例えば９５℃となるように、ポンプ５０２の出力が調整される。   In the cooling system of the fuel cell 508, the output of the pump 502 is adjusted so that the temperature of the cooling water in the portion discharged from the fuel cell 504 is, for example, 95 ° C.

他方において、冷却系５００は、電動駆動系用ラジエータ５０５を備えている。電動駆動系用ラジエータ５０５は、冷却水を空冷し、空冷された冷却水は、ポンプ５０６によって循環経路５０７内を流され、電動駆動系５０８に供給される。電動駆動系５０８には、例えば駆動力を発生するモータや、このモータを駆動する駆動回路の半導体デバイス等が含まれ、それらが冷却水によって冷却される。電動駆動系を冷却した冷却水は、電動駆動系用ラジエータ５０５に戻され、そこで再び冷却される。   On the other hand, the cooling system 500 includes an electric drive system radiator 505. The electric drive system radiator 505 air-cools the cooling water, and the air-cooled cooling water flows through the circulation path 507 by the pump 506 and is supplied to the electric drive system 508. The electric drive system 508 includes, for example, a motor that generates a driving force, a semiconductor device of a drive circuit that drives the motor, and the like, which are cooled by cooling water. The cooling water that has cooled the electric drive system is returned to the electric drive system radiator 505, where it is cooled again.

電動駆動系５０８の冷却系では、電動駆動系５０８から排出された部分における冷却水の温度が、例えば７０℃となるように、ポンプ５０６の出力が調整される。   In the cooling system of the electric drive system 508, the output of the pump 506 is adjusted so that the temperature of the cooling water in the portion discharged from the electric drive system 508 is, for example, 70 ° C.

特開２０００−３１５５１３号公報JP 2000-315513 A 特開２００２−１４１０７９号公報JP 2002-141079 A

図６に示す冷却システムは、燃料電池と電動駆動系とにそれぞれポンプ（５０２、５０６）が必要となり構成が複雑となる。また、ポンプ２台分の電源電力が必要となる。このことは、乗用車のように小形化、軽量化、低消費エネルギー化、低コスト化が要求されるシステムに適用する場合に障害となる。   The cooling system shown in FIG. 6 requires a pump (502, 506) for the fuel cell and the electric drive system, and the configuration becomes complicated. In addition, power for two pumps is required. This becomes an obstacle when it is applied to a system that requires miniaturization, weight reduction, low energy consumption, and low cost like a passenger car.

そこで本発明は、燃料電池の冷却系と電動駆動系の冷却系とを統合し、同一のポンプで両冷却系に冷却媒体を循環させる技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for integrating a cooling system of a fuel cell and a cooling system of an electric drive system and circulating a cooling medium through both cooling systems using the same pump.

請求項１に記載の発明は、燃料電池を搭載し電動により走行可能な車輌にあって、車輌の幅方向に延在する複数のラジエータと、前記複数のラジエータからの冷媒の流れの下流側に配置された冷却対象となる電動駆動系の要素と、前記電動駆動系の要素を冷却した後の冷媒により冷却される燃料電池と、前記冷媒に流れを与える冷媒ポンプとを備えることを特徴とする燃料電池搭載車輌の冷却システムである。   The invention according to claim 1 is a vehicle equipped with a fuel cell and capable of traveling by electric drive, and a plurality of radiators extending in a width direction of the vehicle, and a downstream side of a flow of refrigerant from the plurality of radiators. An electric drive system element to be cooled, a fuel cell cooled by a refrigerant after cooling the electric drive system element, and a refrigerant pump for supplying a flow to the refrigerant are provided. This is a cooling system for a fuel cell vehicle.

請求項１に記載の発明によれば、維持温度を相対的に低くする必要のある冷却対象である電動駆動系を冷却した後の冷媒により、維持温度を相対的に高くしてもよい燃料電池の冷却が行われるので、冷媒ポンプが一つであっても冷却バランスを確保することができる。言い替えると、冷却温度が異なる２系統の冷却系を一つの冷媒用ポンプにより動作させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the maintenance temperature may be relatively increased by the refrigerant after cooling the electric drive system that is the cooling target that needs to have a relatively low maintenance temperature. Therefore, even if there is only one refrigerant pump, a cooling balance can be ensured. In other words, two cooling systems having different cooling temperatures can be operated by a single refrigerant pump.

なお、電動駆動系の要素というのは、電動による駆動を行う系を構成する要素のことであり、具体的には、車輌を動かすためのモータ、このモータを駆動するための駆動回路、この駆動回路を構成する電子デバイス、この駆動回路に電力を供給するための電源回路、この電源回路を構成する電子デバイスといったものが挙げられる。この要素は、一つであってもよいし、複数であってもよい。   The elements of the electric drive system are elements that constitute a system that performs electric drive. Specifically, the motor for moving the vehicle, the drive circuit for driving the motor, the drive Examples thereof include an electronic device constituting the circuit, a power supply circuit for supplying power to the drive circuit, and an electronic device constituting the power supply circuit. This element may be one or plural.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のラジエータは、車輌の前進による空気の流れ方向に沿って多段に配置されていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、制限された車輌の内部空間を有効に利用した冷媒の冷却を行うことができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of radiators are arranged in multiple stages along the direction of air flow as the vehicle moves forward. According to the second aspect of the present invention, it is possible to cool the refrigerant by effectively using the limited internal space of the vehicle.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記電動駆動系の要素の上流側に配置され、冷媒の流れを分けるための分岐と、前記分岐から分かれた冷媒を前記電動駆動系の要素をバイパスさせ、その下流側において前記電動駆動系の要素を冷却した冷媒と合流させる冷媒バイパス流路と、前記分岐から分かれた２つの流路の流量比を調整する流量比調整手段とを更に備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a branch for dividing the flow of the refrigerant disposed on the upstream side of the element of the electric drive system and a refrigerant separated from the branch are arranged. A flow rate ratio for adjusting a flow rate ratio between a refrigerant bypass flow path that bypasses the elements of the electric drive system and merges with the refrigerant that has cooled the elements of the electric drive system on the downstream side, and two flow paths separated from the branch And adjusting means.

請求項３に記載の発明によれば、流量比調整手段である、例えば流量分配調整弁の開度を調整することで、燃料電池の温度調整を精密に行える。これにより、燃料電池の発電効率を高く維持できる。また、冷媒ポンプが一つであっても、電動駆動系と燃料電池の温度制御が適切に行える。すなわち、冷媒ポンプが一つであっても、流量分配調整弁の開度を調整することで、分岐から分かれる２系統の流路の流量比が調整され、異なる冷却能力が要求される２系統の冷却系の冷却機能のバランスをとることができる。   According to the third aspect of the present invention, the temperature of the fuel cell can be precisely adjusted by adjusting, for example, the opening degree of the flow rate adjusting valve, which is the flow rate adjusting means. Thereby, the power generation efficiency of the fuel cell can be maintained high. Even if there is only one refrigerant pump, the temperature control of the electric drive system and the fuel cell can be performed appropriately. That is, even if there is only one refrigerant pump, by adjusting the opening of the flow distribution adjusting valve, the flow rate ratio of the two channels separated from the branch is adjusted, and the two systems that require different cooling capacities The cooling function of the cooling system can be balanced.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記電動駆動系の要素を冷却した冷媒の温度を検出する第１の温度センサと、前記燃料電池を冷却した冷媒の温度を検出する第２の温度センサと、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサの出力に基づいて前流流量比調整手段の制御を行う制御手段とを更に備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the first temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant that has cooled the elements of the electric drive system, and the temperature of the refrigerant that has cooled the fuel cell. The apparatus further includes a second temperature sensor to be detected, and a control unit that controls the upstream flow rate ratio adjusting unit based on outputs of the first temperature sensor and the second temperature sensor.

請求項４に記載の発明によれば、２つの温度センサの出力に基づいて、電動駆動系の要素に供給される冷媒の流量と、電動駆動系をバイパスする冷媒の流量との比率が調整される。この構成では、電動駆動系の要素の温度が上昇し、その更なる冷却の必要があれば、前者の流量が増加される。また、燃料電池の温度が上昇し、その更なる冷却が必要であれば、後者の流量が増加される制御が行われる。これにより、冷媒用ポンプが一つであっても、２系統の冷却機能の管理が適切に行われる。   According to the invention described in claim 4, the ratio between the flow rate of the refrigerant supplied to the elements of the electric drive system and the flow rate of the refrigerant bypassing the electric drive system is adjusted based on the outputs of the two temperature sensors. The In this configuration, the temperature of the element of the electric drive system rises, and if the further cooling is necessary, the former flow rate is increased. If the temperature of the fuel cell rises and further cooling is required, the latter control is performed to increase the flow rate. Thereby, even if there is one refrigerant pump, management of the cooling function of the two systems is appropriately performed.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、燃料電池から排出された冷媒を前記複数のラジエータを通さずに前記電動駆動系の要素に供給する供給手段を更に備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the refrigerant discharged from the fuel cell is supplied to the elements of the electric drive system without passing through the plurality of radiators. The apparatus further comprises supply means.

請求項５に記載の発明によれば、燃料電池の温度が、発電効率が低下する低い温度にある場合、電動駆動系の要素にラジエータを通さない冷媒を供給し、さらに電動駆動系の要素で昇温した冷媒が燃料電池に供給される。これにより燃料電池に熱量が供給され、上述した燃料電池の低温状態の解消が計られる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the temperature of the fuel cell is at a low temperature at which the power generation efficiency is lowered, the refrigerant that does not pass the radiator is supplied to the element of the electric drive system, and further, the element of the electric drive system. The refrigerant whose temperature has been increased is supplied to the fuel cell. As a result, the amount of heat is supplied to the fuel cell, and the low temperature state of the fuel cell described above is eliminated.

本発明によれば、燃料電池の冷却系と電動駆動系の冷却系とを統合し、同一のポンプで両冷却系に冷却媒体を循環させる技術が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling system of a fuel cell and the cooling system of an electric drive system are integrated, and the technique which circulates a cooling medium to both cooling systems with the same pump is provided.

実施形態の冷却システムの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the cooling system of embodiment. 実施形態の制御系の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the control system of embodiment. 実施形態の制御動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control operation of embodiment. 車輌の状態と各パラメータの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the state of a vehicle, and each parameter. 実施形態の冷却システムの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the cooling system of embodiment. 従来の冷却システムの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the conventional cooling system.

１．第１の実施形態
（冷却システムの構成）
以下、図１を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、車輌に搭載された冷却システムの概要が示されている。図１において、図の上方が車輌の進行方向前方となる。図１には、冷却システムの冷却系の構成が主に示されている。図１には、冷却システム１００が示されている。なお、車輌は、電動により走行する機構を備えたものであれば、特に構造が限定されるものではないので、車輌の構造についての説明は省略する。 1. First Embodiment (Configuration of Cooling System)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an outline of a cooling system mounted on a vehicle. In FIG. 1, the upper side of the figure is the front in the traveling direction of the vehicle. FIG. 1 mainly shows the configuration of the cooling system of the cooling system. In FIG. 1, a cooling system 100 is shown. Note that the structure of the vehicle is not particularly limited as long as the vehicle has a mechanism that travels by electric power, and thus the description of the structure of the vehicle is omitted.

冷却システム１００は、第１のラジエータ１０１と第２のラジエータ１０２を備えている。第１のラジエータ１０１は、車輌の進行方向前方から見て前側に配置され、その後側に第２２のラジエータ１０２が配置されている。これら２つのラジエータは、車輌の幅方向に延在した構造を有している。冷却水は、冷媒経路１０３からまず第２のラジエータに供給され、そこで空冷された後、第１のラジエータ１０１に送られ、そこで更に空冷される。   The cooling system 100 includes a first radiator 101 and a second radiator 102. The first radiator 101 is disposed on the front side when viewed from the front in the traveling direction of the vehicle, and the twenty-second radiator 102 is disposed on the rear side. These two radiators have a structure extending in the width direction of the vehicle. The cooling water is first supplied from the refrigerant path 103 to the second radiator, air-cooled there, and then sent to the first radiator 101, where it is further air-cooled.

第１のラジエータ１０１で冷却された冷却水は、サーモ弁１０４（供給手段）に送られる。サーモ弁１０４は、冷却水を冷媒流路１０３から第２のラジエータ１０２に送らず、バイパス経路１０５を介して分岐点１０６にバイパスすることが可能なバイパス弁の機能を有している。サーモ弁１０４を上述のバイパス状態としない場合、バイパス経路１０５は閉鎖され、冷媒流路１０３を流れる冷却水は、第２のラジエータ１０２に供給される。   The cooling water cooled by the first radiator 101 is sent to the thermo valve 104 (supply means). The thermo valve 104 functions as a bypass valve that can bypass the coolant from the refrigerant flow path 103 to the second radiator 102 and bypass the coolant to the branch point 106 via the bypass path 105. When the thermo valve 104 is not in the above-described bypass state, the bypass path 105 is closed and the cooling water flowing through the refrigerant flow path 103 is supplied to the second radiator 102.

サーモ弁１０４の下流側には、流路を２分割する分岐点１０６が配置されている。分岐点１０６から分岐される一方の流路は、電動駆動系１０７に冷却水を導く。分岐点１０６から分岐される他方の流路は、電動駆動系１０７をバイパスするバイパス流路であり、流量分配制御弁１０８（流量比調整手段）に冷却水を導く。   A branch point 106 that divides the flow path into two is disposed on the downstream side of the thermo valve 104. One flow path branched from the branch point 106 guides cooling water to the electric drive system 107. The other flow path branched from the branch point 106 is a bypass flow path that bypasses the electric drive system 107 and guides the cooling water to the flow rate distribution control valve 108 (flow rate ratio adjusting means).

電動駆動系１０７は、冷却水により冷却される要素（被冷却物）となる車輌駆動用のモータ、およびこのモータを駆動する駆動回路の半導体デバイスが含まれている。流量分配制御弁１０８は、開け閉めが可能な構造を有し、通過する流量を調整する機能を有する。   The electric drive system 107 includes a vehicle drive motor that is an element (an object to be cooled) cooled by cooling water, and a semiconductor device of a drive circuit that drives the motor. The flow rate distribution control valve 108 has a structure that can be opened and closed, and has a function of adjusting the flow rate passing therethrough.

電動駆動系１０７の下流側に温度センサ１（１０９）が配置されている。電動駆動系１０７を冷却し、そこから熱を奪った冷却水の温度が、温度センサ１（１０９）によって検出される。温度センサ１（１０９）で温度が検出された冷却水は、流量分配制御弁１０８からの冷却水と合流し、ポンプ１１０に送られる。ポンプ１１０は、冷却水に流れを与えるための装置であり、図示省略したモータにより駆動され、電動駆動系１０７および流量分配制御弁１０８から排出される冷却水を燃料電池１１１に向かって送り出し、冷却システム１００内において冷却水を循環させる。   A temperature sensor 1 (109) is disposed downstream of the electric drive system 107. The temperature of the cooling water that cools the electric drive system 107 and takes heat away from the electric drive system 107 is detected by the temperature sensor 1 (109). The cooling water whose temperature is detected by the temperature sensor 1 (109) merges with the cooling water from the flow rate distribution control valve 108 and is sent to the pump 110. The pump 110 is a device for giving a flow to the cooling water. The pump 110 is driven by a motor (not shown) and sends the cooling water discharged from the electric drive system 107 and the flow distribution control valve 108 toward the fuel cell 111 for cooling. Cooling water is circulated within the system 100.

燃料電池１１１は、複数のセルを積層した構造を有し、内部に冷却水を流す冷媒流路を備えている。燃料電池１１１を冷却した冷却水は、冷媒流路１０３に排出される。冷媒流路１０３の燃料電池１１１の近くには、温度センサ２（１１２）が配置されている。温度センサ２（１１２）は、燃料電池１１１から排出される冷却水の温度を検出する。   The fuel cell 111 has a structure in which a plurality of cells are stacked, and includes a refrigerant flow path through which cooling water flows. The cooling water that has cooled the fuel cell 111 is discharged to the refrigerant flow path 103. In the vicinity of the fuel cell 111 in the refrigerant flow path 103, the temperature sensor 2 (112) is arranged. The temperature sensor 2 (112) detects the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 111.

（冷却水の流れの概要）
まず、サーモ弁１０４をバイパス状態とせず、冷媒流路１０３→第２のラジエータ１０２→第１のラジエータ１０１→サーモ弁１０４と流路が設定されている場合における冷却水の流れの概要を簡単に説明する。この場合、冷媒流路１０３を流れる冷却水は、第２のラジエータ１０２において冷却された後に、第１のラジエータ１０１に送られてそこで更に冷却され、サーモ弁１０４に向かって排出される。 (Outline of cooling water flow)
First, the outline of the flow of the cooling water in the case where the refrigerant flow path 103 → the second radiator 102 → the first radiator 101 → the thermo valve 104 and the flow path are set without setting the thermo valve 104 to the bypass state is briefly described. explain. In this case, the cooling water flowing through the refrigerant flow path 103 is cooled in the second radiator 102, then sent to the first radiator 101, further cooled there, and discharged toward the thermo valve 104.

サーモ弁１０４を通過した冷却水は、分岐点１０６で２経路に分岐され、一方は、電動駆動系１０７を冷却した後に、ポンプ１１０に送られる。また分岐された他方は、流量分配制御弁１０８を通った後に、電動駆動系１０７を冷却した冷却水と合流し、ポンプ１１０に送られる。ポンプ１１０でポンピングされた冷却水は、燃料電池１１１に送られ、燃料電池１１１を冷却した後に冷媒流路１０３に送り出される。   The cooling water that has passed through the thermo valve 104 is branched into two paths at a branch point 106, and one of them is sent to the pump 110 after cooling the electric drive system 107. The other branched part passes through the flow rate distribution control valve 108, joins the cooling water that has cooled the electric drive system 107, and is sent to the pump 110. The cooling water pumped by the pump 110 is sent to the fuel cell 111, and after cooling the fuel cell 111, it is sent to the refrigerant flow path 103.

サーモ弁１０４をバイパス状態とした場合、冷媒流路１０３を流れる冷却水は、バイパス経路１０５にバイパスされ、第２のラジエータ１０２および第１のラジエータ１０１を通らず、サーモ弁１０４から分岐点１０６に供給される。その後の冷却水の流れは、サーモ弁１０４をバイパス状態としない場合と同じである。   When the thermo valve 104 is in the bypass state, the cooling water flowing through the refrigerant flow path 103 is bypassed to the bypass path 105 and does not pass through the second radiator 102 and the first radiator 101, and from the thermo valve 104 to the branch point 106. Supplied. The subsequent flow of the cooling water is the same as when the thermo valve 104 is not bypassed.

上記の冷却水の流れにおいて、流量分配制御弁１０８の開度（弁の開きの程度）を調整すると、分岐点１０６で分岐される冷却水の流量比が変化する。例えば、流量分配制御弁１０８の開度を大きくすると（弁の開き加減を大きくすると）、流量分配制御弁１０８を流れる冷却水の流量が増加し、電動駆動系１０７を流れる冷却水の流量が減少する。電動駆動系１０７を通過した後の冷却水は、流量分配制御弁１０８を通過した後の冷却水よりも温度が高いので、この場合、燃料電池１１１に供給される冷却水の温度は低下する。   If the opening degree of the flow distribution control valve 108 (the degree of opening of the valve) is adjusted in the flow of the cooling water, the flow rate ratio of the cooling water branched at the branch point 106 changes. For example, when the opening degree of the flow distribution control valve 108 is increased (when the opening / closing of the valve is increased), the flow rate of the cooling water flowing through the flow distribution control valve 108 is increased, and the flow rate of the cooling water flowing through the electric drive system 107 is decreased. To do. Since the cooling water after passing through the electric drive system 107 has a higher temperature than the cooling water after passing through the flow distribution control valve 108, in this case, the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell 111 is lowered.

逆に、流量分配制御弁１１１の開度を小さくすると（弁の開き加減を小さくすると）、流量分配制御弁１０８を流れる冷却水の流量が減少し、電動駆動系１０７を流れる冷却水の流量が増加する。この場合、電動駆動系１０７を冷却する能力は高まるが、燃料電池１１１に供給される冷却水の温度は上昇する。   On the contrary, when the opening degree of the flow distribution control valve 111 is decreased (when the opening / closing of the valve is decreased), the flow rate of the cooling water flowing through the flow distribution control valve 108 decreases, and the flow rate of the cooling water flowing through the electric drive system 107 is reduced. To increase. In this case, the ability to cool the electric drive system 107 increases, but the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell 111 increases.

（制御系の構成）
図２は、図１に示すシステムの制御系を示すブロック図である。図１に示す制御系は、コントローラ２０１（制御手段）を備えている。コントローラ２０１は、コンピュータとしての機能を有し、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース回路を備えている。コントローラ２０１は、後述する制御手順を実行し、冷却システム１００における冷却制御を行う。 (Control system configuration)
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the system shown in FIG. The control system shown in FIG. 1 includes a controller 201 (control means). The controller 201 has a function as a computer and includes a CPU, a memory, and an interface circuit. The controller 201 executes a control procedure described later, and performs cooling control in the cooling system 100.

図２には、図１にも示したサーモ弁１０４、ポンプ１１０、流量分配制御弁１０８、温度センサ１（１０９）および温度センサ２（１１２）を備えている。コントローラ２０１は、温度センサ１（１０９）および温度センサ２（１１２）の検出信号に基づき、サーモ弁１０４、ポンプ１１０および流量分配制御弁１０８の制御を行う。この制御の具体例について後述する。   2 includes the thermo valve 104, the pump 110, the flow distribution control valve 108, the temperature sensor 1 (109), and the temperature sensor 2 (112), which are also shown in FIG. The controller 201 controls the thermo valve 104, the pump 110, and the flow rate distribution control valve 108 based on detection signals of the temperature sensor 1 (109) and the temperature sensor 2 (112). A specific example of this control will be described later.

（制御の一例）
図３は、図２の制御系において行われる制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図３に示す制御は、図２のコントローラ２０１内のメモリに記憶された制御プログラムに基づいて、コントローラ２０１によって実行される。 (Example of control)
FIG. 3 is a flowchart showing an example of an execution procedure of control performed in the control system of FIG. The control shown in FIG. 3 is executed by the controller 201 based on the control program stored in the memory in the controller 201 of FIG.

例えば、冷却システム１００を搭載した車輌のスタートキーが回された（ＯＮにされた）状態で、ブレーキを解除し、アクセルを踏めば走行が可能な状態とされた場合に、図３の処理が開始される。処理が開始されると（ステップＳ３０１）、ポンプ１１０が始動され（ステップＳ３０２）、冷却水の循環が開始される。なお、初期状態において、流量分配制御弁１０８は、予め実験的に求められた開度に設定されているものとする。   For example, when the vehicle equipped with the cooling system 100 is turned on (turned on) and the brake is released and the accelerator is depressed, the vehicle can be driven. Be started. When the process is started (step S301), the pump 110 is started (step S302), and the circulation of the cooling water is started. In the initial state, it is assumed that the flow rate distribution control valve 108 is set to an opening obtained experimentally in advance.

次に、温度センサ２（１１２）の検出温度が参照され、燃料電池１１１から排出される冷却水の温度が、予め決められた低温範囲（この例では、１０℃以下の範囲）にあるか否かの判定が行われる（ステップＳ３０３）。燃料電池１１１からの冷却水の温度が予め決められた低温範囲であれば、冷媒流路１０３を流れる冷却水が、第２のラジエータ１０２および第１のラジエータ１０１を通らず、サーモ弁１０４から分岐点１０６に流れるように、サーモ弁１０４を切り換える（ステップＳ３０４）。こうして、冷媒流路１０３からの冷却水が、ラジエータで冷却されない状態とされる。   Next, the temperature detected by the temperature sensor 2 (112) is referred to, and the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 111 is within a predetermined low temperature range (in this example, a range of 10 ° C. or less). Is determined (step S303). If the temperature of the cooling water from the fuel cell 111 is in a predetermined low temperature range, the cooling water flowing through the refrigerant channel 103 does not pass through the second radiator 102 and the first radiator 101 and branches from the thermo valve 104. The thermo valve 104 is switched so as to flow to the point 106 (step S304). Thus, the cooling water from the refrigerant flow path 103 is not cooled by the radiator.

ステップＳ３０３において、燃料電池１０７から排出される冷却水の温度が１０℃以下の範囲でなければ、ステップＳ３０５に進み、冷媒流路１０３→第２のラジエータ１０２→第１のラジエータ１０１→サーモ弁１０４と流路が繋がるように、サーモ弁１０４を切り換える。この際、バイパス経路１０５は閉鎖される。   In step S303, if the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 107 is not in the range of 10 ° C. or lower, the process proceeds to step S305, where the refrigerant flow path 103 → second radiator 102 → first radiator 101 → thermo valve 104. The thermo valve 104 is switched so that the flow path is connected. At this time, the bypass path 105 is closed.

ステップＳ３０４またはステップＳ３０５の後に、温度センサ１（１０９）が検出した温度が予め決められた上限値（この例では、７０℃）を超えたか否かの判定が行われる（ステップＳ３０６）。温度センサ１（１０９）が検出する温度が７０℃を超えていれば、流量分配制御弁１０８を閉じる方向（開度小）に制御し、電動駆動系１０７に供給される冷却水が増大するように調整が行われる（ステップＳ３０７）。この閉じる方向への制御は、予め決められた変化幅で行われる。またこの際、ポンプ１１０の出力を増加させる制御を併用してもよい。ステップＳ３０７の処理を行った後、ステップＳ３０３以下の処理を繰り返す。   After step S304 or step S305, it is determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor 1 (109) exceeds a predetermined upper limit (70 ° C. in this example) (step S306). If the temperature detected by the temperature sensor 1 (109) exceeds 70 ° C., the flow distribution control valve 108 is controlled in the closing direction (small opening) so that the cooling water supplied to the electric drive system 107 increases. Adjustment is performed (step S307). The control in the closing direction is performed with a predetermined change width. At this time, control for increasing the output of the pump 110 may be used in combination. After performing the process of step S307, the processes of step S303 and subsequent steps are repeated.

ステップＳ３０６において、温度センサ１（１０９）の検出温度が７０℃以下であれば、ステップＳ３０８に進み、温度センサ２（１１２）の検出温度が予め決められた上限値（この場合は９５℃）を超えているか否かの判定が行われる。温度センサ２（１１２）の検出温度が９５℃を超えている場合、流量分配制御弁１０８を流れる冷却水の流量が増加するように、流量分配制御弁１１１を開放する方向（開度大）に調整する（ステップＳ３０９）。   In step S306, if the detected temperature of temperature sensor 1 (109) is 70 ° C. or lower, the process proceeds to step S308, and the detected temperature of temperature sensor 2 (112) is set to a predetermined upper limit value (in this case, 95 ° C.). A determination is made as to whether it has exceeded. When the detected temperature of the temperature sensor 2 (112) exceeds 95 ° C., the flow distribution control valve 111 is opened (large opening) so that the flow rate of the cooling water flowing through the flow distribution control valve 108 increases. Adjustment is made (step S309).

この場合、電動駆動系１０７を流れる冷却水の流量が減少し、他方においてラジエータで冷却され、流量分配制御弁１０８を通過した冷却水の流量が増大するので、ポンプ１１０に流れ込む電動駆動系１０７からの熱量が減少し、燃料電池１１１に供給される冷却水の温度が低下する。このため、燃料電池１１１の冷却効率が高くなる。   In this case, the flow rate of the cooling water flowing through the electric drive system 107 is decreased, and on the other hand, the flow rate of the cooling water that is cooled by the radiator and passes through the flow distribution control valve 108 is increased. The amount of heat decreases, and the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell 111 decreases. For this reason, the cooling efficiency of the fuel cell 111 is increased.

なお、ステップＳ３０９における流量分配制御弁１０８の開放する方向への制御は、予め決められた変化幅で行われる。またこの際、ポンプ１１０の出力を増加させる制御を併用してもよい。   Note that the control in the opening direction of the flow rate distribution control valve 108 in step S309 is performed with a predetermined change width. At this time, control for increasing the output of the pump 110 may be used in combination.

ステップＳ３０９の後、あるいはステップＳ３０８において、温度センサ２（１１２）の検出温度が９５℃を超えていない場合、ステップＳ３１０に進み、処理を終了するか否かの判定が行われる。例えば、スタートキーが抜かれた（ＯＦＦにされた）場合にステップＳ３１０の判定はＹＥＳとなり、制御は終了する（ステップＳ３１１）。制御を継続するのであれば、ステップＳ３０３の前段階に戻り、ステップＳ３０３以下の処理が繰り返される。   After step S309 or in step S308, if the detected temperature of the temperature sensor 2 (112) does not exceed 95 ° C., the process proceeds to step S310, and it is determined whether or not to end the process. For example, when the start key is removed (turned off), the determination in step S310 is YES, and the control ends (step S311). If the control is to be continued, the process returns to the previous stage of step S303, and the processes after step S303 are repeated.

（機能）
燃料電池１１１の温度が低い場合、発電のための反応が低効率となり、燃料電池１１１の出力が規定の値より低くなる。このような場合、燃料電池を冷却することは適切でない。図３に示す制御では、ステップＳ３０３において、この低温の状態が検出された場合にステップＳ３０４に進み、ラジエータへの冷却水の供給を遮断する。これにより、電動駆動系１０４に供給される冷却水のラジエータによる冷却作用が停止され、電動駆動系１０７から排出される冷却水の温度が上昇し、ポンプ１１０から燃料電池１１１に送り出される冷却水の温度が上昇する。この結果、燃料電池１１１は、電動駆動系１０７の排熱によって加熱され、反応効率が高められる。この作用は、冬季や寒冷地における車輌の始動時に特に有効になる。 (function)
When the temperature of the fuel cell 111 is low, the reaction for power generation becomes low efficiency, and the output of the fuel cell 111 becomes lower than a specified value. In such a case, it is not appropriate to cool the fuel cell. In the control shown in FIG. 3, when this low temperature state is detected in step S303, the process proceeds to step S304, and the supply of cooling water to the radiator is shut off. As a result, the cooling action by the radiator of the cooling water supplied to the electric drive system 104 is stopped, the temperature of the cooling water discharged from the electric drive system 107 rises, and the cooling water sent from the pump 110 to the fuel cell 111. The temperature rises. As a result, the fuel cell 111 is heated by the exhaust heat of the electric drive system 107, and the reaction efficiency is improved. This action is particularly effective at the start of the vehicle in winter and cold regions.

電動駆動系１０７の特に半導体デバイスは、高温に弱く、その温度を設定した上限以下とすることが重要となる。図３に例示する制御では、温度センサ１（１０９）により、電動駆動系１０７の温度を監視し、その温度が予め決められた温度を超えた場合にステップＳ３０６からステップＳ３０７に進み、電動駆動系１０７の冷却のための冷却水の流量が増加され、その冷却機能が強められる。このため、電動駆動系１０７の過熱が防止される。   In particular, the semiconductor device of the electric drive system 107 is vulnerable to a high temperature, and it is important to set the temperature below the set upper limit. In the control illustrated in FIG. 3, the temperature of the electric drive system 107 is monitored by the temperature sensor 1 (109), and when the temperature exceeds a predetermined temperature, the process proceeds from step S306 to step S307, and the electric drive system The flow rate of the cooling water for cooling 107 is increased and its cooling function is strengthened. For this reason, overheating of the electric drive system 107 is prevented.

燃料電池１０７は、適切な温度範囲よりも温度が高いと、電解質膜の乾燥等に起因する発電効率の低下が生じる。このため、燃料電池１０７は、規定の発電能力を発揮させるために、ある温度を超えないようにすることが重要となる。   When the temperature of the fuel cell 107 is higher than an appropriate temperature range, the power generation efficiency is reduced due to drying of the electrolyte membrane or the like. For this reason, it is important that the fuel cell 107 does not exceed a certain temperature in order to exhibit a prescribed power generation capacity.

図３に示す制御では、温度センサ２（１１２）が、燃料電池１１１から排出される冷却水の温度を監視し、燃料電池１１１の温度が予め決められた温度を超えた場合にステップＳ３０８からステップＳ３０９に進み、燃料電池１０７を冷却する冷却水の温度を下げる。これにより、燃料電池１１１の冷却効率が高められ、燃料電池１１１の過熱による発電効率の低下が抑えられる。   In the control shown in FIG. 3, the temperature sensor 2 (112) monitors the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 111. If the temperature of the fuel cell 111 exceeds a predetermined temperature, the steps from step S308 to step S308 are performed. Proceeding to S309, the temperature of the cooling water for cooling the fuel cell 107 is lowered. As a result, the cooling efficiency of the fuel cell 111 is increased, and a decrease in power generation efficiency due to overheating of the fuel cell 111 is suppressed.

（優位性）
以上述べたように、本実施形態では、冷却水の流れで考えて、第２のラジエータ１０２および第１のラジエータ１０１の下流側で流路を分岐し、一方を電動駆動系１０７に供給し、他方を流量分配制御弁１０８に供給する。そして、電動駆動系１０７から熱を奪った冷却水と流量分配制御弁１０８を通過した冷却水を、ポンプ１１０の手前で合流させ、ポンプ１１０でポンピングして燃料電池１１１に供給する。 (Superiority)
As described above, in the present embodiment, in consideration of the flow of cooling water, the flow path is branched downstream of the second radiator 102 and the first radiator 101, and one is supplied to the electric drive system 107. The other is supplied to the flow distribution control valve 108. Then, the cooling water that has taken heat from the electric drive system 107 and the cooling water that has passed through the flow distribution control valve 108 are merged before the pump 110, pumped by the pump 110, and supplied to the fuel cell 111.

この構成では、電動駆動系１０７には、ラジエータで冷却された冷却水がそのまま供給され、燃料電池には、ラジエータで冷却された冷却水と、ラジエータで冷却された後に、電動駆動系１０７から熱を奪った冷却水とが混合されて供給される。このため、相対的に低温に維持する必要がある電動駆動系１０７の冷却と、相対的に高温に維持する必要のある燃料電池１１１との冷却に必要な冷却水の循環を一つのポンプ１１０で賄うことができる。また、分岐されたものを再び混交する際の混合の比率を、流量分配制御弁１０８により調整することで、ポンプ１１０から燃料電池１１１に供給される冷却水の温度が調整される。この調整は精密に行うことができるので、燃料電池の温度を発電に適した温度に維持する制御を容易に行える。   In this configuration, the cooling water cooled by the radiator is supplied as it is to the electric drive system 107, and the cooling water cooled by the radiator and the heat from the electric drive system 107 are cooled to the fuel cell after being cooled by the radiator. The cooling water deprived of the water is mixed and supplied. For this reason, the cooling water circulation required for cooling the electric drive system 107 that needs to be maintained at a relatively low temperature and the fuel cell 111 that needs to be maintained at a relatively high temperature is performed by one pump 110. I can cover it. Further, the temperature of the cooling water supplied from the pump 110 to the fuel cell 111 is adjusted by adjusting the mixing ratio when the branched one is mixed again by the flow rate distribution control valve 108. Since this adjustment can be performed precisely, control for maintaining the temperature of the fuel cell at a temperature suitable for power generation can be easily performed.

本実施形態では、流量分配制御弁１０８を用いることで、上述した機能を実現するのに必要なポンプは、ポンプ１１０一つでよい。すなわち、一つポンプにより循環させられる冷却水を分配し、その分配比率を変えることで、電動駆動系１０７に供給される冷却水の流量と、燃料電池１１１に供給される冷却水の温度とを制御し、それぞれが適切な冷却機能となるように調整される。このため、ポンプ系の構成が簡素化され、冷却システムの小形化、低コスト化、低重量化といった優位性が得られる。   In the present embodiment, by using the flow distribution control valve 108, only one pump 110 may be necessary to realize the above-described function. That is, by distributing the cooling water circulated by one pump and changing the distribution ratio, the flow rate of the cooling water supplied to the electric drive system 107 and the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell 111 are changed. Control and adjust each to have proper cooling function. For this reason, the structure of the pump system is simplified, and advantages such as downsizing, cost reduction, and weight reduction of the cooling system can be obtained.

また、車輌の進行方向の前から順に、第１のラジエータ１０１、第２のラジエータ１０２と配置することで、限られた車輌内部のスペースを利用した効果的な空冷構造を得ることができる。   Further, by arranging the first radiator 101 and the second radiator 102 in order from the front of the traveling direction of the vehicle, an effective air cooling structure using a limited space inside the vehicle can be obtained.

（具体例）
図４は、車輌の状態と各パラメータの関係を概念的に示したグラフである。なおグラフの軸の単位は、相対値である。図４（Ａ）には、横軸に時間軸が示され、縦軸に走行している車輌の車速（破線）と車輌の傾斜の状態（実線）が示されている。図４（Ａ）には、最初坂を上り、ついて坂を登り切ったところで平坦となり、直ぐに下り坂となり、下り坂を下りきった段階で水平に走行する状態が示されている。そして、この場合の車速の変化が示されている。 (Concrete example)
FIG. 4 is a graph conceptually showing the relationship between the vehicle state and each parameter. The unit of the graph axis is a relative value. In FIG. 4A, the horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the vehicle speed (dashed line) and the state of vehicle inclination (solid line). FIG. 4 (A) shows a state in which the vehicle first goes up the hill, then flattenes when the hill is fully climbed, immediately goes downhill, and travels horizontally when the downhill has been completed. And the change of the vehicle speed in this case is shown.

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）と時間軸（横軸）を共有するもので、縦軸に温度がとられている。ここで、電動駆動系１０７におけるモータを駆動する駆動回路の半導体デバイスの温度が実線により示され、燃料電池１１１内部の温度が破線により示されている。   FIG. 4B shares a time axis (horizontal axis) with FIG. 4A, and the vertical axis indicates temperature. Here, the temperature of the semiconductor device of the drive circuit that drives the motor in the electric drive system 107 is indicated by a solid line, and the temperature inside the fuel cell 111 is indicated by a broken line.

図４（Ｃ）は、図４（Ａ）と時間軸（横軸）を共有するもので、縦軸に流量分配制御弁１１１の開度が示されている。   FIG. 4C shares the time axis (horizontal axis) with FIG. 4A, and the vertical axis indicates the opening of the flow distribution control valve 111.

この例では、最初に坂を上っている段階で、図４（Ｃ）に示すように、燃料分配制御弁１０８の開度はさほど大きくない開度に設定されており、燃料電池１１１の冷却は電動駆動系の半導体デバイスの冷却に比べ、さほどではなく、燃料電池１１１の温度が登坂時の発電増加とともに上昇していく。一方、電動駆動系１０７の半導体デバイスの温度は充分冷却されてたいへん緩やかに上昇していく。   In this example, as shown in FIG. 4C, when the hill is first climbed, the opening of the fuel distribution control valve 108 is set to a small opening, and the fuel cell 111 is cooled. Compared with the cooling of the semiconductor device of the electric drive system, the temperature of the fuel cell 111 rises with an increase in power generation when climbing up. On the other hand, the temperature of the semiconductor device of the electric drive system 107 is sufficiently cooled and rises very slowly.

坂を図４（Ａ）の上り切った段階では、電動モータに加わる負荷が急に低下するので、図４（Ｂ）に示すように、半導体デバイスの温度は上昇しなくなる。一方、燃料電池１１１は、電流の取り出しが少なくなることで、反応熱の発生がいくぶん収まるものの熱の発生が続き、内部温度が上昇してゆるやかながら温度が高くなっていく。   Since the load applied to the electric motor is suddenly reduced at the stage where the hill goes up in FIG. 4 (A), the temperature of the semiconductor device does not increase as shown in FIG. 4 (B). On the other hand, in the fuel cell 111, since the extraction of current is reduced, the generation of heat continues, although the generation of reaction heat is somewhat reduced, and the internal temperature rises and the temperature gradually increases.

この例では、燃料電池１１１内部の温度があるレベルに上昇した段階（時刻ｔ１）で、燃料分配制御弁１０８の開度が大きくされ、燃料電池１１１に供給される冷却水の流量が増加する制御が行われる。このため、図４（Ｂ）に示すとおり、燃料電池１１１内部の熱は増加した冷却水で確実に奪われ、その内部温度は上昇から下降に転じる。   In this example, when the temperature inside the fuel cell 111 rises to a certain level (time t1), the opening degree of the fuel distribution control valve 108 is increased and the flow rate of the cooling water supplied to the fuel cell 111 is increased. Is done. For this reason, as shown in FIG. 4B, the heat inside the fuel cell 111 is surely taken away by the increased cooling water, and the internal temperature changes from rising to falling.

また、燃料電池１１１への冷却水の供給比率は高くされた影響で、電動駆動系１０７の半導体デバイスの温度が徐々に上昇していく様子が図４（Ｂ）に示されている。そして図４（Ａ）の通り、下り坂となり、車速が上っていくにしたがい、電動駆動系１０７の負荷が大きくなり、その半導体デバイスの温度は所定の管理水温上限に近づいていく。   Further, FIG. 4B shows a state in which the temperature of the semiconductor device of the electric drive system 107 gradually increases due to the effect of increasing the supply ratio of the cooling water to the fuel cell 111. Then, as shown in FIG. 4A, as the vehicle goes downhill and the vehicle speed increases, the load on the electric drive system 107 increases, and the temperature of the semiconductor device approaches the predetermined management water temperature upper limit.

このとき、図４（Ｃ）の時刻ｔ２で流量分配制御弁１０８の開度が絞られる。これにより、電動駆動系１０７への冷却水の供給量が増え、その半導体デバイスの温度上昇が抑制されて温度が下がっていく。一方で、燃料電池１１１ではゆるやかな温度上昇から、やや急な温度上昇へと転じる。   At this time, the opening degree of the flow distribution control valve 108 is reduced at time t2 in FIG. Thereby, the supply amount of the cooling water to the electric drive system 107 increases, the temperature rise of the semiconductor device is suppressed, and the temperature decreases. On the other hand, in the fuel cell 111, the temperature changes from a moderate temperature rise to a slightly sudden temperature rise.

ここで図４（Ａ）に示すように、車輌は水平走行となりその車速も一定となった状態で、図４（Ｃ）の時刻ｔ３を迎える。時刻ｔ３では、電動駆動系１０７の半導体デバイスの温度は、所定の管理水温上限から相当量低下しており、ここで燃料分配制御弁１０８の開度は絞り過ぎない位置で固定される。こうすることにより、電動駆動系１０４の半導体デバイスの温度は一定値に安定する。   Here, as shown in FIG. 4 (A), the vehicle reaches a time t3 in FIG. 4 (C) in a state where the vehicle is running horizontally and the vehicle speed is constant. At the time t3, the temperature of the semiconductor device of the electric drive system 107 has decreased by a considerable amount from the predetermined management water temperature upper limit, and the opening of the fuel distribution control valve 108 is fixed at a position where it is not over-throttle. By doing so, the temperature of the semiconductor device of the electric drive system 104 is stabilized at a constant value.

なお、時刻ｔ３において、燃料電池１１１の温度上昇が抑制されて一定の値となる様子が図４（Ｂ）に示されている。これは、車速が一定となるなか図１には図示されていないバッテリーへの燃料電池１１１からの充電量が増加し、バッテリーから電動駆動系１０７への電力供給の割合が高まり、それに伴って燃料電池１１１の負荷量が低下し、反応熱の発生が抑えられるためである。   FIG. 4B shows a state in which the temperature rise of the fuel cell 111 is suppressed and becomes a constant value at time t3. This is because the amount of charge from the fuel cell 111 to a battery (not shown in FIG. 1) increases while the vehicle speed becomes constant, and the ratio of power supply from the battery to the electric drive system 107 increases. This is because the load amount of the battery 111 is reduced and generation of reaction heat is suppressed.

２．第２の実施形態
図５は、実施形態の他の態様を示すブロック図である。図５には、冷却システム６００が示されている。冷却システム６００は、流量分配制御弁の位置が図１の冷却システム１００と異なっている。この例では、電動駆動系１０７の下流側で、且つ、分岐点１０６からの分岐経路が合流する上流側に流量分配制御弁１１３が配置されている。 2. Second Embodiment FIG. 5 is a block diagram illustrating another aspect of the embodiment. In FIG. 5, a cooling system 600 is shown. The cooling system 600 differs from the cooling system 100 of FIG. 1 in the position of the flow distribution control valve. In this example, the flow rate distribution control valve 113 is arranged on the downstream side of the electric drive system 107 and on the upstream side where the branch path from the branch point 106 joins.

この構成では、流量分配制御弁１１３の開度を大きくすると、電動駆動系１０７への冷却水の流量が増加し、電動駆動系１０７の冷却効果が大きくなる。また、流量分配制御弁１１３の開度を小さくすると、電動駆動系１０７への冷却水の流量が減少し、燃料電池１１１に送られる冷却水の温度が低下し、燃料電池１１１の冷却効果が高くなる。   In this configuration, when the opening degree of the flow distribution control valve 113 is increased, the flow rate of the cooling water to the electric drive system 107 is increased, and the cooling effect of the electric drive system 107 is increased. Further, when the opening degree of the flow distribution control valve 113 is reduced, the flow rate of the cooling water to the electric drive system 107 is reduced, the temperature of the cooling water sent to the fuel cell 111 is lowered, and the cooling effect of the fuel cell 111 is high. Become.

３．その他
分岐点１０６から分岐される２系統の流路の両方に流量調整制御弁を配置してもよい。この場合、この２つの流量調整制御弁の少なくとも一方の開度が調整されることで、図３のステップＳ３０７およびステップ３０９の処理が実行される。 3. Others A flow rate adjustment control valve may be arranged in both of the two systems of flow paths branched from the branch point 106. In this case, the process of step S307 and step 309 of FIG. 3 is performed by adjusting the opening degree of at least one of the two flow rate adjustment control valves.

図１に示す構成において、流量分配制御弁１０８を備えない構成も考えられる。この場合、電動駆動系１０７と流量分配制御弁１０８への冷却水の分配比は、固定となる。この場合、分配比は、各流路を流れる冷却水の流れのコンダクタンスを調整することで設定される。この調整は、配管の内径の設定や冷媒流路途中に配置した図示省略したバルブの調整により行うことができる。   In the configuration shown in FIG. 1, a configuration without the flow distribution control valve 108 is also conceivable. In this case, the distribution ratio of the cooling water to the electric drive system 107 and the flow rate distribution control valve 108 is fixed. In this case, the distribution ratio is set by adjusting the conductance of the flow of the cooling water flowing through each flow path. This adjustment can be performed by setting the inner diameter of the pipe or adjusting a valve (not shown) disposed in the middle of the refrigerant flow path.

温度センサ１および２が検出し、管理がされる温度の閾値は、燃料電池の規模や種類、電動駆動系の規模や回路構成等に応じて、変更が可能である。車輌は、乗用車、トラック、バス、その他人や荷物を運搬する目的で電動により走行するものであれば、特に限定されない。冷媒は、冷却を行う流体であればよく、水に限定されない。また、ラジエータは、２つに限定されず３つ以上であってもよい。ポンプの位置は、冷媒流路１０３やサーモ弁１０４と分岐点１０６との間であってもよい。   The temperature threshold value detected and managed by the temperature sensors 1 and 2 can be changed according to the scale and type of the fuel cell, the scale of the electric drive system, the circuit configuration, and the like. The vehicle is not particularly limited as long as it travels by electric vehicle for the purpose of transporting passenger cars, trucks, buses, and other people and luggage. The refrigerant is not limited to water as long as it is a fluid for cooling. Further, the number of radiators is not limited to two and may be three or more. The position of the pump may be between the refrigerant flow path 103 or the thermo valve 104 and the branch point 106.

本発明は、車載用冷却システムに適用することができる。   The present invention can be applied to an in-vehicle cooling system.

１００…冷却システム、１０１…第１のラジエータ、１０２…第２のラジエータ、１０３…冷媒流路、１０４…サーモ弁、１０５…バイパス経路、１０６…分岐点、１０７…電動駆動系、１０８…流量分配制御弁、１０９…温度センサ１、１１０…ポンプ、１１１…燃料電池、１１２…温度センサ２、２０１…コントロータ、６００…冷却システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cooling system, 101 ... 1st radiator, 102 ... 2nd radiator, 103 ... Refrigerant flow path, 104 ... Thermo valve, 105 ... Bypass path, 106 ... Branch point, 107 ... Electric drive system, 108 ... Flow distribution Control valve 109 ... temperature sensor 1, 110 ... pump, 111 ... fuel cell, 112 ... temperature sensor 2, 201 ... controller, 600 ... cooling system.

Claims (5)

燃料電池を搭載し電動により走行可能な車輌にあって、
車輌の幅方向に延在する複数のラジエータと、
前記複数のラジエータからの冷媒の流れの下流側に配置された冷却対象となる電動駆動系の要素と、
前記電動駆動系の要素を冷却した後の冷媒により冷却される燃料電池と、
前記冷媒に流れを与える冷媒ポンプと
を備えることを特徴とする燃料電池搭載車輌の冷却システム。 In a vehicle equipped with a fuel cell that can be driven by electricity,
A plurality of radiators extending in the width direction of the vehicle,
An element of an electric drive system to be cooled, which is disposed downstream of the flow of refrigerant from the plurality of radiators;
A fuel cell cooled by a refrigerant after cooling elements of the electric drive system;
A cooling system for a vehicle equipped with a fuel cell, comprising: a refrigerant pump for supplying a flow to the refrigerant. 前記複数のラジエータは、車輌の前進による空気の流れ方向に沿って多段に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車輌の冷却システム。   2. The fuel cell vehicle cooling system according to claim 1, wherein the plurality of radiators are arranged in multiple stages along an air flow direction when the vehicle moves forward. 3. 前記電動駆動系の要素の上流側に配置され、冷媒の流れを分けるための分岐と、
前記分岐から分かれた冷媒を前記電動駆動系の要素をバイパスさせ、その下流側において前記電動駆動系の要素を冷却した冷媒と合流させる冷媒バイパス流路と、
前記分岐から分かれた２つの流路の流量比を調整する流量比調整手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池搭載車輌の冷却システム。 A branch arranged upstream of the element of the electric drive system and for dividing the flow of the refrigerant;
A refrigerant bypass flow path for bypassing the element of the electric drive system with the refrigerant separated from the branch and joining the refrigerant that has cooled the element of the electric drive system on the downstream side;
The fuel cell-equipped vehicle cooling system according to claim 1, further comprising: a flow rate ratio adjusting unit that adjusts a flow rate ratio of the two flow paths separated from the branch. 前記電動駆動系の要素を冷却した冷媒の温度を検出する第１の温度センサと、
前記燃料電池を冷却した冷媒の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサの出力に基づいて前流流量比調整手段の制御を行う制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池搭載車輌の冷却システム。 A first temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant that has cooled the elements of the electric drive system;
A second temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant that has cooled the fuel cell;
The fuel cell-equipped vehicle according to claim 3, further comprising: a control unit that controls the upstream flow rate ratio adjusting unit based on outputs of the first temperature sensor and the second temperature sensor. Cooling system. 燃料電池から排出された冷媒を前記複数のラジエータを通さずに前記電動駆動系の要素に供給する供給手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車輌の冷却システム。
The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, further comprising supply means for supplying the refrigerant discharged from the fuel cell to the elements of the electric drive system without passing through the plurality of radiators. Onboard vehicle cooling system.
JP2009128644A 2009-05-28 2009-05-28 Cooling system for fuel cell vehicle Expired - Fee Related JP5388698B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009128644A JP5388698B2 (en) 2009-05-28 2009-05-28 Cooling system for fuel cell vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009128644A JP5388698B2 (en) 2009-05-28 2009-05-28 Cooling system for fuel cell vehicle

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010277816A true JP2010277816A (en) 2010-12-09
JP2010277816A5 JP2010277816A5 (en) 2012-01-05
JP5388698B2 JP5388698B2 (en) 2014-01-15

Family

ID=43424611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009128644A Expired - Fee Related JP5388698B2 (en) 2009-05-28 2009-05-28 Cooling system for fuel cell vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5388698B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015107728A (en) * 2013-12-04 2015-06-11 本田技研工業株式会社 Electric vehicle
CN112928867A (en) * 2019-12-05 2021-06-08 丰田自动车株式会社 Cooling device for power transmission system
JP2022148927A (en) * 2021-03-24 2022-10-06 トヨタ自動車株式会社 vehicle

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315513A (en) * 1999-05-06 2000-11-14 Nissan Motor Co Ltd Radiator system for fuel cell/automobile
JP2001028805A (en) * 1999-07-12 2001-01-30 Toyota Motor Corp Driver for movable body
JP2002233004A (en) * 2000-11-09 2002-08-16 Valeo Thermique Moteur Cooling device for vehicle
JP2004320967A (en) * 2003-04-21 2004-11-11 Nissan Motor Co Ltd Controller for fuel cell vehicle
JP2007202244A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Toyota Motor Corp Cooling device
JP2008223931A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Toyota Motor Corp Gas storage system
US20090095016A1 (en) * 2006-04-28 2009-04-16 Eberhard Schmidt-Ihn Hydrogen-consuming system and method for the operation thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315513A (en) * 1999-05-06 2000-11-14 Nissan Motor Co Ltd Radiator system for fuel cell/automobile
JP2001028805A (en) * 1999-07-12 2001-01-30 Toyota Motor Corp Driver for movable body
JP2002233004A (en) * 2000-11-09 2002-08-16 Valeo Thermique Moteur Cooling device for vehicle
JP2004320967A (en) * 2003-04-21 2004-11-11 Nissan Motor Co Ltd Controller for fuel cell vehicle
JP2007202244A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Toyota Motor Corp Cooling device
US20090095016A1 (en) * 2006-04-28 2009-04-16 Eberhard Schmidt-Ihn Hydrogen-consuming system and method for the operation thereof
JP2009535572A (en) * 2006-04-28 2009-10-01 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Hydrogen consumption system and operation method thereof
JP2008223931A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Toyota Motor Corp Gas storage system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015107728A (en) * 2013-12-04 2015-06-11 本田技研工業株式会社 Electric vehicle
CN112928867A (en) * 2019-12-05 2021-06-08 丰田自动车株式会社 Cooling device for power transmission system
CN112928867B (en) * 2019-12-05 2024-03-19 丰田自动车株式会社 Cooling device of power transmission system
JP2022148927A (en) * 2021-03-24 2022-10-06 トヨタ自動車株式会社 vehicle
US11712982B2 (en) 2021-03-24 2023-08-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle including power generation device
JP7363845B2 (en) 2021-03-24 2023-10-18 トヨタ自動車株式会社 vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP5388698B2 (en) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101856825B1 (en) Fuel cell system, fuel cell vehicle and control method of fuel cell system
JP6364926B2 (en) Air conditioner for vehicles
JP6758931B2 (en) Cooling system and its operation method
KR101909338B1 (en) Fuel cell system
JP4591896B2 (en) Vehicle equipped with a fuel cell power system
JP6897489B2 (en) Fuel cell vehicle
CN104752742B (en) Temperature management system and method for fuel cell vehicle
WO2017017867A1 (en) Cooling device
JP7184607B2 (en) temperature control system
JP2019133915A (en) Fuel cell air system safe operating region
JP2013218789A (en) Fuel cell system
JP5388698B2 (en) Cooling system for fuel cell vehicle
CN112572099B (en) Vehicle control device
JP2010277815A (en) Cooling system of fuel cell loading vehicle
JP6180185B2 (en) Vehicle battery heating device
JP6337714B2 (en) Fuel cell system
JP2005113831A (en) Cooling system for hybrid vehicle
JP2019047555A (en) Battery temperature control device
JP2017093154A (en) Regenerative brake device for vehicle
JP6515775B2 (en) Fuel cell system
JP2001266914A (en) Fuel cell system
JP2008240686A (en) Cooling system for heat source
JP2019043178A (en) Battery warming-up device
JP2005005040A (en) Cooling control unit of fuel cell
JP2006097529A (en) Idle stop vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111108

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130920

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131008

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5388698

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees