JP2011116364A - 環境に優しい車両用統合冷却システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の環境に優しい車両用統合冷却システムは、第1ラジエータと、前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる電気動力部品と、前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるエアコンコンデンサと、を含んで構成されることを特徴とする。
また、本発明は、第2ラジエータと、前記第2ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるスタックと、前記第2ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるエアコンコンデンサと、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
一方、ハイブリッド車両は、車両の走行状況に応じてモータとエンジンの動力を適切に車両の駆動に用いるものであって、モータによる車両駆動の技術は燃料電池車両に必須な技術となる。
モータによる車両の駆動には、モータの作動による放熱とインバータでの電流の相変化による放熱が問題となるため、燃料電池車両では、モータおよびインバータなどの電気動力部品の冷却および燃料電池のすスタックの効果的な冷却が必須な技術的課題となる。
本発明の実施形態は、共通して第1ラジエータ1と、第1ラジエータ1と排循環冷却回路を構成し、多数の電気動力部品のうちの一部である第1パート3と駆動モータ5を冷却させる第1冷却ライン7と、第1冷却ライン7と並列に第1ラジエータ1と排循環冷却回路を構成し、多数の電気動力部品のうちの残りの第2パート9を冷却させる第2冷却ライン11と、第2ラジエータ13と、第2ラジエータ13と排循環冷却回路を構成し、スタック15を冷却させる第3冷却ライン17と、を備える。
ここで、第3冷却ライン17は、スタックを使用しないハイブリッド車両や電気自動車などでは省略することができる。
駆動モータ5は、車両に駆動力を供給するように設置され、電気動力部品は、スタック15と駆動モータ5との間を電気的に連結して、駆動モータ5に供給される電気を制御するインバータなどのような多数の電気的部品である。これら多数の電気的部品のうちの一部を第1パート3、残りを第2パート9として区分した。
参考として、図3〜図6の実施形態では電気動力部品は、第1パート3と第2パート9に分かれて、第1冷却ライン7と第2冷却ライン11のいずれによっても冷却されるように配置された形態を示している。
すなわち、第2ラジエータ13は、冷却ファン19により近く配置され、第1ラジエータ1は、第2ラジエータ13より冷却ファン19から遠く配置され、冷却ファン19によって吸入される空気が第1ラジエータ1を経て第2ラジエータ13を通過するようになっている。
第1ラジエータ1からの冷却流体を第1冷却ライン7と第2冷却ライン11の分岐部21に圧送するように、第1ラジエータ1と分岐部21との間には第1ポンプ23が設置されており、また、第2ラジエータ13からの冷却流体をスタック15に圧送するように、第2ラジエータ13とスタック15との間には第2ポンプ25が設置されている。
第2ラジエータ13の冷却流体は第1冷却ライン7や第2冷却ライン11とは別に第2ポンプ25によってポンピングされ、スタック15を経由した後、再び第2ラジエータ13に循環する。
ここで、駆動モータ5を第1パート3より下流に配置したのは、駆動モータ5の運転温度が通常第1パート3を構成する電気動力部品の運転温度より相対的に高いため、冷却流体が第1パート3を冷却させた後、駆動モータ5を冷却させるようにするためである。
以上の構成は、本発明の第1実施形態〜第4実施形態にいずれも共通したことで、このような共通の構成にエアコンコンデンサが配置された位置に応じて各実施形態に分かれる。
もちろん、電気動力部品の運転温度は、その種類によって多様なので、場合によっては、エアコンコンデンサ31の下流に電気動力部品が位置するように配置してもよい。
すなわち、第2パート9の電気動力部品とエアコンコンデンサ31は同一の冷却回路である第2冷却ライン11に直列に配置されたものであるが、一方ではエアコンコンデンサ31が第1冷却ライン7の第1パート3と駆動モータに対しては並列に配置されたものと見ることができる。
ここで、コンプレッサは、電動式コンプレッサ37を使用して、その運転をエアコンコンデンサ31と同一の冷却ラインを使用する装置、例えば各実施形態により駆動モータ5、第1パート3、第2パート9またはスタック15、の運転状態に応じて連動して制御することができるようにすることが好ましい。
ここで、エアコンコンデンサ31は、第1パート3に対しては同一の冷却ラインに直列に配置されたものと見ることができ、第2パート9に対しては互いに並列に第1ラジエータ1に連結されものと見ることができる。第1パート3と第2パート9は図示のように必ず分けて冷却されるのではなく、二つのうちいずれか一つの位置に集めて、冷却が行われるようにすることもできる。
また、第1冷却ライン7の第1リザーバータンク27と第1パート3との間には第3ポンプ39がさらに配置されている。
すなわち、第2ポンプ25が第2ラジエータ13の冷却流体をポンピングしてエアコンコンデンサ31とスタック15に同時に供給すれば、エアコンコンデンサ31とスタック15はそれぞれ冷却が行われ、冷却流体は再び第2ラジエータ13に合流する。そして、第1冷却ライン7の第3ポンプ39は第1冷却ライン7を流れる冷却流体の流動をより一層強化して、第1パート3と駆動モータ5の冷却性能を第2パート9よりは相対的に向上させるようにした。
エアコンコンデンサ31とスタック15は直列に第3冷却ライン17によって冷却されるように設置されたものであって、通常エアコンデンサの運転温度がスタック15の運転温度より相対的に低いので、エアコンコンデンサ31を冷却させた冷却流体を利用してスタック15の冷却が行われるようにしたものである。
本実施形態においても、スタック15の出力が小さい場合は、第2ラジエータ13を利用してエアコンコンデンサ31の冷却性能を増大させ、エアコン冷媒の凝縮圧力低減による車両の燃費向上と室内冷房性能の向上を図り、スタック15の出力が大きい場合は、電動式コンプレッサ37の吐出量を縮小させてエアコンコンデンサ31から放出される熱量を減らすことによって、スタック15の冷却性能を向上させることができる。
また、エアコンコンデンサ31を冷却させる第1実施形態および第2実施形態での第1ラジエータ1は、従来の電気動力部品用ラジエータより容量を大きくして、その内部の冷却流体の流動抵抗減少による冷却流体の流量増大で冷却効率の向上を図ることができる。また、第3実施形態および第4実施形態での第2ラジエータ13は、従来のスタック15用ラジエータより容量を大きくして、その内部の冷却流体の流動抵抗減少による冷却流体の流量増大で冷却効率の向上を図ることができる。
3 ・・・第1パート
5 ・・・駆動モータ
7 ・・・第1冷却ライン
9 ・・・第2パート
11 ・・・第2冷却ライン
13 ・・・第2ラジエータ
15 ・・・スタック
17 ・・・第3冷却ライン
19 ・・・冷却ファン
21 ・・・分岐部
23 ・・・第1ポンプ
25 ・・・第2ポンプ
27 ・・・第1リザーバータンク
29 ・・・第2リザーバータンク
31 ・・・エアコンコンデンサ
33 ・・・蒸発器
35 ・・・レシーバー
37 ・・・コンプレッサ
39 ・・・第3ポンプ
41 ・・・膨張バルブ
Claims (27)
- 第1ラジエータと、
前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる電気動力部品と、
前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるエアコンコンデンサと、
を含んで構成されることを特徴とする環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記電気動力部品とエアコンコンデンサは同一の冷却回路に直列に配置されることを特徴とする請求項1に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる駆動モータをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項2に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータは前記エアコンコンデンサと同一の冷却回路に直列に配置されることを特徴とする請求項3に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータと前記エアコンコンデンサは前記第1ラジエータに並列に連結されることを特徴とする請求項3に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記電気動力部品とエアコンコンデンサは前記第1ラジエータに並列に連結されることを特徴とする請求項1に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる駆動モータをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータは前記エアコンコンデンサと同一の冷却回路に直列に配置されることを特徴とする請求項7に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータとエアコンコンデンサは前記第1ラジエータに並列に連結されることを特徴とする請求項7に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記電気動力部品は前記第1ラジエータと並列に連結される複数のパートに分かれて配置されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記第1ラジエータに連結された冷却回路には冷却流体をポンピングするポンプとリザーバータンクがさらに備えられることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記エアコンコンデンサは冷房容量を可変できる電動式コンプレッサと共に冷房回路を構成するように連結されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 第2ラジエータと、
前記第2ラジエータと排循環冷却回路を形成して冷却されるように設置されたスタックと、
をさらに含んで構成され、
前記第1ラジエータと第2ラジエータは同一の冷却ファンが形成する冷却風経路上に互いに隣接して直列に配置されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記第2ラジエータは前記冷却ファンに、より近く配置され、
前記第1ラジエータは前記第2ラジエータより前記冷却ファンから遠く配置され、前記冷却ファンによって吸入される空気が前記第1ラジエータを経て前記第2ラジエータを通過するようになっていることを特徴とする請求項13に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記第2ラジエータに連結された冷却回路には冷却流体をポンピングするポンプとリザーバータンクがさらに備えられていることを特徴とする請求項14に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 第2ラジエータと、
前記第2ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるスタックと、
前記第2ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われるエアコンコンデンサと、
を含んで構成されることを特徴とする環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記スタックとエアコンコンデンサは同一の冷却回路に直列に配置されることを特徴とする請求項16に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記スタックとエアコンコンデンサは前記第2ラジエータに並列に連結されることを特徴とする請求項16に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 第1ラジエータと、
前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる電気動力部品と、
をさらに含んで構成され、
前記第1ラジエータと第2ラジエータは同一の冷却ファンが形成する冷却風経路上に互いに隣接して直列に配置されることを特徴とする請求項17または18に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記第2ラジエータは前記冷却ファンに、より近く配置され、
前記第1ラジエータは前記第2ラジエータより前記冷却ファンから遠く配置され、前記冷却ファンによって吸入される空気が前記第1ラジエータを経て前記第2ラジエータを通過するようになっていることを特徴とする請求項19に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。 - 前記第1ラジエータを含む排循環冷却回路に設置されて冷却が行われる駆動モータをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項20に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータは前記電気動力部品と同一の冷却回路に直列に配置されることを特徴とする請求項21に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記駆動モータと電気動力部品は前記第1ラジエータと並列に連結されることを特徴とする請求項21に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記電気動力部品は前記第1ラジエータと並列に連結される多数のパートに分かれて配置されることを特徴とする請求項20に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記第1ラジエータに連結された冷却回路および前記第2ラジエータに連結された冷却回路にはポンプとリザーバータンクがそれぞれさらに備えられることを特徴とする請求項20に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記エアコンコンデンサは冷房容量を可変できる電動式コンプレッサと共に冷房回路を構成するように連結されることを特徴とする請求項20に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
- 前記エアコンコンデンサの冷媒は二酸化炭素を使用することを特徴とする請求項16乃至18のいずれか一項に記載の環境に優しい車両用統合冷却システム。
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