JP2017199611A - On-vehicle fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle fuel cell system.
従来、車載燃料電池システムでは、燃料電池を冷却する熱媒体を循環させる主ループと、電気機器を冷却する熱媒体を循環させる補助ループとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, some in-vehicle fuel cell systems include a main loop that circulates a heat medium that cools a fuel cell and an auxiliary loop that circulates a heat medium that cools an electric device (see, for example, Patent Document 1).
このものにおいては、主ループには熱媒体を冷却する主ラジエータが設けられ、補助ループには、熱媒体を冷却する補助ラジエータが設けられている。 In this, a main radiator for cooling the heat medium is provided in the main loop, and an auxiliary radiator for cooling the heat medium is provided in the auxiliary loop.
主ループおよび補助ループは、熱媒体が通過し、かつ主ループおよび補助ループに共通部分を形成している。この共通部分には、主ループと補助ループとに熱媒体を循環させる共通のポンプが設けられている。 The heat transfer medium passes through the main loop and the auxiliary loop, and forms a common part with the main loop and the auxiliary loop. In this common part, a common pump for circulating the heat medium between the main loop and the auxiliary loop is provided.
上記車載燃料電池システムでは、主ループおよび補助ループは、共通部分を形成している。このため、燃料電池および電気機器の負荷が高く燃料電池および電気機器が熱媒体に多くの熱量を放熱された場合には、燃料電池および電気機器を流れる熱媒体の温度が上昇する。 In the on-vehicle fuel cell system, the main loop and the auxiliary loop form a common part. For this reason, when the load of the fuel cell and the electric device is high and the fuel cell and the electric device release a large amount of heat to the heat medium, the temperature of the heat medium flowing through the fuel cell and the electric device rises.
しかし、燃料電池を流れる熱媒体の温度の上限値よりも電気機器を流れる熱媒体の温度の上限値は低い。このため、燃料電池および電気機器の作動状況によっては、電気機器を流れる熱媒体の温度がその上限値を超える恐れがある。 However, the upper limit value of the temperature of the heat medium flowing through the electric device is lower than the upper limit value of the temperature of the heat medium flowing through the fuel cell. For this reason, depending on the operating conditions of the fuel cell and the electric device, the temperature of the heat medium flowing through the electric device may exceed the upper limit.
本発明は上記点に鑑みて、燃料電池および電気機器を熱媒体によって冷却する燃料電池システムにおいて、熱媒体によって電気機器を冷却する冷却性能を向上することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above points, an object of the present invention is to improve a cooling performance for cooling an electric device with a heat medium in a fuel cell system for cooling the fuel cell and the electric device with a heat medium.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、酸素を含む酸化剤ガスと水素を含む燃料ガスとを電気化学反応させて電力を発生させる燃料電池（５０）と、燃料電池から発生される電力により作動する電気機器（３０）とを備える自動車に適用される燃料電池システムであって、
燃料電池を冷却する第１熱媒体から放熱させる燃料電池用熱交換器（１０Ａ、１０Ｂ）を有し、燃料電池用熱交換器および燃料電池の間で第１熱媒体を循環させる冷却回路（８１）と、
電気機器を冷却する第２熱媒体と第１熱媒体とを熱交換させて第２熱媒体から第１熱媒体に放熱させる電気機器用熱交換器（２０Ａ、２０Ｂ）と、を備える。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a fuel cell (50) that generates electric power by electrochemically reacting an oxidant gas containing oxygen and a fuel gas containing hydrogen, and generated from the fuel cell. A fuel cell system applied to an automobile comprising an electric device (30) operated by electric power generated,
A cooling circuit (81) having a fuel cell heat exchanger (10A, 10B) for radiating heat from the first heat medium for cooling the fuel cell, and circulating the first heat medium between the fuel cell heat exchanger and the fuel cell )When,
A heat exchanger for electric equipment (20A, 20B) that exchanges heat between the second heat medium that cools the electric equipment and the first heat medium and radiates heat from the second heat medium to the first heat medium.
請求項１に記載の発明によれば、電気機器用熱交換器において、第２熱媒体から第１熱媒体に放熱させることができるので、第２熱媒体によって電気機器を冷却する冷却性能を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, since heat can be radiated from the second heat medium to the first heat medium in the heat exchanger for electric equipment, the cooling performance for cooling the electric equipment by the second heat medium is improved. can do.
但し、熱媒体は、熱を移動させるための媒体である。 However, the heat medium is a medium for transferring heat.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明に係る燃料電池システム１の一実施形態について図に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態の燃料電池システム１は、自動車に搭載されるものであって、第１ラジエータ１０Ａ、第２ラジエータ１０Ｂ、熱交換器２０Ａ、２０Ｂ、電動駆動系装置（図１中電気駆動駆動系と記す）３０、ポンプ４０Ａ、４０Ｂ、および燃料電池５０を備える。
The fuel cell system 1 of the present embodiment is mounted on an automobile, and includes a
第１ラジエータ１０Ａは、電動ファン１０Ｃによって発生される空気流と第１冷却水との間で熱交換して第１冷却水から空気流に放熱させる熱交換器である。第２ラジエータ１０Ｂは、電動ファン１０Ｃによって発生される空気流と第１冷却水との間で熱交換して第１冷却水から空気流に放熱させる熱交換器である。
The
第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂは、フロントエンジンルーム内において、フロントグリル開口部および電動ファン１０Ｃの間に配置されている。フロントエンジンルームは、自動車のうち客室に対して車両進行方向前側に配置されて走行用モータや燃料電池等を収納する領域である。第１ラジエータ１０Ａは、第２ラジエータ１０Ｂに対して車両前後方向前側に配置されている。
The first and
第１ラジエータ１０Ａ、および第２ラジエータ１０Ｂは、燃料電池５０を通過する第１冷却水の流れに対して並列に配置されている。なお、以下、第１ラジエータ１０Ａ、および第２ラジエータ１０Ｂを総称して、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂという。
The first radiator 10 </ b> A and the second radiator 10 </ b> B are arranged in parallel with the flow of the first cooling water passing through the
電動ファン１０Ｃは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂに対して車両進行方向後側に配置されている。電動ファン１０Ｃは、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部、第１ラジエータ１０Ａ、および第２ラジエータ１０Ｂを通過する空気流を吸い込んで吹き出す送風機である。このことにより、第１ラジエータ１０Ａは、第２ラジエータ１０Ｂに対して空気流の流れ方向上流側に配置されていることになる。
The
熱交換器２０Ａは、第２冷却水および第１冷却水の間で熱交換させて第２冷却水から第１冷却水に放熱させる熱交換器である。熱交換器２０Ｂは、第２冷却水および第１冷却水の間で熱交換させて第２冷却水から第１冷却水に放熱させる熱交換器である。
The
本実施形態において、第１冷却水および第２冷却水は、熱を移動させるための熱媒体である。 In the present embodiment, the first cooling water and the second cooling water are heat media for moving heat.
本実施形態の熱交換器２０Ａは、第１ラジエータ１０Ａに内蔵されている。熱交換器２０Ｂは、第２ラジエータ１０Ｂに内蔵されている。なお、熱交換器２０Ａ、２０Ｂ、第１ラジエータ１０Ａ、および第２ラジエータ１０Ｂの構造については後述する。
The
熱交換器２０Ａ、２０Ｂは、電動駆動系装置３０を通過する第２冷却水の流れに対して並列に配置されている。
The heat exchangers 20 </ b> A and 20 </ b> B are arranged in parallel to the flow of the second cooling water that passes through the electric
制御弁（図１中制御弁６０Ａと記す）６０は、電動駆動系装置３０を通過した第２冷却水を熱交換器２０Ａ、２０Ｂに分配して、電動駆動系装置３０から熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａと熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂとの比率を調整する調整弁である。
The control valve (referred to as control valve 60A in FIG. 1) 60 distributes the second cooling water that has passed through the electric
具体的には、制御弁６０は、電動駆動系装置３０を通過した第２冷却水の流量のうち熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａと熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂとの比率を調整する弁体と、弁体を駆動する電動アクチュエータとを備える。制御弁６０の電動アクチュエータとしては、例えば、電磁ソレノイドや電動モータ等が用いられる。
Specifically, the
電動駆動系装置３０は、燃料電池５０から発生される電力によって作動する電気機器と、第２冷却水と電気機器とを熱交換させて第２冷却水によって電気機器を冷却する熱交換器とを含んでいる。
The electric
本実施形態の電気機器は、燃料電池５０から出力される電力に基づいて三相交流電流を流すことにより走行用電動モータを駆動するモータ駆動回路としてのインバータ回路である。走行用電動モータは、自動車の駆動輪に駆動力を出力する三相電動モータである。
The electric device of the present embodiment is an inverter circuit as a motor drive circuit that drives a traveling electric motor by causing a three-phase alternating current to flow based on electric power output from the
ポンプ４０Ａは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ、燃料電池５０、および制御弁（図１中制御弁Ｂと記す）７０とともに、冷却回路８１を構成する。冷却回路８１は、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂおよび燃料電池５０の間において第１冷却水を循環させる回路である。ポンプ４０Ａは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂおよび燃料電池５０の間で循環させる第１冷却水の流れを発生させる電動ポンプである。
The
ポンプ４０Ｂは、電動駆動系装置３０、熱交換器２０Ａ、２０Ｂ、制御弁（図１中制御弁Ａと記す）６０とともに、第２冷却水を循環させる冷却回路８０を構成する。ポンプ４０Ｂは、電動駆動系装置３０および熱交換器２０Ａ、２０Ｂの間で循環する第２冷却水の流れを発生させる電動ポンプである。冷却回路８１、８０は、それぞれ独立して冷却水を循環させる回路を構成している。
The
燃料電池５０は、水素ガスを含む燃料ガスと酸素ガスを含む酸化剤ガス（例えば、空気）といった反応ガスの電気化学反応を利用して直流電力を発生する燃料電池スタックと、燃料電池スタックと第１冷却水とを熱交換して燃料電池スタックを第１冷却水によって冷却する熱交換器を含んでいる。
The
制御弁（図１中制御弁Ｂと記す）７０は、燃料電池５０からの第１冷却水を第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂに分配するとともに、燃料電池５０を通過した第１冷却水のうち第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａと第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂとの比率を調整する調整弁である。
A control valve (denoted as control valve B in FIG. 1) 70 distributes the first cooling water from the
具体的には、制御弁７０は、燃料電池５０を通過した第１冷却水のうち第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａと第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂとの比率を調整する弁体と、弁体を駆動する電動アクチュエータとを備える。制御弁７０の電動アクチュエータとしては、例えば、電磁ソレノイドや電動モータ等が用いられる。
Specifically, the
なお、本実施形態の制御弁７０としては、“いわゆる”絞り弁の各種の弁体を用いることができる。
As the
次に、本実施形態の第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ、および熱交換器２０Ａ、２０Ｂの構造について図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明する。
Next, the structures of the first and
第１ラジエータ１０Ａは、タンク１１ａ、１１ｂおよび熱交換コア１１ｃを備える。熱交換コア１１ｃは、複数本のチューブ１１ｄと、複数本のチューブ１１ｄの外側に接合されている熱交換フィンとから構成されている。タンク１１ａは、複数本のチューブ１１ｄを通過した第１冷却水を集合させてポンプ４０Ｂの入口に導く第２タンクである。
The
タンク１１ｂは、燃料電池５０から制御弁（図１中制御弁Ｂと記す）７０を通して供給される第１冷却水を複数本のチューブ１１ｄのそれぞれに分配する第１タンクである。第１ラジエータ１０Ａは、複数本のチューブ１１ｄの外側を流れる空気流が複数本のチューブ１１ｄ内を流れる第１冷却水との間で熱交換して第１冷却水を冷却する。
The
熱交換器２０Ａは、第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ａ内に配置されている。熱交換器２０Ａは、放熱容器２０ａと、この放熱容器２０ａ内の内部に配置されているインナーフィンとを備える。
The
放熱容器２０ａは、制御弁６０から入口２１ａを通して導かれる第２冷却水を流通させる冷却水流路を形成し、この冷却水流路を通過した第２冷却水を出口２１ｂからポンプ４０Ｂに導く。インナーフィンは、放熱容器２０ａ内の第２冷却水および放熱容器２０ａの外側の第１冷却水の間の熱交換を促進させる。
The
熱交換器２０Ａは、放熱容器２０ａ内を流通する第２冷却水と放熱容器２０ａの外側に流れる第１冷却水との間で熱交換させて第１冷却水によって第２冷却水を冷却する。
The
第２ラジエータ１０Ｂは、第１ラジエータ１０Ａと同様、タンク１１ａ、１１ｂ、および熱交換コア１１ｃを備える。このため、第２ラジエータ１０Ｂの構造の詳細の説明を省略する。
Similar to the
熱交換器２０Ｂは、第２ラジエータ１０Ｂのタンク１１ａ内に配置されている。熱交換器２０Ｂは、熱交換器２０Ａと同様に、放熱を促進する形状に形成されて第２冷却水を流通させる流路を形成する放熱容器２０ａと、この放熱容器２０ａ内の内部に配置されているインナーフィンとを備える。熱交換器２０Ｂは、放熱容器２０ａ内を流通する第２冷却水と放熱容器２０ａの外側に流れる第１冷却水との間で熱交換させて第１冷却水によって第２冷却水を冷却する。
The
次に、本実施形態の燃料電池システム１の電気的構成について図１を参照して説明する。 Next, the electrical configuration of the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
燃料電池システム１は、電子制御装置９０、および温度センサ９１、９２、９３を備える。
The fuel cell system 1 includes an
電子制御装置９０は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成され、温度調整制御処理を実行する。電子制御装置９０は、温度調整制御処理の実行に伴って温度センサ９１、９２、９３の出力信号に基づいて制御弁６０、７０を制御する。
The
温度調整制御処理は、第１冷却水および第２冷却水をそれぞれ管理水温未満にするために実行される処理である。第１冷却水の管理水温は、燃料電池５０を正常に作動させるのに必要である第１冷却水の上限温度である。第２冷却水の管理水温は、電動駆動系装置３０を正常に作動させるのに必要である第２冷却水の上限温度である。
A temperature adjustment control process is a process performed in order to make 1st cooling water and 2nd cooling water each less than management water temperature. The management water temperature of the first cooling water is the upper limit temperature of the first cooling water that is necessary for the
本実施形態の第１冷却水の管理水温として、９５℃が設定されている。第２冷却水の管理水温として、７０℃が設定されている。 95 ° C. is set as the management water temperature of the first cooling water in the present embodiment. 70 ° C. is set as the management water temperature of the second cooling water.
温度センサ（図１中温度センサ１と記す）９１は、電動駆動系装置３０を通過した第２冷却水の温度を検出する温度センサである。本実施形態の温度センサ９１は、電動駆動系装置３０に内蔵される熱交換器を通過する第２冷却水の温度を検出する。
A temperature sensor (referred to as temperature sensor 1 in FIG. 1) 91 is a temperature sensor that detects the temperature of the second cooling water that has passed through the
温度センサ（図１中温度センサ２と記す）９２は、燃料電池５０を通過した第２冷却水の温度を検出する温度センサである。本実施形態の温度センサ９２は、燃料電池５０の冷却水出口と制御弁７０の冷却水入口との間を流れる第２冷却水の温度を検出する。
A temperature sensor (denoted as
温度センサ（図１中温度センサ３と記す）９３は、第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ａを通過した第１冷却水の温度を検出する温度センサである。本実施形態の温度センサ９３は、第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ａの冷却水出口とポンプ４０Ｂの冷却水入口との間を流れる第１冷却水の温度を検出する。
A temperature sensor (referred to as temperature sensor 3 in FIG. 1) 93 is a temperature sensor that detects the temperature of the first cooling water that has passed through the
次に、本実施形態の燃料電池システム１の作動について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described.
ポンプ４０Ｂは、熱交換器２０Ａ、２０Ｂから電動駆動系装置３０の熱交換器に流れる第２冷却水の流れを発生させる。
The
このため、電動駆動系装置３０の熱交換器を流れる第２冷却水は、モータ駆動回路から吸熱して、この吸熱した第２冷却水は、制御弁７０に流れる。
For this reason, the second cooling water flowing through the heat exchanger of the electric
制御弁６０は、電動駆動系装置３０を通過した第２冷却水を熱交換器２０Ａ、２０Ｂに分配して、電動駆動系装置３０を通過した第２冷却水の流量のうち熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａと熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂとの比率（以下、流量比率Ｈｘという）を調整する。制御弁７０の流量比率Ｈｘは、電子制御装置９０によって制御される。
The
このように制御弁６０から熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水は、第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ａ内の第１冷却水によって冷却される。
Thus, the second cooling water flowing from the
一方、制御弁６０から熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水は、第２ラジエータ１０Ｂのタンク１１ａ内の第１冷却水によって冷却される。
On the other hand, the second cooling water flowing from the
このように第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ａ内の第１冷却水によって冷却された第２冷却水と、第２ラジエータ１０Ｂのタンク１１ａ内の第１冷却水によって冷却された第２冷却水とが合流されてポンプ４０Ｂに流れる。
Thus, the second cooling water cooled by the first cooling water in the
また、ポンプ４０Ａは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂから燃料電池５０に向けて流れる第１冷却水の流れを発生する。
The pump 40 </ b> A generates a flow of first cooling water that flows from the first and second radiators 10 </ b> A and 10 </ b> B toward the
燃料電池５０は、燃料ガスと酸化剤ガスといった反応ガスの電気化学反応を利用して直流電圧を出力する。この出力される直流電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を通して電動駆動系装置３０のモータ駆動回路に出力する。
The
この際、燃料電池５０の燃料電池スタックは熱を発生する。このため、燃料電池５０を流通する第１冷却水は、燃料電池スタックから吸熱する。つまり、燃料電池５０を流通する第１冷却水は、燃料電池スタックを冷却する。この燃料電池スタックを冷却した第１冷却水は、制御弁７０に流れる。
At this time, the fuel cell stack of the
制御弁７０は、燃料電池５０を通過した第１冷却水のうち第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂに分配して、燃料電池５０を通過した第１冷却水のうち第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａと第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂとの比率（以下、流量比率Ｇｈという）を調整する。制御弁７０の流量比率Ｇｈは、電子制御装置９０によって制御される。
The
ここで、制御弁７０から第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂに流れる第１冷却水は、タンク１１ｂから複数本のチューブ１１ｄのそれぞれに分配される。この分配された第１冷却水が複数本のチューブ１１ｄのそれぞれを流通する。
Here, the first cooling water flowing from the
この際に、複数本のチューブ１１ｄ内の第１冷却水は、複数本のチューブ１１ｄの外側に流れる空気流に放熱する。その後、この空気流に放熱した第１冷却水は、複数本のチューブ１１ｄを通過してからタンク１１ｂで集合されてポンプ４０Ｂに流れる。
At this time, the first cooling water in the plurality of
一方、制御弁７０から第２ラジエータ１０Ｂのタンク１１ｂに流れる第１冷却水は、タンク１１ｂから複数本のチューブ１１ｄのそれぞれに分配される。この分配された第１冷却水が複数本のチューブ１１ｄのそれぞれを流通する。
On the other hand, the first coolant flowing from the
この際に、複数本のチューブ１１ｄ内の第１冷却水は、複数本のチューブ１１ｄの外側に流れる空気流に放熱する。その後、この空気流に放熱した第１冷却水は、複数本のチューブ１１ｄを通過してタンク１１ｂで集合されてポンプ４０Ｂに流れる。
At this time, the first cooling water in the plurality of
このように第１ラジエータ１０Ａで空気流に放熱した第１冷却水と、第２ラジエータ１０Ｂで空気流に放熱した第１冷却水とが合流してポンプ４０Ａに流れる。
As described above, the first cooling water radiated to the air flow by the
このとき、電子制御装置９０は、第１冷却水および第２冷却水をそれぞれ管理水温未満にするために温度調整制御処理を実行する。温度調整制御処理は、図３の第１制御処理と図４の第２制御処理とから構成されている。電子制御装置９０は、図３の第１制御処理と図４の第２制御処理とを交互に時分割に実行する。図３は第１制御処理を示すフローチャートである。図４は第２制御処理を示すフローチャートである。電子制御装置９０は、図３、図４のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
At this time, the
以下、図３の第１制御処理と図４の第２制御処理とを別々に説明する。 Hereinafter, the first control process of FIG. 3 and the second control process of FIG. 4 will be described separately.
（図３の第１制御処理）
まず、ステップ１００において、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度（図３中第１ラジ出口温度と記す）が、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度（図３中温度センサ１温度と記す）よりも高いか否かについて温度センサ９１、９３の検出値に基づいて判定する。
(First control process in FIG. 3)
First, in
このとき、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度よりも高いときには、ステップ１００においてＹＥＳと判定する。
At this time, when the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the first radiator 10 </ b> A is higher than the temperature of the second cooling water flowing through the
これに伴い、ステップ１１０において、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも高いか否かについて温度センサ（図３中温度センサ）９１の検出値に基づいて判定する。
Accordingly, in
このとき、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも低いときには、ステップ１１０においてＮＯと判定して、ステップ１００に戻る。
At this time, when the temperature of the second cooling water flowing through the
その後、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも低い状態が継続すると、ステップ１１０のＹＥＳ判定、ステップ１１０のＮＯ判定を繰り返す。
Thereafter, the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the first radiator 10 </ b> A is higher than the temperature of the second cooling water flowing through the electric
次に、電動駆動系装置３０から放出される放熱量が増大して、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも高くなり、ステップ１１０においてＹＥＳと判定する。このとき、第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水により電動駆動系装置３０内を通過した第２冷却水を冷却できない状態であると判定する。その後、ステップ１２０（第２放熱量制御部）に進む。
Next, the amount of heat released from the electric
このとき、制御弁（図３中制御弁Ｂ）７０を制御して第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａを減らして、第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂを増大させる。これに加えて、制御弁（図３中制御弁Ａと記す）６０を制御して、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａ（図３中第２内蔵熱交換器流量と記す）を増大させて、熱交換器２０Ｂ（図３中第１内蔵熱交換器流量と記す）に流れる第２冷却水の流量Ｈｂを減らす。
At this time, the control valve (control valve B in FIG. 3) 70 is controlled to reduce the flow rate Ga flowing through the
これにより、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水に放熱させることができる。つまり、第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水により電動駆動系装置３０内を通過した第２冷却水を冷却できる状態になる。その後、ステップ１００に戻る。
Thereby, heat can be radiated from the second cooling water in the
このため、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも高い状態が継続すると、ステップ１００のＹＥＳ判定、ステップ１１０のＹＥＳ判定、およびステップ１２０の制御弁制御処理を繰り返す。
For this reason, the temperature of the 1st cooling water by the side of the cooling water outlet of the
その後、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度以下になると、ステップ１３０に進んで、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも高いか否かを判定する。
Thereafter, when the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the first radiator 10 </ b> A becomes equal to or lower than the temperature of the second cooling water in the electric
このとき、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度よりも高いときには、ステップ１３０においてＹＥＳと判定して、ステップ１４０に進む。
At this time, when the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the
このとき、制御弁（図３中制御弁Ａ）６０を制御して、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａ（図３第１内蔵熱交換器流量）を増大させて、熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂを減らす。このため、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水に放熱される放熱量が増加する。その後、ステップ１００に戻る。
At this time, the control valve (control valve A in FIG. 3) 60 is controlled to increase the flow rate Ha (second built-in heat exchanger flow rate in FIG. 3) of the second cooling water flowing to the
その後、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度以下であり、かつ電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも高い状態が継続すると、ステップ１００のＮＯ判定、ステップ１３０のＹＥＳ判定、およびステップ１４０の制御弁制御処理の実行を繰り返す。
Thereafter, the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the first radiator 10 </ b> A is equal to or lower than the temperature of the second cooling water in the electric
次に、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも低くなると、ステップ１３０においてＮＯと判定して、ステップ１００に戻る。
Next, if the temperature of the 2nd cooling water in the
このように、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも高い場合には、電子制御装置９０が制御弁６０、７０を制御することにより、電動駆動系装置３０内の第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも低くすることができる。
As described above, when the temperature of the second cooling water in the electric
（図４の第２制御処理）
まず、ステップ２００において、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度（図４中温度センサ２温度と記す）が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高いか否かについて温度センサ９２の検出値に基づいて判定する。
(Second control process in FIG. 4)
First, in step 200, whether or not the temperature of the second cooling water flowing through the fuel cell 50 (referred to as
このとき、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高いときには、ステップ２００においてＹＥＳと判定する。
At this time, when the temperature of the second cooling water flowing through the
これに伴い、ステップ２１０において、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度（図４中温度センサ）が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも低いか否かについて温度センサ９１の検出値に基づいて判定する。
Accordingly, in step 210, whether or not the temperature of the second cooling water (the temperature sensor in FIG. 4) flowing through the
このとき、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（７０℃）以上であるときには、ステップ２１０においてＮＯと判定する。
At this time, when the temperature of the second cooling water flowing through the
これに伴い、ステップ２３０（第１放熱量制御部）において、制御弁（図４中制御弁Ｂ）７０を制御して、第１ラジエータ１０Ａから空気流に放熱される放熱量Ｆａと第２ラジエータ１０Ｂから空気流に放熱される放熱量Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を高放熱量にする。高放熱量とは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂの放熱量Ｆａ、Ｆｂの合計において、最大放熱量未満で、かつ最小放熱量よりも高い放熱量である。
Accordingly, in step 230 (first heat radiation amount control unit), the control valve (control valve B in FIG. 4) 70 is controlled, and the heat radiation amount Fa and the second radiator radiated from the
これに加えて、ステップ２３０において、制御弁（図４中制御弁Ａ）６０を制御して、熱交換器２０Ｂ（図４中第２内蔵熱交換器流量と記す）に流れる第２冷却水の流量Ｈｂよりも、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａ（図４第１内蔵熱交換器流量）を多くする。
In addition, in step 230, the control valve (control valve A in FIG. 4) 60 is controlled, and the second cooling water flowing to the
この際、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ内の第１冷却水から空気流に多くの熱が移動する。さらに、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水に多くの熱が放熱される。その後、ステップ２００に戻る。
At this time, much heat moves from the first cooling water in the first and
このため、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（７０℃）よりも高い状態が維持されると、ステップ２００のＹＥＳ判定、ステップ２１０のＮＯ判定、およびステップ２３０の制御弁の制御処理を繰り返す。
For this reason, the temperature of the 2nd cooling water which distribute | circulates the
その後、燃料電池５０を流通する第１冷却水の温度が第１冷却水の管理温度（９５℃）よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（７０℃）よりも低い状態に移行する。すると、ステップ２１０においてＹＥＳと判定する。
Thereafter, the temperature of the first cooling water flowing through the
これに伴い、ステップ２２０（第１放熱量制御部）において、制御弁（図４中制御弁Ｂ）７０を制御して、第１ラジエータ１０Ａから空気流に放熱される放熱量Ｆａと第２ラジエータ１０Ｂから空気流に放熱される放熱量Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を最大放熱量に近づける。この際、第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａが第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂよりも少なくなる。
Accordingly, in step 220 (first heat radiation amount control unit), the control valve (control valve B in FIG. 4) 70 is controlled, and the heat radiation amount Fa radiated from the
これに加えて、制御弁（図４中制御弁Ａ）６０を制御して、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａ（図４第１内蔵熱交換器流量）よりも、熱交換器２０Ｂ（図４中第２内蔵熱交換器流量と記す）に流れる第２冷却水の流量Ｈｂを多くさせる。
In addition to this, the control valve (control valve A in FIG. 4) 60 is controlled to exchange heat more than the flow rate Ha (second built-in heat exchanger flow rate in FIG. 4) of the second cooling water flowing to the
この際に、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのタンク１１ｂ内の第１冷却水から空気流に多くの熱が放熱される。これに加えて、第２ラジエータ１０Ｂのタンク１１ｂ内の第１冷却水から熱交換器２０Ｂ内の第２冷却水に対して多くの熱が放熱される。
At this time, much heat is radiated from the first cooling water in the
このことにより、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ内の第１冷却水が熱交換器２０Ｂ内の第２冷却水や空気流によって冷却されることになる。その後、ステップ２００に戻る。
Thus, the first cooling water in the first and
このため、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（７０℃）よりも低い状態が維持されると、ステップ２００のＹＥＳ判定、ステップ２１０のＹＥＳ判定、およびステップ２２０の制御弁の制御処理を繰り返す。
For this reason, the temperature of the 2nd cooling water which distribute | circulates the
その後、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも低くなると、ステップ２００でＮＯと判定して、ステップ２００に戻る。
Thereafter, when the temperature of the second cooling water flowing through the
次に、本実施形態の具体的な作動について図５、図６、図７を参照して説明する。 Next, a specific operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図５（ａ）は、縦軸を本実施形態の燃料電池車が位置する標高、および車速として、横軸を時間として、燃料電池車の標高、車速の変化を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、図中左側から右側に向かうほど時間が経過していることを示している。本実施形態の燃料電池車とは、燃料電池システム１を搭載する自動車のことである。図６（ａ）、図７（ａ）は、図５（ａ）と同様である。 FIG. 5A is a timing chart showing changes in the altitude and vehicle speed of the fuel cell vehicle, with the vertical axis representing the altitude at which the fuel cell vehicle of the present embodiment is located and the vehicle speed, and the horizontal axis representing time. FIG. 5A shows that time elapses from the left side to the right side in the figure. The fuel cell vehicle of the present embodiment is a vehicle on which the fuel cell system 1 is mounted. 6 (a) and 7 (a) are the same as FIG. 5 (a).
図５（ｂ）は、比較例における第１冷却水（図中燃料電池系と記す）の温度、および第２冷却水（図中電動駆動系と記す）を示すタイミングチャートである。図６（ｂ）、図７（ｂ）は、図５（ｂ）と同様である。 FIG. 5B is a timing chart showing the temperature of the first cooling water (referred to as a fuel cell system in the figure) and the second cooling water (referred to as an electric drive system in the figure) in a comparative example. 6 (b) and 7 (b) are the same as FIG. 5 (b).
図５（ｃ）は、本実施形態における第１冷却水（図中燃料電池系と記す）の温度、および第２冷却水（図中電動駆動系と記す）を示すタイミングチャートである。図６（ｃ）、図７（ｃ）は、図５（ｃ）と同様である。 FIG. 5C is a timing chart showing the temperature of the first cooling water (referred to as a fuel cell system in the figure) and the second cooling water (referred to as an electric drive system in the figure) in the present embodiment. 6 (c) and 7 (c) are the same as FIG. 5 (c).
図５（ｄ）は、本実施形態における第１ラジエータ１０Ａを流れる第１冷却水の水量のタイミングチャート、第２ラジエータ１０Ｂを流れる第１冷却水の水量のタイミングチャート、熱交換器２０Ａ（第１ラジエータ内蔵熱交換器）を流れる第２冷却水の水量のタイミングチャート、および熱交換器２０Ｂ（第２ラジエータ内蔵熱交換器）を流れる第２冷却水の水量のタイミングチャートである。
FIG. 5D is a timing chart of the amount of first cooling water flowing through the
図５（ｅ）、図６（ｅ）、図７（ｅ）において、横軸を第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂを流れる第１冷却水の水量（或いは、流量比率）、縦軸を放熱量、第１冷却水の温度（図中液冷媒出口温度と記す）として、菱形プロットは、第１ラジエータ１０Ａの放熱量Ｆａと第２ラジエータ１０Ｂの放熱量Ｆｂとの合計（図中ラジ放熱量）を示すグラフ、三角形プロットは、第１ラジエータ１０Ａから流れ出る第１冷却水の温度を示すグラフ、四角形プロットは、第２ラジエータ１０Ｂから流れ出る第１冷却水の温度を示すグラフである。
In FIGS. 5 (e), 6 (e) and 7 (e), the horizontal axis represents the amount of first cooling water (or flow rate ratio) flowing through the first and
図６（ｅ）において、一点鎖線は、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂの放熱量Ｆａに熱交換器２０Ｂ（第２ラジエータ１０Ｂに内蔵される熱交換器）の放熱量Ｆｃを加味した放熱量（＝Ｆａ＋Ｆｃ）を示すグラフである。
In FIG. 6 (e), the alternate long and short dash line indicates the amount of heat radiation Fc of the
例えば、本実施形態の燃料電池システム１を搭載する自動車（以下、燃料電池車という）が標高の高い高所から低い低所に坂道を下る場合（図５（ａ）参照）には、燃料電池車の速度（以下、車速という）が徐々に上昇する。これによって、燃料電池５０の発熱量が上昇して燃料電池５０の発熱量と電動駆動系装置３０の発熱量とが高い状態となる。これに伴い、第１冷却水の温度（図５中燃料電池系と記す）および第２冷却水の温度（図５中電動駆動系と記す）がそれぞれ徐々に上昇する。
For example, when a vehicle (hereinafter referred to as a fuel cell vehicle) equipped with the fuel cell system 1 of the present embodiment goes down a high road from a high altitude to a low low area (see FIG. 5A), the fuel cell. The vehicle speed (hereinafter referred to as vehicle speed) gradually increases. As a result, the amount of heat generated by the
このとき、第１ラジエータ１０Ａから排出される第１冷却水の温度が電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度（すなわち、温度センサ（温度センサ１）９１の検出値）よりも高くなる。このため、電子制御装置９０は、第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水によって第２冷却水を冷却できない状態であるとして、ステップ１００、１１０のそれぞれでＹＥＳと判定して、ステップ１２０の制御弁の制御処理を実施する。
At this time, the temperature of the first cooling water discharged from the
具体的には、電子制御装置９０は、制御弁７０を制御して第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａを減らして、第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂを増大させる。これに加えて、電子制御装置９０は、制御弁６０を制御して、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａを増大させて、熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂを減らす。
Specifically, the
このため、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水に含まれる熱量が第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水に含まれる熱量よりも多くなる。これに伴い、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水に熱が移動する。つまり、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水が第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水によって冷却される。これにより、電動駆動系装置３０が第２冷却水によって冷却される。
For this reason, the amount of heat contained in the second cooling water in the
このとき、図５（ｃ）に示すように、第２冷却水（図中電動駆動系と記す）の温度が低下して、第１冷却水（図中燃料電池系と記す）の温度が上昇する。 At this time, as shown in FIG. 5C, the temperature of the second cooling water (referred to as an electric drive system in the figure) decreases and the temperature of the first cooling water (referred to as a fuel cell system in the figure) increases. To do.
この場合、図５（ｅ）中符号Ａに示すように、第１ラジエータ１０Ａを通過する第１冷却水の流量（図中ラジ液冷媒流量と記す）の方が第２ラジエータ１０Ｂを通過する第１冷却水の流量よりも少ない状態で、燃料電池５０が第１冷却水によって冷却され、電動駆動系装置３０が第２冷却水によって冷却されることになる。
In this case, as indicated by reference symbol A in FIG. 5 (e), the flow rate of the first cooling water passing through the
このとき、第１ラジエータ１０Ａから流れ出る第１冷却水の温度（図５（ｅ）中第１ラジ出口温度と記す）が、第２ラジエータ１０Ｂから流れ出る第１冷却水の温度（図５（ｅ）中第２ラジ出口温度と記す）よりも低い状態となる。
At this time, the temperature of the first cooling water flowing out from the
その後、燃料電池車が坂道を下った後に（図６（ａ）参照）、燃料電池５０の発熱量が上昇して、燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高く、かつ電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも低い状態になると、ステップ２００、２１０のそれぞれでＹＥＳと判定して、ステップ２２０の制御弁の制御を実施する。
Thereafter, after the fuel cell vehicle has gone down the slope (see FIG. 6A), the amount of heat generated by the
具体的には、電子制御装置９０が制御弁７０を制御して、第１ラジエータ１０Ａから空気流に放熱される放熱量Ｆａと第２ラジエータ１０Ｂから空気流に放熱される放熱量Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を最大放熱量に近づける。この際、第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａよりも第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂが増大する。
Specifically, the
これに加えて、電子制御装置９０が制御弁６０を制御して、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａよりも、熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂを多くさせる。
In addition to this, the
この際に、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ内の第１冷却水から空気流へ放熱させつつ、第２ラジエータ１０Ｂ内の第１冷却水から熱交換器２０Ｂ内の第２冷却水に多くの熱を放熱される。これにより、第１冷却水を第２冷却水および空気流によって冷却することができる。
At this time, the heat is dissipated from the first cooling water in the first and
この場合、図６（ｅ）中符号Ｂに示すように、第１ラジエータ１０Ａを通過する第１冷却水の流量（図中ラジ液冷媒流量と記す）の方が第２ラジエータ１０Ｂを通過する第１冷却水の流量よりも少ない状態で、燃料電池５０が第１冷却水および第２冷却水によって冷却され、電動駆動系装置３０が第２冷却水によって冷却される。
In this case, as indicated by reference numeral B in FIG. 6 (e), the flow rate of the first cooling water passing through the
その後、燃料電池車が走行中にて、電動駆動系装置３０内を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（すなわち、７０℃）よりも高く、かつ燃料電池５０を流通する第２冷却水の温度が第２冷却水の管理温度（９５℃）よりも高くなると、ステップ２００でＹＥＳと判定してからステップ２１０でＮＯと判定して、ステップ２３０の制御弁の制御を実施する。
Thereafter, while the fuel cell vehicle is traveling, the temperature of the second cooling water flowing through the
具体的には、電子制御装置９０が制御弁７０を制御して、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂの放熱量Ｆａ、Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を高放熱量とする。この際、第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａの方が第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂよりも少なくなる。
Specifically, the
これに加えて、電子制御装置９０が制御弁６０を制御して、熱交換器２０Ｂに流れる第２冷却水の流量Ｈｂよりも、熱交換器２０Ａに流れる第２冷却水の流量Ｈａを多くさせる。
In addition to this, the
この際に、図７（ｅ）中符号Ｃに示すように、第１ラジエータ１０Ａを通過する第１冷却水の流量（図中ラジ液冷媒流量と記す）の方が第２ラジエータ１０Ｂを通過する第１冷却水の流量よりも少ない状態で、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂにおいて第１冷却水から空気流に多くの熱が放熱される。これに加えて、熱交換器２０Ａにおいて、第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａのタンク１１ｂ内の第１冷却水に多くの熱が放熱される。このため、第１冷却水が空気流によって冷却されつつ、第２冷却水が第１冷却水によって冷却される。
At this time, as indicated by reference numeral C in FIG. 7 (e), the flow rate of the first cooling water passing through the
以上説明した本実施形態によれば、燃料電池システム１は、酸素を含む酸化剤ガスと水素を含む燃料ガスとを電気化学反応させて電力を発生させる燃料電池５０と、燃料電池５０から発生される電力により作動する電動駆動系装置３０とを備える自動車に適用される。
According to the present embodiment described above, the fuel cell system 1 is generated from the
燃料電池システム１は、燃料電池５０を冷却する第１冷却水から放熱させるラジエータ１０Ａ、１０Ｂを有し、ラジエータ１０Ａ、１０Ｂおよび燃料電池５０の間で第１冷却水を循環させる冷却回路８１と、電動駆動系装置３０を冷却する第２冷却水と第１冷却水とを熱交換させて第２冷却水から第１冷却水に放熱させる熱交換器２０Ａ、２０Ｂとを備える。
The fuel cell system 1 includes
これにより、熱交換器２０Ａ、２０Ｂにおいて、第２冷却水から第１冷却水に放熱させることができるので、第２冷却水によって電動駆動系装置３０を冷却する冷却性能を向上することができる。
Thereby, in
本実施形態では、熱交換器２０Ａ、２０Ｂは、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのうち対応するラジエータのタンク１１ｂ内に内蔵されている。このため、自動車に対する熱交換器２０Ａ、２０Ｂの搭載スペースを節約することができる。したがって、自動車に燃料電池システム１を搭載する上で制約を受け難くすることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、第１冷却水の温度が第１冷却水の管理温度（９５℃）よりも高い場合には、電子制御装置９０が制御弁７０を制御して第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのそれぞれに流れる第１冷却水の流量の比率を制御する。したがって、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂから放熱される放熱量を増大させることできる。これにより、燃料電池５０の放熱能力を増大することができる。
In the present embodiment, when the temperature of the first cooling water is higher than the management temperature (95 ° C.) of the first cooling water, the
特に、第１冷却水の温度が第１冷却水の管理温度よりも高く、かつ第１冷却水の温度が第２冷却水の管理温度よりも高い場合には、電子制御装置９０が制御弁７０を制御して、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂから放熱される放熱量Ｆａ、Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を高放熱量にする。これにより、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂにおいて第１冷却水を空気流によって冷却させつつ、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水に放熱させる放熱量を増大させることができる。
In particular, when the temperature of the first cooling water is higher than the management temperature of the first cooling water and the temperature of the first cooling water is higher than the management temperature of the second cooling water, the
本実施形態では、第１ラジエータ１０Ａは、第２ラジエータ１０Ｂに対して空気流れ上流側に位置する。このため、第１ラジエータ１０Ａは、第２ラジエータ１０Ｂに比べて第１冷却水から空気流に放熱する放熱能力が高い。したがって、上述の如く、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水に放熱させる放熱量を増大させることにより、電動駆動系装置３０の放熱能力をより一層、増大することができる。
In the present embodiment, the
特に、本実施形態では、第１ラジエータ１０Ａの冷却水出口側の第１冷却水の温度が、第２冷却水の温度よりも高い場合には、電子制御装置９０が制御弁７０を制御して第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａを減らして、第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂを増大させる。これにより、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水に放熱させることができる。したがって、電動駆動系装置３０の放熱能力を更に増大することができる。
In particular, in the present embodiment, when the temperature of the first cooling water on the cooling water outlet side of the
本実施形態では、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂは、冷却回路８１の第１冷却水の流れに対して並列に配置されている。このため、冷却回路８１の第１冷却水を循環させるポンプ４０Ａを駆動するのに必要なエネルギー（動力）を低減することができる。
In the present embodiment, the first and second radiators 10 </ b> A and 10 </ b> B are arranged in parallel with the flow of the first cooling water in the
本実施形態では、熱交換器２０Ａ、２０Ｂは、冷却回路８０の第２冷却水の流れに対して並列に配置されている。このため、冷却回路８０の第２冷却水を循環させるポンプ４０Ｂを駆動するのに必要なエネルギー（動力）を低減することができる。
In the present embodiment, the heat exchangers 20 </ b> A and 20 </ b> B are arranged in parallel with the flow of the second cooling water in the
（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、燃料電池システム１を自動車に適用した例について説明したが、これに代えて、燃料電池システム１を設置型の発電機に適用してもよい。
（２）上記実施形態では、燃料電池システム１において、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂを採用した例について説明したが、これに代えて、１つのラジエータ、或いは、３つ以上のラジエータを用いてもよい。
（３）上記実施形態では、燃料電池システム１において、熱交換器２０Ａ、２０Ｂを採用した例について説明したが、これに代えて、１つの熱交換器、或いは、３つ以上の熱交換器を用いてもよい。
（４）上記実施形態では、燃料電池システム１において、制御弁６０、７０を採用した例について説明したが、これに代えて、制御弁６０、７０のうち制御弁７０を採用して燃料電池システム１を構成してもよい。
(Other embodiments)
(1) In the above embodiment, the example in which the fuel cell system 1 is applied to an automobile has been described. Alternatively, the fuel cell system 1 may be applied to an installation type generator.
(2) In the above embodiment, the example in which the first and
(3) In the above-described embodiment, the example in which the
(4) In the above-described embodiment, the example in which the
例えば、図３のステップ１２０において、制御弁７０を制御して第１ラジエータ１０Ａに流れる流量Ｇａを減らして、第２ラジエータ１０Ｂに流れる流量Ｇｂを増大させる。これにより、熱交換器２０Ａ内の第２冷却水から第１ラジエータ１０Ａ内の第１冷却水に放熱させることができる。
For example, in step 120 of FIG. 3, the
例えば、図４のステップ２３０において、制御弁７０を制御して、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂから空気流に放熱される放熱量Ｆａ、Ｆｂとの合計（Ｆａ＋Ｆｂ）を高放熱量に近づける。このため、第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂ内の第１冷却水から熱交換器２０Ａ内の第２冷却水に放熱させることができる。
For example, in step 230 of FIG. 4, the
このように、冷却回路８０の放熱性能が十分であるのであれば、制御弁６０を採用しない燃料電池システム１を採用しても良い。
（５）上記実施形態では、第２冷却水による被冷却対象としての電気機器としては、モータ駆動回路を用いた例について説明したが、これに代えて、走行用電動モータおよびモータ駆動回路の双方を第２冷却水による被冷却対象としての電気機器としてもよい。
（６）上記実施形態では、熱交換器２０Ａ、２０Ｂを第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのうち対応するラジエータのタンク１１ａに内蔵した例について説明したが、これに代えて、熱交換器２０Ａ、２０Ｂを第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのうち対応するラジエータの外側に配置してもよい。
Thus, if the heat dissipation performance of the
(5) In the above-described embodiment, the example in which the motor drive circuit is used as the electric device to be cooled by the second cooling water has been described. However, instead of this, both the traveling electric motor and the motor drive circuit are used. It is good also as an electric equipment as a to-be-cooled object by 2nd cooling water.
(6) In the above embodiment, the example in which the
つまり、熱交換器２０Ａ、２０Ｂと第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂとを分離して構成してもよい。或いは、熱交換器２０Ａ、２０Ｂを第１、第２ラジエータ１０Ａ、１０Ｂのうち対応するラジエータのタンク１１ａ以外の部位に内蔵してもよい。
（７）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態および他の実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
That is, the
(7) It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. Moreover, the said embodiment and other embodiment are not irrelevant mutually, and a combination is possible suitably except the case where a combination is clearly impossible.
１ 燃料電池システム
１０Ａ 第１ラジエータ（燃料電池用熱交換器）
１０Ｂ 第２ラジエータ（燃料電池用熱交換器）
１０Ｃ 電動ファン
１１ａ、１１ｂ タンク
１１ｃ 熱交換コア
１１ｄ チューブ
２０Ａ、２０Ｂ 熱交換器（燃料電池用熱交換器）
３０ 電動駆動系装置（電気機器、モータ駆動回路）
４０Ａ、４０Ｂ ポンプ
５０ 燃料電池
６０ 制御弁（第１制御弁）
７０ 制御弁（第１制御弁）
８０、８１ 冷却回路
1
10B 2nd radiator (heat exchanger for fuel cell)
10C
30 Electric drive system (electric equipment, motor drive circuit)
40A,
70 Control valve (first control valve)
80, 81 Cooling circuit
Claims (9)
前記燃料電池を冷却する第１熱媒体から放熱させる燃料電池用熱交換器（１０Ａ、１０Ｂ）を有し、前記燃料電池用熱交換器および前記燃料電池の間で前記第１熱媒体を循環させる冷却回路（８１）と、
前記電気機器を冷却する第２熱媒体と前記第１熱媒体とを熱交換させて前記第２熱媒体から前記第１熱媒体に放熱させる電気機器用熱交換器（２０Ａ、２０Ｂ）と、
を備える燃料電池システム。 An automobile comprising a fuel cell (50) that generates electric power by electrochemically reacting an oxidant gas containing oxygen and a fuel gas containing hydrogen, and an electric device (30) that is operated by the electric power generated from the fuel cell. A fuel cell system applied to
A fuel cell heat exchanger (10A, 10B) that dissipates heat from the first heat medium that cools the fuel cell; and circulates the first heat medium between the fuel cell heat exchanger and the fuel cell. A cooling circuit (81);
A heat exchanger for electric equipment (20A, 20B) for exchanging heat between the second heat medium for cooling the electric equipment and the first heat medium to dissipate heat from the second heat medium to the first heat medium;
A fuel cell system comprising:
前記複数本のチューブ内を流れる前記第１熱媒体が前記複数本のチューブの外側に放熱するように前記複数本のチューブが構成されており、
前記電気機器用熱交換器は、前記第２タンク内に配置されている請求項２に記載の燃料電池システム。 The heat exchanger for a fuel cell includes a plurality of tubes (11d), a first tank (11a) that distributes a first heat medium supplied from the fuel cell to each of the plurality of tubes, and the plurality of tubes. A second tank (11b) for collecting the first heat medium that has passed through the tubes,
The plurality of tubes are configured such that the first heat medium flowing through the plurality of tubes radiates heat to the outside of the plurality of tubes,
The fuel cell system according to claim 2, wherein the electrical equipment heat exchanger is disposed in the second tank.
前記電気機器は、少なくとも前記モータ駆動回路を含んでいる請求項１または２に記載の燃料電池システム。 The automobile includes a motor drive circuit (30) for driving an electric motor for traveling with electric power generated from the fuel cell,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the electrical device includes at least the motor drive circuit.
前記第１熱媒体の流れに対して並列に配置されている複数の前記燃料電池用熱交換器（１０Ａ、１０Ｂ）と、
を備える請求項２ないし４のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 A pump (40A) for generating a flow of the first heat medium flowing through the cooling circuit;
A plurality of fuel cell heat exchangers (10A, 10B) arranged in parallel to the flow of the first heat medium;
A fuel cell system according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
前記制御弁を制御して前記燃料電池から前記複数の燃料電池用熱交換器のそれぞれに流れる前記第１熱媒体の流量の比率を制御することにより、前記燃料電池から放熱される放熱量を制御する放熱量制御部（Ｓ２２０、Ｓ２３０）と、
を備える請求項６に記載の燃料電池システム。 The cooling circuit is configured, and the first heat medium from the fuel cell is distributed to each of the plurality of fuel cell heat exchangers, and from the fuel cell to each of the plurality of fuel cell heat exchangers A control valve (70) for adjusting the ratio of the flow rate of the first heat medium flowing through
The amount of heat released from the fuel cell is controlled by controlling the flow rate of the first heat medium flowing from the fuel cell to each of the plurality of fuel cell heat exchangers by controlling the control valve. A heat radiation amount control unit (S220, S230),
A fuel cell system according to claim 6.
前記第２熱媒体の流れを発生させる第２ポンプ（４０Ａ）と、
前記第２熱媒体の流れに対して並列に配置されている前記複数の電気機器用熱交換器（２０Ａ、２０Ｂ）と、を備える請求項２ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The pump that generates the flow of the first heat medium is a first pump,
A second pump (40A) for generating a flow of the second heat medium;
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 7, further comprising: the plurality of electrical equipment heat exchangers (20A, 20B) arranged in parallel to the flow of the second heat medium. .
前記冷却回路は、第１冷却回路であり、
前記放熱量制御部は、第１放熱量制御部であり、
前記複数の電気機器用熱交換器および前記電気機器とともに、前記第２熱媒体を循環させる第２冷却回路を構成し、かつ前記電気機器からの前記第２熱媒体を前記複数の電気機器用熱交換器のそれぞれに分配して前記電気機器から前記複数の電気機器用熱交換器のそれぞれに流れる前記第２熱媒体の流量の比率を調整する第２制御弁（６０）と、
前記第２制御弁を制御して前記電気機器から前記複数の電気機器用熱交換器のそれぞれに流れる前記第２熱媒体の流量の比率を制御することにより、前記電気機器から放熱される放熱量を制御する第２放熱量制御部（Ｓ１２０、Ｓ１４０）と、
を備える請求項８に記載の燃料電池システム。 The control valve is a first control valve;
The cooling circuit is a first cooling circuit;
The heat dissipation amount control unit is a first heat dissipation amount control unit,
Together with the plurality of electric equipment heat exchangers and the electric equipment, a second cooling circuit for circulating the second heat medium is configured, and the second heat medium from the electric equipment is used as the heat for the plurality of electric equipments. A second control valve (60) that adjusts the ratio of the flow rate of the second heat medium that is distributed to each of the exchangers and flows from the electrical device to each of the plurality of electrical equipment heat exchangers;
The amount of heat dissipated from the electrical device by controlling the flow rate of the second heat medium flowing from the electrical device to each of the plurality of electrical equipment heat exchangers by controlling the second control valve. A second heat radiation amount control unit (S120, S140) for controlling
A fuel cell system according to claim 8.
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