JP4280986B2 - 燃料電池を搭載した車両の冷却装置 - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池を搭載した車両の冷却装置に係り、特に燃料電池の冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくする燃料電池を搭載した車両の冷却装置に関するものである。
車両の燃料電池システムにおいては、例えば、水素と酸素との電気化学反応によって、化学エネルギを電気エネルギに直接変換するものが用いられ、燃料電池やモータが高温になることから、冷却水を利用する冷却装置が設けられている。
この燃料電池システムの冷却装置では、媒体の違いや冷却系統の温度の違いにより、２系統に分かれ、これに伴って、冷却水の充填や冷却水のエア抜きとしての機能するリザーブタンクが２種類設置されている。
従来、燃料電池システムの冷却装置には、燃料電池システムの停止時に、燃料電池本体をクールダウンさせて、燃料電池本体のガス極と冷却水極との圧力差を小さくし、燃料電池本体の水漏れを防止するものがある。
特開２００２−３２９５２１号公報
ところで、従来、燃料電池システムの冷却装置においては、２系統に分けた構造の場合に、２種類のリザーブタンクが必要となり、車両への搭載上、容積スペースが大きく必要になり、また、リザーブタンクが冷却水のエア抜きとしての機能を果たす上で、リザーブタンクを冷却系統で最も高い位置に配設する必要がある等の理由により、設置スペースに制約を受け、よって、搭載スペースを大きくしなければならず、冷却系部品のレイアウトの自由度が小さくなるという不都合があった。
この発明は、車両の車室よりも車両前方に設けられたフロント室において、車両幅方向の一側に燃料電池を配設し、車両幅方向の他側に車両駆動用モータを配設するとともに、前記車両駆動用モータよりも車両前方に前記燃料電池を冷却する第１放熱器を配設し、前記燃料電池よりも車両前方に車両駆動用電気機器を冷却する第２放熱器を配設し、前記第１放熱器に連絡する第１放熱器用リザーブタンクを前記燃料電池近傍に配設し、前記第２放熱器に連絡する第２放熱器用リザーブタンクを前記車両駆動用モータ近傍に配設したことを特徴とする。
この発明の燃料電池を搭載した車両の冷却装置は、冷却系部品を限られたスペース内に効率的に配置し、冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくするとともに、放熱器とリザーブタンクとを連絡する配管の長さを短縮することができる。
この発明は、燃料電池システムの冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくする目的を、冷却系部品のレイアウトを特異にして実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
図１〜図２は、この発明の実施例を示すものである。
図１〜図２において、２は車両、４は車室、６は車両前後方向Ｘに対して直交する車両幅方向Ｙに指向したフロントウインドウ下端取付部、８は車両幅方向Ｙに指向した前端部、１０は車両幅方向Ｙの一側で車両前後方向Ｘに指向した一側フロントフェンダエプロン、１２は車両幅方向Ｙの他側で車両前後方向Ｘに指向した他側フロントフェンダエプロン、１４は車室４よりも車両前方Ｆでフロントウインドウ下端取付部６と前端部８と一側フロントフェンダエプロン１０と他側フロントフェンダエプロン１２とに囲まれて形成されたフロント室である。
車両２には、燃料電池システム１６が搭載されている。
この燃料電池システム１６は、燃料電池１８と、車両駆動用モータ２０と、電気部品ユニット２２とを備えている。燃料電池１８は、例えば、水素と酸素との電気化学反応によって、化学エネルギを電気エネルギに直接変換するものである。車両駆動用モータ２０は、燃料電池１８からの電気エネルギによって駆動され、車輪（図示せず）を回転するものである。電気部品ユニット２２は、インバータ等の電気部品を示したものである。
燃料電池１８と車両駆動用モータ２０とは、車室４よりも車両前方Ｆに設けられたフロント室１４に並列（車両幅方向Ｙに並んで）に配設、つまり、燃料電池１８が車両幅方向Ｙの一側に配設され、車両駆動用モータ２０が車両幅方向Ｙの他側に配設されている。
この燃料電池システム１６には、冷却装置２４が設けられる。この冷却装置２４は、第１冷却系統２６−１と第２冷却系統２６−２とに分けて構成され、第１冷却系統２６−１が第１放熱器２８−１と第１放熱器用リザーブタンク３０−１と第１冷却水ポンプ３２−１とからなり、第２冷却系統２６−２が第２放熱器２８−２と第２放熱器用リザーブタンク３０−２と第２冷却水ポンプ３２−２とからなる。第１、第２放熱器用リザーブタンク３０−１、３０−２は、冷却水の充填や冷却水のエア抜きとしての機能するものである。
この場合、この冷却装置２４においては、車両駆動用モータ２０よりも車両前方Ｆに燃料電池１８を冷却する第１放熱器２８−１が配設され、燃料電池１８よりも車両前方Ｆに車両駆動用モータ２０や電気部品ユニット２２を含む車両駆動用電気機器を冷却する第２放熱器２８−２が配設され、第１放熱器２８−１に連絡する第１放熱器用リザーブタンク３０−１が燃料電池１８近傍に配設され、第２放熱器２８−２に連絡する第２放熱器用リザーブタンク３０−２が車両駆動用モータ２０近傍に配設されている。
また、第１放熱器用リザーブタンク３０−１は、燃料電池１８近傍側の一側フロントフェンダエプロン１０に配設されている。第２放熱器用リザーブタンク３０−２は、車両駆動用モータ２０近傍側の他側フロントフェンダエプロン１２に配設されている。
そして、第１冷却系統２６−１においては、第１冷却水ポンプ３２−１と燃料電池１８とが第１燃料電池側配管３４で接続され、燃料電池１８と第１放熱器２８−１とが第１中間側配管３６で接続され、第１放熱器２８−１と第１冷却水ポンプ３２−１とが第１ポンプ側配管３８で接続され、また、第１放熱器２８−１と第１放熱器用リザーブタンク３０−１とが第１タンク側配管４０で接続され、第１放熱器用リザーブタンク３０−１と第１ポンプ側配管３８途中とが第１リターン側配管４２で接続されている。
また、第２冷却系統２６−２においては、第２冷却水ポンプ３２−２と電気部品ユニット２２とが第２電気部品側配管４４で接続され、電気部品ユニット２２と車両駆動用モータ２０とが第２モータ側配管４６で接続され、車両駆動用モータ２０と第２放熱器２８−２とが第２中間側配管４８で接続され、また、第２放熱器２８−２と第２冷却水ポンプ３２−２とが第２ポンプ側配管５０で接続され、第２放熱器２８−２と第２放熱器用リザーブタンク３０−２とが第２タンク側配管５２で接続され、第２放熱器用リザーブタンク３０−２と第２ポンプ側配管５２途中とが第２リターン側配管５４で接続されている。
次に、この実施例の作用を説明する。
燃料電池システム１６の冷却装置２４において、第１冷却系統２６−１では、第１冷却水ポンプ３２−１からの冷却水が、燃料電池１８に送られた後に、第１放熱器２８−１で放熱され、そして、一方では、第１冷却水ポンプ３２−１に直接戻され、他方では、第１放熱器用リザーブタンク３０−１でエア抜きされて第１冷却水ポンプ３２−１に戻され、また、第２冷却系統２６−２では、第２冷却水ポンプ３２−２からの冷却水が、電気部品ユニット２２を経て車両駆動用モータ２０に送られた後に、第２放熱器２８−２で放熱され、そして、一方では、第２冷却水ポンプ３２−２に直接戻され、他方では、第２放熱器用リザーブタンク３０−２でエア抜きされて第２冷却水ポンプ３２−２に戻される。
そして、この実施例においては、車室４よりも車両前方Ｆに設けられたフロント室１４には燃料電池１８と車両駆動用モータ２０とを並列に配設し、車両駆動用モータ２０よりも車両前方Ｆに燃料電池１８を冷却する第１放熱器２８−１を配設し、燃料電池１８よりも車両前方Ｆに車両駆動用モータ２０や電気部品ユニット２２を含む車両駆動用電気機器を冷却する第２放熱器２８−２を配設し、第１放熱器２８−１に連絡する第１放熱器用リザーブタンク３０−１を燃料電池１８近傍に配設し、第２放熱器２８−２に連絡する第２放熱器用リザーブタンク３０−２を車両駆動用モータ２０近傍に配設していることから、冷却系部品を限られたスペース内に効率的に配置し、冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくするとともに、放熱器２８とリザーブタンク３０とを連絡する各配管の長さを短縮することができる。
また、第１放熱器用リザーブタンク３０−１は、燃料電池１８近傍側の一側フロントフェンダエプロン１０に配設され、第２放熱器用リザーブタンク３０−２は、車両駆動用モータ２０近傍側の他側フロントフェンダエプロン１２に配設されていることから、各リザーブタンク３０をフロント室１４内で地面に対して比較的高い位置にあるフロントフェンダエプロン１０、１２に設置していることから、冷却系のエア抜きを簡単に行うことができる。
燃料電池システムの冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくする構造を、他のシステムにも適用することができる。
２ 車両
４ 車室
１０ 一側フロントフェンダエプロン
１２ 他側フロントフェンダエプロン
１４ フロント室
１６ 燃料電池システム
１８ 燃料電池
２０ 車両駆動用モータ
２２ 電気部品ユニット
２４ 冷却装置
２６−１ 第１冷却系統
２６−２ 第２冷却系統
２８−１ 第１放熱器
２８−２ 第２放熱器
３０−１ 第１放熱器用リザーブタンク
３０−２ 第２放熱器用リザーブタンク
３２−１ 第１冷却水ポンプ
３２−２ 第２冷却水ポンプ
４ 車室
１０ 一側フロントフェンダエプロン
１２ 他側フロントフェンダエプロン
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２６−１ 第１冷却系統
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２８−１ 第１放熱器
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Claims (2)
- 車両の車室よりも車両前方に設けられたフロント室において、車両幅方向の一側に燃料電池を配設し、車両幅方向の他側に車両駆動用モータを配設するとともに、前記車両駆動用モータよりも車両前方に前記燃料電池を冷却する第１放熱器を配設し、前記燃料電池よりも車両前方に車両駆動用電気機器を冷却する第２放熱器を配設し、前記第１放熱器に連絡する第１放熱器用リザーブタンクを前記燃料電池近傍に配設し、前記第２放熱器に連絡する第２放熱器用リザーブタンクを前記車両駆動用モータ近傍に配設したことを特徴とする燃料電池を搭載した車両の冷却装置。
- 前記第１放熱器用リザーブタンクは、前記燃料電池近傍側のフロントフェンダエプロンに配設され、前記第２放熱器用リザーブタンクは、前記車両駆動用モータ近傍側のフロントフェンダエプロンに配設されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池を搭載した車両の冷却装置。
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