JP4841641B2 - 燃料電池車両 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る燃料電池車両1の概略構成を示す側面図である。
燃料電池車両1は、反応ガスの反応により発電を行う燃料電池10と、バッテリ21を収納するバッテリボックス20と、制御装置40と、を備える。
また、これら燃料電池10及びバッテリボックス20は、フロアパネル30の下方に設けられたアンダーカバー32により各々の底部から覆われている。これにより、燃料電池10及びバッテリボックス20は、フロアパネル30とアンダーカバー32との間に形成された単一の空間内に収められる。
吸気部22は、その吸気口を燃料電池10側に向けてバッテリボックス20に設けられる。これにより、発電を行うことで暖められた燃料電池10の周囲の空気を、吸気部22を介してバッテリボックス20内に導入することができる。またここで、吸気部22の吸気口と燃料電池10との間には、燃料電池10の周囲の空気を導入する上で障害となるものが設けられないことが好ましい。
排気部23は、バッテリボックス20のうち吸気部22と対向する位置に設けられる。
先ず、燃料電池車両1を長時間にわたって停止させた場合、下記式(1)に示すように、燃料電池温度、バッテリボックス内温度、及びバッテリ温度は、全て外気温度と概ね等しくなる。
燃料電池温度=バッテリボックス内温度=バッテリ温度=外気温度 (1)
燃料電池温度>バッテリボックス内温度>バッテリ温度>外気温度 (2)
この図に示すように、始動時燃料電池温度TFCIが高くなるに従い、発熱量QFCは大きくなる。また、始動時燃料電池温度TFCIが同じであっても、発電量EFCが大きくなるに従って、発熱量QFCも大きくなる。ステップS1では、図4に示すようなマップに基づいて始動時燃料電池温度TFCI及び発電量EFCに応じた発熱量QFCを算出する。
TFCA=TFCI+ΔTFCA (3)
始動制御を開始した後、燃料電池の周囲温度は、主に、発電する燃料電池の発熱量QFCに応じて変化すると考えられる。この他にも、燃料電池の周囲温度は、燃料電池の発熱による影響と比較して僅かではあるが、外気で冷却されることによっても変化すると考えられる。そこで、これら燃料電池の周囲温度を変化させる2つの要因を考慮して、周囲温度変化量推定値ΔTFCAは、上述のステップS1で算出された燃料電池の発熱量QFCと、外気が燃料電池の周囲温度に及ぼす影響を示す冷却パラメータPREFとの2つのパラメータに基づいて算出する。
この図に示すように、発熱量QFCが大きくなるに従い、周囲温度変化量推定値ΔTFCAは高くなる。また、冷却パラメータPREFが大きくなるに従い、周囲温度変化量推定値ΔTFCAは低くなる。ステップS2では、図5に示すようなマップに基づいて周囲温度変化量推定値ΔTFCAを算出し、さらにこの周囲温度変化量推定値ΔTFCAに基づいて周囲温度推定値TFCAを算出する。
(1)制御装置40は、始動時燃料電池温度TFCIと、始動制御開始後の燃料電池の発電量EFCとに基づいて燃料電池の周囲温度推定値TFCAを算出し、この周囲温度推定値TFCAとバッテリ温度TBATとを比較する。さらに、バッテリ温度TBATが周囲温度推定値TFCAよりも低い場合には、ファンを回転駆動し、燃料電池の周囲の空気をバッテリボックス内に導入することにより、バッテリを暖機する。したがって、燃料電池の周囲温度を検出する温度センサを設けることなく、始動時の燃料電池の廃熱を利用してバッテリを暖機することができる。また、始動時における燃料電池の廃熱を利用することにより、新たな熱源を設けることなく、かつ、車両の停止期間の長短に関わらずバッテリを暖機できる。
図7は、上記実施形態の変形例の燃料電池車両1Aの概略構成を示す側面図である。
変形例の燃料電池車両1Aは、アンダーカバー32Aの構成が上記実施形態の燃料電池車両1と異なる。
アンダーカバー32Aは、燃料電池10をその底部から覆う第1アンダーカバー321Aと、バッテリボックス20をその底部から覆う第2アンダーカバー322Aと、を含んで構成される。したがって、燃料電池10及びバッテリボックス20は、上記実施形態と同様に、フロアパネル30と第1アンダーカバー321A及び第2アンダーカバー322Aとの間に形成された単一の空間内に収められる。
この変形例によれば、アンダーカバー32Aを複数のカバーで構成することにより、メンテナンス性を向上できる。
上記実施形態では、バッテリボックス20のうち吸気部22と対向する位置に排気部23を設けたが、排気部を設ける位置はこれに限らない。
10…燃料電池
20…バッテリボックス
21…バッテリ
24…ファン
40…制御装置
41…燃料電池温度センサ(燃料電池温度検出手段)
42…燃料電池電流センサ(燃料電池発電量算出手段)
43…バッテリ温度センサ(バッテリ温度検出手段)
47…ECU(燃料電池発電量算出手段、燃料電池周囲温度推定手段、バッテリ温度検出手段、比較手段、ファン駆動手段、ファン停止手段)
Claims (3)
- 反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池で発電した電力を蓄電するバッテリと、を備え、始動指令信号の出力に応じて前記燃料電池への反応ガスの供給を開始することで当該燃料電池の発電を開始する始動制御を行う燃料電池車両であって、
前記バッテリを収納するバッテリボックスと、前記燃料電池の周囲の空気を前記バッテリボックス内に導入するファンと、を有するバッテリ暖機機構と、
前記始動制御開始時の燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段と、前記始動制御開始後の燃料電池の発電量を算出する燃料電池発電量算出手段と、前記バッテリの温度を検出又は推定するバッテリ温度検出手段と、前記始動制御開始時の燃料電池の温度及び前記始動制御開始後の燃料電池の発電量に基づいて燃料電池の周囲温度の推定値を算出する燃料電池周囲温度推定手段と、前記燃料電池の周囲温度の推定値と前記バッテリの温度とを比較する比較手段と、前記バッテリの温度が前記燃料電池の周囲温度の推定値よりも低い場合には、前記ファンを回転駆動するファン駆動手段と、を有する制御装置と、を備えることを特徴とする燃料電池車両。 - 前記燃料電池周囲温度推定手段は、前記燃料電池車両の平均車速に比例したパラメータが大きくなるに従って小さくなるように、前記燃料電池の周囲温度の推定値を算出することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車両。
- 前記制御装置は、前記バッテリの温度が所定の暖機完了温度に達したことに応じて、前記ファンの回転を停止するファン停止手段をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池車両。
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