JP5388698B2 - 燃料電池搭載車輌の冷却システム - Google Patents
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Description
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (3)
- 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し冷媒に対し直列に配置された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であり、相対的に低い維持温度とす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、前記電動駆動系の要素に対して相対的に高い維持温度とする燃料電池と、
前記冷媒に流れを与える冷媒ポンプと、
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部と、
前記分岐部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、
前記分岐部から分かれた2つの流路の流量比を調整する流量比調整手段と、
冷媒の流れにおける前記電動駆動系の下流であって前記合流が行われる部分よりも上流に設けられ、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、
冷媒の流れにおける前記燃料電池の下流に設けられ、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記流量比調整手段の制御を行う制御手段と
を備え、
前記電動駆動系の要素は、当該車両を動かすためのモータおよび該モータを駆動するための駆動回路を含み、
前記第1の温度センサの管理温度は前記電動駆動系に関する相対的に低い温度に設定され、前記第2の温度センサの管理温度は前記燃料電池に関する相対的に高い温度に設定されていることを特徴とする燃料電池搭載車輌の冷却システム。 - 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。
- 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または2に記載の燃料電池搭載車輌の冷却システム。
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