JPH05260612A - 電気自動車 - Google Patents

電気自動車

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JPH05260612A
JPH05260612A JP4054809A JP5480992A JPH05260612A JP H05260612 A JPH05260612 A JP H05260612A JP 4054809 A JP4054809 A JP 4054809A JP 5480992 A JP5480992 A JP 5480992A JP H05260612 A JPH05260612 A JP H05260612A
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JP
Japan
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fuel
fuel cell
electric vehicle
supplied
heat exchange
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JP4054809A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Horiba
達雄 堀場
Jinichi Imahashi
甚一 今橋
Tadashi Muranaka
村中  廉
Shigeoki Nishimura
成興 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】エネルギ効率が高くしかも簡略な冷房装置を備
えた走行距離の長い電気自動車を得る。 【構成】電源の少なくとも一部分に燃料と酸化剤を供給
して作動する燃料電池9を用い、その車内を冷房する冷
房装置20の熱交換媒体に燃料電池9の燃料を用いる電
気自動車。 【効果】エネルギ効率が高くしかも簡略構造の冷房装置
を備えた電気自動車が可能となり、電気自動車の走行距
離を長くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車に係り、特
に、燃料電池を電源に用いる方式における冷房装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】地球環境問題の顕在化とともに、電気自
動車が、エネルギ効率の高さから二酸化炭素の低減に、
また排出物の少ないこと、あるいは発電所において排出
物の一括処理が可能になることから酸性雨対策に有用で
あることが注目されている。しかし、電気自動車は既存
のガソリンエンジン車に比べ、価格,性能の点などで遜
色があり、その普及の妨げとなっている。
【0003】電気自動車の性能上の問題点は、一充電走
行距離が短い,加速性が劣る,冷房がないなどが上げら
れる。一充電走行距離と加速性については電池の改良,
新型電池の開発,車体の軽量化,モータおよびモータ制
御の改良などが現在盛んに進められており、その成果が
期待できる。とりわけ、燃料電池技術の進歩とともに、
小型軽量で高出力密度の燃料電池が可能となり、走行距
離を長くするための解決策として有望視されている(特
開平2−168802号公報)。一方、冷房については従来のフ
ロンガス式のカークーラを適用することが検討されてい
る(特開平2−220913号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷房方式で
はフロンガスを熱媒体とし電源の動力の一部を用いてコ
ンプレッサを駆動している。コンプレッサによりフロン
ガスを圧縮しコンデンサに送り、圧縮により高温になっ
たフロンガスはコンデンサ内でラジエータファンにより
空冷されて液化される。液化フロンは液体タンクから膨
張弁を通って蒸発器に入り、ここで気化する。このとき
室内の熱を奪って冷房作用をする。気化してガスになっ
たフロンは再びコンプレッサで圧縮されて以上の過程を
繰り返す。この方式ではコンプレッサ,ラジエータファ
ンなどの駆動に大きなエネルギを必要とし、電池に蓄え
たエネルギを消費し、その分だけ一充電走行距離が短く
なり、ただでさえも短い一充電走行距離が益々短くな
り、電気自動車の魅力が更に小さくなるという問題点が
あった。
【0005】本発明の目的は、エネルギ効率が高くしか
も簡略な冷房装置を備えた走行距離の長い電気自動車を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、上記従
来技術の問題点を解決するために、電気自動車の電源の
少なくとも一部分に燃料と酸化剤を供給して作動する燃
料電池を用い、かつ、その車内を冷房する冷房装置が熱
交換媒体に前記燃料電池の燃料を用いることにある。電
源構成は燃料電池単独、または燃料電池と二次電池との
併用のいずれも可能である。しかし、電気自動車の作動
特性から、電源はすくなくともその一部に二次電池を含
んでいた方がより好ましいと考えられる。燃料電池と二
次電池の接続方式は、起動,加速などのときの燃料電池
の出力不足を補うために燃料電池と二次電池から並列に
出力を得る方式、あるいは燃料電池を二次電池の充電電
源としてのみ使用し二次電池のみから出力を得る方式な
どの電源構成が可能である。
【0007】燃料電池の燃料が室温近くの温度で容易に
液体から気体または気体から液体に変化しうる物質であ
れば、その相変化を利用して熱吸収を行わせて電気自動
車室内の冷房に利用できる。すなわち、燃料物質を膨張
弁を介して蒸発器に送入し、ここで気化する。このとき
ファンにより送られた室内空気から気化熱を奪って冷却
する。気化後の燃料は圧縮などの操作により液化させる
ことなく、そのまま燃料電池に供給される。そのため、
コンプレッサにより圧縮するためと、高温になったガス
をラジエータファンにより空冷して液化させるためにモ
ータの動力の一部を用いる必要がない。燃料電池に供給
される燃料は、燃料の種類により直接供給されるもの
と、改質器により改質されてから供給されるものとがあ
る。このうち改質器に供給される方式では、一般に改質
反応が高温反応であるため燃料を加熱しなければならな
いので、室内空気から気化熱を奪ってから改質器に供給
されることは好ましいことであり、燃料加熱用エネルギ
の節減になる。
【0008】本発明に用いることに適した燃料には、メ
タノール,ジメチルエーテル,ブタンなどがあるが、こ
れらに限定されるものではなく、室温で液体あるいは、
加圧により容易に液体になりうる燃料物質であれば使用
可能である。また、これらの燃料は単独でなく、混合し
て、あるいは燃料用と熱交換媒体用との2種類を用い、
ともに改質器で改質して燃料電池用燃料として用いる方
式、または熱交換媒体用の少なくとも一部を改質器の加
熱燃料として燃焼させる方式も可能である。
【0009】
【作用】本発明の作用の要点は、燃料の気化熱を電気自
動車の室内空気から奪うことにより冷却することと、ま
たその燃料を液化するための動力を必要とする過程を経
ることなく燃料電池に供給することにより冷房に要する
エネルギを大幅に低減すること、および冷房装置用熱媒
体循環系統が不要な簡略化装置とすることができ電気自
動車の軽量化に寄与できたことにある。そのため、冷房
装置の装着による走行距離の減少を最小限にすることが
できた。更に燃料を改質器により改質してから燃料電池
に供給する方式では、燃料を加熱するための燃料加熱エ
ネルギの節減もでき、エネルギ効率の向上に寄与でき
る。
【0010】
【実施例】本発明を図面を用いて更に詳細に説明する。
図1は本発明になる電気自動車の駆動電源と冷房装置の
構成を示し、図2は従来技術になる電気自動車の駆動電
源とフロンガス式の冷房装置の構成を示す。図1におい
て、1は燃料物質を貯蔵する燃料タンクであり、2は燃
料物質を蒸発器4に送入する量を調節する膨張弁であ
り、ここで燃料物質は気化する。3は自動車室内空気を
冷却するための熱交換室であり、自動車室内空気はファ
ン5により流通させられており、冷房の有無,強弱また
は燃料電池への燃料供給量は膨張弁2,燃料供給弁6お
よび6′,バイパス流路11により調整している。2,
3,4,5,6により冷房装置20が構成される。燃料
は液化されることなく改質器8に供給されて改質ガスに
変換され、そののち燃料電池9に送られる。燃料電池9
には、エアポンプ10から酸化剤の空気が供給され、排
気流路12から排出される。燃料電池に供給された燃料
の未燃分は燃料排気管13から排出され改質器の加熱燃
料として利用される。なお、ファン5は燃料電池9に接
続した二次電池30からの電力で駆動させられている。
改質器8,燃料電池9,二次電池30の電池系は電池制
御装置40により運転を制御されている。
【0011】図2において、1′は冷媒タンク、2′は
冷媒の膨張弁、3は熱交換室、4は蒸発器、5はファン
である。14は冷房の有無,強弱を調整するバイパス
弁、15は蒸発器4で気化したフロンガスを圧縮するコ
ンプレッサであり、16は圧縮により高温になったガス
を空冷により液化させるコンデンサであり、17は空冷
のためのラジエータファンである。5,15,17の動
力はすべて二次電池30からそれぞれ7,18,19の
動力線によって供給される。図1と2の比較から明らか
なように、本発明になる図1には、コンプレッサ15,
コンデンサ16,ラジエータファン17などがなく、従
来技術の図2の方式よりも、簡略な構成になっている。
また、そのため冷房に要するエネルギも少なくなる。本
発明の効果を更に明確にするために、実施例により具体
的に説明する。
【0012】〈実施例1〉車体重量1000kgの乗用車
に出力10kWの固体高分子電解質型水素−酸素燃料電
池とエネルギ容量3kWhの鉛蓄電池からなる駆動電源
を備えた電気自動車に本発明を実施した。燃料にはメタ
ノールを用い、改質器で水素に変換して燃料電池に供給
した。冷房装置は図1に示した燃料を熱吸収媒体とする
方式のものを採用した。電気自動車の走行試験は50k
m/hの定速走行とし、自動車室内温度を23℃に維持
するように作動させた。この試験の結果、0.071 リ
ットル/kmのメタノール燃料消費量が得られた。
【0013】〈比較例〉冷房装置として図2に示したよ
うな従来型のフロンガス冷媒方式のものを用いた以外
は、実施例1と同じ電気自動車と電源を用いて、実施例
1と同一条件の電気自動車の走行試験をした。その結果
のメタノールの消費量は0.091 リットル/kmであ
った。
【0014】〈実施例2〉燃料にはメタノールを用い、
ジメチルエーテルを冷房装置の熱吸収媒体とする方式で
本発明を実施した。装置の概要を図3に示す。図3は図
1とほとんど同じである。ただし、タンク1の他にタン
ク1″があり、タンク1″には燃料供給路11′のみが
接続している点が異なる。タンク1は冷房装置の熱吸収
媒体であるジメチルエーテルを貯蔵するタンクであり、
タンク1″は燃料であるメタノールを貯蔵するタンクで
ある。この方式では燃料と熱吸収媒体がともに改質器で
水素に変換されて燃料電池に供給されるのが特徴であ
り、そのため冷房を必要としないときには膨張弁2と燃
料供給弁6を閉じて燃料であるメタノールのみを改質器
に供給すればよく、実施例1の場合よりも調整が容易で
ある。この装置を用いて実施例1と同様の条件で電気自
動車の走行試験を実施した。その結果のメタノールとジ
メチルエーテルの合計消費量は0.075 リットル/k
mであった。また、本実施例では、タンク1とタンク
1″の燃料は異なる種類であったが、同一種類の燃料を
用いることも可能である。
【0015】
【発明の効果】本発明により、エネルギ効率が高くしか
も簡略構造の冷房装置を備えた電気自動車が可能とな
り、その結果、電気自動車の走行距離を長くすることが
でき、電気自動車の一層の普及に貢献することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる電気自動車の駆動電源と冷房装置
の構成を示すブロック図。
【図2】従来技術になる電気自動車の駆動電源とフロン
ガス式の冷房装置の構成を示すブロック図。
【図3】本発明の一実施態様である実施例2の電気自動
車の駆動電源と冷房装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…燃料タンク、2…膨張弁、3…熱交換室、4…蒸発
器、5…ファン、6…燃料供給弁、6′…燃料供給弁、
7…ファン駆動電力線、8…改質器、9…燃料電池、1
0…エアポンプ、11…バイパス流路、12…排気流
路、13…燃料排気管、20…冷房装置、30…二次電
池、40…電池制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/04 J (72)発明者 西村 成興 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料と酸化剤およびそれらを貯蔵,供給す
    る手段,供給された燃料を改質する手段,前記酸化剤と
    改質された燃料から発電する燃料電池本体,燃料改質手
    段および燃料電池本体から反応生成物を排出する手段,
    これらの燃料電池系の運転を制御する手段から構成され
    る燃料電池電源を少なくとも電源の一部分に用いる電気
    自動車において、車内の冷房装置が冷媒を気化させると
    きに気化潜熱を奪うことにより冷房し、前記冷房装置が
    前記燃料電池の燃料を熱交換媒体に用いることを特徴と
    する電気自動車。
  2. 【請求項2】請求項1において、起動,加速などのとき
    の燃料電池の出力不足を補うために燃料電池と二次電池
    から並列に出力を得る方式の電源構成である電気自動
    車。
  3. 【請求項3】請求項1において起動,加速などのときの
    燃料電池の出力不足を補うために、前記燃料電池を二次
    電池の充電電源としてのみ使用し二次電池のみから出力
    を得る方式である電気自動車。
  4. 【請求項4】請求項1,2または3において、前記燃料
    電池の燃料を熱交換媒体に用いて熱吸収させたのち燃料
    改質装置に供給する電気自動車。
  5. 【請求項5】請求項1,2,3または4において、前記
    燃料がメタノール,ジメチルエーテル,ブタンなどの室
    温で液体あるいは、加圧により容易に液体になりうる物
    質である電気自動車。
  6. 【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、
    前記燃料電池の燃料が熱交換媒体に用いて熱吸収させた
    のち燃料改質装置に供給する燃料と、前記熱交換媒体に
    用いることなく直接、前記燃料改質装置に供給する燃料
    の2種類を用いる電気自動車。
JP4054809A 1992-03-13 1992-03-13 電気自動車 Pending JPH05260612A (ja)

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