JP2001339808A

JP2001339808A - 燃料電池自動車の冷却装置

Info

Publication number: JP2001339808A
Application number: JP2000155620A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ogawa; 隆行小川; Mitsuharu Imazeki; 光晴今関; Takeshi Ushio; 健牛尾; Mamoru Yoshikawa; 守吉川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却装置の構成を大型化または冗長化するこ
となく、燃料電池を冷却して適温範囲に維持でき、走行
用モータを含む熱発生源を効率よく冷却して適温範囲に
維持することが可能な燃料電池自動車の冷却装置を提供
する。【解決手段】燃料電池（１）を冷却する１次冷却液の
１次循環流路（１２）と、走行用モータ（２）を含む熱
発生源を冷却する２次冷却液の２次循環流路（１４）
と、１次冷却液と２次冷却液との間で熱交換させる第１
熱交換器（１５）と、２次冷却液と外気との間で熱交換
させる第２熱交換器（１６）および第３熱交換器（２
１）を備え、２次循環流路（１４）は、第１熱交換器
（１５）、第２熱交換器（１６）を経由するメイン循環
流路（１４Ａ）と、第３熱交換器（２１）、走行用モー
タ（２）等を経由するサブ循環流路（１４Ｂ）とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池が走行用
モータの電源として搭載された燃料電池自動車に関し、
詳しくは、前記燃料電池や走行用モータを含む熱発生源
を冷却する燃料電池自動車の冷却装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンに替えて走行用モータを
搭載する各種の電気自動車が開発されている。そして、
この種の電気自動車の一つとして、例えばＰＥＭＦＣ
（ProtonExchange Membrane Fuel Cell）と略称される
水素イオン交換膜型燃料電池（以下、ＰＥＭ型燃料電池
という。）を走行用モータの電源として搭載する燃料電
池自動車の開発が急速に進められている。

【０００３】前記ＰＥＭ型燃料電池は、発電単位である
セルを多数積層した構造のスタックとして構成されてい
る。前記各セルは、水素供給路を有するアノード側セパ
レータと酸素供給路を有するカソード側セパレータとの
間にＭＥＡ（ Membrane Electrode Assembly）と略称さ
れる膜・電極接合体を挟み込んだ構造を有している。そ
して、前記ＭＥＡは、水素イオン交換膜の片面にアノー
ド側電極触媒層およびガス拡散層が順次積層され、水素
イオン交換膜の他の片面にカソード側電極触媒層および
ガス拡散層が順次積層されて構成されている。

【０００４】このようなＰＥＭ型燃料電池は、前記ＭＥ
Ａの湿潤状態で水素イオンがアノード側からカソード側
へ水素イオン交換膜を通過することにより、各セル単位
で１Ｖ程度の起電力を発生する。そして、このＰＥＭ型
燃料電池は、例えば７５〜８５℃程度の温度環境におい
て最も安定した出力状態が得られるのであり、出力電流
制御装置から駆動ユニットを介して走行用モータを駆動
するように回路構成されている。

【０００５】ここで、この種の燃料電池を搭載する燃料
電池自動車には、燃料電池や走行用モータを含む熱発生
源を冷却する冷却装置が設けられている。例えば、特開
平１１−１７８１１６号公報には、電動冷却ファン付き
のラジエータを循環する冷却水によって燃料電池や車両
駆動用モータ（走行用モータ）を冷却する冷却装置が開
示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に
開示された冷却装置においては、単一のラジエータを循
環する冷却水によって燃料電池、圧縮機、改質器を含む
燃料電池システムの他、電力変換機や車両駆動用モータ
（走行用モータ）をも冷却している。このため、前記ラ
ジエータには大きな冷却能力が要求され、ラジエータが
大型化するという問題がある。また、燃料電池や走行用
モータをそれぞれ最適温度に冷却するのが困難であると
いう問題がある。もっとも、燃料電池の冷却系と走行用
モータ等の冷却系とを完全に独立させれば、このような
問題は解消できるが、その場合には、冷却装置の構成が
冗長化する。

【０００７】そこで、本発明は、冷却装置の構成を大型
化または冗長化することなく、燃料電池を冷却して適温
範囲に維持でき、走行用モータを含む熱発生源を効率よ
く冷却して適温範囲に維持することが可能な燃料電池自
動車の冷却装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として、本発明に係る燃料電池自動車の冷却装置は、
燃料電池が走行用モータの電源として搭載された燃料電
池自動車の冷却装置であって、１次循環ポンプにより循
環される１次冷却液によって前記燃料電池を冷却可能に
構成された１次循環流路と、２次循環ポンプにより循環
される２次冷却液によって前記走行用モータを含む熱発
生源を冷却可能に構成された２次循環流路と、前記１次
循環流路内の１次冷却液と２次循環流路内の２次冷却液
との間で熱交換させる第１熱交換器と、前記２次循環流
路内の２次冷却液と外気との間で熱交換させる第２熱交
換器および第３熱交換器とを備え、前記２次循環流路
は、２次循環ポンプから第１熱交換器および第２熱交換
器を経由して２次循環ポンプに戻るメイン循環流路と、
２次循環ポンプから第３熱交換器、前記走行用モータを
含む熱発生源および第２熱交換器を経由して２次循環ポ
ンプに戻るサブ循環流路とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明に係る燃料電池自動車の冷却装置で
は、１次循環ポンプおよび２次循環ポンプの作動によ
り、１次冷却液が１次循環流路を循環し、２次冷却液が
２次循環流路のメイン循環流路およびサブ循環流路を循
環する。そして、１次循環流路を循環する１次冷却液
は、燃料電池を冷却して吸熱し、第１熱交換器により２
次冷却液と熱交換して放熱する。一方、２次循環流路の
メイン循環流路を循環する２次冷却液は、第１熱交換器
で１次冷却液と熱交換して吸熱し、第２熱交換器で外気
と熱交換して放熱する。また、２次循環流路のサブ循環
流路を循環する２次冷却液は、第３熱交換器で外気と熱
交換して放熱し、走行用モータを含む熱発生源を冷却し
て吸熱し、第２熱交換器で外気と熱交換して放熱する。

【００１０】ここで、前記燃料電池は、通常、固体高分
子型燃料電池に属するＰＥＭ型燃料電池であるが、走行
用モータの電源として車両に搭載される限り、他の型式
の燃料電池であってもよい。また、走行用モータは、２
次冷却液により冷却できる限り、如何なる型式のもので
あってもよい。

【００１１】なお、本発明の燃料電池自動車の冷却装置
において、燃料電池の液絡現象を防止するためには、前
記１次循環流路を絶縁性材料またはイオンの溶出し難い
材料により構成し、前記１次冷却液の導電率を低く維持
するのが好ましい。この場合、１次冷却液としては、純
水または凝固点の低いＬＬＣ（Long Life Coolant）と
略称されるエチレングリコール系の不凍液をイオン交換
器と併用して使用することが好ましいが、絶縁油を使用
することもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る燃料電池自動車の冷却装置の一実施形態を説明する。
参照する図面において、図１は一実施形態に係る燃料電
池自動車の冷却装置の回路構成図、図２は図１に示され
た燃料電池のセル構造を示す部分断面図である。

【００１３】一実施形態に係る燃料電池自動車の冷却装
置は、図１に示すように、燃料電池（ＦＣ）１が走行用
モータ（ＥＶＭ）２の電源として搭載された燃料電池自
動車を対象としている。この燃料電池自動車は、前記燃
料電池（ＦＣ）１のカソード側に空気（酸素）を供給す
る空気供給系３と、その排気系４とを備えている。ま
た、前記燃料電池（ＦＣ）１のアノード側に水素ガスを
供給する水素ガス供給系５を備えている。

【００１４】前記燃料電池１の空気供給系３には、上流
側から下流側へ向かって消音器３Ａ、エアフィルタ３
Ｂ、過給機（Ｓ／Ｃ）３Ｃ、インタークーラ（ＩＮＴＣ
ＬＲ）３Ｄが配設されている。また、燃料電池１の水素
ガス供給系５には、上流側から下流側へ向かって水素タ
ンク５Ａ、制御弁５Ｂ、エゼクタ５Ｃが配設されてお
り、燃料電池１から回収された水素ガスが前記エゼクタ
５Ｃに還流されるように構成されている。

【００１５】前記燃料電池１は、出力電流制御装置（Ｄ
Ｃ／ＤＣ）６を介してバッテリ７および駆動ユニット
（ＰＤＵ）８に給電するように回路構成されている。そ
して、この駆動ユニット８が少なくとも前記走行用モー
タ２および前記過給機３Ｃの駆動モータ３Ｅを駆動制御
するように回路構成されている。また、前記走行用モー
タ２は、燃料電池自動車の駆動輪９，９に伝動構成され
ている。そして、前記燃料電池１は、燃料電池自動車の
客室の床下に配設された燃料電池ボックス１０内に収容
されている。

【００１６】前記燃料電池１は、発電単位であるセルが
多数積層された構造のＰＥＭ型燃料電池であり、例えば
７５〜８５℃程度の温度環境において、最も安定した出
力状態が得られる。ここで、図２に示すように、燃料電
池１を構成する各セルＣは、酸素供給路Ｃ１を内面側に
有するカソード側セパレータＣ２と、水素供給路Ｃ３を
内面側に有するアノード側セパレータＣ４との間に、シ
ールＣ５を有する膜・電極接合体（ＭＥＡ）Ｃ６を挟み
込んだ構造を備えている。この膜・電極接合体Ｃ６は、
水素イオン交換膜Ｃ７の片面にカソード側電極触媒層Ｃ
８およびガス拡散層Ｃ９が順次積層され、水素イオン交
換膜Ｃ７の他の片面にアノード側電極触媒層Ｃ１０およ
びガス拡散層Ｃ１１が順次積層されて構成されている。
そして、前記アノード側セパレータＣ４の外面側には、
冷却液流路Ｃ１２が形成されている。

【００１７】一実施形態に係る燃料電池自動車の冷却装
置は、図１に示すように、１次循環ポンプ１１により循
環される１次冷却液によって前記燃料電池１を冷却可能
に構成された１次循環流路１２と、２次循環ポンプ１３
により循環される２次冷却液によって熱発生源である前
記走行用モータ２、駆動ユニット８、過給機３Ｃの駆動
モータ３Ｅおよび出力電流制御装置６を冷却可能に構成
された２次循環流路１４とを備えている。また、１次循
環流路１２内の１次冷却液と２次循環流路１４内の２次
冷却液との間で熱交換させる第１熱交換器１５と、２次
循環流路１４内の２次冷却液と外気との間で熱交換させ
る第２熱交換器１６および第３熱交換器２１とを備えて
いる。なお、前記出力電流制御装置６に対する２次循環
流路１４は図１において省略されている。

【００１８】前記１次循環流路１２は、１次循環ポンプ
１１から燃料電池１の冷却液流路Ｃ１２、第１熱交換器
１５を介して１次循環ポンプ１１に戻る１次冷却液の循
環流路を主体として構成されている。第１熱交換器１５
と１次循環ポンプ１１との間の流路にはサーモスタット
バルブ１７が介設され、このサーモスタットバルブ１７
から分岐するバイパス流路１２Ａが第１熱交換器１５と
並列に設けられている。前記サーモスタットバルブ１７
は、開弁温度が例えば８５℃に設定されており、１次冷
却液の温度が少なくとも７５℃未満では１次循環ポンプ
１１と第１熱交換器１５との間の流路を閉じ、１次冷却
液の温度が８５℃に達するとその流路を開くように構成
されている。

【００１９】また、前記１次循環流路１２には、１次循
環ポンプ１１と燃料電池１との間の流路から分岐する連
通路１２Ｂが前記バイパス流路１２Ａと並列に設けられ
ている。そして、この連通路１２Ｂには、１次循環流路
１２中に溶出する金属イオンを吸着するためのイオン交
換器１８が介設されている。

【００２０】前記バイパス流路１２Ａおよび連通路１２
Ｂを含む１次循環流路１２は、前記第１熱交換器１５と
共に燃料電池ボックス１０内に収容されている。第１熱
交換器１５は燃料電池１の近傍に配置されており、これ
に伴ない、前記１次循環流路１２は管路長が短縮化され
ている。そして、この短縮化された１次循環流路１２
は、燃料電池１の液絡現象を防止するため、イオンの溶
出し難い適宜の材料、例えばステンレス鋼管、合成樹脂
管などの絶縁材料により構成されている。なお、前記液
絡現象を防止する上で、１次冷却液としては、導電率が
低く維持された純水またはＬＬＣ（Long Life Coolan
t）と略称されるエチレングリコール系の不凍液を使用
することが好ましいが、絶縁油を使用することもでき
る。

【００２１】前記２次循環流路１４は、２次循環ポンプ
１３から第１熱交換器１５、インタークーラ３Ｄ、第２
熱交換器１６を経由して２次循環ポンプ１３に戻るメイ
ン循環流路１４Ａを備えている。また、この２次循環流
路１４は、２次循環ポンプ１３から第３熱交換器２１、
熱発生源である前記走行用モータ２、駆動ユニット８、
過給機３Ｃの駆動モータ３Ｅおよび出力電流制御装置
６、第２熱交換器１６を経由して２次循環ポンプ１３に
戻るサブ循環流路１４Ｂを備えている。

【００２２】前記走行用モータ２、駆動ユニット８、過
給機３Ｃの駆動モータ３Ｅおよび出力電流制御装置６
は、前記サブ循環流路１４Ｂに対して相互に並列に接続
されている。すなわち、前記走行用モータ２のステータ
の周囲に形成されたウォータジャケット（図示省略）、
駆動ユニット８のヒートシンクに形成されたウォータジ
ャケット（図示省略）、駆動モータ３Ｅのステータの周
囲に形成されたウォータジャケット（図示省略）および
出力電流制御装置６のヒートシンクに形成されたウォー
タジャケット（図示省略）がサブ循環流路１４Ｂに対し
相互に並列に接続されている。

【００２３】前記第１熱交換器１５は、２次循環流路１
４のメイン循環流路１４Ａを循環する２次冷却液によっ
て１次循環流路１２を循環する１次冷却液を冷却する液
冷式の熱交換器である。また、第２熱交換器１６は、電
動冷却ファン１９が付設された空冷式の熱交換器であ
り、２次循環流路１４を循環する２次冷却液を走行風ま
たは電動冷却ファン１９の送風によって冷却する。さら
に、第３熱交換器２１は、電動冷却ファン２２が付設さ
れた空冷式の熱交換器であり、２次循環流路１４のサブ
循環流路１４Ｂを循環する２次冷却液を電動冷却ファン
２２の送風によって冷却する。

【００２４】図４に示すように、前記１次循環ポンプ１
１および２次循環ポンプ１３は、回転軸２０Ａ，２０Ａ
が両側に突設された単一のポンプ駆動モータ２０の両側
に回転駆動可能に接続されている。すなわち、１次循環
ポンプ１１のハウジング１１Ａがポンプ駆動モータ２０
の片側に固定され、１次循環ポンプ１１のインペラ１１
Ｂが一方の回転軸２０Ａに接続されている。同様に、２
次循環ポンプ１３のハウジング１３Ａがポンプ駆動モー
タ２０の他の片側に固定され、２次循環ポンプ１３のイ
ンペラ１３Ｂが他方の回転軸２０Ａに接続されている。

【００２５】なお、前記１次循環ポンプ１１が介設され
る１次循環流路１２は、燃料電池１の冷却液流路Ｃ１２
による圧力損失が大きいため、１次循環ポンプ１１の流
入口１１Ｃの内径は、２次循環ポンプ１３の流入口１３
Ｃの内径より若干大きく設定されている。ちなみに、１
次循環ポンプ１１の流入口１１Ｃの内径は、例えば２９
ｍｍに設定され、２次循環ポンプ１３の流入口１３Ｃの
内径は、例えば２７ｍｍに設定されている。

【００２６】前記１次循環ポンプ１１のインペラ１１Ｂ
は、図４の（ａ）に示すように６枚羽根で構成され、前
記２次循環ポンプ１３のインペラ１３Ｂは、図４の
（ｂ）に示すように７枚羽根で構成されている。１次循
環ポンプ１１の６枚羽根のインペラ１１Ｂの直径は、２
次循環ポンプ１３の７枚羽根のインペラ１３Ｂの直径よ
り小さく設定されている。ちなみに、１次循環ポンプ１
１のインペラ１１Ｂの直径は、例えば４５ｍｍに設定さ
れ、２次循環ポンプ１３のインペラ１１Ｂの直径は、例
えば５３ｍｍに設定されている。

【００２７】前記ポンプ駆動モータ２０は、駆動ユニッ
ト８により駆動が制御される高圧電源モータである。こ
のポンプ駆動モータ２０によって同一回転数で駆動され
る前記１次循環ポンプ１１および２次循環ポンプ１３の
相互の流量比は、１次冷却液の熱容量を示す比熱および
密度、燃料電池１の発熱量、第１熱交換器１５の熱交換
率などの１次循環流路１２の特性と、２次冷却液の熱容
量を示す比熱および密度、第２熱交換器１６および第３
熱交換器２１の熱交換率などの２次循環流路１４の特性
とに応じて設定される。

【００２８】すなわち、ポンプ駆動モータ２０の回転数
が規定値であり、第２熱交換器１６および第３熱交換器
２１が規定の風量で規定温度に放熱し、燃料電池１の出
力が最大である条件の下に、第１熱交換器１５の入口側
の１次冷却液の温度と出口側の１次冷却液の温度との温
度差が規定値（例えば１０℃）となるように１次循環ポ
ンプ１１の流量が設定され、第１熱交換器１５の出口側
の１次冷却液の温度が規定値（例えば７５℃）となるよ
うに２次循環ポンプ１３の流量が設定される。具体的に
は、第１熱交換器１５の入口側の１次冷却液の温度が８
５℃、第１熱交換器１５の出口側の１次冷却液の温度が
７５℃、第２熱交換器１６の入口側の２次冷却液の温度
が７０℃、第２熱交換器１６の出口側の２次冷却液の温
度が６０℃となるように、前記１次循環ポンプ１１と２
次循環ポンプ１３との流量比が設定される。

【００２９】以上のように構成された一実施形態の燃料
電池自動車の冷却装置においては、駆動ユニット８によ
り単一のポンプ駆動モータ２０が駆動されることによ
り、１次循環ポンプ１１および２次循環ポンプ１３が所
定の同一回転数で所定の流量比により駆動され、所定の
流量比で１次冷却液が１次循環流路１２を循環し、２次
冷却液が２次循環流路１４のメイン循環流路１４Ａおよ
びサブ循環流路１４Ｂを循環する。

【００３０】ここで、１次循環流路１２のサーモスタッ
トバルブ１７を通過する１次冷却液の温度が８５℃未満
である燃料電池１の冷態時においては、サーモスタット
バルブ１７が第１熱交換器１５の出口側の流路を閉じる
ため、１次冷却液は、１次循環ポンプ１１から燃料電池
１の冷却液流路Ｃ１２、バイパス流路１２Ａ、サーモス
タットバルブ１７を介して１次循環ポンプ１１へと循環
する。そして、第１熱交換器１５を迂回して循環する１
次冷却液は、燃料電池１の冷却液流路Ｃ１２を通過する
過程で吸熱して漸次温度上昇することにより、燃料電池
１を暖機する。この場合、１次循環流路１２は、管路長
が短縮化されており、循環する１次冷却液の液量が少な
いため、１次冷却液は短時間で８５℃付近まで温度上昇
する。従って、燃料電池１の暖機は迅速に完了する。

【００３１】１次循環流路１２のサーモスタットバルブ
１７を通過する１次冷却液の温度が８５℃に達して燃料
電池１の暖機が完了すると、サーモスタットバルブ１７
が第１熱交換器１５の出口側の流路を開くため、１次冷
却液は、１次循環ポンプ１１から燃料電池１の冷却液流
路Ｃ１２、第１熱交換器１５、サーモスタットバルブ１
７を介して１次循環ポンプ１１へと１次循環流路１２を
循環する。そして、第１熱交換器１５を通過して循環す
る１次冷却液は、燃料電池１の冷却液流路Ｃ１２を通過
する過程で吸熱して燃料電池１を冷却し、第１熱交換器
１５により２次循環流路１４の２次冷却液と熱交換して
放熱する。こうして１次冷却液の温度は、第１熱交換器
１５の入口側で８５℃程度に維持され、第１熱交換器１
５の出口側で７５℃程度に維持される。

【００３２】２次冷却液は、一方で２次循環ポンプ１３
から第１熱交換器１５側へ分流し、インタークーラ３
Ｄ、第２熱交換器１６を経由して２次循環ポンプ１３へ
とメイン循環流路１４Ａを循環する。そして、このメイ
ン循環流路１４Ａを循環する２次冷却液は、第１熱交換
器１５を通過する過程で１次循環流路１２の１次冷却液
と熱交換して吸熱し、インタークーラ３Ｄを通過する過
程で空気供給系３の過給機３Ｃにより圧縮加熱された空
気と熱交換して吸熱し、第２熱交換器１６を通過する過
程で走行風または電動冷却ファン１９の送風により外気
と熱交換して放熱する。

【００３３】また、２次冷却液は、他方で２次循環ポン
プ１３から第３熱交換器２１側へ分流し、走行用モータ
２、過給機３Ｃの駆動モータ３Ｅ、駆動ユニット８、出
力電流制御装置６、第２熱交換器１６を経由して２次循
環ポンプ１３へとサブ循環流路１４Ｂを循環する。そし
て、このサブ循環流路１４Ｂを循環する２次冷却液は、
第３熱交換器２１を通過する過程で電動冷却ファン２２
の送風により外気と熱交換して放熱し、走行用モータ２
のウォータジャケット（図示省略）、駆動モータ３Ｅの
ウォータジャケット（図示省略）、駆動ユニット８のウ
ォータジャケット（図示省略）および出力電流制御装置
６のヒートシンクに形成されたウォータジャケット（図
示省略）を分流する過程でこれらを冷却して吸熱し、第
２熱交換器１６に合流してこれを通過する過程で走行風
または電動冷却ファン１９の送風により外気と熱交換し
て放熱する。

【００３４】こうして、２次冷却液の温度は、第１熱交
換器１５の入口側で６５℃程度に、その出口側で７５℃
程度に維持され、第２熱交換器１６の入口側で７５℃程
度に、その出口側で６５℃程度に維持される。また、こ
の２次冷却液の温度は、第３熱交換器２１の入口側で６
５℃程度に、その出口側で６０℃程度に維持される。

【００３５】従って、一実施形態の燃料電池自動車の冷
却装置によれば、燃料電池１を第１熱交換器１５で放熱
された１次冷却液により冷却して７５〜８５℃の適温範
囲に維持することができる。また、走行用モータ２、過
給機３Ｃの駆動モータ３Ｅ、駆動ユニット８および出力
電流制御装置６を含む熱発生源を第２熱交換器１６およ
び第３熱交換器２１で放熱された２次冷却液により効率
的に冷却して適温範囲に維持することができる。

【００３６】一方、一実施形態の燃料電池自動車の冷却
装置は、燃料電池１を冷却する１次冷却液の放熱装置と
して第１熱交換器１５を備え、走行用モータ２、過給機
３Ｃの駆動モータ３Ｅ、駆動ユニット８および出力電流
制御装置６を含む熱発生源を冷却する２次冷却液の放熱
装置として第２熱交換器１６および第３熱交換器２１を
備えているため、放熱装置の大型化による冷却装置の大
型化を回避することができる。また、前記第１熱交換器
１５は、１次循環流路１２内の１次冷却液と２次循環流
路１４内の２次冷却液との間で熱交換させるように構成
されているため、冷却装置の冗長化を回避することがで
きる。

【００３７】また、１次冷却液を循環させる１次循環ポ
ンプ１１および２次冷却液を循環させる２次循環ポンプ
１３は、回転軸２０Ａ，２０Ａが両側に突設された単一
のポンプ駆動モータ２０を兼用してその両側に回転駆動
可能に接続されているため、冷却装置の構成がより簡素
化される。そして、この場合、単一のポンプ駆動モータ
２０の作動を制御するという簡単な制御により、２次冷
却液で冷却された１次冷却液によって燃料電池１を適温
範囲に冷却することが可能となる。また、２次冷却液に
よって、走行用モータ２、駆動モータ３Ｅ、駆動ユニッ
ト８および出力電流制御装置６を含む熱発生源を燃料電
池１とは独立して冷却することができる。

【００３８】なお、一実施形態の燃料電池自動車の冷却
装置においては、燃料電池１の近傍に第１熱交換器１５
が配置されることにより、１次循環流路１２の管路長が
短縮化されている。このため、燃料電池１を冷却または
暖機する１次冷却液の液量が少なくなり、燃料電池１の
暖機時には、１次冷却液が短時間に温度上昇してその暖
気時間を短縮化することができる。

【００３９】また、バイパス流路１２Ａおよび連通路１
２Ｂを含む１次循環流路１２がイオンの溶出し難い適宜
の材料、例えばステンレス鋼管、合成樹脂管などの絶縁
材料により構成されているため、１次冷却液として、導
電率が低く維持された純水またはＬＬＣあるいは絶縁油
を使用することにより、燃料電池１の液絡現象を防止す
ることができる。この場合、ＬＬＣまたは絶縁油は凝固
点が低いため、寒冷地においても冷却装置の機能を損な
うことがない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
電池自動車の冷却装置においては、１次循環ポンプおよ
び２次循環ポンプの作動により、１次冷却液が１次循環
流路を循環し、２次冷却液が２次循環流路のメイン循環
流路およびサブ循環流路を循環する。そして、１次循環
流路を循環する１次冷却液は、燃料電池を冷却して吸熱
し、第１熱交換器により２次冷却液と熱交換して放熱す
る。一方、２次循環流路のメイン循環流路を循環する２
次冷却液は、第１熱交換器で１次冷却液と熱交換して吸
熱し、第２熱交換器で外気と熱交換して放熱する。ま
た、２次循環流路のサブ循環流路を循環する２次冷却液
は、第３熱交換器で外気と熱交換して放熱し、走行用モ
ータを含む熱発生源を冷却して吸熱し、第２熱交換器で
外気と熱交換して放熱する。

【００４１】すなわち、本発明に係る燃料電池自動車の
冷却装置によれば、燃料電池を第１熱交換器で放熱され
た１次冷却液により冷却して適温範囲に維持でき、走行
用モータを含む熱発生源を第２熱交換器および第３熱交
換器で放熱された２次冷却液により効率よく冷却して適
温範囲に維持することができる。

【００４２】一方、本発明の燃料電池自動車の冷却装置
は、燃料電池を冷却する１次冷却液の放熱装置として第
１熱交換器を備え、走行用モータを含む熱発生源を冷却
する２次冷却液の放熱装置として第２熱交換器および第
３熱交換器を備えているため、放熱装置の大型化による
冷却装置の大型化を回避することができる。また、前記
第１熱交換器は、１次循環流路内の１次冷却液と２次循
環流路内の２次冷却液との間で熱交換させるように構成
されているため、冷却装置の冗長化を回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池自動車の冷
却装置の回路構成図である。

【図２】図１に示された燃料電池のセル構造を示す部分
断面図である。

【図３】図１に示されたポンプ駆動モータに対する１次
循環ポンプおよび２次循環ポンプの接続状況を示す断面
図である。

【図４】図３に示された１次循環ポンプおよび２次循環
ポンプのインペラー部分の正面図であり、（ａ）は１次
循環ポンプのインペラー部分の正面図、（ｂ）は２次循
環ポンプのインペラー部分の正面図である。

【符号の説明】

１：燃料電池（ＦＣ）２：走行用モータ（ＥＶＭ）６：出力電流制御装置（ＤＣ／ＤＣ）８：駆動ユニット（ＰＤＵ）１１：１次循環ポンプ１２：１次循環流路１３：２次循環ポンプ１４：２次循環流路１５：第１熱交換器１６：第２熱交換器１７：サーモスタットバルブ１９：電動冷却ファン２０：ポンプ駆動モータ２１：第３熱交換器２２：電動冷却ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｔ // Ｈ０１Ｍ 8/10 8/10 (72)発明者牛尾健埼玉県和光市中央一丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者吉川守埼玉県和光市中央一丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3D035 AA03 3D038 AA00 AB00 AC00 5H026 AA06 5H027 AA06 CC06 DD03 5H115 PA08 PC06 PG04 PI14 PI16 PI18 PI29 PI30 PU01 PV02 QA10 SE03 SE06 TO05 TR04 TR19 TU12 UI30 UI35 UI40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料電池が走行用モータの電源として搭
載された燃料電池自動車の冷却装置であって、１次循環
ポンプにより循環される１次冷却液によって前記燃料電
池を冷却可能に構成された１次循環流路と、２次循環ポ
ンプにより循環される２次冷却液によって前記走行用モ
ータを含む熱発生源を冷却可能に構成された２次循環流
路と、前記１次循環流路内の１次冷却液と２次循環流路
内の２次冷却液との間で熱交換させる第１熱交換器と、
前記２次循環流路内の２次冷却液と外気との間で熱交換
させる第２熱交換器および第３熱交換器とを備え、前記
２次循環流路は、２次循環ポンプから第１熱交換器およ
び第２熱交換器を経由して２次循環ポンプに戻るメイン
循環流路と、２次循環ポンプから第３熱交換器、前記走
行用モータを含む熱発生源および第２熱交換器を経由し
て２次循環ポンプに戻るサブ循環流路とを有することを
特徴とする燃料電池自動車の冷却装置。