[go: up one dir, main page]

JP4382584B2 - Cooling device and vehicle equipped with the same - Google Patents

Cooling device and vehicle equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP4382584B2
JP4382584B2 JP2004177066A JP2004177066A JP4382584B2 JP 4382584 B2 JP4382584 B2 JP 4382584B2 JP 2004177066 A JP2004177066 A JP 2004177066A JP 2004177066 A JP2004177066 A JP 2004177066A JP 4382584 B2 JP4382584 B2 JP 4382584B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
refrigerant
cooling refrigerant
capacity
cooler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004177066A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006002588A (en
Inventor
潤 星
晋 市川
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.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2004177066A priority Critical patent/JP4382584B2/en
Publication of JP2006002588A publication Critical patent/JP2006002588A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4382584B2 publication Critical patent/JP4382584B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

本発明は、冷却装置及びそれを搭載した車両に関する。   The present invention relates to a cooling device and a vehicle equipped with the cooling device.

従来、この種の冷却装置としては、車両に搭載された動力源である燃料電池を冷却させる冷却水と車両室内を冷房する冷房用冷媒との間で熱交換するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載された装置は、燃料電池の冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換させるように構成し、冷却水を冷却するラジエータと冷房用冷媒を冷却させる冷房用冷媒冷却器とを共用化して省スペース化を図っている。
特開2002−75389号公報(図10)
Conventionally, as this type of cooling device, a device that exchanges heat between cooling water that cools a fuel cell that is a power source mounted on a vehicle and a cooling refrigerant that cools the vehicle interior has been proposed (for example, , See Patent Document 1). The apparatus described in Patent Document 1 is configured to exchange heat between cooling water of a fuel cell and a cooling refrigerant, and a cooling refrigerant cooler for cooling the cooling water and a radiator that cools the cooling water. To save space.
Japanese Patent Laying-Open No. 2002-75389 (FIG. 10)

しかしながら、この特許文献1に記載された冷却装置では、燃料電池の発熱量が大きくなる場合であっても、燃料電池の冷却水と冷房用冷媒との間で常時熱交換が行われ冷却水が暖められるため、燃料電池を冷却する負荷が大きいことがあった。一方、冷房用冷媒も燃料電池の冷却水と熱交換して暖められるため、冷房が十分機能しないことがあった。   However, in the cooling device described in Patent Document 1, even when the calorific value of the fuel cell becomes large, heat is always exchanged between the cooling water of the fuel cell and the cooling refrigerant, so that the cooling water Since it is warmed up, the load which cools a fuel cell may be large. On the other hand, since the cooling refrigerant is also heated by exchanging heat with the cooling water of the fuel cell, the cooling may not function sufficiently.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、冷房を機能させながら冷房用冷媒の冷却能力を利用して動力源の冷却の負荷を低減することができる冷却装置を提供することを目的の一つとする。また、そのような冷却装置を搭載した車両を提供することを目的の一つとする。   This invention is made in view of such a subject, and provides the cooling device which can reduce the cooling load of a power source using the cooling capacity of the refrigerant | coolant for cooling, functioning cooling. One of the purposes. Another object is to provide a vehicle equipped with such a cooling device.

本発明の冷却装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   The cooling device of the present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above object.

本発明の冷却装置は、
動力源を冷却する冷却装置であって、
冷房用冷媒が循環する冷房用冷媒流路と、
前記冷房用冷媒流路に接続され前記冷房用冷媒を冷却する冷房用冷媒冷却器と、
前記動力源又は該動力源を冷却する動力用冷媒と前記冷房用冷媒との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって冷却能力に余力があると判定されたときには前記熱交換手段により前記動力源又は前記動力用冷媒と前記冷房用冷媒との間で熱交換を行うように制御し、前記判定手段によって冷却能力に余力がないと判定されたときには前記熱交換を行わないように制御する熱交換制御手段と、
を備えたものである。
The cooling device of the present invention comprises:
A cooling device for cooling a power source,
A cooling refrigerant flow path through which the cooling refrigerant circulates;
A cooling refrigerant cooler connected to the cooling refrigerant flow path for cooling the cooling refrigerant;
Heat exchanging means for exchanging heat between the power source or a power refrigerant for cooling the power source and the cooling refrigerant;
Determining means for determining whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity;
When it is determined by the determination means that there is a surplus in cooling capacity, the heat exchange means controls the heat source or the power refrigerant and the cooling refrigerant to exchange heat, and the determination means Heat exchange control means for controlling not to perform the heat exchange when it is determined that there is no surplus cooling capacity;
It is equipped with.

この冷却装置では、冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるときには熱交換手段により動力源又は動力用冷媒と冷房用冷媒との間で熱交換を行い、冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力がないときには動力源又は動力用冷媒と冷房用冷媒との間で熱交換を行わない。したがって、冷房を機能させながら冷房用冷媒の冷却能力を利用して動力源の冷却の負荷を低減することができる。   In this cooling device, when the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity, heat exchange is performed between the power source or the power refrigerant and the cooling refrigerant by the heat exchange means, and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler is increased. When there is no surplus power, heat exchange is not performed between the power source or the power refrigerant and the cooling refrigerant. Therefore, it is possible to reduce the cooling load of the power source by using the cooling capacity of the cooling refrigerant while functioning the cooling.

本発明の冷却装置は、前記冷房用冷媒冷却器から前記熱交換手段まで前記冷房用冷媒が流通するように形成されているバイパス流路と、前記バイパス流路に接続され前記熱交換手段に前記冷房用冷媒が流通するか前記熱交換手段に前記冷房用冷媒が流通しないかを切り替える切替手段と、を備え、前記熱交換制御手段は、前記熱交換を行うように制御するに際して前記バイパス流路に前記冷房用冷媒が流通するように前記切替手段を制御し、前記熱交換を行わないように制御するに際して前記バイパス流路に前記冷房用冷媒が流通しないように前記切替手段を制御してもよい。こうすれば、比較的簡単な構成で動力源又は前記動力用冷媒と冷房用冷媒との間で熱交換を行うことができる。   The cooling device of the present invention includes a bypass flow path formed so that the cooling refrigerant flows from the cooling refrigerant cooler to the heat exchange means, and connected to the bypass flow path to the heat exchange means. Switching means for switching whether the cooling refrigerant flows or not to the heat exchange means, and the heat exchange control means controls the bypass flow path when performing the heat exchange. The switching means is controlled so that the cooling refrigerant flows through the cooling passage, and the switching means is controlled so that the cooling refrigerant does not flow through the bypass flow path when controlling not to perform the heat exchange. Good. By so doing, heat exchange can be performed between the power source or the power refrigerant and the cooling refrigerant with a relatively simple configuration.

本発明の冷却装置において、前記バイパス流路は、前記冷房用冷媒冷却器から前記熱交換手段を介して該冷房用冷媒冷却器まで前記冷房用冷媒が流通するように形成してもよい。こうすれば、熱交換手段により暖められた冷房用冷媒を再び冷房用冷媒冷却器により冷却可能であるため、十分な冷却能力を確保できる。このとき、前記バイパス流路は、前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力が生じる所定位置から前記熱交換手段を介して該所定位置近傍まで前記冷房用冷媒が流通するように形成してもよい。   In the cooling device of the present invention, the bypass flow path may be formed so that the cooling refrigerant flows from the cooling refrigerant cooler to the cooling refrigerant cooler via the heat exchange means. By so doing, the cooling refrigerant warmed by the heat exchange means can be cooled again by the cooling refrigerant cooler, so that sufficient cooling capacity can be secured. At this time, the bypass flow path may be formed so that the cooling refrigerant flows from a predetermined position where the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has a surplus capacity to the vicinity of the predetermined position via the heat exchange means. Good.

本発明の冷却装置は、前記動力源に接続され前記動力用冷媒が流通するように形成されている動力用冷媒流路と、前記動力用冷媒流路に接続され前記動力用冷媒を通風によって放熱させるラジエータと、を備え、前記熱交換手段は、前記動力用冷媒流路のうち前記動力源の下流であって前記ラジエータの上流に配置してもよい。こうすれば、動力用冷媒が冷房用冷媒で冷却されたあとラジエータで冷却されるため、動力用冷媒がラジエータで冷却されたあと冷房用冷媒で冷却されるよりも冷房用冷媒冷却器の冷却性能を有効に利用することができる。   The cooling device according to the present invention includes a power coolant channel connected to the power source and configured to allow the power coolant to circulate, and the power coolant connected to the power coolant channel to dissipate heat by ventilation. And the heat exchange means may be disposed downstream of the power source and upstream of the radiator in the power coolant channel. In this way, since the power refrigerant is cooled by the radiator after being cooled by the cooling refrigerant, the cooling performance of the cooling refrigerant cooler is higher than that after the power refrigerant is cooled by the radiator and then cooled by the cooling refrigerant. Can be used effectively.

本発明の冷却装置は、前記動力源に接続され前記動力用冷媒が流通するように形成されている動力用冷媒流路と、前記動力用冷媒流路に接続され前記動力用冷媒を通風によって放熱させるラジエータと、を備え、前記冷房用冷媒冷却器は、前記ラジエータを通過する通風を暖めない位置に配置され、前記ラジエータは前記冷房用冷媒冷却器を通過する通風を暖めない位置に配置してもよい。こうすれば、ラジエータ及び冷房用冷媒冷却器のどちらか一方が他方の通風を暖める構成に比べ、ラジエータを通過しようとする風が冷房用冷媒冷却器によって暖められることがなく、また、冷房用冷媒冷却器を通過しようとする風がラジエータによって暖められることもないため、ラジエータ及び冷房用冷媒冷却器の放熱効率を高めることができる。   The cooling device according to the present invention includes a power coolant channel connected to the power source and configured to allow the power coolant to circulate, and the power coolant connected to the power coolant channel to dissipate heat by ventilation. The cooling refrigerant cooler is disposed at a position where the ventilation passing through the radiator is not warmed, and the radiator is disposed at a position where the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler is not warmed. Also good. In this way, compared with the configuration in which one of the radiator and the cooling refrigerant cooler warms the other ventilation, the air passing through the radiator is not heated by the cooling refrigerant cooler, and the cooling refrigerant Since the wind which tries to pass through the cooler is not warmed by the radiator, the heat radiation efficiency of the radiator and the cooling refrigerant cooler can be increased.

本発明の冷却装置は、前記冷房用冷媒冷却器に前記冷房用冷媒を圧縮して供給する圧縮器、を備え、前記判定手段は、前記圧縮器の作動状況に基づいて前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。一般的に冷却装置では、冷房用冷媒冷却器の冷却能力が足りないときには、冷房用冷媒を圧縮器により圧縮して冷房用冷媒の冷却能力を上げることがある。このように、圧縮器の作動状況と冷房用冷媒冷却器の冷却能力との間に相関関係があるため、圧縮器の作動状況により冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。ここで、「圧縮器の作動状況」とは、例えば、圧縮器の消費電力、圧縮器の仕事量(回転数やピストン運動回数など)及び圧縮器によって圧縮された冷房用冷媒の圧力などであってもよい。   The cooling device of the present invention includes a compressor that compresses and supplies the cooling refrigerant to the cooling refrigerant cooler, and the determination unit is configured to change the cooling refrigerant cooler based on an operating state of the compressor. It may be determined whether there is a surplus in the cooling capacity. Generally, in a cooling device, when the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler is insufficient, the cooling capacity of the cooling refrigerant may be increased by compressing the cooling refrigerant with a compressor. Thus, since there is a correlation between the operating condition of the compressor and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler, it is determined whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity depending on the operating condition of the compressor. Can be determined. Here, the “operating state of the compressor” includes, for example, the power consumption of the compressor, the work amount of the compressor (such as the number of rotations and the number of piston movements), and the pressure of the cooling refrigerant compressed by the compressor. May be.

本発明の冷却装置は、前記冷房用冷媒冷却器によって冷却された前記冷房用冷媒の温度を検出する温度検出手段、を備え、前記判定手段は、前記温度検出手段によって検出された前記冷房用冷媒の温度に基づいて前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。こうすれば、冷房用冷媒冷却器によって冷却された冷房用冷媒の温度と冷房用冷媒冷却器の冷却能力との間には相関関係があるため、冷房用冷媒の温度により冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。ここで、「温度検出手段」は、冷房用冷媒の温度を把握できるものであればよく、例えば直接的に冷房用冷媒の温度を求めるものであってもよいし、冷房用冷媒冷却器の温度や冷房用冷媒流路の温度などから間接的に冷房用冷媒の温度を求めるものであってもよい。また、それらの温度を冷房用冷媒の温度とみなして冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。このとき、前記判定手段は、前記温度検出手段により検出された前記冷房用冷媒の温度が外気温近傍であるときに前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があると判定してもよい。冷房用冷媒が外気により十分に冷却されるとその温度は外気温近傍となる。したがって、比較的容易に冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があると判定することができる。   The cooling device of the present invention includes temperature detection means for detecting the temperature of the cooling refrigerant cooled by the cooling refrigerant cooler, and the determination means is the cooling refrigerant detected by the temperature detection means. It may be determined whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity based on the temperature. In this way, since there is a correlation between the temperature of the cooling refrigerant cooled by the cooling refrigerant cooler and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler, the temperature of the cooling refrigerant cooler depends on the temperature of the cooling refrigerant. It can be determined whether or not the cooling capacity has a surplus. Here, the “temperature detection means” may be any device that can grasp the temperature of the cooling refrigerant. For example, the temperature detection means may directly determine the temperature of the cooling refrigerant, or may be the temperature of the cooling refrigerant cooler. Alternatively, the temperature of the cooling refrigerant may be obtained indirectly from the temperature of the cooling refrigerant flow path or the like. Further, it may be determined whether the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity by regarding those temperatures as the temperature of the cooling refrigerant. At this time, the determination unit may determine that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity when the temperature of the cooling refrigerant detected by the temperature detection unit is in the vicinity of an outside air temperature. When the cooling refrigerant is sufficiently cooled by the outside air, the temperature becomes close to the outside air temperature. Therefore, it can be determined relatively easily that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity.

本発明の冷却装置は、前記冷房用冷媒冷却器を通過する通風の風速を検出する風速検出手段、を備え、前記判定手段は、前記風速検出手段により検出された前記風速が前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力が生じる所定速度以上になったときに前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があると判定してもよい。こうすれば、冷房用冷媒は通風により冷却されることから通風の風速に関する値と冷房用冷媒冷却器の冷却能力との間に相関関係があるため、冷房用冷媒冷却器を通過する通風の風速により冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。ここで、「風速検出手段」は、冷房用冷媒冷却器を通過する通風の風速を把握できるものであればよく、例えば直接的に通風の風速を求めるものであってもよいし、車両に搭載されている場合には車速などから間接的に通風の風速を求めるものであってもよい。また、例えば車速などを冷房用冷媒冷却器を通過する通風の風速とみなして冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。   The cooling device of the present invention further includes wind speed detecting means for detecting a wind speed of the air passing through the cooling refrigerant cooler, and the determination means is configured such that the wind speed detected by the wind speed detecting means is the cooling refrigerant cooling. It may be determined that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity when the cooling capacity of the cooling unit becomes equal to or higher than a predetermined speed. In this way, since the cooling refrigerant is cooled by the ventilation, there is a correlation between the value related to the ventilation speed and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler, so the wind speed of the ventilation that passes through the cooling refrigerant cooler. Thus, it can be determined whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity. Here, the “wind speed detection means” may be any means that can grasp the wind speed of the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler. For example, the “wind speed detection means” may directly determine the ventilation speed or may be mounted on the vehicle. If it is, the wind speed of the ventilation may be obtained indirectly from the vehicle speed or the like. Further, for example, it may be determined whether the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity by regarding the vehicle speed or the like as the speed of ventilation passing through the cooling refrigerant cooler.

本発明の冷却装置において、前記冷房用冷媒は、二酸化炭素であってもよい。こうすれば、代替フロン(例えばHFC−134aなど)を用いるのに比べて温暖化への影響度が小さい。   In the cooling device of the present invention, the cooling refrigerant may be carbon dioxide. In this way, the degree of influence on global warming is small compared to using alternative chlorofluorocarbons (for example, HFC-134a).

本発明の冷却装置において、前記動力源は、電気化学反応により発電する燃料電池であってもよい。燃料電池は、電気化学反応により発電することからその温度を一定の温度範囲に制御する必要がある。特に高出力が要求されるときには電気化学反応により発生する熱が大きくなるため、冷却の負荷が大きくなる。したがって、本発明を燃料電池の冷却に適用する意義が高い。   In the cooling device of the present invention, the power source may be a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction. Since the fuel cell generates power by an electrochemical reaction, it is necessary to control the temperature within a certain temperature range. In particular, when a high output is required, the heat generated by the electrochemical reaction is increased, so that the cooling load is increased. Therefore, it is highly significant to apply the present invention to cooling of a fuel cell.

本発明の車両は、上述した種々の態様のいずれかの冷却装置を搭載したものである。本発明の冷却装置は、冷房を機能させながら動力源の冷却の負荷を低減することができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。   The vehicle of the present invention is mounted with the cooling device according to any of the various aspects described above. Since the cooling device of the present invention can reduce the cooling load of the power source while functioning cooling, a vehicle equipped with the same also has the same effect.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は燃料電池搭載車両10のブロック図であり、図2及び図3は冷却装置12の概略を示すブロック図である。燃料電池搭載車両10は、水素ボンベ22から水素ポンプ24によって供給される水素(燃料ガス)とエアコンプレッサ26から供給される空気(酸化ガス)中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池21(図2参照)が複数積層された燃料電池スタック20(本発明の動力源に相当する)と、電力を蓄電又は放電可能な蓄電装置34と、電力により駆動輪18,18を駆動させる駆動用モータ35と、システム全体をコントロールするパワーコントロールユニット(PCU)30と、燃料電池スタック20及び冷房用冷媒の冷却を行う冷却装置12とを備える。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a vehicle 10 equipped with a fuel cell, and FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing an outline of a cooling device 12. The fuel cell-equipped vehicle 10 generates a fuel cell 21 that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen (fuel gas) supplied from a hydrogen cylinder 22 by a hydrogen pump 24 and oxygen in air (oxidized gas) supplied from an air compressor 26. (Refer to FIG. 2) A plurality of stacked fuel cell stacks 20 (corresponding to a power source of the present invention), a power storage device 34 capable of storing or discharging electric power, and driving wheels 18 and 18 driven by electric power The motor 35 includes a power control unit (PCU) 30 that controls the entire system, and a cooling device 12 that cools the fuel cell stack 20 and the cooling refrigerant.

燃料電池スタック20は、周知の固体高分子電解質型の燃料電池21の単セルを複数積層したスタック構造を有し、高電圧電源(数百V)として機能する。燃料電池スタック20の各単セルでは、水素ボンベ22から水素ガスが水素ポンプ24で圧力・流量が調節されたあとアノードに供給され、エアコンプレッサ26から圧力が調節された圧縮空気がカソードに供給され、所定の電気化学反応が進行することにより起電力が生じる。この燃料電池スタック20において、高い発電効率を発揮させるためには燃料電池スタック20を所定の運転温度範囲(例えば70〜80℃)に制御しなければならない。なお、反応しなかった余剰水素は水素ポンプ24の上流に送られ燃料ガスとして再利用される。   The fuel cell stack 20 has a stack structure in which a plurality of well-known solid polymer electrolyte fuel cells 21 are stacked, and functions as a high voltage power supply (several hundred volts). In each unit cell of the fuel cell stack 20, hydrogen gas is supplied from the hydrogen cylinder 22 to the anode after the pressure and flow rate are adjusted by the hydrogen pump 24, and compressed air whose pressure is adjusted is supplied from the air compressor 26 to the cathode. An electromotive force is generated by the progress of a predetermined electrochemical reaction. In this fuel cell stack 20, in order to exhibit high power generation efficiency, the fuel cell stack 20 must be controlled within a predetermined operating temperature range (for example, 70 to 80 ° C.). The surplus hydrogen that has not reacted is sent upstream of the hydrogen pump 24 and reused as fuel gas.

蓄電装置34は、ニッケル水素蓄電池を複数個直列に接続した構造を有し高電圧電源(数百V)として機能する。この蓄電装置34は、PCU30の制御によって、車両の始動時に駆動用モータ35を駆動したり、加速時に駆動用モータ35をアシストしたり、その他の補機類などに電力を供給したりする。また、この蓄電装置34は、減速回生時に駆動用モータ35から回生電力を回収したり、負荷に応じて燃料電池スタック20によって充電されたりする。なお、この蓄電装置34は、電気二重層コンデンサ(キャパシタ)などでもよい。   The power storage device 34 has a structure in which a plurality of nickel metal hydride storage batteries are connected in series, and functions as a high-voltage power supply (several hundred volts). Under the control of the PCU 30, the power storage device 34 drives the drive motor 35 at the start of the vehicle, assists the drive motor 35 at the time of acceleration, and supplies power to other auxiliary machines. The power storage device 34 collects regenerative power from the drive motor 35 during deceleration regeneration or is charged by the fuel cell stack 20 according to the load. The power storage device 34 may be an electric double layer capacitor (capacitor) or the like.

駆動用モータ35は、三相同期モータであり、車両後方に配置され、燃料電池スタック20の出力する直流電流がPCU30によって三相交流に変換されて供給されて回転駆動力を発生する。この駆動用モータ35によって発生した駆動力は、駆動軸14及びディファレンシャルギア16を介して最終的には、駆動輪18,18に出力され、燃料電池搭載車両10を走行させる。また、車両走行時の車速vは、車速センサ37によって検出される。この車速センサ37は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。   The drive motor 35 is a three-phase synchronous motor, and is arranged at the rear of the vehicle. The direct current output from the fuel cell stack 20 is converted into a three-phase alternating current by the PCU 30 and supplied to generate a rotational driving force. The driving force generated by the drive motor 35 is finally output to the drive wheels 18 and 18 via the drive shaft 14 and the differential gear 16 to cause the fuel cell vehicle 10 to travel. The vehicle speed v when the vehicle is traveling is detected by a vehicle speed sensor 37. The vehicle speed sensor 37 is electrically connected to the cooling controller 60.

PCU30は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成されたコントローラ部31と 燃料電池スタック20や蓄電装置34の高電圧直流電流と駆動用モータ34,34の交流電流との変換を行うインバータ部32とを備えている。このPCU30のコントローラ部31は、駆動用モータ35の負荷や蓄電装置34の蓄電量に応じて、燃料電池スタック20で発生した電力を駆動用モータ35や蓄電装置34に供給したり、蓄電装置34に蓄積された電力を駆動用モータ35に供給したりする制御を行う。また、減速時や制動時等において、駆動用モータ35から得られる回生電力を蓄電装置34に供給する。このPCU30は、入出力ポート(図示せず)を備え、後述の冷却用コントローラ60からの各種制御信号などが入力ポートを介してコントローラ部31に入力され、コントローラ部31からの水素ポンプ24への駆動信号,エアコンプレッサ26への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。   The PCU 30 includes a controller unit 31 configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and an inverter unit 32 that converts a high voltage direct current of the fuel cell stack 20 and the power storage device 34 and an alternating current of the drive motors 34 and 34. And. The controller unit 31 of the PCU 30 supplies the electric power generated in the fuel cell stack 20 to the drive motor 35 and the power storage device 34 according to the load of the drive motor 35 and the power storage amount of the power storage device 34, and the power storage device 34. And the like. In addition, regenerative power obtained from the drive motor 35 is supplied to the power storage device 34 during deceleration or braking. The PCU 30 includes an input / output port (not shown), and various control signals from a cooling controller 60 described later are input to the controller unit 31 via the input port, and the controller unit 31 supplies the hydrogen pump 24 to the hydrogen pump 24. A drive signal, a drive signal to the air compressor 26, and the like are output via an output port.

冷却装置12は、燃料電池スタック20を冷却する冷却水(本発明の動力用冷媒に相当する)を放熱させる燃料電池ラジエータ40と、冷房用冷媒を冷却させる冷房用冷媒冷却器50と、燃料電池システムの冷却を制御する冷却用コントローラ60とを備える。   The cooling device 12 includes a fuel cell radiator 40 that dissipates cooling water (which corresponds to the power refrigerant of the present invention) that cools the fuel cell stack 20, a cooling refrigerant cooler 50 that cools the cooling refrigerant, and a fuel cell. And a cooling controller 60 for controlling cooling of the system.

燃料電池ラジエータ40は、車両前方に配置され、燃料電池21を循環する冷却水を通風により放熱させるものである。燃料電池ラジエータ40には、燃料電池ラジエータ40から燃料電池21の内部を経由し燃料電池ラジエータ40へ冷却水を循環させる冷却水流路41が接続されている。この冷却水流路41には、循環ポンプ42が設けられ、この循環ポンプ42により冷却水が50〜150L/分の循環速度で循環する。また、冷却水流路41には、燃料電池スタック20の出口の下流位置に冷却水温センサ36が設けられ冷却水温Tfが検出される。この冷却水温センサ36は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。また、燃料電池ラジエータ40の近傍には外気温Taを検出する外気温センサ39が設けられている。この外気温センサ39は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。また、燃料電池ラジエータ40を通過する通風の下流には、第1冷却ファン46が配置されている。第1冷却ファン46は、燃料電池ラジエータ40へ外気を強制的に通風させる樹脂製のファンであり、図示しないモータによって回転駆動される。この第1冷却ファン46は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。   The fuel cell radiator 40 is disposed in front of the vehicle and dissipates heat by circulating cooling water circulating in the fuel cell 21. Connected to the fuel cell radiator 40 is a cooling water passage 41 for circulating cooling water from the fuel cell radiator 40 to the fuel cell radiator 40 via the inside of the fuel cell 21. The cooling water passage 41 is provided with a circulation pump 42, and the circulation water is circulated by the circulation pump 42 at a circulation speed of 50 to 150 L / min. Further, the cooling water flow path 41 is provided with a cooling water temperature sensor 36 at a position downstream of the outlet of the fuel cell stack 20 to detect the cooling water temperature Tf. The cooling water temperature sensor 36 is electrically connected to the cooling controller 60. Further, an outside air temperature sensor 39 that detects the outside air temperature Ta is provided in the vicinity of the fuel cell radiator 40. The outside air temperature sensor 39 is electrically connected to the cooling controller 60. A first cooling fan 46 is disposed downstream of the ventilation that passes through the fuel cell radiator 40. The first cooling fan 46 is a resin fan that forcibly vents the outside air to the fuel cell radiator 40 and is rotationally driven by a motor (not shown). The first cooling fan 46 is electrically connected to the cooling controller 60.

冷房用冷媒冷却器50は、高温高圧の気体状の冷房用冷媒を通風により冷却するものである。ここでは、冷房用冷媒として二酸化炭素を用いている。この冷房用冷媒冷却器50は、燃料電池ラジエータ40の下側に燃料電池ラジエータ40を通過する通風の流れに対して燃料電池ラジエータ40と並列に配置されている。したがって、冷房用冷媒冷却器50は、燃料電池ラジエータ40を通過する通風を暖めることがなく、燃料電池ラジエータ40は、冷房用冷媒冷却器50を通過する通風を暖めることがない。なお、冷房用冷媒は二酸化炭素であるとしたが、これ以外の代替フロン(HFC−134aやHCなど)であってもよい。この冷房用冷媒冷却器50には、冷房用冷媒が循環する冷房用冷媒流路51が接続されている。冷房用冷媒流路51には、冷房用冷媒冷却器50の下流に減圧弁52、エバポレータ53及び圧縮器54が接続されている。また、冷房用冷媒冷却器50を通過する通風の下流には、第2冷却ファン56が配置されている。この第2冷却ファン56は、冷房用冷媒冷却器50へ外気を強制的に通風させる樹脂製のファンであり、図示しないモータによって回転駆動される。この第2冷却ファン56は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。この第2冷却ファン56は、車速vが低いと走行風が少なくなり強制的な通風量が必要となることから、車速vが低いほどファンの回転数が高くなるように冷却コントローラ60により制御される。また、冷房用冷媒の圧力が高いほど冷房用冷媒の必要放熱量が大きくなることから、冷房用冷媒の圧力が高いほど回転数が高くなるように冷却コントローラ60により制御される。   The cooling refrigerant cooler 50 cools the high-temperature and high-pressure gaseous cooling refrigerant by ventilation. Here, carbon dioxide is used as the cooling refrigerant. The cooling refrigerant cooler 50 is disposed below the fuel cell radiator 40 in parallel with the fuel cell radiator 40 with respect to the flow of air passing through the fuel cell radiator 40. Therefore, the cooling refrigerant cooler 50 does not warm the ventilation that passes through the fuel cell radiator 40, and the fuel cell radiator 40 does not warm the ventilation that passes through the cooling refrigerant cooler 50. Although the cooling refrigerant is carbon dioxide, other alternative chlorofluorocarbons (HFC-134a, HC, etc.) may be used. The cooling refrigerant cooler 50 is connected to a cooling refrigerant flow path 51 through which the cooling refrigerant circulates. A pressure reducing valve 52, an evaporator 53, and a compressor 54 are connected to the cooling refrigerant flow path 51 downstream of the cooling refrigerant cooler 50. A second cooling fan 56 is disposed downstream of the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler 50. The second cooling fan 56 is a resin fan that forcibly vents outside air to the cooling refrigerant cooler 50 and is rotationally driven by a motor (not shown). The second cooling fan 56 is electrically connected to the cooling controller 60. The second cooling fan 56 is controlled by the cooling controller 60 so that the rotational speed of the fan increases as the vehicle speed v decreases because the traveling wind decreases and a forced ventilation amount is required when the vehicle speed v is low. The Further, since the required heat radiation amount of the cooling refrigerant increases as the pressure of the cooling refrigerant increases, the cooling controller 60 controls the rotational speed to increase as the pressure of the cooling refrigerant increases.

減圧弁52は、冷房用冷媒冷却器50によって冷却された冷房用冷媒を減圧して低温・低圧にする弁である。   The pressure reducing valve 52 is a valve that reduces the temperature of the cooling refrigerant cooled by the cooling refrigerant cooler 50 to low temperature and low pressure.

エバポレータ53は、図示しないブロアファンによる風が通過するように構成され、減圧弁52によって低温・低圧となった冷房用冷媒によりエバポレータ53を通過する風を冷却するものである。   The evaporator 53 is configured such that wind from a blower fan (not shown) passes through the evaporator 53, and cools the wind passing through the evaporator 53 with the cooling refrigerant that has been cooled to low temperature and low pressure by the pressure reducing valve 52.

圧縮器54は、エバポレータ53で暖められた冷房用冷媒をPCU30から供給される電力により圧縮して高温・高圧の気体にするスクロール式の電動インバータコンプレッサである。ここで、エバポレータ53で暖められた冷房用冷媒を圧縮して高圧の気体にすると冷房用冷媒冷却器50で冷却しやすくなり冷房能力が高まるため、この圧縮器54は、エバポレータ53を通過する風の冷却量が大きいほどスクロールの回転数が高くなるように冷却コントローラ60により制御される。このように、冷房用冷媒冷却器50と減圧弁52とエバポレータ53と圧縮器54とを冷房用冷媒が循環することによって図示しないブロアファンによる風を冷却し、この冷却された風を車両室内に供給することにより冷房を行う。   The compressor 54 is a scroll-type electric inverter compressor that compresses the cooling refrigerant warmed by the evaporator 53 with electric power supplied from the PCU 30 and converts the refrigerant into a high-temperature and high-pressure gas. Here, if the cooling refrigerant warmed by the evaporator 53 is compressed into a high-pressure gas, it becomes easier to cool by the cooling refrigerant cooler 50 and the cooling capacity is increased. Therefore, the compressor 54 is supplied with air that passes through the evaporator 53. The cooling controller 60 controls the scroll rotation speed to increase as the cooling amount increases. As described above, the cooling refrigerant circulates through the cooling refrigerant cooler 50, the pressure reducing valve 52, the evaporator 53, and the compressor 54, thereby cooling the wind generated by the blower fan (not shown). Cooling is performed by supplying.

また、冷房用冷媒冷却器50には、バイパス流路61が接続されている。このバイパス流路61は、冷房用冷媒冷却器50の中央近傍に位置するバイパス入口50a(図2参照)から熱交換器62を介してバイパス入口の近傍に位置するバイパス出口50bまで冷房用冷媒が流通するように形成されている。このバイパス入口50aの位置は、冷房の負荷状態を変化させたときの冷房用冷媒冷却器50内部の冷房用冷媒の温度を予め経験的に求め、一定の運転条件下において冷房用冷媒冷却器50内部の冷房用冷媒の温度が外気温近傍となる位置として定められている。この位置では、一定の運転条件下において冷房用冷媒がこれ以上冷却できないまで冷却されることから冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に十分な余力が生じうる。一方、バイパス出口50bの位置は、熱交換器により暖められた冷房用冷媒が流通し冷房用冷媒冷却器50の出口までの間に十分冷却可能な位置として定められている。バイパス入口50aの近傍には冷房用冷媒温センサ38が設けられ、バイパス入口50a近傍の冷房用冷媒温Tcが検出される。この冷房用冷媒温センサ38は、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。冷房用冷媒冷却器50のバイパス入口50a及びバイパス出口50bの近傍のバイパス流路61には、切替バルブ64が配設されている。この切替バルブ62は、熱交換器62に冷房用冷媒が流通するか熱交換器62に冷房用冷媒が流通しないかを切り替える4方バルブであり、冷却用コントローラ60と電気的に接続されている。冷房用冷媒冷却器50は、バイパス入口50aとバイパス出口50bとの間で仕切られ、切替バルブ64を経由して冷房用冷媒が流通するようになっている(図2参照)。   Further, a bypass flow path 61 is connected to the cooling refrigerant cooler 50. This bypass flow path 61 allows cooling refrigerant to flow from a bypass inlet 50a (see FIG. 2) located near the center of the cooling refrigerant cooler 50 to a bypass outlet 50b located near the bypass inlet via a heat exchanger 62. It is formed to circulate. The position of the bypass inlet 50a is obtained by empirically obtaining in advance the temperature of the cooling refrigerant in the cooling refrigerant cooler 50 when the cooling load state is changed, and the cooling refrigerant cooler 50 under certain operating conditions. The temperature of the internal cooling refrigerant is determined as a position near the outside air temperature. At this position, the cooling refrigerant is cooled until it can no longer be cooled under certain operating conditions, so that sufficient capacity can be generated in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50. On the other hand, the position of the bypass outlet 50b is determined as a position where the cooling refrigerant warmed by the heat exchanger flows and can be sufficiently cooled to the outlet of the cooling refrigerant cooler 50. A cooling refrigerant temperature sensor 38 is provided in the vicinity of the bypass inlet 50a, and a cooling refrigerant temperature Tc in the vicinity of the bypass inlet 50a is detected. The cooling refrigerant temperature sensor 38 is electrically connected to the cooling controller 60. A switching valve 64 is disposed in the bypass passage 61 in the vicinity of the bypass inlet 50a and the bypass outlet 50b of the cooling refrigerant cooler 50. The switching valve 62 is a four-way valve that switches whether the cooling refrigerant flows through the heat exchanger 62 or does not flow through the heat exchanger 62, and is electrically connected to the cooling controller 60. . The cooling refrigerant cooler 50 is partitioned between the bypass inlet 50a and the bypass outlet 50b, and the cooling refrigerant flows through the switching valve 64 (see FIG. 2).

熱交換器62は、冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換を行うものであり、冷却水流路41とバイパス流路61との間に配置されている。この熱交換器62は、燃料電池スタック20の下流であり燃料電池ラジエータ40の上流に配置されている。この熱交換器62では、冷却水と冷房用冷媒とを対向流として熱交換を行うようになっている(図3参照)。   The heat exchanger 62 performs heat exchange between the cooling water and the cooling refrigerant, and is disposed between the cooling water channel 41 and the bypass channel 61. The heat exchanger 62 is disposed downstream of the fuel cell stack 20 and upstream of the fuel cell radiator 40. In the heat exchanger 62, heat exchange is performed by using cooling water and a cooling refrigerant as counterflows (see FIG. 3).

冷却用コントローラ60は、CPU、ROM、RAMにより構成されたコントローラであり、燃料電池スタック20の冷却の制御を行う。この冷却用コントローラ60は、入出力ポート(図示せず)を備え、冷却水温センサ36からの信号、車速センサ37からの信号、冷房用冷媒温センサ38からの信号、外気温センサ39からの信号などが入力ポートを介して入力され、切替バルブ64への駆動信号、第1冷却ファン46への駆動信号、圧縮器54への駆動信号、第2冷却ファン56への駆動信号、切替バルブ64への信号などが出力ポートを介して出力されている。また、冷却用コントローラ60は、この入出力ポートを介してPCU30に接続されており、各種制御信号やデータのやりとりを行なう。この冷却用コントローラ60が本発明の判定手段及び熱交換制御手段に相当する。   The cooling controller 60 is a controller constituted by a CPU, a ROM, and a RAM, and controls the cooling of the fuel cell stack 20. The cooling controller 60 includes an input / output port (not shown), and includes a signal from the cooling water temperature sensor 36, a signal from the vehicle speed sensor 37, a signal from the cooling refrigerant temperature sensor 38, and a signal from the outside air temperature sensor 39. Etc. are input via the input port, the drive signal to the switching valve 64, the drive signal to the first cooling fan 46, the drive signal to the compressor 54, the drive signal to the second cooling fan 56, to the switch valve 64 Is output via the output port. The cooling controller 60 is connected to the PCU 30 via this input / output port, and exchanges various control signals and data. The cooling controller 60 corresponds to the determination unit and the heat exchange control unit of the present invention.

次に、こうして構成された本実施例の燃料電池搭載車両10の動作、まず燃料電池スタック20の冷却の動作について説明する。燃料電池搭載車両10が起動すると、図4に示す燃料電池冷却ルーチンが開始される。このルーチンは、冷却用コントローラ60のROM(図示せず)に記憶され、冷却用コントローラ60のCPU(図示せず)により所定のタイミングで(例えば数msecごと)に繰り返し実行される。なお、燃料電池搭載車両10が起動したときに、切替バルブ64は、図2に示すように、熱交換器62に冷房用冷媒を流通しないように切り替えられる。まず、冷却用コントローラ60は、冷却水温Tf、車両の車速vを取得し(ステップS100)、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲(例えば70〜80℃)以下であるか否かを判定する(ステップS110)。冷却水温Tfが所定の運転温度範囲以下でないときには、冷却用コントローラ60は、冷却水温Tf、車速vに基づいて第1冷却ファン46を回転させる電圧Vを設定し(ステップS120)、設定された電圧Vで第1冷却ファン46を回転駆動させ(ステップS130)、このルーチンを終了する。ここで、電圧Vは、冷却水温Tf及び車速vが高くなるほど電圧が高くなるように設定されROMに記憶した冷却マップを用いて設定する。つまり、燃料電池スタック20の発熱が大きくなると燃料電池ラジエータ40を通過する通風量が大きくなるように設定されている。一方、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲以下であるときには、冷却用コントローラ60は、冷却水を冷却しないようにするため、冷却水流路41に設けられた、冷却水が燃料電池ラジエータ40を通過するのを回避可能な迂回流路(図示せず)に冷却水を循環させるようにバルブ(図示せず)を切り替え(ステップS140)、このルーチンを終了する。   Next, the operation of the fuel cell-equipped vehicle 10 of this embodiment configured as described above, first, the operation of cooling the fuel cell stack 20 will be described. When the fuel cell vehicle 10 is started, a fuel cell cooling routine shown in FIG. 4 is started. This routine is stored in the ROM (not shown) of the cooling controller 60, and is repeatedly executed at a predetermined timing (for example, every several milliseconds) by the CPU (not shown) of the cooling controller 60. When the fuel cell vehicle 10 is started, the switching valve 64 is switched so that the cooling refrigerant does not flow through the heat exchanger 62, as shown in FIG. First, the cooling controller 60 acquires the cooling water temperature Tf and the vehicle speed v of the vehicle (step S100), and determines whether or not the cooling water temperature Tf is below a predetermined operating temperature range (for example, 70 to 80 ° C.) ( Step S110). When the cooling water temperature Tf is not below the predetermined operating temperature range, the cooling controller 60 sets the voltage V for rotating the first cooling fan 46 based on the cooling water temperature Tf and the vehicle speed v (step S120), and the set voltage The first cooling fan 46 is rotationally driven at V (step S130), and this routine is finished. Here, the voltage V is set using a cooling map that is set so that the voltage increases as the coolant temperature Tf and the vehicle speed v increase, and is stored in the ROM. That is, the amount of air passing through the fuel cell radiator 40 is set to be large when the heat generation of the fuel cell stack 20 is large. On the other hand, when the cooling water temperature Tf is equal to or lower than the predetermined operating temperature range, the cooling controller 60 allows the cooling water provided in the cooling water passage 41 to pass through the fuel cell radiator 40 so as not to cool the cooling water. The valve (not shown) is switched so as to circulate the cooling water in a bypass flow path (not shown) that can be avoided (step S140), and this routine is finished.

次に、冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換を行う動作について説明する。図5は、冷却用コントローラ60のCPUにより実行される熱交換制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、冷却用コントローラ60のROM(図示せず)に記憶され、冷房スイッチ(図示せず)がオンされると冷却用コントローラ60により所定のタイミングで(例えば数msecごと)に繰り返し実行される。   Next, an operation for exchanging heat between the cooling water and the cooling refrigerant will be described. FIG. 5 is a flowchart of a heat exchange control routine executed by the CPU of the cooling controller 60. This routine is stored in a ROM (not shown) of the cooling controller 60, and is repeatedly executed at a predetermined timing (for example, every several milliseconds) by the cooling controller 60 when a cooling switch (not shown) is turned on. The

このルーチンが開始されると、冷却用コントローラ60は、まず、冷却水の水温Tf、冷房用冷媒の温度Tc及び外気温Taを冷却水温センサ36、冷房用冷媒温センサ38及び外気温センサ39からそれぞれ取得する(ステップS300)。次に、冷却用コントローラ60は、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲(例えば70〜80℃)以上であるか否かを判定する(ステップS310)。上述のように、冷却装置12は、燃料電池スタック20の温度が所定の運転温度範囲になるように冷却制御しているが、高速走行が継続する場合など、燃料電池スタック20の発熱量が燃料電池ラジエータ40の放熱量を超えた状態が続くと、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲を超えることがある。そして、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲以上であるときには、冷却用コントローラ60は、冷房用冷媒温Tcが外気温Ta近傍(例えば外気温+5℃以下など)であるか否かを判定する(ステップS320)。冷房用冷媒温Tcが外気温近傍であるときには、冷却用コントローラ60は、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるものとみなし、熱交換器62に冷房用冷媒が流通するように切替バルブ64を切り替え(ステップS330)、このルーチンを終了する。切替バルブ64が切り替えられる前は、図2に示すようにバイパス入口52aまで冷却された冷房用冷媒が切替バルブ64を介してすぐにバイパス出口52bを経て冷房用冷媒冷却器50に戻って再び冷却されるが、切替バルブ64が切り替えられると、図3に示すように、バイパス入口52aまで冷却された冷房用冷媒が切替バルブ64を介して熱交換器62を流通するようになる。そして、外気温近傍(例えば35℃)まで冷却されている冷房用冷媒と所定の運転温度範囲を超えている冷却水(例えば85℃)との間で熱交換が行われる。冷房用冷媒により冷却された冷却水は燃料電池ラジエータ40で更に適温まで冷却され、燃料電池スタック20を流通してこれを冷却する。一方、冷却水により暖められた冷房用冷媒は、バイパス出口50bから冷房用冷媒冷却器50に戻って再び冷却され、減圧弁52を介してエバポレータ53で図示しないブロアファンによる風を冷却して冷房を機能させる。   When this routine is started, the cooling controller 60 first determines the cooling water temperature Tf, the cooling refrigerant temperature Tc, and the outside air temperature Ta from the cooling water temperature sensor 36, the cooling refrigerant temperature sensor 38, and the outside air temperature sensor 39. Each is acquired (step S300). Next, the cooling controller 60 determines whether or not the cooling water temperature Tf is equal to or higher than a predetermined operating temperature range (for example, 70 to 80 ° C.) (step S310). As described above, the cooling device 12 controls the cooling so that the temperature of the fuel cell stack 20 falls within a predetermined operating temperature range. However, when the high-speed traveling continues, the amount of heat generated by the fuel cell stack 20 is the fuel. If the state of exceeding the heat dissipation amount of the battery radiator 40 continues, the cooling water temperature Tf may exceed a predetermined operating temperature range. When the cooling water temperature Tf is equal to or higher than the predetermined operating temperature range, the cooling controller 60 determines whether or not the cooling refrigerant temperature Tc is near the outside air temperature Ta (for example, the outside air temperature + 5 ° C. or less). Step S320). When the cooling refrigerant temperature Tc is near the outside air temperature, the cooling controller 60 considers that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity, and switches the cooling refrigerant to flow through the heat exchanger 62. The valve 64 is switched (step S330), and this routine is finished. Before the switching valve 64 is switched, the cooling refrigerant cooled to the bypass inlet 52a immediately returns to the cooling refrigerant cooler 50 through the bypass outlet 52b via the switching valve 64 as shown in FIG. However, when the switching valve 64 is switched, the cooling refrigerant cooled to the bypass inlet 52a flows through the heat exchanger 62 via the switching valve 64 as shown in FIG. Then, heat exchange is performed between the cooling refrigerant cooled to the vicinity of the outside air temperature (for example, 35 ° C.) and the cooling water (for example, 85 ° C.) exceeding the predetermined operating temperature range. The cooling water cooled by the cooling refrigerant is further cooled to an appropriate temperature by the fuel cell radiator 40 and flows through the fuel cell stack 20 to cool it. On the other hand, the cooling refrigerant warmed by the cooling water returns to the cooling refrigerant cooler 50 from the bypass outlet 50b and is cooled again, and cools the wind by a blower fan (not shown) by the evaporator 53 via the pressure reducing valve 52. To work.

一方、ステップS310で冷却水温Tfが所定の運転温度範囲未満であるときには、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力を利用しなくてもよいため、又はステップS320で冷房用冷媒温Tcが外気温近傍でないときには、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力がないため、冷却用コントローラ60は、熱交換器62に冷房用冷媒が流通しないように切替バルブ64を切り替え(ステップS340)、このルーチンを終了する。なお、熱交換器62において熱交換されて冷房用冷媒の温度が上がりすぎた場合であっても、冷房用冷媒が循環し冷房用冷媒温センサ38により検出される温度も上がり、結果として冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力がないと判定されて熱交換を行わないようになるため、冷房を機能させることができる。   On the other hand, when the cooling water temperature Tf is less than the predetermined operating temperature range in step S310, it is not necessary to use the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50, or in step S320, the cooling refrigerant temperature Tc is near the outside air temperature. If not, the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 is not sufficient, so the cooling controller 60 switches the switching valve 64 so that the cooling refrigerant does not flow to the heat exchanger 62 (step S340). finish. Even when heat is exchanged in the heat exchanger 62 and the temperature of the cooling refrigerant rises too much, the cooling refrigerant circulates and the temperature detected by the cooling refrigerant temperature sensor 38 also rises. Since it is determined that the cooling capacity of the refrigerant cooler 50 has no surplus capacity and heat exchange is not performed, the cooling can be functioned.

以上詳述した本実施例の冷却装置12を搭載した燃料電池搭載車両10によれば、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるときには熱交換器62により燃料電池21を冷却する冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換を行い、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力がないときには燃料電池21を冷却する冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換を行わない。したがって、冷房を機能させながら冷房用冷媒の冷却能力を利用して燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減することができる。   According to the fuel cell-equipped vehicle 10 equipped with the cooling device 12 of the present embodiment described in detail above, the cooling water that cools the fuel cell 21 by the heat exchanger 62 when the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity. Is exchanged between the cooling water and the cooling refrigerant, and when the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 is not sufficient, heat exchange is not performed between the cooling water for cooling the fuel cell 21 and the cooling refrigerant. Therefore, the cooling load of the fuel cell stack 20 can be reduced using the cooling capacity of the cooling refrigerant while the cooling is functioning.

また、冷却用コントローラ60は、熱交換を行うように制御するに際してバイパス流路61に冷房用冷媒が流通するように切替バルブ64を制御し、熱交換を行わないように制御するに際してバイパス流路61に冷房用冷媒が流通しないように切替バルブ64を制御するため、比較的簡単な構成で冷却水と冷房用冷媒との間で熱交換を行うことができる。   In addition, the cooling controller 60 controls the switching valve 64 so that the cooling refrigerant flows through the bypass passage 61 when performing control so as to perform heat exchange, and bypass passage when performing control so as not to perform heat exchange. Since the switching valve 64 is controlled so that the cooling refrigerant does not flow through 61, heat exchange can be performed between the cooling water and the cooling refrigerant with a relatively simple configuration.

更に、バイパス流路61は、冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力が生じるバイパス入口50aから熱交換器62を介してバイパス出口50bまで冷房用冷媒が流通するように形成されているため、熱交換器62で熱を与えられた冷房用冷媒を冷却能力に余力が生じているバイパス出口50bに送り再び冷房用冷媒冷却器50により冷却可能であり、十分な冷却能力を確保できる。   Further, the bypass flow path 61 is formed so that the cooling refrigerant flows from the bypass inlet 50a where the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has a surplus to the bypass outlet 50b via the heat exchanger 62. The cooling refrigerant to which heat is given by the heat exchanger 62 can be sent to the bypass outlet 50b where the cooling capacity has a surplus, and can be cooled again by the cooling refrigerant cooler 50, and sufficient cooling capacity can be secured.

更にまた、熱交換器62は、冷却水流路41のうち燃料電池スタック20の下流であって燃料電池ラジエータ40の上流に配置されているため、冷却水が冷房用冷媒で冷却されたあと燃料電池ラジエータ40で冷却されることから、冷却水が燃料電池ラジエータ40で冷却されたあと冷房用冷媒で冷却されるよりも冷房用冷媒冷却器50の冷却性能を有効に利用することができる。また、燃料電池ラジエータ40では、所定の運転温度範囲になるような冷却水の温度制御を第1冷却ファン46などにより行っているため、燃料電池ラジエータ40で冷却したあとに冷房用冷媒により冷却するのに比べ、この構成の方が温度制御性がよい。   Furthermore, since the heat exchanger 62 is disposed in the cooling water channel 41 downstream of the fuel cell stack 20 and upstream of the fuel cell radiator 40, the fuel cell is cooled after the cooling water is cooled by the cooling refrigerant. Since it is cooled by the radiator 40, the cooling performance of the cooling refrigerant cooler 50 can be used more effectively than the cooling water is cooled by the cooling refrigerant after being cooled by the fuel cell radiator 40. Further, in the fuel cell radiator 40, since the temperature control of the cooling water is performed by the first cooling fan 46 or the like so as to be in a predetermined operation temperature range, the fuel cell radiator 40 is cooled by the cooling refrigerant after being cooled by the fuel cell radiator 40. This configuration has better temperature controllability.

そして、冷房用冷媒冷却器50は、燃料電池ラジエータ40を通過する通風を暖めない位置に配置され、燃料電池ラジエータ40は冷房用冷媒冷却器50を通過する通風を暖めない位置に配置しているため、燃料電池ラジエータ40及び冷房用冷媒冷却器50のどちらか一方が他方の通風を暖める構成に比べ、燃料電池ラジエータ40を通過しようとする風が冷房用冷媒冷却器50によって暖められることがなく、また、冷房用冷媒冷却器50を通過しようとする風が燃料電池ラジエータ40によって暖められることもないことから、燃料電池ラジエータ40及び冷房用冷媒冷却器50の放熱効率を高めることができる。また、燃料電池ラジエータ40及び冷房用冷媒冷却器50の放熱効率が高まるため、燃料電池ラジエータ40や冷房用冷媒冷却器50のコンパクト化を図ることができる。   The cooling refrigerant cooler 50 is disposed at a position where the ventilation passing through the fuel cell radiator 40 is not warmed, and the fuel cell radiator 40 is disposed at a position where the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler 50 is not warmed. Therefore, compared with the configuration in which one of the fuel cell radiator 40 and the cooling refrigerant cooler 50 warms the other ventilation, the wind that is about to pass through the fuel cell radiator 40 is not heated by the cooling refrigerant cooler 50. In addition, since the air that attempts to pass through the cooling refrigerant cooler 50 is not heated by the fuel cell radiator 40, the heat radiation efficiency of the fuel cell radiator 40 and the cooling refrigerant cooler 50 can be increased. Further, since the heat radiation efficiency of the fuel cell radiator 40 and the cooling refrigerant cooler 50 is increased, the fuel cell radiator 40 and the cooling refrigerant cooler 50 can be made compact.

そしてまた、冷房用冷媒冷却器50によって冷却された冷房用冷媒の温度と冷房用冷媒冷却器50の冷却能力との間には相関関係があるため、冷却用コントローラ60は、冷房用冷媒温Tcに基づいて冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。また、冷房用冷媒が外気により十分に冷却されるとその温度は外気温近傍となるため、冷却用コントローラ60は、冷房用冷媒温Tcが外気温近傍であるか否かにより比較的容易に冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があると判定することができる。   In addition, since there is a correlation between the temperature of the cooling refrigerant cooled by the cooling refrigerant cooler 50 and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50, the cooling controller 60 determines the cooling refrigerant temperature Tc. Based on the above, it is possible to determine whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity. In addition, when the cooling refrigerant is sufficiently cooled by the outside air, the temperature becomes close to the outside air temperature. Therefore, the cooling controller 60 can relatively easily cool the air depending on whether or not the cooling refrigerant temperature Tc is near the outside air temperature. It can be determined that the cooling capacity of the refrigerant cooler 50 has sufficient capacity.

そして更に、冷房用冷媒は、二酸化炭素であるため、代替フロン(例えばHFC−134aなど)を用いるのに比べて温暖化への影響度が小さい。   Furthermore, since the cooling refrigerant is carbon dioxide, the degree of influence on global warming is small compared to using an alternative chlorofluorocarbon (for example, HFC-134a).

そして更にまた、発明の燃料電池搭載車両10の動力源は、電気化学反応により発電する燃料電池21が複数積層された燃料電池スタック21である。燃料電池21は、電気化学反応により発電することからその温度を一定の温度範囲に制御する必要がある。特に高出力が要求されるときには電気化学反応により発生する熱が多くなるため、冷却の負荷が大きくなる。したがって、本発明を燃料電池スタック21の冷却に適用する意義が高い。   Furthermore, the power source of the fuel cell vehicle 10 of the invention is a fuel cell stack 21 in which a plurality of fuel cells 21 that generate electricity by electrochemical reaction are stacked. Since the fuel cell 21 generates electric power by an electrochemical reaction, it is necessary to control its temperature within a certain temperature range. In particular, when a high output is required, the heat generated by the electrochemical reaction increases, so the cooling load increases. Therefore, it is highly significant that the present invention is applied to the cooling of the fuel cell stack 21.

また、熱交換器62では、冷却水と冷房用冷媒とが対向流で熱交換を行うため、冷却水と冷房用冷媒とが同じ方向に流通する平行流により熱交換を行う場合と比べ、熱交換の効率がよい。   Further, in the heat exchanger 62, since the cooling water and the cooling refrigerant perform heat exchange in a counterflow, compared to the case where heat exchange is performed by a parallel flow in which the cooling water and the cooling refrigerant circulate in the same direction, Exchange efficiency is good.

燃料電池搭載車両10に搭載された燃料電池21は、大きな車両駆動力が要求される高速走行時では、燃料電池21の負荷が大きく燃料電池21の発熱量が大きくなり、燃料電池ラジエータ40の放熱量が大きくなる。一方、冷房用冷媒冷却器50は、高速走行時であれ低速走行時であれ冷房用冷媒を冷却させる必要性に大差はない。また、高速走行時では冷房用冷媒冷却器50を通過する通風量が増えるため、冷房用冷媒冷却器50の冷却性能に余力が生じやすい。このように、燃料電池搭載車両10では、燃料電池21の発熱量が大きくなるときには冷房用冷媒冷却器50の冷却性能に余力が生じやすいため、冷房を機能させながら燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減しやすい。   The fuel cell 21 mounted on the fuel cell-equipped vehicle 10 has a large load on the fuel cell 21 and a large amount of heat generated by the fuel cell 21 during high-speed travel where a large vehicle driving force is required. The amount of heat increases. On the other hand, there is no great difference in the necessity of cooling the cooling refrigerant 50 during cooling at high speed or low speed. In addition, since the amount of air passing through the cooling refrigerant cooler 50 increases during high-speed traveling, there is a tendency for the remaining cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 to be generated. As described above, in the fuel cell-equipped vehicle 10, when the amount of heat generated by the fuel cell 21 increases, there is a surplus in the cooling performance of the cooling refrigerant cooler 50. It is easy to reduce.

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.

例えば、上述した実施例では、冷却用コントローラ60によって冷房用冷媒センサ38により検出された冷房用冷媒温Tcに基づいて冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるか否かを判定するとしたが、圧縮器54の回転数に基づいて前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。一般的に冷房用冷媒冷却器50の冷却能力が足りないときには、冷房用冷媒を圧縮器54により圧縮して冷却能力を上げることがあることから、圧縮器54の回転数と冷房用冷媒冷却器50の冷却能力との間に相関関係があるため、圧縮器54の回転数により冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。なお、圧縮器54の回転数の代わりに、例えば、圧縮器54の消費電力や圧縮器54によって圧縮された冷房用冷媒の圧力や、ピストン式の圧縮器を用いた場合はピストン運動回数などとしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, it is determined whether the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity based on the cooling refrigerant temperature Tc detected by the cooling refrigerant sensor 38 by the cooling controller 60. However, based on the rotation speed of the compressor 54, it may be determined whether there is sufficient capacity in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler. Generally, when the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 is insufficient, the cooling refrigerant may be compressed by the compressor 54 to increase the cooling capacity. Therefore, the rotation speed of the compressor 54 and the cooling refrigerant cooler Since there is a correlation with the cooling capacity of 50, it is possible to determine whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity based on the rotation speed of the compressor 54. Instead of the rotational speed of the compressor 54, for example, the power consumption of the compressor 54, the pressure of the cooling refrigerant compressed by the compressor 54, or the number of piston movements when a piston type compressor is used. Also good.

あるいは、冷房用冷媒冷却器を通過する風の速度を検出する風速センサを備え、この風速センサにより検出された風速が冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力が生じる所定の速度以上になったときに冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があると判定してもよい。こうすれば、冷房用冷媒は通風により冷却されることから風速に関する値と冷房用冷媒冷却器の冷却能力との間に相関関係があるため、冷房用冷媒冷却器を通過する風の速度により冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるか否かを判定することができる。ここで、所定の速度は、冷房用冷媒冷却器50を通過する風の速度や冷房の負荷状態を変化させたときの冷房用冷媒冷却器50のバイパス入口50aにおける冷房用冷媒の温度を予め経験的に求め、バイパス入口50aにおける冷房用冷媒の温度が外気温近傍になる風速として定めてもよい。なお、風速センサの代わりに車速センサなどにより間接的に通風の風速を求めてもよいし、車速を風速とみなしてもよい。   Alternatively, a wind speed sensor for detecting the speed of the wind passing through the cooling refrigerant cooler is provided, and the wind speed detected by the wind speed sensor is equal to or higher than a predetermined speed at which the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has a surplus. Sometimes, it may be determined that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity. In this way, since the cooling refrigerant is cooled by the ventilation, there is a correlation between the value relating to the wind speed and the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler, so that the cooling speed depends on the speed of the wind passing through the cooling refrigerant cooler. It can be determined whether the cooling capacity of the refrigerant cooler 50 has sufficient capacity. Here, the predetermined speed has previously experienced the temperature of the cooling refrigerant at the bypass inlet 50a of the cooling refrigerant cooler 50 when the speed of the wind passing through the cooling refrigerant cooler 50 or the load state of the cooling is changed. Therefore, it may be determined as a wind speed at which the temperature of the cooling refrigerant at the bypass inlet 50a is close to the outside air temperature. Note that the wind speed of the ventilation may be obtained indirectly by using a vehicle speed sensor or the like instead of the wind speed sensor, or the vehicle speed may be regarded as the wind speed.

また、上述した実施例では、切替バルブ64を冷房用冷媒冷却器50に接続したバイパス流路61に設けて冷房用冷媒を熱交換器62に流通させるかさせないかを切り替え、冷却水を熱交換器62に常に流通するようにしたが、図6に示す冷却装置112のように、冷却水流路41に接続されたバイパス流路161に切替バルブ64を設けて冷却水を熱交換器62に流通させるかさせないかを切り替え、冷房用冷媒を熱交換器62に常に流通するようにしてもよい。こうしても、冷房を機能させながら燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減することができる。   Further, in the above-described embodiment, the switching valve 64 is provided in the bypass flow path 61 connected to the cooling refrigerant cooler 50 to switch whether the cooling refrigerant is allowed to flow to the heat exchanger 62 and to exchange heat of the cooling water. However, as in the cooling device 112 shown in FIG. 6, a switching valve 64 is provided in the bypass flow path 161 connected to the cooling water flow path 41 so that the cooling water flows to the heat exchanger 62. The cooling refrigerant may be switched to be allowed to flow, and the cooling refrigerant may be circulated through the heat exchanger 62 at all times. Even in this case, the cooling load of the fuel cell stack 20 can be reduced while the cooling is functioning.

更に、上述した実施例では、冷却水流路41を流通する冷却水とバイパス流路61を流通する冷房用冷媒とが熱交換器62で熱交換を行うとしたが、燃料電池21の内部の冷却水流路41に併設するようにバイパス流路61を形成し、直接、燃料電池スタック20と冷房用冷媒との間で熱交換を行ってもよい。あるいは、燃料電池スタック20の外周を覆うウォータジャケット部を形成し、このウォータジャケット部にバイパス流路61を接続し冷房用冷媒を流通させて、直接、燃料電池スタック20と冷房用冷媒との間で熱交換を行ってもよい。こうしても、本発明と同様の効果が得られる。   Further, in the above-described embodiment, the cooling water flowing through the cooling water flow path 41 and the cooling refrigerant flowing through the bypass flow path 61 exchange heat in the heat exchanger 62. The bypass channel 61 may be formed so as to be provided alongside the water channel 41, and heat exchange may be performed directly between the fuel cell stack 20 and the cooling refrigerant. Alternatively, a water jacket portion that covers the outer periphery of the fuel cell stack 20 is formed, and a bypass flow path 61 is connected to the water jacket portion to circulate the cooling refrigerant, so that the fuel cell stack 20 and the cooling refrigerant are directly connected. Heat exchange may be performed at Even in this case, the same effect as the present invention can be obtained.

更にまた、上述した実施例では、燃料電池ラジエータ40の下側に燃料電池ラジエータ40を通過する通風の流れに対して燃料電池ラジエータ40と並列に冷房用冷媒冷却器50を配置するとしたが、燃料電池ラジエータ40の前側に燃料電池ラジエータ40を通過する通風の流れに対して燃料電池ラジエータ40と直列に冷房用冷媒冷却器50を配置してもよい。こうすれば、冷房用冷媒冷却器50と燃料電池ラジエータ40とを並列に配置したものに比べコンパクト化を図り、冷房を機能させながら冷房用冷媒の冷却能力を利用して燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the cooling refrigerant cooler 50 is arranged in parallel with the fuel cell radiator 40 with respect to the flow of air passing through the fuel cell radiator 40 below the fuel cell radiator 40. A cooling refrigerant cooler 50 may be disposed in front of the battery radiator 40 in series with the fuel cell radiator 40 with respect to the flow of air passing through the fuel cell radiator 40. In this way, the cooling of the fuel cell stack 20 can be reduced by using the cooling capacity of the cooling refrigerant while functioning the cooling while reducing the size of the cooling refrigerant cooler 50 and the fuel cell radiator 40 in parallel. Can be reduced.

そして、上述した実施例では、冷房用冷媒温センサにより直接冷房用冷媒の温度を検出したが、冷房用冷媒冷却器50の温度や冷房用冷媒流路51の温度などから間接的に冷房用冷媒の温度を求めてもよい。また、これらの温度を冷房用冷媒の温度とみなして冷房用冷媒冷却器50の冷却能力に余力があるか否かを判定してもよい。   In the embodiment described above, the temperature of the cooling refrigerant is directly detected by the cooling refrigerant temperature sensor. However, the cooling refrigerant is indirectly detected from the temperature of the cooling refrigerant cooler 50 and the temperature of the cooling refrigerant flow path 51. The temperature may be obtained. Further, these temperatures may be regarded as the temperature of the cooling refrigerant to determine whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 has sufficient capacity.

そしてまた、上述した実施例では、熱交換器62に冷房用冷媒が流通するかしないかを切替バルブ64により切り替えるとしたが、図7に示す冷却装置212のように、バイパス流路61の迂回流路61a及び熱交換流路61bにそれぞれ流量制御バルブ264a,264bを設け、冷房用冷媒が逆流しないように逆止弁264cを設け、冷房用冷媒冷却器50の出口近傍に出口温センサ238を配設し、この出口温センサ238により検出された冷房用冷媒冷却器50の出口近傍の冷房用冷媒の温度が高いほど熱交換器62に流通する冷房用冷媒の流量が小さくなるように流量制御バルブ264a,264bにより制御してもよい。こうすれば、より精度よく冷房を機能させながら燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減することができる。また、冷却水温Tfや冷房用冷媒温Tcなどに基づいて熱交換器62に流通する冷房用冷媒の流量を制御してもよい。   In the above-described embodiment, the switching valve 64 switches whether or not the cooling refrigerant flows through the heat exchanger 62. However, as in the cooling device 212 shown in FIG. The flow rate control valves 264a and 264b are provided in the flow path 61a and the heat exchange flow path 61b, respectively, a check valve 264c is provided so that the cooling refrigerant does not flow backward, and an outlet temperature sensor 238 is provided near the outlet of the cooling refrigerant cooler 50. The flow rate is controlled so that the flow rate of the cooling refrigerant flowing through the heat exchanger 62 decreases as the temperature of the cooling refrigerant in the vicinity of the outlet of the cooling refrigerant cooler 50 detected by the outlet temperature sensor 238 increases. You may control by valve | bulb 264a, 264b. By doing so, it is possible to reduce the cooling load of the fuel cell stack 20 while allowing the cooling to function more accurately. Further, the flow rate of the cooling refrigerant flowing through the heat exchanger 62 may be controlled based on the cooling water temperature Tf, the cooling refrigerant temperature Tc, or the like.

そして更に、上述した実施例では、冷却水温Tfが所定の運転温度範囲(例えば70〜80℃)以上であるか否かに基づいて冷房用冷媒冷却器50の冷却能力を利用するかしないかを判定したが、所定の温度(例えば75℃など)以上であるか否かに基づいて判定してもよい。こうしても、冷房を機能させながら冷房用冷媒の冷却能力を利用して燃料電池スタック20の冷却の負荷を低減することができる。   Further, in the above-described embodiment, whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler 50 is used based on whether or not the cooling water temperature Tf is equal to or higher than a predetermined operating temperature range (for example, 70 to 80 ° C.). Although it determined, you may determine based on whether it is more than predetermined temperature (for example, 75 degreeC etc.). Even in this case, it is possible to reduce the cooling load of the fuel cell stack 20 by using the cooling capacity of the cooling refrigerant while functioning the cooling.

そして更にまた、上述した実施例では、車両の動力源を燃料電池スタック20としたが、冷却を必要とする動力源であればよく、例えば駆動用モータ35としてもよいし、エンジンやバッテリなどであってもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the power source of the vehicle is the fuel cell stack 20, but any power source that requires cooling may be used, for example, the driving motor 35, an engine, a battery, or the like. There may be.

そして更にまた、上述した実施例では冷却装置12を燃料電池搭載車両10(自動車)に適用したが、燃料電池ラジエータ40及び冷房用冷媒冷却器50を備えるものであれば特に限定されず、列車、船舶及び航空機などに適用してもよいし、住宅の発電システムなどに適用してもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the cooling device 12 is applied to the fuel cell vehicle 10 (automobile). However, the cooling device 12 is not particularly limited as long as the fuel cell radiator 40 and the cooling refrigerant cooler 50 are provided. You may apply to a ship, an aircraft, etc., and may apply to the electric power generation system of a house, etc.

本実施例の燃料電池搭載車両10の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the fuel cell mounting vehicle 10 of a present Example. 本実施例の冷却装置12の説明図である。It is explanatory drawing of the cooling device 12 of a present Example. 本実施例の冷却装置12の説明図である。It is explanatory drawing of the cooling device 12 of a present Example. 本実施例の燃料電池冷却制御ルーチンである。It is a fuel cell cooling control routine of a present Example. 本実施例の熱交換制御ルーチンである。It is a heat exchange control routine of a present Example. 冷却装置112の構成の概略を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a cooling device 112. 冷却装置212の構成の概略を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a cooling device 212.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池搭載車両、12 冷却装置、14 駆動軸、16 ディファレンシャルギア、17 従動輪、18 駆動輪、20 燃料電池スタック、21 燃料電池、22 水素ボンベ、24 水素ポンプ、26 エアコンプレッサ、30 PCU、31コントローラ部、32インバータ部、34 蓄電装置、35 駆動用モータ、36 冷却水温センサ、37 車速センサ、38 冷房用冷媒温センサ、39 外気温センサ、40 燃料電池ラジエータ、41 冷却水流路、42 循環ポンプ、46 第1冷却ファン、50 冷房用冷媒冷却器、50a バイパス入口、50b バイパス出口、51 冷房用冷媒流路、52 減圧弁、53 エバポレータ、54 圧縮器、56 第2冷却ファン、60 冷却用コントローラ、61 バイパス流路、61a 迂回流路、61b 熱交換流路、62 熱交換器、64 切替バルブ、112 冷却装置、161 バイパス流路、212 冷却装置、238 出口温センサ、264a,264b 流量制御バルブ、264c 逆止弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell vehicle, 12 Cooling device, 14 Drive shaft, 16 Differential gear, 17 Drive wheel, 18 Drive wheel, 20 Fuel cell stack, 21 Fuel cell, 22 Hydrogen cylinder, 24 Hydrogen pump, 26 Air compressor, 30 PCU, 31 controller section, 32 inverter section, 34 power storage device, 35 driving motor, 36 cooling water temperature sensor, 37 vehicle speed sensor, 38 cooling refrigerant temperature sensor, 39 outside air temperature sensor, 40 fuel cell radiator, 41 cooling water flow path, 42 circulation Pump, 46 First cooling fan, 50 Cooling refrigerant cooler, 50a Bypass inlet, 50b Bypass outlet, 51 Cooling refrigerant flow path, 52 Pressure reducing valve, 53 Evaporator, 54 Compressor, 56 Second cooling fan, 60 For cooling Controller, 61 bypass flow path, 61a bypass Road, 61b heat exchange passage, 62 a heat exchanger, 64 a switching valve, 112 cooler, 161 bypass passage, 212 cooling apparatus, 238 an outlet temperature sensor, 264a, 264b flow control valve, 264c check valve.

Claims (13)

動力源を冷却する冷却装置であって、
冷房用冷媒が循環する冷房用冷媒流路と、
前記冷房用冷媒流路に接続され前記冷房用冷媒を冷却する冷房用冷媒冷却器と、
前記動力源又は該動力源を冷却する動力用冷媒と前記冷房用冷媒との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって冷却能力に余力があると判定されたときには前記熱交換手段により前記動力源又は前記動力用冷媒と前記冷房用冷媒との間で熱交換を行うように制御し、前記判定手段によって冷却能力に余力がないと判定されたときには前記熱交換を行わないように制御する熱交換制御手段と、
を備えた冷却装置。
A cooling device for cooling a power source,
A cooling refrigerant flow path through which the cooling refrigerant circulates;
A cooling refrigerant cooler connected to the cooling refrigerant flow path for cooling the cooling refrigerant;
Heat exchanging means for exchanging heat between the power source or a power refrigerant for cooling the power source and the cooling refrigerant;
Determining means for determining whether or not the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity;
When it is determined by the determination means that there is sufficient cooling capacity, the heat exchange means controls the heat source or the power refrigerant and the cooling refrigerant to exchange heat, and the determination means Heat exchange control means for controlling not to perform the heat exchange when it is determined that there is no surplus cooling capacity;
With cooling device.
請求項1に記載の冷却装置であって、
前記冷房用冷媒冷却器から前記熱交換手段まで前記冷房用冷媒が流通するように形成されているバイパス流路と、
前記バイパス流路に接続され前記熱交換手段に前記冷房用冷媒が流通するか前記熱交換手段に前記冷房用冷媒が流通しないかを切り替える切替手段と、
を備え、
前記熱交換制御手段は、前記熱交換を行うように制御するに際して前記バイパス流路に前記冷房用冷媒が流通するように前記切替手段を制御し、前記熱交換を行わないように制御するに際して前記バイパス流路に前記冷房用冷媒が流通しないように前記切替手段を制御する、
冷却装置。
The cooling device according to claim 1,
A bypass passage formed so that the cooling refrigerant flows from the cooling refrigerant cooler to the heat exchange means;
Switching means connected to the bypass flow path for switching whether the cooling refrigerant circulates in the heat exchange means or whether the cooling refrigerant does not circulate in the heat exchange means;
With
The heat exchange control means controls the switching means so that the cooling refrigerant flows through the bypass flow path when performing control to perform the heat exchange, and controls the heat exchange not to perform the heat exchange. Controlling the switching means so that the cooling refrigerant does not flow through the bypass flow path;
Cooling system.
前記バイパス流路は、前記冷房用冷媒冷却器から前記熱交換手段を介して該冷房用冷媒冷却器まで前記冷房用冷媒が流通するように形成されている、
請求項2に記載の冷却装置。
The bypass flow path is formed such that the cooling refrigerant flows from the cooling refrigerant cooler to the cooling refrigerant cooler via the heat exchange means.
The cooling device according to claim 2.
前記バイパス流路は、前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力が生じる所定位置から前記熱交換手段を介して該所定位置近傍まで前記冷房用冷媒が流通するように形成されている、
請求項3に記載の冷却装置。
The bypass flow path is formed such that the cooling refrigerant flows from a predetermined position where a surplus capacity is generated in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler to the vicinity of the predetermined position via the heat exchange means.
The cooling device according to claim 3.
請求項1〜4のいずれかに記載の冷却装置であって、
前記動力源に接続され前記動力用冷媒が流通するように形成されている動力用冷媒流路と、
前記動力用冷媒流路に接続され前記動力用冷媒を通風によって放熱させるラジエータと、
を備え、
前記熱交換手段は、前記動力用冷媒流路のうち前記動力源の下流であって前記ラジエータの上流に配置されている、
冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 4,
A power refrigerant flow path connected to the power source and formed so that the power refrigerant flows;
A radiator connected to the power refrigerant flow path and dissipating heat by passing the power refrigerant;
With
The heat exchanging means is disposed downstream of the power source and upstream of the radiator in the power coolant channel.
Cooling system.
請求項1〜5のいずれかに記載の冷却装置であって、
前記動力源に接続され前記動力用冷媒が流通するように形成されている動力用冷媒流路と、
前記動力用冷媒流路に接続され前記動力用冷媒を通風によって放熱させるラジエータと、
を備え、
前記冷房用冷媒冷却器は、前記ラジエータを通過する通風を暖めない位置に配置され、前記ラジエータは前記冷房用冷媒冷却器を通過する通風を暖めない位置に配置されている、
冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 5,
A power refrigerant flow path connected to the power source and formed so that the power refrigerant flows;
A radiator connected to the power refrigerant flow path and dissipating heat by passing the power refrigerant;
With
The cooling refrigerant cooler is disposed at a position where the ventilation passing through the radiator is not warmed, and the radiator is disposed at a position where the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler is not warmed.
Cooling system.
請求項1〜6のいずれかに記載の冷却装置であって、
前記冷房用冷媒冷却器に前記冷房用冷媒を圧縮して供給する圧縮器、を備え、
前記判定手段は、前記圧縮器の作動状況に基づいて前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定する、
冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 6,
A compressor that compresses and supplies the cooling refrigerant to the cooling refrigerant cooler;
The determination means determines whether or not there is a surplus in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler based on the operating state of the compressor.
Cooling system.
請求項1〜7のいずれかに記載の冷却装置であって、
前記冷房用冷媒冷却器によって冷却された前記冷房用冷媒の温度を検出する温度検出手段、を備え、
前記判定手段は、前記温度検出手段によって検出された前記冷房用冷媒の温度に基づいて前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があるか否かを判定する、
冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 7,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling refrigerant cooled by the cooling refrigerant cooler,
The determination means determines whether or not there is a surplus in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler based on the temperature of the cooling refrigerant detected by the temperature detection means;
Cooling system.
前記判定手段は、前記温度検出手段により検出された前記冷房用冷媒の温度が外気温近傍であるときに前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があると判定する、
請求項8に記載の冷却装置。
The determination means determines that the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler has sufficient capacity when the temperature of the cooling refrigerant detected by the temperature detection means is in the vicinity of an outside air temperature.
The cooling device according to claim 8.
請求項1〜9のいずれかに記載の冷却装置であって、
前記冷房用冷媒冷却器を通過する通風の風速を検出する風速検出手段、を備え、
前記判定手段は、前記風速検出手段により検出された前記風速が前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力が生じる所定速度以上になったときに前記冷房用冷媒冷却器の冷却能力に余力があると判定する、
冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 9,
A wind speed detecting means for detecting a wind speed of the ventilation passing through the cooling refrigerant cooler,
The determination means has a surplus capacity in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler when the wind speed detected by the wind speed detection means exceeds a predetermined speed at which a surplus capacity is generated in the cooling capacity of the cooling refrigerant cooler. To determine,
Cooling system.
前記冷房用冷媒は、二酸化炭素である、請求項1〜10のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 1, wherein the cooling refrigerant is carbon dioxide. 前記動力源は、電気化学反応により発電する燃料電池である、請求項1〜11のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 1, wherein the power source is a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction. 請求項1〜12のいずれかに記載の冷却装置を搭載した車両。   A vehicle equipped with the cooling device according to claim 1.
JP2004177066A 2004-06-15 2004-06-15 Cooling device and vehicle equipped with the same Expired - Fee Related JP4382584B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004177066A JP4382584B2 (en) 2004-06-15 2004-06-15 Cooling device and vehicle equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004177066A JP4382584B2 (en) 2004-06-15 2004-06-15 Cooling device and vehicle equipped with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006002588A JP2006002588A (en) 2006-01-05
JP4382584B2 true JP4382584B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=35771204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004177066A Expired - Fee Related JP4382584B2 (en) 2004-06-15 2004-06-15 Cooling device and vehicle equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4382584B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103998267A (en) * 2011-12-05 2014-08-20 株式会社电装 Heat exchange system
KR101865947B1 (en) * 2012-06-04 2018-06-08 현대자동차주식회사 Method and system for integrated hvac of a battery powered vehicle

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007328972A (en) * 2006-06-07 2007-12-20 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2010004649A (en) * 2008-06-19 2010-01-07 Honda Motor Co Ltd Ventilator of fuel cell vehicle
KR101054750B1 (en) 2008-11-26 2011-08-05 현대자동차주식회사 Automotive Evaporative Cycle Heat Exchange Systems
JP5755490B2 (en) 2011-04-18 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 Cooling system
JP6862954B2 (en) * 2017-03-16 2021-04-21 三菱自動車工業株式会社 Fuel cell vehicle operation control method and operation control system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3223670B2 (en) * 1993-12-02 2001-10-29 セイコーエプソン株式会社 Electric car
JP2002075389A (en) * 2000-09-04 2002-03-15 Equos Research Co Ltd Fuel cell device and fuel cell device composite body
JP3910384B2 (en) * 2000-10-13 2007-04-25 本田技研工業株式会社 Battery cooling device for vehicle
JP3941488B2 (en) * 2001-12-05 2007-07-04 トヨタ自動車株式会社 Cooling system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103998267A (en) * 2011-12-05 2014-08-20 株式会社电装 Heat exchange system
CN103998267B (en) * 2011-12-05 2016-08-24 株式会社电装 Heat-exchange system
KR101865947B1 (en) * 2012-06-04 2018-06-08 현대자동차주식회사 Method and system for integrated hvac of a battery powered vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006002588A (en) 2006-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10826094B2 (en) Fuel cell thermal management system and control method of the same
KR101558611B1 (en) Integrated heat management system of clean car
US7527112B2 (en) Electric system for fuel cell, fuel cell vehicle, and method of supplying electric power
JP4972176B2 (en) Intelligent temperature control system to extend battery pack life
US8293414B2 (en) Electric system for fuel cell, fuel cell vehicle, and method of supplying electric power
JP4341356B2 (en) Fuel cell system
US20070218328A1 (en) Fuel cell system
WO2005122311A1 (en) Cooling device for fuel cell and vehicle having the same
US11597375B2 (en) Vehicle control device
JP2005044551A (en) Cooling system and moving body equipped with cooling system
US20060147772A1 (en) Fuel cell system
JP2019115128A (en) Electric vehicle
WO2003032424A2 (en) Fuel cell system and method
CN111361391A (en) New energy automobile integrated heat management unit and control method thereof
JP4382584B2 (en) Cooling device and vehicle equipped with the same
JP4887621B2 (en) Charge / discharge control device and vehicle
KR100836355B1 (en) Indoor heating method of fuel cell vehicle using braking resistor
JP2006073404A (en) Power source cooling device and vehicle equipped with the same
KR101219402B1 (en) Waste heat management system for electric vehicle
JP2005100694A (en) Warming-up system of fuel cell
JP2011178365A (en) Air conditioner and air conditioning control method
JP2005163545A (en) Engine control device for hybrid electric automobile
JP4554305B2 (en) Fuel cell radiator cooling system and vehicle equipped with the same
JP2005353327A (en) Electric car
JP2006056426A (en) Radiator cooling system and vehicle equipped with the same

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060601

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060601

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090908

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090917

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131002

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees