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公開番号2025002010
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023101889
出願日2023-06-21
発明の名称燃料電池車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H01M 10/6568 20140101AFI20241226BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外部に排出される熱を低減し、燃料電池車両の燃費の向上を図る。
【解決手段】モータに電力を供給する燃料電池11と、バッテリ51と、燃料電池11に冷却水を循環させる燃料電池冷却水回路30と、バッテリ51にバッテリ冷却水を循環させてバッテリを冷却又は加温するバッテリ温度調整回路50と、を備える燃料電池車両100であって、燃料電池11とバッテリ51との間で相互に熱移送を行う熱移送装置60を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
車両駆動用のモータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池とともに前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記燃料電池に冷却水を循環させる燃料電池冷却水回路と、
前記バッテリに液体の熱媒体を循環させて前記バッテリを冷却又は加温するバッテリ温度調整回路と、を備える燃料電池車両であって、
前記燃料電池と前記バッテリとの間で相互に熱移送を行う熱移送装置を備えること、
を特徴とする燃料電池車両。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池車両であって、
前記熱移送装置は、
前記燃料電池冷却水回路に接続された熱交換回路と、
前記熱交換回路と前記バッテリ温度調整回路とに跨って配置されて前記冷却水と前記熱媒体との間で熱交換を行う水水熱交換器と、
前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路との間の閉止と連通とを切り換える切り換え弁と、
前記切り換え弁の動作を調整する制御部と、を備え、
前記燃料電池の通常運転温度範囲は、前記バッテリの通常動作温度範囲よりも高く、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度が前記通常運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲よりも低い加温必要温度範囲の場合、又は、前記燃料電池の温度が前記バッテリの前記通常動作温度範囲よりも低い急速触媒暖機運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲の場合に、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路とが連通するように前記切り換え弁を調整し、前記水水熱交換器に前記冷却水を通流させて、前記燃料電池と前記バッテリとの間で相互に熱移送を行うこと、
を特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池冷却水回路は、前記冷却水を加熱する水加熱ヒータと、前記冷却水と熱交換して車室へ送風する空気を加熱するヒータコアと、が設けられ、
前記熱交換回路は、前記ヒータコアをバイパスするように前記燃料電池冷却水回路に接続され、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度が前記通常運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記加温必要温度範囲で、且つ、前記水加熱ヒータがオンの場合に、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路とを連通させ、前記水加熱ヒータと前記水水熱交換器とに前記冷却水を通流させて、前記燃料電池の排熱と前記水加熱ヒータの熱により前記バッテリを加温すること、
を特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池冷却水回路は、前記冷却水を加熱する水加熱ヒータと、前記冷却水と熱交換して車室へ送風する空気を加熱するヒータコアと、が設けられ、
前記熱交換回路は、前記ヒータコアをバイパスするように前記燃料電池冷却水回路に接続され、
前記制御部は、前記燃料電池の温度が前記急速触媒暖機運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲で、且つ、前記水加熱ヒータがオンの場合に、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路とを連通させ、前記水加熱ヒータと前記水水熱交換器とに前記冷却水を通流させて、前記バッテリの熱と前記水加熱ヒータの熱により前記燃料電池を加温すること、
を特徴とする燃料電池車両。
【請求項５】
請求項２に記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池冷却水回路は、前記冷却水を加熱する水加熱ヒータと、前記冷却水と熱交換して車室へ送風する空気を加熱するヒータコアと、が設けられ、
前記熱交換回路は、前記ヒータコアをバイパスするように前記燃料電池冷却水回路に接続され、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度が前記急速触媒暖機運転温度範囲で、前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲よりも低く、前記水加熱ヒータがオンの場合に、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路との間を閉止するように前記切り換え弁を調整し、前記冷却水を前記水加熱ヒータと前記ヒータコアと前記燃料電池とに還流させて、前記水加熱ヒータの熱により前記燃料電池を加温すること、
を特徴とする燃料電池車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両の構造に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池とバッテリとを備える電力装置において、燃料電池の排熱をバッテリに供給してバッテリを加温する電力供給装置が開示されている。特許文献１に記載された電力供給装置は、燃料電池システムの内部とバッテリとを熱的に接続するヒートパイプを備えている。この電力供給装置は、バッテリの温度が低い場合に、ヒートパイプにより燃料電池システムの内部からバッテリへ熱の移動が行われる。また、バッテリの温度が高くなると、ヒートパイプによる燃料電池システムの内部からバッテリへの熱の移動を抑制する。
【０００３】
特許文献２には、燃料電池とバッテリを備える燃料電池車両において、燃料電池の排気に含まれる水蒸気により吸着剤を発熱させてバッテリを加温することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１７４０９２号公報
特開２００９－５４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池車両の燃費向上が求められている、燃料電池は運転により発生する熱をラジェータ等で外部に排出している。一方、燃料電池は温度が低い場合には急速触媒暖機運転を行い、自己発熱により、温度を上昇させている。急速触媒暖機運転は発電効率が低いので燃料電池車両の燃費の低下を招く場合がある。また、燃料電池車両に搭載されているバッテリは、温度が低くなると充放電の効率が低下するので、ヒータ等でバッテリを加温又は保温することが必要となる。この場合、ヒータに電力を供給するので、燃料電池車両の燃費の低下を招く場合がある。
【０００６】
そこで、本開示は、外部に排出される熱を低減して燃料電池車両の燃費の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の燃料電池車両は、車両駆動用のモータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池とともに前記モータに電力を供給するバッテリと、前記燃料電池に冷却水を循環させる燃料電池冷却水回路と、前記バッテリに液体の熱媒体を循環させて前記バッテリを冷却又は加温するバッテリ温度調整回路と、を備える燃料電池車両であって、前記燃料電池と前記バッテリとの間で相互に熱移送を行う熱移送装置を備えること、を特徴とする。
【０００８】
このように、本開示の燃料電池車両は、燃料電池とバッテリとの間で相互に熱移送を行うので、燃料電池の排熱によりバッテリを加温することができるとともに、バッテリの熱により燃料電池を加温することができる。これにより、燃料電池車両の燃費の向上を図ることができる。
【０００９】
本開示の燃料電池車両において、前記熱移送装置は、前記燃料電池冷却水回路に接続された熱交換回路と、前記熱交換回路と前記バッテリ温度調整回路とに跨って配置されて前記冷却水と前記熱媒体との間で熱交換を行う水水熱交換器と、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路との間の閉止と連通とを切り換える切り換え弁と、前記切り換え弁の動作を調整する制御部と、を備え、前記燃料電池の通常運転温度範囲は、前記バッテリの通常動作温度範囲よりも高く、前記制御部は、前記燃料電池の温度が前記通常運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲よりも低い加温必要温度範囲の場合、又は、前記燃料電池の温度が前記バッテリの前記通常動作温度範囲よりも低い急速触媒暖機運転温度範囲で、且つ前記バッテリの温度が前記通常動作温度範囲の場合に、前記燃料電池冷却水回路と前記熱交換回路とが連通するように前記切り換え弁を調整し、前記水水熱交換器に前記冷却水を通流させて、前記燃料電池と前記バッテリとの間で相互に熱移送を行ってもよい。
【００１０】
これにより、バッテリの温度が加温必要温度範囲で燃料電池の温度が通常運転温度範囲の場合、或いは、燃料電池の温度が急速触媒暖機運転温度範囲でバッテリの温度が通常動作温度範囲の場合に水水熱交換器によって燃料電池とバッテリとの間で相互に移送を行うことができる。これにより、燃料電池の排熱でバッテリを加温できる。また、バッテリの熱により燃料電池を加温して燃料電池の発電効率の低い急速触媒暖機運転を行わないようにできる。これにより、燃料電池車両の燃費の向上を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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