| 【発明の名称】 |
車両の冷却装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】ニジ スルン アプ
【氏名】フィリップ ジュアニー
|
| 【要約】 |
【課題】燃料電池によって給電される電気モータを備える自動車における燃料電池及び電気モータを冷却する装置を簡略化する。
【解決手段】燃料電池を冷却する主ループ(18)と、少なくともモータ(10)を冷却する補助ループ(20)とを備え、これら２つのループ(18)(20)は、ただ１つの冷媒流体が通過し、かつこれらループに共通の部分(22)からなる同一回路の一部を形成し、この共通部分(22)に、共通のポンプ(24)が設けられており、前記冷媒流体を、所望の割合で、前記２つのループに分配するための少なくとも１個の調節弁(38)が設けられている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料電池を冷却するための主ラジエータを備える主ループと、少なくともモータを冷却するための補助ラジエータを備える補助ループとを有する、燃料電池によって給電される電気モータを備える車両の冷却装置において、前記主ループ(18)及び補助ループ(20)は、ただ１つの冷媒流体が通過し、かつ、これら２つのループに共通の部分(22)からなる同一回路の一部を形成しており、この共通部分(22)に、共通のポンプ(24)が設けられており、かつ、前記冷媒流体を、所望の割合で、前記２つのループに分配するための少なくとも１個の調節弁(38)(56)(58)(62)が設けられていることを特徴とする燃料電池によって給電される電気モータを備える車両の冷却装置。
【請求項２】 共通部分(22)がポンプ(24)のみを備えており、冷却装置が、さらに、ポンプ(24)の上流に配置された、１個の調節弁(38)を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】 調節弁(38)が四方弁であり、この四方弁が、主ラジエータ(26)の下流側の主ループ(18)に接続された第１の入口(E1)と、主ラジエータ(26)を迂回する主ループからのバイパス(48)に接続された第２の入口(E2)と、補助ループ(20)に接続された第３の入口(E3)と、共通部分(22)に接続された出口(Ｓ)とを備えていることを特徴とする請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】 共通部分(22)が、ポンプ(24)及び主ラジエータ(26)を備えており、かつ、冷却装置が、さらに、主ラジエータ(26)の下流側で、かつポンプ(24)の上流側に位置する第１調節弁(56)、及びポンプ(24)の下流側に配置された第２調節弁(58)を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】 第１調節弁(56)が三方弁であり、この三方弁が、主ラジエータ(26)の下流側で主ループ(18)に接続された第１の入口(E1)と、、主ラジエータ(26)を迂回する主ループからのバイパス(48)に接続された第２の入口(E2)と、及び共通部分(22)に接続された出口(S)とを備えており、第２調節弁(58)が、補助ループが燃料電池と並列に設けられるように、入口(E)が共通部分(22)に接続され、第１の出口(S1)が、燃料電池の上流側の主ループ(18)に接続され、及び第２の出口(S2)が、補助ラジエータ(54)の上流側の補助ループ(20)に接続されている三方弁であることを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】 主ラジエータ(26)が、第１部分(26A)と第２部分(26B)とに分割されおり、かつ、共通部分(22)は、ポンプ(24)、主ラジエータの第１部分(26A)及び補助ラジエータ(54)を備えており、主ラジエータの第２部分(26B)は、補助ループ(20)の一部を形成しており、かつ、冷却装置は、さらに、主ラジエータ(26)の上流側に配置された調節弁(62)を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項７】 調節弁(62)が四方弁であり、この四方弁が、燃料電池(12)の下流側の主ループ(18)に接続された第１の入口(E1)と、主ラジエータの第２部分(26B)の下流側の補助ループ(20)に接続された第２の入口(E2)と、主ラジエータの第１部分(26A)の上流側で共通部分(22)に接続された第１の出口(S1)と、及び主ラジエータ(26)の第１部分(26A)を迂回する主ループからのバイパス(48)に接続された第２の出口(S2)とを備えていることを特徴とする請求項６記載の冷却装置。
【請求項８】 主ラジエータの第１部分(26A)と補助ラジエータ(54)とが、直列に設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の冷却装置。
【請求項９】 主ラジエータの第１部分(26A)と補助ラジエータ(54)とが、並列に設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の冷却装置。
【請求項１０】 主ループ(20)に設けられた膨張チャンバ(42)を、さらに有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１１】 主ループ(20)に設けられた空気加熱器(40)を、さらに有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１２】 主ラジエータ(26)と組み合わされたモータ駆動ファンユニット(28)を、さらに有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１３】 補助ラジエータ(54)と組み合わされたモータ駆動ファンユニット(28)を、さらに有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の冷却装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の冷却装置に関する。
【０００２】本発明は、特に燃料電池によって給電される電気モータを備える自動車を冷却する装置に関する。
【０００３】このような装置は、電気モータ又は他の種類のモータ、特に、内燃機関によって駆動されるハイブリッドタイプの自動車や、電気モータのみで駆動される自動車に使用される。
【０００４】
【従来の技術】上述のタイプの自動車では、燃料電池には、一般に、加圧下で水素及び空気が供給され、水素及び空気は、通常、周囲温度よりも高い温度であるため、燃料電池を冷却することが必要である。
【０００５】また、電力制御器及び他の付属部品を適宜に冷却するとともに、電気モータを適宜に冷却することが必要である。
【０００６】この種の冷却装置は既に公知であり、この冷却装置は、燃料電池を冷却するための主ラジエータを備えた主ループ、及び少なくとも電気モータを冷却するための補助ラジエータを備えた補助ループからなっている。
【０００７】公知の装置では、主ループ及び補助ループは、それぞれ、特殊な冷媒流体が通過し、かつ、それぞれ、電気ポンプ、膨張チャンバ及び調節手段からなる２個の別個の回路として形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の公知の冷却装置において、２個の別個の回路が存在する理由は、主に、これらの２個の別個の回路が、温度及び出力の点で異なったレベルで作動しなければならないためである。事実、主回路は、補助回路よりも高い温度及び大きな出力で作動しなければならない。
【０００９】２個の別個のループ又は回路が存在するため、冷却装置は、多数の部材を包含しており、特に、装置の製造が煩雑であり、かつ、嵩さが増大するという欠点を有している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特に、上記欠点を克服することにある。
【００１１】特に、本発明は、部品の数を減少させるとともに、簡略化された構造の冷却装置を製造することを目的とする。
【００１２】このため、本発明は、上記のタイプの冷却装置において、主ループ及び補助ループが、ただ１つの冷媒流体が通過し、かつこれら２つのループに共通の部分からなる同じ回路の一部を形成しており、この共通部分には、共通のポンプが設けられており、しかも、所望の割合に従って、２つのループの間で冷媒流体を分配するに適した少なくとも１個の調節弁が設けられていることを特徴とする冷却装置を提案するものである。
【００１３】このように、本発明の冷却装置は、主ループと補助ループとが、同一回路内において、ただ１つの冷媒流体が、共通のポンプの作用によって通過されるように合体されている。
【００１４】このため、回路の構成部品の数を減少させることが可能であり、さらに、特殊な調整弁によって、主ループ及び補助ループを、特に、出力及び温度のレベルに関する独自の固有の特性をもって機能させることが可能である。
【００１５】本発明の第１の実施形態では、共通の部分は、ポンプのみからなり、冷却装置は、さらに、ポンプの上流側に配置されたただ１個の調節弁を備えている。
【００１６】好ましくは、この調節弁は、第１の入口が、主ラジエータの下流側の主ループに接続され、第２の入口が、主ラジエータを迂回する主ループからのバイパスに接続され、第３の入口が、補助ループに接続され、出口が、共通部分に接続されている四方弁形のものである。
【００１７】第２の実施形態によれば、共通部分は、ポンプ及び主ラジエータを備えており、冷却装置は、さらに、ポンプの下流側に配置された第２調節弁とともに、主ラジエータの下流側であって、かつポンプの上流側にある位置に配置された第１調節弁を有している。
【００１８】好ましくは、第１調節弁においては、第１の入口が、主ラジエータの下流側の主ループに接続され、第２の入口が、主ラジエータを迂回する主ループからのバイパスに接続され、出口が、共通部分に接続されている三方弁である。第２調節弁も、補助ループが燃料電池と並列に設けられるように、好ましくは、入口が、共通部分に接続され、第１の出口が、燃料電池の上流側の主ループに接続され、第２の出口が、補助ラジエータの上流側の補助ループに接続されている三方弁である。
【００１９】本発明の第３の実施形態によれば、主ラジエータは、第１部分及び第２部分に区画されており、共通部分は、ポンプ、主ラジエータの第１部分及び補助ラジエータからなり、一方、主ラジエータの第２部分は、補助ループの一部を形成している。この装置は、さらに、主ラジエータの上流側に配置された調節弁を備えている。
【００２０】本発明のこの第３の実施形態では、好ましくは、第１の入口が、燃料電池の下流側の主ループに接続され、第２の入口が、主ラジエータの第２部分の下流側の補助ループに接続され、第１の出口が、主ラジエータの第１部分の下流側の共通部分に接続され、第２の出口が、主ラジエータの第１部分を迂回する主ループからのバイパスに接続されている四方弁が使用される。
【００２１】この第３の実施形態では、主ラジエータの第１部分及び補助ラジエータは、直列又は並列に設けられている。
【００２２】いずれの実施形態においても、冷却装置は、主ループに設けられた膨張チャンバをさらに備えているのが好ましい。また、自動車の室内を暖房するために、主ループに少なくとも１個の空気加熱器を備えているのがよい。
【００２３】好ましくは、冷却装置は、さらに、主ラジエータと組み合わされた、又は補助ラジエータと組み合わされたモータ駆動ファンユニットを備えている。
【００２４】
【発明の実施の形態】添付図面に基づき、実施の形態について説明する。
【００２５】図１は、燃料電池(12)から給電される電気モータ(10)によって駆動される自動車用の冷却装置を、模式的に示す。この冷却装置は、周囲温度よりも高い温度の水素及び空気が供給される燃料電池(12)を冷却するためのただ１つの回路からなっている。この装置は、また、モータ用の電力制御器を含む各種の電気器具(14)、及び各種の付属機器(16)を冷却する。
【００２６】冷却装置は、主ループ(18)及び補助ループ(20)を有しており、これらは、ループ(18)及び(20)において、同一の流体を循環させる共通の電気ポンプ(24)が設けられた共通部分(22)を有している。
【００２７】主ループ(18)は、モータ駆動ファンユニット(28)と組み合わされた主ラジエータ(26)を備えている。ラジエータ(26)は、モータ駆動ファンユニット(28)の作用、又は車両の動きによる空気流Ｆで冷却される。
【００２８】共通部分からの出口において、回路(22)は、それぞれ、主ループ(18)及び補助ループ(20)に属する２つの管(30)及び(32)に分かれている。
【００２９】管(30)は、燃料電池(12)に通じている。燃料電池の下流側には、主ラジエータ(26)に通じる管(34)が配置されている。主ラジエータ(26)の出口は、管(36)によって、後述する四方弁タイプの調節弁(38)に接続されている。
【００３０】管(34)には、自動車の室内の暖房を行うために空気流が通過するに適した空気加熱器(40)が設けられている。主ループ(18)は、管(44)及び(46)を介して管(34)に接続された膨張チャンバ(42)を備えている。
【００３１】調節弁(38)は、３個の入口Ｅ１、Ｅ２及びＥ３及び１個の出口Ｓを有している。入口Ｅ１は、主ラジエータ(26)の下流側で管(36)、すなわち主ループ(18)に接続されている。入口Ｅ２は、主ラジエータ(26)を迂回する管(34)の中間点(50)に結合したバイパス(48)に接続されている。第３の入口Ｅ３は、補助ループ(20)の管(52)に接続されている。出口Ｓは、電気ポンプ(24)の上流側の共通部分(22)に接続されている。
【００３２】補助ループ(20)の管(32)に、補助ラジエータ(54)が設けられている。ラジエータ(54)からの出口において、管(32)は、それぞれ、電気器具(14)及び付属機器(16)が設けられている２つの管に分かれている。
【００３３】調節弁(38)によって、主ループ(18)及び補助ループ(20)における冷媒流体の出力及び温度を、別々に調節することができる。主ループ(18)は、小さい出力（代表的には、毎時2000ｌ）で機能する補助ループよりも、一般的に大きい出力（代表的には、毎時5000ｌ）で機能する。
【００３４】さらに、主ループ(18)は、より高い温度（高温(HT)と言う）で機能し、一方、補助ループ(20)は、より低い温度（低温(LT)と言う）で機能する。
【００３５】調節弁(38)の適切な構造のため、ループ(18)及び(20)は、出力及び温度のレベルに関して、それぞれの特性を保持できる。
【００３６】この弁により、流体は、主ラジエータ(26)とバイパス(48)のいずれかに送られる。後者の場合には、冷媒流体は、主ラジエータを通らず、空気加熱器(40)のみを通り、特に冬季の間において、車室の暖房を行う。
【００３７】これに対して、流体が主ラジエータを通る際には、冷媒流体は、主ラジエータ(26)によって冷却される。
【００３８】調節弁(38)の特殊な構造のため、操作条件に応じて、冷媒流体を、主ループへ、又は補助ループへ送くることができる。
【００３９】図２に示す実施形態は、図１に示したものと同様であり、同一の部材については、同一の符号を付してある。
【００４０】この実施形態では、共通部分(22)は、ポンプ(24)及び主ラジエータ(26)を備えている。さらに、冷却装置は、主ラジエータ(26)の下流側で、かつポンプ(24)の上流側の位置に配置された三方弁タイプの第１調節弁(56)、及びポンプ(24)の下流側に配置された三方弁タイプの第２調節弁(58)を備えている。調節弁(58)の出口で、主ループ(18)と補助ループ(20)に分かれている。
【００４１】第１調節弁(56)は、それぞれ、図１の弁(38)の初めの２個の入口Ｅ１及びＥ２、及び出口Ｓと同様の２個の入口Ｅ１及びＥ２、及び出口Ｓを有する。入口Ｅ１は、主ラジエータ(26)の下流側で主ループに接続され、入口Ｅ２は、主ラジエータを迂回するバイパス(48)に接続され、出口Ｓは、電気ポンプ(24)の上流側の共通部分に接続されている。
【００４２】調節弁(58)は、１個の入口Ｅ及び２個の出口Ｓ１及びＳ２を有する。入口Ｅは、共通部分(22)に接続され、出口Ｓ１は、燃料電池の上流側の主ループに接続され、出口Ｓ２は、補助ラジエータ(54)の上流側の補助ループに接続されている。補助ループの管(52)は、バイパス管(48)の結合点(50)の上流側に位置する点(60)において、管(34)に接続されている。
【００４３】調節弁(56)により、主ループの流体を、主ラジエータ(26)、又はバイパス管(48)に送ることができる。
【００４４】また、調節弁(58)により、所望の割合で、冷媒流体を主ループ(18)と補助ループ(20)に分けることが可能になる。
【００４５】図３による装置は、図１のものと同様であり、同一の部材については、同一の符号を付してある。
【００４６】この実施形態では、主ラジエータ(26)は、それぞれ、主ループ及び補助ループの一部を形成する第１部分(26A)及び第２部分(26B)に分割されている。
【００４７】共通部分(22)は、電気ポンプ(24)、主ラジエータの第１部分(26A)及び補助ラジエータ(54)を含んでいる。主ラジエータの第２部分(26B)は、補助ループの一部を形成する。この冷却装置は、２個の入口Ｅ１及びＥ２及び２個の出口Ｓ１及びＳ２を有する四方弁タイプの１個の調節弁(62)を備えている。
【００４８】入口Ｅ１は、燃料電池(12)及び空気加熱器(40)の下流側の主ループに接続されている。入口Ｅ２は、主ラジエータの第２部分(26B)の下流側、かつ器具(14)及び付属機器(16)の下流側で補助ループに接続されている。
【００４９】出口Ｓ１は、主ラジエータの第１部分(26A)の上流側で共通部分(22)に接続されている。出口Ｓ２は、主ラジエータの第１部分を迂回するバイパス(48)に接続されている。このバイパスは、補助ラジエータ(54)と電気ポンプ(24)との間に位置する点(64)において、共通部分(22)に開口している。
【００５０】図３の実施形態では、主ラジエータの第１部分(26A)及び補助ラジエータ(54)は、直列に設けられている。調節弁(62)の出口Ｓ１から出た流体は、ポンプ(24)によって取り出される前に、主ラジエータの第１部分(26A)及び補助ラジエータ(54)を連続して通過する。
【００５１】モータ駆動ファンユニット(28)により、ラジエータの２つの部分を通過する流体の冷却を行うことができる。
【００５２】電気ポンプの出口において、流体は、電池(12)及び空気加熱器(40)を含む主ループと、主ラジエータの第２部分(26B)、器具(14)及び付属機器(16)を有する補助ループに分けられる。
【００５３】調節弁(62)は、それぞれ、主ループ及び補助ループから出た冷媒流体を受け取り、この流体を、流体が主ラジエータによって冷却される必要があるか否かに応じて、主ラジエータの第１部分(26A)又はバイパス管(48)に送る。
【００５４】図４に示す実施形態は、主ラジエータの第１部分(26A)及び補助ラジエータ(54)が直列ではなく、並列に設けられている点を除いて、同様な構成である。
【００５５】
【発明の効果】本発明による冷却装置は、ただ１つの冷媒流体、すなわち、燃料電池及び他の熱交換器又はラジエータと適合する流体を使用できる利点を有する。特に、この流体は、水とエチレングリコールの混合物である。
【００５６】他の利点は、電気ポンプが２つのループに共通であるため、部材の数を減少させうることにある。
【００５７】本発明の装置は、多数の変形、変更が可能である。特に、モータ駆動ファンユニット(28)を、主ラジエータ(26)ではなく、補助ラジエータ(54)と組み合わせることも可能である。
【００５８】本発明は、特に、電気タイプ又はハイブリッドタイプの自動車に使用される。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０５４０８２
【氏名又は名称】ヴァレオ テルミーク モツール
【氏名又は名称原語表記】ＶＡＬＥＯ ＴＨＥＲＩＱＵＥ ＭＯＴＥＵＲ
|
| 【出願日】 |
平成１３年１１月８日（２００１．１１．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６０７５９
【弁理士】
【氏名又は名称】竹沢 荘一 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−２３３００４（Ｐ２００２−２３３００４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月１６日（２００２．８．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３４２６９０（Ｐ２００１−３４２６９０） |
|