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公開番号2025072858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2023183265
出願日2023-10-25
発明の名称燃料電池冷却ユニット
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250501BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の冷却システムにおいて、二つ冷却経路の流量を適切に制御する。
【解決手段】燃料電池の冷却システムであって、燃料電池に対して第1冷媒を循環させる第1冷却経路と、第1冷却経路に設けられており、第1冷却経路の流量を調整する第1流量調整手段と、ラジエータと、ラジエータに対して第2冷媒を循環させる第2冷却経路と、第2冷却経路に設けられており、第2冷却経路の流量を調整する第2流量調整手段と、第1冷却経路と第2冷却経路との間で熱交換をする中間熱交換器と、第1流量調整手段及び第2流量調整手段を制御して、第1冷却経路及び第2冷却経路の各流量を調整するコントローラとを備え、コントローラは、第1冷却経路の流量の目標値である第1目標値を決定した後に、第1目標値に基づいて、第2冷却経路の流量の目標値である第2目標値を決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池の冷却システムであって、
前記燃料電池に対して第１冷媒を循環させる第１冷却経路と、
前記第１冷却経路に設けられており、前記第１冷却経路の流量を調整する第１流量調整手段と、
ラジエータと、
前記ラジエータに対して第２冷媒を循環させる第２冷却経路と、
前記第２冷却経路に設けられており、前記第２冷却経路の流量を調整する第２流量調整手段と、
前記第１冷却経路と前記第２冷却経路との間で熱交換をする中間熱交換器と、
前記第１流量調整手段及び前記第２流量調整手段を制御して、前記第１冷却経路及び前記第２冷却経路の各流量を調整するコントローラと、
を備え
前記コントローラは、前記第１冷却経路の前記流量の目標値である第１目標値を決定した後に、前記第１目標値に基づいて、前記第２冷却経路の前記流量の目標値である第２目標値を決定する、
冷却システム。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記燃料電池を暖機するための暖機制御を実行可能であり、
前記暖機制御では、
前記第１目標値が、前記燃料電池の出力であるＦＣ出力と、前記燃料電池から流出する前記第１冷媒の温度であるＦＣ出口温度と、に応じて決定され、
前記第２目標値が、前記第１目標値と、前記ＦＣ出口温度と、前記ラジエータから流出する前記第２冷媒の温度であるラジ出口温度と、に応じて決定される、
請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記暖機制御のための第１マップと第２マップとを記憶しており、
前記第１マップは、前記ＦＣ出力と前記ＦＣ出口温度とに応じて前記第１目標値を記述しており、
前記第２マップは、前記第１目標値と前記ＦＣ出口温度と前記ラジ出口温度とに応じて、前記第２目標値を記述している、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記暖機制御の完了後の通常制御では、前記第１マップ及び前記第２マップとは異なる一又は複数の第３マップを用いて、前記第１目標値及び前記第２目標値を決定する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記通常制御において、前記第１目標値をＱｆとし、前記第２目標値をＱｒとしたときに、
Ｑｒ≧｛（前記ＦＣ出口温度－ＦＣ入口温度）
／（ラジ入口温度－前記ラジ出口温度）｝×Ｑｆの式を満たし、
前記ＦＣ入口温度は、前記燃料電池へ流入する前記第１冷媒の温度であり、前記ラジ入口温度は、前記ラジエータへ流入する前記第２冷媒の温度である、請求項４に記載の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、燃料電池の冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
引用文献１に、燃料電池の冷却システムが記載されている。この冷却システムは、燃料電池に対して第１冷媒を循環させる第１冷却経路と、ラジエータに対して第２冷媒を循環させる第２冷却経路と、第１冷却経路と第２冷却経路との間で熱交換をする中間熱交換器とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－３３１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような冷却システムでは、第１冷却経路の流量と第２冷却経路の流量との両者を制御する必要があり、そのための有用な技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する技術は、燃料電池の冷却システムに具現化される。この冷却システムは、燃料電池に対して第１冷媒を循環させる第１冷却経路と、第１冷却経路に設けられており、第１冷却経路の流量を調整する第１流量調整手段と、ラジエータと、ラジエータに対して第２冷媒を循環させる第２冷却経路と、第２冷却経路に設けられており、第２冷却経路の流量を調整する第２流量調整手段と、第１冷却経路と第２冷却経路との間で熱交換をする中間熱交換器と、第１流量調整手段及び第２流量調整手段を制御して、第１冷却経路及び第２冷却経路の各流量を調整するコントローラとを備え、上記のコントローラは、第１冷却経路の流量の目標値である第１目標値を決定した後に、第１目標値に基づいて、第２冷却経路の流量の目標値である第２目標値を決定する。
【０００６】
上記の構成によると、第１冷却経路の流量に対する第１目標値を考慮した形で、第２冷却経路の流量に対する第２目標値が決定される。これにより、第１冷却経路の流量と第２冷却経路の流量とを連成させて、燃料電池の温度を適切に調節することができる。
【０００７】
本技術の一実施形態において、上記のコントローラは、燃料電池を暖機するための暖機制御を実行可能であってもよい。この場合、暖機制御では、第１目標値が、燃料電池の出力であるＦＣ出力と、燃料電池から流出する第１冷媒の温度であるＦＣ出口温度とに応じて決定されてもよい。そして、第２目標値が、第１目標値と、ＦＣ出口温度と、ラジエータから流出する第２冷媒の温度であるラジ出口温度とに応じて決定されてもよい。このような構成によると、燃料電池の暖機運転において、各冷却経路における冷媒の温度を考慮しつつ、二つの冷却経路の流量を連成させることができる。
【０００８】
本技術の一実施形態において、上記のコントローラは、暖機制御のための第１マップと第２マップとを記憶してもよい。この場合、第１マップは、ＦＣ出力とＦＣ出口温度とに応じて第１目標値を記述してもよい。第２マップは、第１目標値とＦＣ出口温度とラジ出口温度とに応じて、第２目標値を記述してもよい。
【０００９】
本技術の一実施形態において、上記のコントローラは、暖機制御の完了後の通常制御において、第１マップ及び第２マップとは異なる一又は複数の第３マップを用いて、第１目標値及び第２目標値を決定してもよい。このような構成によると、暖機運転後の通常運転においても、二つの冷却経路の流量を連成させて、燃料電池の温度を適切に調節することができる。
【００１０】
本技術の一実施形態において、前記通常制御では、第１目標値をＱｆとし、第２目標値をＱｒとしたときに、次式が満たされてもよい。
Ｑｒ≧｛（前記ＦＣ出口温度－ＦＣ入口温度）
／（ラジ入口温度－前記ラジ出口温度）｝×Ｑｆ
ここで、ＦＣ入口温度は、燃料電池へ流入する前記第１冷媒の温度であり、ラジ入口温度は、前記ラジエータへ流入する前記第２冷媒の温度である。換言すると、前記した一又は複数の第３マップは、上記の式が満たされるように、第１目標値および第２目標値を記述するとよい。このような構成によると、燃料電池の通常運転においても、各冷却経路における冷媒の温度を考慮しつつ、二つの冷却経路の流量を連成させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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