燃料電池自動車の熱管理

燃料電池自動車の熱管理

燃料電池は依然として主に商用車で使用されていますが、乗用車用の製品を持っているのはトヨタ、ホンダ、ヒュンダイだけですが、この記事では乗用車に焦点を当てており、他の比較モデルも乗用車であるため、ここではトヨタのミライを例に挙げます。 。 燃料電池の熱管理システムの特徴は次の3点です。

燃料電池スタックの冷却要件
スタックは水素と酸素が反応し、電気を発生させると同時に熱エネルギーを発生させる場所です。 温度の上昇はスタックの放電電力の増加に役立ちますが、熱を蓄積することはできません。 したがって、反応生成水とスタック冷却液を一緒に流して熱交換し、熱を除去する必要がある。 さらに、スタック温度を維持することで出力電力を効果的に制御し、駆動システムに対するドライバーの動的な要求を満たすことができます。 スタックやモーターインバーターなどのパワーエレクトロニクスによって生成される熱は、冬季の客室暖房の熱の一部として使用できます。

スタックのコールドスタートの問題
燃料電池スタックは低温では電気エネルギーを直接供給できないため、通常の動作モードに入る前に外部熱でスタックを予熱する必要があります。 このとき、先ほどの放熱回路を逆に加熱回路にする必要があり、ここでの切り替えには三方二方弁と同様の回路制御弁を使用する必要がある場合があります。 加熱は、バッテリーから加熱電力が供給される外部電気ヒーターによって行うことができます。 スタックを自己発熱させる技術もあり、反応によって発生したより多くのエネルギーがスタック本体を熱エネルギーとして加熱できるようになるそうです。

ブースト冷却
この部分は先ほどのハイブリッドカーと少し似ています。 スタックの電力需要を満たすためには、反応酸素の量にも一定の需要があるため、吸気口を加圧して密度を高め、それによって酸素の質量流量を増やす必要があります。 このため、過給後の冷却がもたらされる。 温度範囲が他のコンポーネントの温度範囲に比較的近いため、同じ冷却回路内で直列に接続できます。