热源冷却装置制造方法

热源冷却装置制造方法
【专利摘要】具备产生车辆的行驶能量的燃料电池(2)。在比冷却水回路的如下位置略靠冷却水泵(1)的进水侧的位置设置有贮水箱入口阀(10)，由贮水箱入口阀(10)控制的冷却水的压力在所述位置达到驱动冷却水泵(1)时的冷却水泵(1)的出水压力与冷却水泵(1)的进水压力的中间值。当即使燃料电池(2)停止发电，冷却水的温度也超过规定温度时，即使在车辆的行驶过程中，也使冷却水泵(1)持续旋转。而且，在将冷却水的温度冷却至规定温度以下之后，使冷却水泵(1)的旋转停止。因而，在利用作为驱动能量产生装置的燃料电池(2)的能量而行驶的车辆的燃料电池刚停止之后的再启动时，对有可能在冷却水泵(1)内产生的气蚀进行抑制。
【专利说明】热源冷却装置
[0001]本申请以2012年4月5日提交的第2012 — 086549号日本专利申请为基础，通过引用的方式将其公开内容并入本申请。

【技术领域】
[0002]本公开涉及如下热源冷却装置，其具有用于使冷却水流动的电动的冷却水泵，对于产生车辆的行驶能量的热源而言，借助冷却水而使该热源的热向散热器散热。特别是涉及如燃料电池车辆或者混合动力车辆那样，即使在行驶过程中，由燃料电池或者混合动力车辆的发动机构成的驱动能量产生装置有时也会停止的车辆的热源冷却装置。

【背景技术】
[0003]以往，如专利文献I记载的那样，公知有如下技术:在成为驱动能量产生装置的发动机高速行驶以后，在车辆紧急停止而形成为发动机停止的状态下的熄火停放(deadsoak)时，在车辆停止之后也使发动机冷却水持续向涡轮机(增压器)循环，防止涡轮机的轴承的滑动不良(焼付)。
[0004]专利文献1:日本实开昭61 - 132477号公报
[0005]而且，对于众所周知的机械式或者电动式的冷却水泵而言，在车辆停止且发动机也停止时，停止供水。即，不论是否在冷却水的温度超过规定温度的情况下，冷却水泵都与发动机一起停止。另外，在车辆的行驶过程中，发动机处于运转过程中，因此，冷却水泵不停止。
[0006]另一方面，近年来，作为产生车辆的行驶能量的热源，要求比以往更加节省油耗。例如，对于即使在运转过程中也为了节能而使发动机自动停止且使其自动再启动的车辆、燃料电池车辆等，在诸多方面进行了改进，但是，若该热源的冷却性能不稳定，则会对热源的节油运转造成不良影响。
[0007]特别是在燃料电池车辆的情况下，在爬坡时冷却水的温度上升至95°C左右。紧随其后,若中断对燃料电池的燃料供给,使散热器的电动风扇(冷却器风扇，radiator fan)停止，并形成为冷却水泵停止的状态，则存在如下问题:当燃料电池车辆再启动时，燃料电池的堆(stack)发电效率降低。
[0008]另外，对于由燃料电池构成的驱动能量产生装置、或者由混合动力车辆的发动机构成的驱动能量产生装置而言，即使在行驶过程中有时也会停止。在该情况下也存在如下问题:当燃料电池、发动机再启动时，燃料电池的堆发电效率、发动机的运转效率降低。而且，如后述那样，查明了上述问题的原因在于气蚀(cavitat1n)。


【发明内容】

[0009]本公开的目的在于，提供一种热源冷却装置，在利用驱动能量产生装置的能量行驶的车辆的驱动能量产生装置停止、或者输出降低后的再启动时，对冷却水泵内的气蚀的产生进行抑制。
[0010]根据本公开的一方式，热源冷却装置具备:电动式的冷却水泵；热源，该热源被冷却水泵排出的冷却水冷却，且作为产生车辆的行驶能量的驱动能量产生装置使用；散热器，该散热器使由热源加热的冷却水散热；冷却水回路，该冷却水回路以环状将冷却水泵、热源、以及散热器连结；贮水箱，冷却水从冷却水回路流入到该贮水箱，或者冷却水从该贮水箱向冷却水回路流出；以及贮水箱入口阀，该贮水箱入口阀对冷却水向贮水箱的流入、以及冷却水从贮水箱的流出进行控制。贮水箱入口阀设置在冷却水泵的进水侧与冷却水回路的如下位置之间，即，在所述位置冷却水的压力达到驱动冷却水泵时的冷却水泵的出水压力与冷却水泵的进水压力的中间值。热源冷却装置具备冷却水泵运转持续部，在热源的运转停止或者视作停止、且冷却水的温度超过规定温度的情况下，冷却水泵运转持续部使冷却水泵持续运转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止。
[0011]由此，通过使冷却水泵旋转，能够利用散热器使热源所产生的热冷却。而且，与冷却水回路内的冷却水的压力相应地，使冷却水回路内的冷却水经由贮水箱入口阀相对于贮水箱流出或流入。另外，在冷却水泵的转速的增大的同时，冷却水泵的出水侧的压力与冷却水泵的进水侧的压力的压力差扩大，但是，由贮水箱入口阀控制的冷却水的压力保持为比冷却水泵的出水侧的压力与冷却水泵的进水侧的压力之间的中间压低的压力。而且，即使在热源的运转停止或者视作停止、且热源产生的热减少的情况下，当冷却水的温度超过规定温度时，也能够使冷却水泵持续运转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止。
[0012]因此，能够在该运转持续的期间使冷却水温度降低，抑制冷却水从冷却水回路向贮水箱内流出。因而，能够抑制驱动能量产生装置的运转重新开始、且冷却水泵的运转重新开始时的冷却水泵的进水口的压力的降低，从而能够抑制冷却水泵的气蚀的产生。通过抑制气蚀的产生，能够使热源的冷却稳定化，从而能够实现高效的驱动能量产生装置的运转。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是示出本公开的第一实施方式的热源冷却装置的示意图。
[0014]图2是示出图1所示的冷却水泵的压力特性和贮水箱入口阀的内压的变化的图。
[0015]图3是第一实施方式的贮水箱入口阀的示意剖视图。
[0016]图4是示出第一实施方式的贮水箱入口阀的工作特性的图。
[0017]图5是示出比较例的热源冷却装置的图。
[0018]图6是示出第一实施方式的热源冷却装置的控制的流程图。
[0019]图7是示出第一实施方式的热源冷却装置的工作、与比较例的热源冷却装置的工作的比较的图。
[0020]图8是示出图7的比较例的热源冷却装置的工作的特性图。
[0021]图9是示出第一实施方式的热源冷却装置的工作的特性图。
[0022]图10是示出本公开的第二实施方式的热源冷却装置的控制的流程图。
[0023]图11是示出本公开的第三实施方式的热源冷却装置的控制的流程图。

【具体实施方式】
[0024]以下，参照附图对用于实施本公开的多个方式进行说明。在各方式中，对于与在先的方式中所说明的事项对应的部分，有时标注相同的参照附图标记并省略其重复的说明。在各方式中，当仅对其结构的一部分进行说明时，对于其结构的其他部分，能够适用在先说明的其他方式。在各实施方式中，除了具体表明能够组合在一起的部分彼此的组合之外，只要在组合中不产生特别的妨碍，即使未具体表明，也能够将实施方式彼此的一部分组合。
[0025](第一实施方式)
[0026]首先，发明人通过各种实验查明如下事实:当燃料电池车辆等再启动时，在冷却水泵产生气蚀，由于该气蚀的产生，冷却水向燃料电池的供给变得不稳定，燃料电池的堆发电效率等降低。
[0027]以下，对该问题的原因进行详细说明。利用电动式的冷却水泵将冷却水向散热器(冷却器，radiator)输送而使其冷却。但是，若在该冷却水泵产生气蚀，则冷却水泵的排出流量紊乱，热源无法进行高效的运转。气蚀是由于在冷却水泵的进水侧的压力降低时，使冷却水泵的叶轮以高速旋转而产生的。为了防止该气蚀，优选将冷却水的压力设定得较高。
[0028]散热器具有不使热源过热的作用。冷却水在散热器内循环，对热源进行冷却以不使热源达到恒定温度以上。一般情况下，冷却水还被称为“防冻液”，具有即使在0°c以下也不冻结的性质，但是，其沸点为100°c，与普通的水无异。
[0029]由于热源达到非常高的温度，因此，若保持原样地使用冷却水，则会导致其沸腾并气化，从而立刻消失。因而，将包括散热器的冷却水回路密闭。通过形成为密闭的空间，即使因热源的热而使得冷却水膨胀，由于空间有限，因此，液体的压力升高，其结果，沸点升高。换句话说，即使达到100°c也不沸腾。
[0030]贮水箱入口阀是具有对该散热器内的压力进行调整的作用的构成部件之一。该贮水箱入口阀一般作为冷却器盖而广为人知。贮水箱入口阀控制冷却水相对于贮水箱的流入以及流出。
[0031]贮水箱入口阀进行加压以不使冷却水在100°C的温度下沸腾。在贮水箱入口阀的里侧具有弹簧，通过该弹簧强烈地按压贮水箱入口阀的阀(valve)而进行加压。
[0032]众所周知，若水温上升、且冷却水膨胀，则具备压力阀(pressure)与真空阀(vacuum valve)的忙水箱入口阀被阀簧(valve)的力按压至恒定压力。若超过恒定的压力，则克服阀簧的力而推压弹簧，从而冷却水与膨胀量相应地向贮水箱流入。
[0033]若冷却水冷却至某种程度，则在散热器内产生负压，因此，冷却水与从贮水箱减少的量相应地向散热器侧流出。通过始终重复进行该动作而将散热器内的压力保持为恒定，而且，始终保持在散热器内充满冷却水的状态。
[0034]对于热源而言，与行驶时相比，在刚刚切断燃料的流入之后，温度上升。因此，推荐在过度使用热源之后进行冷却(cool down)行驶。但是，根据情况的不同，这种冷却行驶并不现实。
[0035]若选定贮水箱入口阀的阀、且预先提高冷却水的压力而使沸点升高，则相应地变得难以沸腾。另外，也难以产生气蚀。而且，冷却水的温度越高，与外部大气温度之差越大，相应地也越能够提高散热效果。
[0036]但是，若形成为过高的压力，则会对冷却系统的软管(hose)等产生负担。因此，并不优选为了抑制气蚀等而超出所需限度地利用贮水箱入口阀将冷却水的压力设定得较高。
[0037]因此，在比冷却水回路的如下位置略靠冷却水泵的进水侧的位置设置贮水箱入口阀，其中，由贮水箱入口阀控制的冷却水的压力在所述位置达到驱动冷却水泵时的冷却水泵的出水压力、与冷却水泵的进水压力的中间值。一般情况下，作为冷却器盖，设置于冷却水泵的进水侧的冷却器入口部。
[0038]在比冷却水回路的如下位置略靠冷却水泵的进水侧的位置设置贮水箱入口阀，其中，由贮水箱入口阀控制的冷却水的压力在所述位置达到驱动冷却水泵时的冷却水泵的出水压力、与冷却水泵的进水压力的中间值，由此，由贮水箱入口阀控制的冷却水的压力被保持为比上述中间值略低。
[0039]假设贮水箱入口阀设置于比达到中间值的冷却水回路的位置靠冷却水泵的出水侦牝例如设置于冷却水泵的出水口附近，则因冷却水泵而刚升压的高压的冷却水被向贮水箱排出，无法将冷却水保持为所需的高压。
[0040]另外，若贮水箱入口阀例如设置于冷却水泵的进水口附近，则因冷却水泵而升压且因冷却水回路而导致压力降低的冷却水不被向贮水箱排出，冷却水回路内的压力变得过高，产生软管的破断等耐压方面的问题。
[0041]换言之，作为应对气蚀的对策，以将接近冷却水泵的进水口的位置处的压力作为基准压力的方式，进行贮水箱入口阀的设置，由此能够抑制气蚀。但是，如此一来，在冷却水泵的升压量较大的情况下，若形成为高水温条件、且冷却水系统压力上升，则冷却水泵的出水压力变得非常高，需要提高冷却水软管、冷却系统制品、以及冷却对象物的耐压性能，其结果，成为成本大幅度上升的主要原因。
[0042]因此，即使为了形成高压而改变贮水箱入口阀的位置以及构造，也只会对软管、密封类部件产生额外的负担。以下，针对本公开的第一实施方式，利用图1至图9，对在驱动能量产生装置刚刚停止之后的再启动时抑制冷却水泵内的气蚀的产生的热源冷却装置进行详细说明。
[0043]在图1中，冷却水泵(也称为水泵或者W/P) I是电动式的泵，并具有由电动机驱动的叶轮。利用未图示的ECU(电子控制单元)控制该电动式的冷却水泵1，以便当冷却水的水温升高时，为了确保散热性能而使转速上升。
[0044]在冷却水泵I的出水侧，设置有作为热源2或者驱动能量产生装置的一个例子而使用的燃料电池(也称为FC堆)、以及燃料电池传感器3。冷却水在热源2内循环，由此将热源2冷却。热源2产生车辆的行驶能量。
[0045]对于从热源2通过的冷却水而言，利用燃料电池传感器3内的温度传感器测定其温度。利用形成切换阀4的回转阀(rotary valve)，在旁通流路5和通过散热器(也称为冷却器(radiator))6的散热通路7之间切换流路。还能够与切换阀4的开度对应地，以规定的比例使冷却水流向旁通流路5与散热通路7的双方。利用切换阀4能够使冷却水向绕过散热器6的旁通流路5流动、或者仅向散热器6流动，因此，有助于冷却水温度的稳定化。
[0046]散热器6使由热源2加热的冷却水散热。由配管形成冷却水回路8，该配管以环状至少将冷却水泵1、热源2、以及散热器6连结。具有贮水箱9，冷却水相对于其与冷却水回路8之间流入并流出。具备形成贮水箱入口阀10的冷却器盖，该贮水箱入口阀10控制冷却水相对于贮水箱9的流入以及流出。
[0047]在比冷却水回路8的如下位置略靠冷却水泵I的进水侧的位置设置有贮水箱入口阀10，在所述位置，由贮水箱入口阀10控制的冷却水的压力达到驱动冷却水泵时的冷却水泵I的出水压力、和冷却水泵I的进水部的压力的中间值。对此，利用图2进行说明。
[0048]图2示出图1所示的冷却水泵I的压力特性和贮水箱入口阀10的内压的变化，特别是冷却器盖的盖内压Pc的变化。在图2中，随着冷却水泵I (W/P泵I)的转速(W/P转速)上升，冷却水泵I的进水部的压力Pin与出水侧的压力Pout的压力差扩大。对于众所周知的贮水箱入口阀10的内压Pc的特性曲线Pcl、Pc2、Pc3而言，特别如特性曲线Pc3那样，选取具有随着冷却水泵I转速的上升而下垂的特性的曲线。
[0049]图3示出形成贮水箱入口阀10的冷却器盖10。另外，图4示出贮水箱入口阀10的工作特性。如图3所示，贮水箱入口阀10具备阀簧12与压力阀13，且安装于冷却器上箱14。
[0050]设置有与图1中的贮水箱9连通的管(pipe) 15。如图3所示，盖内压(也简称为内压)Pc是利用贮水箱入口阀10控制压力时与贮水箱入口阀10最近的冷却水回路8部分的压力。
[0051 ] 在贮水箱入口阀10内的阀簧12的作用下，若内压Pc为大气压、即图4的OKP (G)，则冷却水从贮水箱9经由管15而向冷却水回路8流动。该状态由图4中的区域RCl示出。
[0052]若内压Pc的压力上升而到达图4的区域RC2，则贮水箱9与冷却水回路8之间的经由管道15的流动被切断。并且，若盖内压Pc的压力上升，达到图4中的盖开阀压力而进入图4中的区域RC3，则冷却水在管15内从冷却水回路8朝向贮水箱9流动。
[0053]这样，贮水箱9内的冷却水与冷却水回路8内的冷却水反复地流入并流出。由于冷却水回路8内是封闭的空间，因此，若冷却水从贮水箱9流入，则压力上升。另一方面，若冷却水向贮水箱9流出，则冷却水回路8内的压力下降。
[0054]若冷却水回路8内的压力上升，则难以因冷却水泵I的叶轮的旋转而在冷却水中产生压力比饱和蒸气压力低的部分，从而难以产生气蚀。因此，考虑更换为具有冷却水容易从贮水箱9向冷却水回路8内流入的特性的贮水箱入口阀10，以便抑制气蚀。因此，只要更换为具有在图4中通过提高盖开阀压力而使冷却水难以从冷却水回路8流到贮水箱9的特性的贮水箱入口阀10即可。
[0055]由此，虽然使冷却水回路8实现高压化，但是冷却水难以从冷却水回路8流到贮水箱9，因此，在冷却水泵I的转速上升、或者冷却水温度上升的情况下，冷却水回路8的压力变得极高。其结果，如上所述，冷却水回路8内的压力变得过高，产生软管的破断等耐压方面的问题。因此，即使更换为超出所需程度的高压的贮水箱入口阀10，也只会对软管、密封类部件产生额外的负担。
[0056]另外，即便使用相同特性的贮水箱入口阀10，由于该贮水箱入口阀10的安装位置的不同，冷却水回路8的压力变动不同。如图1所示，一般情况下，贮水箱入口阀10作为冷却器盖而设置于比切换阀4靠下游侧的散热器6的入口侧的位置，但是，在极端的情况下，如作为比较例而示出的图5那样，也考虑在冷却水泵I的进水部附近设置贮水箱入口阀10。
[0057]在图5中，冷却水泵I的进水部形成为出水口的压力因压力损失而降低后的压力。这样，当在冷却水泵I的进水部附近设置贮水箱入口阀10时，内压Pc降低。其结果，冷却水如图4所示那样到达区域RC3，从冷却水回路8向贮水箱9流出的机会减少，冷却水回路8形成为高压。
[0058]但是，在该情况下，也与更换为具有冷却水难以从冷却水回路8向贮水箱9流动的特性的贮水箱入口阀10的情况相同，虽然使冷却水回路8高压化，但是，冷却水难以从冷却水回路8流到贮水箱9，因此，在冷却水泵I的转速上升、或者冷却水温度上升的情况下，冷却水回路8的压力变得极高。其结果，如上所述，产生软管的破断等耐压方面的问题。
[0059]图2的虚线所示的内压Pc的特性曲线Pcl示出如下特性:在冷却水泵I的转速上升的情况下，内压Pc升高。对于具有该特性曲线Pcl所示这样的特性的贮水箱入口阀10而言，由于冷却水回路8内的压力过高，产生软管的破断等耐压方面的问题，因此，避免选择所述贮水箱入口阀10。
[0060]图2中的点划线所示的内压的特性曲线Pc2示出如下特性:即使在冷却水泵I的转速上升的情况下，内压Pc也恒定为驱动冷却水泵I时的冷却水泵I的出水压力与冷却水泵I的进水部的压力的中间值Pc2。
[0061]在本公开的实施方式中，最恰当的方式是，采用具有规定的特性的贮水箱入口阀10，且使其安装位置处于比冷却水回路8的如下位置略靠冷却水泵I的进水侧的位置，其中，在所述位置冷却水的压力达到驱动冷却水泵I时的冷却水泵I的出水压力、与冷却水泵I的进水部的压力的中间值Pc2，具有特性曲线Pc3那样的下垂特性。
[0062]S卩，如内压Pc相对于冷却水泵I的转速的变化的特性曲线Pc3那样，使内压Pc因冷却水泵I的转速的增大而降低。若设为这种贮水箱入口阀10，则即使出现冷却水泵I的转速的上升、周围温度的变化、热源2产生的热的变化等，也不会因冷却水回路8的压力过度上升而产生软管的破断等耐压方面的问题。
[0063]但是，对于产生气蚀这一问题，在这种状态下未被消除。因此，设置有冷却水泵运转持续部，当冷却水的温度超过规定温度时，在从热源2对冷却水的供给热量为规定值以下、且冷却水泵I所需的排出流量实质上为零的情况下，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，冷却水泵运转持续部都使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止。以下对此进行说明。
[0064]在图6中，当开始进行本申请的控制时，在步骤S61中，对成为热源2的燃料电池的发电量是否为规定量以下进行判定。此外，该发电量可以是作为发电的结果的量以及要求的发电量中的任一个，但是，在该第一实施方式中，示出作为发电结果的量。因此，在燃料电池传感器3内利用电流传感器以及/或者电压传感器对发电量是否实质上为零进行判定。
[0065]即，对发电量是否实质上为零进行判定是指，由燃料电池传感器3检测出的燃料电池的输出电流以及/或者输出电压为零的情况或者视作零的情况。
[0066]在发电量实质上不为零的情况下，使该控制结束。当发电量实质上为零时，在步骤S62中，对由燃料电池传感器3内的温度传感器测定所得的冷却水温度是否比85°C大进行判定。
[0067]在由温度传感器测定所得的冷却水温度比85°C大的情况下，在步骤S63中，使电动式的冷却水泵I持续运转。步骤S63的控制操作也可以作为冷却水泵运转持续部的一个例子来使用。接下来，向步骤S64前进，使向散热器6送风的电动风扇11旋转。
[0068]此外，在使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的期间，冷却水泵I以该冷却水泵I的最大排出量的50%以上的排出能力排出冷却水。由此，能够缩短将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的时间。
[0069]另外，在使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的期间，图1中的切换阀4使至少一部分的冷却水向散热器6侧流动。由此，能够活用散热器6而使冷却水迅速冷却。
[0070]此外，在使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的期间，由于使电动风扇11运转，利用冷却风对散热器6进行冷却，因此，能够缩短将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的时间。
[0071]并且，在燃料电池(2)的发电量为零的期间，当冷却水温度降低而达到85°C以下时，向步骤S65前进，允许电动式的冷却泵I停止。因此，只要在其他控制(包括后述控制)中，例如在对车室内进行空调的车辆用空调装置的控制中不要求冷却水泵的运转，就使冷却水泵I停止运转。接下来，在步骤S66中，使电动风扇11的旋转停止。
[0072]此外，在燃料电池车辆的情况下，燃料电池(2)内的FC堆的升温控制、或者用于使冷却水中的离子浓度降低的离子回收控制之类的控制模式也包含在上述其他控制中。若进入这样的控制模式，则要求与发电量相应的程度以上的冷却水流量。
[0073]接下来，在图7中，首先，利用图7中的左侧，对不使用冷却水泵运转持续部的比较例的控制进行说明。此外，同时，在图8的特性图中，标注与图7对应的项目附图标记(A)?(L)等进行说明。在图8中，纵轴为冷却水泵I的转速(W/P转速)、冷却水回路8内的冷却水的水温、内压Pc、冷却水泵I的进水侧压力Pin，横轴为经过的时间。
[0074]若冷却水的温度上升(A)，则冷却水回路8内的压力、即系统压力(内压Pc)上升(B)。这里，针对与燃料电池(2)内的FC堆的发电量相应地产生的发热量，要求用于将燃料电池(2)的出入口温度差抑制为规定值(7?10°C )以下的冷却水流量，冷却水泵I的转速上升(C)。
[0075]若水温依然上升⑶，则构成切换阀4的回转阀(R/V)对流路进行切换，以使向旁通流路5流动的冷却水也向散热器6侧流动(E)。在即使这样水温也上升的情况下(F)，忙水箱入口阀10的内压Pc达到图4中的盖开阀压力(J)，处于区域RC3的控制区域。
[0076]其结果，冷却水在管15内从冷却水回路8朝向贮水箱9流动，冷却水流到贮水箱(R/T) 9⑷。因此，即使冷却水水温上升，内压Pc也稳定。
[0077]此时，例如，在攀爬山路的中途为了休息而拔下车辆运转钥匙(点火钥匙)，作为燃料电池车辆的驱动能量产生装置且作为热源2的燃料电池停止，产生发电量变为零的状况(L)。而且，至此的状况，在比较例中，也与第一实施方式的情况相同。
[0078]此外，该燃料电池(2)停止、且发电量变为零的状况(L)并不限于车辆停止时。作为行驶过程中燃料电池(2)停止、且发电量为零的其他状况，存在以高速高负荷(160km/h等)巡航的情况、以及在外部气温为较高的40°C等的条件下行驶后的减速时将加速器的操作释放的加速器关闭、或者进入下坡行驶条件的情况。
[0079]随着燃料电池⑵停止、且发电量变为0，冷却水泵I降速直至停止(M)，由此，使得贮水箱入口阀10的内压Pc随着压力的均压化而上升。其结果，再次处于图4中的区域RC3的控制区域，冷却水在从冷却水回路8朝向贮水箱9的管15内流动，冷却水流到贮水箱9，内压Pc变得稳定。将此时的冷却水流到贮水箱9的量设为Ql (N)。
[0080]在这样的状态下停止休息的驾驶员使燃料电池(2)再启动并增加发电量(O)。因此，停止的冷却水泵I启动并使转速上升。在该情况下，冷却水的温度保持在95°C (P)。由于该冷却水泵I的再启动，使得冷却水泵I的进水口侧的压力降低，因此，内压Pc也降低。将此时的压力降低量设为Pl (Q)。因而，随着冷却水泵I的进水压力的降低(R)，在冷却水泵I进水部附近产生气蚀(S)。
[0081]另一方面，在第一实施方式中，要求冷却水流量降低的最极端的例子是车辆停止条件，除此之外，即便在基于各种要求的要求冷却水流量降低的条件下，当水温处于规定值以上时，也执行不使冷却水泵I的流量降低的控制。因此，在发电量实质上为零时(L)，在图6中的步骤S62中，对由温度传感器测定所得的冷却水温度是否比85°C大进行判定。
[0082]在由温度传感器测定所得的冷却水温度比85°C大的情况下，在步骤S63中，使电动式的冷却水泵I持续运转(强制冷却)⑴。并且，向步骤S64前进，使向散热器6送风的电动风扇11工作。
[0083]另外，在燃料电池(2)的发电量为零的期间，在冷却水温度降低并变为85°C以下时，如上所述，向图6中的步骤S65前进，允许电动式的冷却泵I停止。因此，只要在其他控制中不要求冷却水泵I的运转，就使冷却水泵I停止。接着，在步骤S66中，使电动风扇11的旋转停止。
[0084]因此，如图7的右侧以及图9那样，例如，在冷却水的温度为95°C的情况下，使冷却水泵I持续旋转直至冷却水的温度降低至85°C为止(T)。由于冷却水温度降低至85°C，冷却水配管内的系统压力降低(内压Pc降低)(U)。
[0085]在冷却水的温度降低的同时，进行控制以使冷却水泵I的转速降低(Ma)。然后，若冷却水的温度处于85°C以下，则如图6中的步骤S65那样，原则上使冷却水泵I停止。
[0086]由于该冷却水泵I的转速降低直至停止，随着冷却水回路8内的压力均压化，冷却水泵I的进水侧压力Pin与内压Pc再次上升。其结果，处于图4中的区域RC3的控制区域，并且冷却水在从冷却水回路8朝向贮水箱9的管15内流动，冷却水流到贮水箱9。若将此时的冷却水流到贮水箱9的量设为Q2，则该值Q2比上述流到贮水箱9的量Ql少(Q2 < Ql)(Na)。其理由在于，冷却水的温度因强制冷却(T)而下降，与内压Pc暂时下降的量相应地，伴随于冷却水泵I的转速降低的内压Pc的再上升减慢且减小。
[0087]在该状态下停止休息的驾驶员使燃料电池(2)的运转重新开始，并使发电量增加
(O)。因此，停止的冷却水泵I启动、且使转速上升。另外，由于燃料电池(2)的运转再次开始，使得冷却水温度从85°C急剧上升到95°C (Pa)。随着冷却水泵I的转速上升，冷却水泵I的进水部的压力降低(Ra)，内压Pc也降低。此时的压力降低量P2与比较例的压力降低量Pl相等(Qa)。
[0088]另外，如上所述，由于Q2 < Ql,因此，对于冷却水回路8内(除了贮水箱9以外)残存的冷却水的重量而言，第一实施方式中的冷却水的重量与比较例中的冷却水的重量相比更重。换言之，冷却水密度因强制冷却(T)而升高，水温在燃料电池再启动以后上升，在该情况下(Pa)，与比较例相比，系统内压力(内压Pc)以较高的状态获得平衡，因此，与比较例相比，冷却水泵I的进水部的压力升高，能够抑制气蚀(Sa)。
[0089]以下对第一实施方式的作用效果进行说明。在上述第一实施方式中，热源2是即使在车辆行驶过程中也有时会停止的驱动能量产生装置，在车辆行驶过程中，冷却水泵运转持续部(S63)在使冷却水泵I持续运转以后，使冷却水泵I的旋转停止。由此，在即使处于行驶过程中驱动能量产生装置有时也会停止的车辆中，抑制了由车辆行驶过程中的气蚀所引起的驱动能量产生装置的效率降低，因此，不会使车辆行驶性能变差，能够进行顺畅的加速等。
[0090]车辆是由燃料电池构成热源2的燃料电池车辆，在车辆行驶过程中，当形成热源2的燃料电池的发电在车辆的行驶过程中停止时，在使冷却水泵I持续旋转以后，使冷却水泵I的旋转停止。
[0091 ] 由此，在燃料电池车辆中，即使在行驶过程中，也抑制了燃料电池的发电停止后的燃料电池重新开始发电时的冷却水泵I的气蚀，能够实现燃料电池车辆或者混合动力车辆的闻效的运转。
[0092]热源2特别是由燃料电池构成。由此，燃料电池产生的热量不会像发动机(内燃机)那样带到废气中，因此，即使整体发热量比发动机少，借助冷却水的散热量也较多，从而借助冷却水的冷却变得非常重要。另外，冷却控制的稳定化对燃料电池的效率产生较大影响。在这样的状况下，能够抑制冷却水泵I的气蚀的产生，能够使热源2的冷却稳定化，能够实现高效的热源2的运转的效果比较明显。
[0093]当冷却水的温度超过规定温度时，在从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态的情况下，在车辆的行驶过程中，冷却水泵运转持续部(S63)使冷却水泵I持续运转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的运转停止。
[0094]由此，在从驱动能量产生装置2对冷却水的供给热量处于规定减少状态的车辆的行驶过程中，冷却水泵运转持续部(S63)使冷却水泵I持续运转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止，因此，能够抑制驱动能量产生装置2重新开始运转、且冷却水泵I重新开始旋转时的冷却水泵I的进水口的压力的降低，从而能够抑制冷却水泵I的气蚀的产生。通过对气蚀的产生进行抑制，热源2的冷却变得稳定化，能够实现高效的驱动能量产生装置(热源2)的运转。
[0095]从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态的情况是指，形成热源2的燃料电池的要求发电量在规定值以下的情况。由此，当冷却水的温度超过规定温度时，在燃料电池(2)的要求发电量处于规定值以下的情况下，即使在车辆的行驶过程中，也能够使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵的旋转停止，从而能够抑制气蚀。
[0096]另外，从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态以下的情况是指，形成热源2的燃料电池的要求输出为零的情况、或者视作零的情况。由此，当冷却水的温度超过规定温度时，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，在燃料电池的要求输出为零的情况、或者视作零的情况下，都能够使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止，从而能够抑制气蚀。
[0097]从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态以下的情况是指，热源2为燃料电池，且由对该燃料电池的输出电流或者输出电压进行检测的燃料电池传感器3检测出的输出电流或者输出电压为零的情况、或者视作零的情况。
[0098]由此，当冷却水的温度超过规定温度时，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，在热源2为燃料电池，且由燃料电池传感器3检测出的燃料电池的输出电流或者输出电压为零的情况、或者视作零的情况下，即使在车辆的行驶过程中，也能够使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。
[0099]具备使冷却风向散热器6流动的电动风扇11，在冷却水泵运转持续部(S63)使冷却水泵I持续旋转的期间，使电动风扇11运转，利用冷却风对散热器6进行冷却。
[0100]由此，在使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的期间，使电动风扇11运转，利用冷却风对散热器6进行冷却，因此，能够缩短将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的时间。
[0101]在冷却水泵运转持续部(S63)使冷却水泵I持续旋转的期间，冷却水泵I以该冷却水泵I的最大排出量的50%以上的排出能力排出冷却水。
[0102]由此，在使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下的期间，以冷却水泵I的最大排出量的50%以上的排出能力排出冷却水，因此，能够缩短将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止的时间。
[0103]对于冷却水在热源2与散热器6之间流动的流路，具有绕过散热器6的旁通流路5、以及向该旁通流路5切换的切换阀4。由此，能够利用切换阀4使冷却水在绕过散热器6的旁通流路5流动、或者在散热器6流动，因此，能够有助于冷却水温度的稳定化。
[0104]贮水箱入口阀10设置于散热器6，该散热器6在比切换阀4靠冷却水泵I的进水侧的位置设置。由此，能够使贮水箱入口阀10容易地构成为冷却器盖。
[0105]在冷却水泵运转持续部(S63)使冷却水泵I持续旋转的期间，切换阀4使至少一部分的冷却水向散热器6侧流动。由此，即使具有旁通流路5，也能够活用散热器6而使冷却水迅速冷却。
[0106](第二实施方式)
[0107]接下来，对本公开的第二实施方式进行说明。此外，在以下各实施方式中，对于与上述第一实施方式相同的构成要素，标注相同的附图标记并省略其说明，对不同结构以及特征进行说明。
[0108]在上述第一实施方式中，当燃料电池发电量实质上为零或者视作零时，使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止，但是，在本第二实施方式中，如图10所示，根据步骤S101，对燃料电池车辆减速过程中或者恒速行驶过程中是否使加速器操作处于中断状态进行判定。使加速器操作处于中断状态，视作燃料电池(2)的要求发电量或者要求输出为零。
[0109]在燃料电池车辆中，在车辆减速过程中或者恒速行驶过程中使加速器操作处于中断状态的情况下，视作要求发电量实质上为零，当在步骤S102中判定为冷却水的温度超过规定温度时，在步骤S103中使冷却水泵I持续旋转。即，步骤S103的控制操作可以作为冷却水泵运转持续部的一个例子而使用。其他的步骤S104、S105、S106与图6中对应的步骤相同。
[0110]以下对第二实施方式的作用效果进行说明。从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态的情况是指，使燃料电池车辆加速的加速器的操作处于中断状态的情况、或者形成热源2的燃料电池的要求发电量在规定值以下的情况。
[0111]由此，当冷却水的温度超过规定温度时，在使燃料电池车辆加速的加速器操作处于中断状态的情况下、或者在燃料电池(2)的要求发电量处于规定值以下的情况下，即使在车辆的行驶过程中，也能够使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。
[0112]另外，从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态以下的情况也可以指，形成热源2的燃料电池的要求输出为零的情况或者视作零的情况。
[0113]由此，当冷却水的温度超过规定温度时，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，在发动机或者燃料电池(2)的要求输出为零的情况、或者视作零的情况下，即使在车辆的行驶过程中，也能够使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。
[0114](第三实施方式)
[0115]接下来，对本公开的第三实施方式进行说明。对与上述实施方式不同的特征部分进行说明。在上述第一实施方式中，车辆为燃料电池车辆，但是，本第三实施方式的车辆是由发动机和电池驱动的混合动力车辆。发动机也可以作为热源2的一个例子而使用。
[0116]在车辆行驶过程中，当混合动力车辆的发动机自动停止时，在使冷却水泵I持续旋转以后使冷却水泵I的旋转停止。因此，在图11中的步骤Slll中，对混合动力车辆的发动机是否自动停止进行判定。
[0117]以下，对此进行说明。在由发动机与电池驱动的混合动力车辆中，即使在行驶过程中，发动机旋转有时也自动停止。例如，在车辆减速过程中或者恒速行驶过程中使加速器操作处于中断状态的情况。在这样的情况下，若抑制了发动机旋转重新开始时的冷却水泵I的气蚀，则能够实现混合动力车辆的高效的运转。
[0118]因而，在图11的步骤Slll中判定为混合动力车辆的发动机自动停止的情况下，从成为驱动能量产生装置的发动机对冷却水的供给热量处于规定减少状态，但是，即使在这种情况下，当在步骤S112中冷却水温度超过85°C时，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，也都在步骤S113中，使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。即，步骤S113的控制操作也可以作为冷却水泵运转持续部的一个例子而使用。
[0119]另外，由于冷却水泵I为电动式的，因此，与由发动机(热源2)机械式地驱动的冷却水泵(机械泵)不同，不会受到发动机(2)的怠速状态时的转速的影响，因此，当使冷却水泵I持续旋转而进行强制冷却时，以最大排出量的50%以上的排出能力使冷却水泵I的旋转运转，使冷却水的温度降低，并且，随着冷却水温度的降低而减少排出量。此外，在图11中，步骤S114、S115、S116与图6中对应的步骤相同。
[0120]以下对第三实施方式的作用效果进行说明。车辆是由形成热源2的发动机与电池驱动的混合动力车辆，在车辆行驶过程中，当形成热源2的发动机在车辆的运转过程中自动停止时，在使冷却水泵I持续旋转以后使冷却水泵I的旋转停止。
[0121]由此，在由发动机与电池驱动的混合动力车辆中，在即使处于行驶过程中也进行发动机旋转的自动停止的情况下，抑制了发动机旋转重新开始时的冷却水泵I的气蚀，能够实现混合动力车辆的高效的运转。
[0122]当冷却水的温度超过规定温度时，在从成为热源2的混合动力车辆的发动机对冷却水的供给热量处于规定减少状态的情况下，在车辆的行驶过程中，冷却水泵运转持续部(S113)使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。
[0123]由此，在从混合动力车辆的发动机对冷却水的供给热量处于规定减少状态的车辆的行驶过程中，冷却水泵运转持续部(S113)使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止，因此，能够在发动机自动停止以后，抑制发动机的运转重新开始、且冷却水泵I的旋转重新开始时的冷却水泵I的进水口的压力的降低，从而能够抑制冷却水泵I的气蚀的产生。通过抑制气蚀的产生，能够使发动机的冷却稳定化，能够实现高效的发动机的运转。
[0124]从热源2对冷却水的供给热量处于规定减少状态以下的情况是指，形成热源2的发动机的要求输出为零的情况、或者视作零的情况。由此，当冷却水的温度超过规定温度时，不论在车辆的行驶过程中还是停止过程中，在发动机的要求输出为零的情况、或者视作零的情况下，即使在混合动力车辆的行驶过程中，也能够使冷却水泵I持续运转直至将冷却水的温度冷却至规定温度以下为止，然后使冷却水泵I的旋转停止。
[0125]本公开不限定于上述实施方式，能够以如下方式进行变形或者扩展。例如，在上述第一实施方式中，使冷却水泵I持续旋转直至冷却至85°c以下，但是，只要使冷却水泵I持续旋转直至冷却至85°C加减5°C以下(85°C?90°C )为止即可。即，对于使冷却水泵I的旋转停止的单元而言，可以使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至85°C加减5°C以下为止，然后使冷却水泵I的转速降低。
[0126]由此，使冷却水泵I持续旋转直至将冷却水的温度冷却至85°C加减5°C以下为止，然后使冷却水泵I的转速降低，因此，还能够使冷却水的内压Pc减低，并能够减少冷却水向贮水箱9流动的量，其结果，能够防止气蚀。
【权利要求】
1.一种热源冷却装置，其中， 所述热源冷却装置具备: 电动式的冷却水泵(I); 热源(2)，该热源(2)被所述冷却水泵(I)排出的冷却水冷却，且作为产生车辆的行驶能量的驱动能量产生装置使用； 散热器出)，该散热器(6)使由所述热源(2)加热的所述冷却水散热； 冷却水回路(8)，该冷却水回路(8)以环状将所述冷却水泵(I)、所述热源(2)、以及所述散热器(6)连结； 贮水箱(9)，所述冷却水从所述冷却水回路(8)流入到该贮水箱(9)，或者所述冷却水从该贮水箱(9)向所述冷却水回路(8)流出；以及 贮水箱入口阀(10)，该贮水箱入口阀(10)对所述冷却水向所述贮水箱(9)的流入、以及所述冷却水从所述贮水箱(9)的流出进行控制， 所述贮水箱入口阀(10)设置在所述冷却水泵(I)的进水侧与所述冷却水回路(8)的如下位置之间，即:在所述位置所述冷却水的压力达到驱动所述冷却水泵时的所述冷却水泵(I)的出水压力与所述冷却水泵(I)的进水压力的中间值， 具备冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)，在所述热源(2)的运转停止或者视作停止、且所述冷却水的温度超过规定温度的情况下，这些冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转直至将所述冷却水的温度冷却至规定温度以下为止。
2.根据权利要求1所述的热源冷却装置，其中， 即使在所述车辆行驶过程中也能够使所述热源(2)停止。
3.根据权利要求1或2所述的热源冷却装置，其中， 所述车辆是所述热源(2)为燃料电池的燃料电池车辆，或者是所述热源(2)为发动机和电池的混合动力车辆， 当在所述车辆的行驶过程中所述燃料电池的发电停止、或者在所述车辆的行驶过程中所述发动机自动停止时，所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转。
4.根据权利要求3所述的热源冷却装置，其中， 所述热源(2)为所述燃料电池。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热源冷却装置，其中， 对于所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)而言， 在形成为从所述热源(2)对所述冷却水的供给热量为预先设定的热量的规定减少状态的情况下、或者视作处于所述规定减少状态的情况下，所述热源(2)的运转视作停止， 当在所述车辆的行驶过程中所述热源(2)的运转视作停止时，所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转直至将所述冷却水的温度冷却至所述规定温度以下为止。
6.根据权利要求5所述的热源冷却装置，其中， 在使所述燃料电池车辆加速的加速器的操作处于中断状态的情况下，或者在形成所述热源(2)的所述燃料电池的要求发电量达到规定值以下的情况下，视作从所述热源(2)对所述冷却水的供给热量处于所述规定减少状态。
7.根据权利要求5所述的热源冷却装置，其中， 在形成所述热源(2)的所述发动机或者所述燃料电池的要求输出为零的情况下、或者视作零的情况下，视作从所述热源(2)对所述冷却水的供给热量处于所述规定减少状态。
8.根据权利要求5所述的热源冷却装置，其中， 还具备燃料电池传感器(3)，该燃料电池传感器(3)对成为所述热源(2)的燃料电池的输出电流或者输出电压进行检测， 在由所述燃料电池传感器(3)检测出的所述输出电流或者所述输出电压为零的情况、或者视作零的情况下，从所述热源(2)对所述冷却水的供给热量处于所述规定减少状态以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的热源冷却装置，其特征在于， 所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转直至将所述冷却水的温度冷却至85°C加减5°C以下为止，然后使所述冷却水泵(I)停止。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的热源冷却装置，其中， 还具备电动风扇(11)，该电动风扇(11)使冷却风向所述散热器(6)流动， 在所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转的期间，使所述电动风扇(11)运转，利用所述冷却风对所述散热器(6)进行冷却。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的热源冷却装置，其中， 在所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转的期间，所述冷却水泵(I)能够以该冷却水泵(I)的最大排出量的50%以上的排出能力排出所述冷却水。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的热源冷却装置，其中， 所述热源冷却装置具有: 旁通流路(5)，该旁通流路(5)绕过所述散热器￠);以及 切换阀(4)，该切换阀⑷在所述旁通流路(5)和向所述散热器(6)连接的流路之间进行切换。
13.根据权利要求12所述的热源冷却装置，其中， 所述贮水箱入口阀(10)设置于所述散热器￠)，所述散热器(6)设置在比所述切换阀(4)靠所述冷却水泵(I)的进水侧的位置。
14.根据权利要求12或13所述的热源冷却装置，其中， 在所述冷却水泵运转持续部(S63、S103、S113)使所述冷却水泵(I)持续运转的期间，所述切换阀(4)使至少一部分冷却水向所述散热器(6)侧流动。
【文档编号】B60W20/00GK104284794SQ201380018586
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年4月4日 优先权日:2012年4月5日
【发明者】木川俊二郎, 末松启吾, 西川道夫, 古越拓郎 申请人:丰田自动车株式会社