冷却システム全般
車両の熱マネジメントには、フューエルセルの冷却、車内のクライメートコントロール、および高電圧車両電源回路の構成部品の冷却が含まれます。燃料電池システムおよび高電圧車両電源回路の構成部品の冷却は、3つの閉鎖され互いに独立したクーラント回路により行われます。
• 高温冷却回路
• 低温回路1
• 低温回路2
高温冷却回路は、燃料電池システムのすべての低温燃焼構成部品および車両内部のクライメートコントロールの冷却を担います。フューエルセルのフロー温度は63 °C、あるいは冬季モードでは70 °Cでなければなりません。フロー温度は50 °C ～ 80 °Cの範囲にあります。
低温回路1は、エレクトリックマシン (A79/1) およびフューエルセルDC/DCコンバータコントロールユニット (N129/8)、フューエルセルマネジメントシステムコントールユニット (N116/5) を内蔵したエネルギディストリビュータユニット、および燃料電池システムのエグゾーストエアターボチャージャ (A77) を冷却します。
低温回路2は、高電圧バッテリ (A100g1)、DC/DCコンバータコントロールユニット (N83/1)、および高電圧バッテリ交流充電器 (N83/11) を冷却します。
低温回路にはそれぞれ1つ、高温冷却回路には2つの回転数制御式クーラントポンプと種々の制御バルブが付いています。
高温冷却回路のラジエター、低温回路の2つのラジエターおよびコンデンサは、サイドラジエター付きの冷却モジュールに内蔵されています。中央に位置するファンモータ (M4/7) が冷却モジュールを換気します。ファンモータおよびすべてのクーラントポンプは、ドライブトレインLIN (LIN C3) を介して、ドライブトレインコントロールユニット (N127) によって駆動されます。高温冷却回路内では、パティキュレートフィルタがフューエルセルを汚れから保護します（100 μmを超える）。イオン変換器は、クーラントの低い電導率（5 μS/cm未満）を確保します。
燃料電池車両には、専用のクーラントしか使用してはなりません。市販のクーラントまたは水を補充すると、フューエルセルに修復不可能な損傷をもたらす原因となります。
フューエルセルクーラントに関する注意事項：AH06.50P000101RFWを遵守してください。
インストルメントクラスタ (A1) には、燃料電池システムに関する広範囲な情報と充填レベルを超えた場合の警告が表示されます。
高温冷却回路内機能
フューエルセルは約80 °Cの温度範囲で作動し、自身の高温冷却回路内によって冷却されます。PreCon（プリエントリクライメートコントロール）機能は、フューエルセルの予熱を可能にします。冷間始動機能は-25 °Cまで可能です。
高温冷却回路内は、ドライブトレインコントロールユニットによって制御されます。冷却回路内のクーラント圧力は温度に依存し、フューエルセルクーラントポンプの回転数によっても変わります。クーラントポンプに内蔵されているプレッシャセンサは、クーラント圧力値をドライブトレインコントロールユニットに伝達します。クーラント圧力差が1.5 barに近づくと、フューエルセルのクーラントポンプの回転速度が低下し、フューエルセルの出力が制限される場合があります。
フューエルセル内のクーラント圧力は、現在のガス圧より最大1.5 bar以上超えてはなりません。超えると、フューエルセルに修理不可能な損傷をもたらす原因となります。
高温冷却回路内の温度は、以下の温度センサによって検出されます：
• 温度センサ1、高温クーラント回路 (B94/28)
• 陰極アウトプット温度センサ(B94/26)
• 陰極インプット温度センサ(B94/27)
高温冷却回路内のエクスパンションタンク内の冷却水レベルは、高温冷却回路内クーラント充填レベルセンサ(S41/1) により検出されます。
P20.00-2684-79
高温冷却回路の図 |
1 | 高温冷却回路エクスパンションタンク | 11 | 低温回路1ラジエター | M43/12 | クーラントポンプ（冷却フューエルセル、左） | ||
2 | ラジエター | 12 | 低温回路2ラジエター | M43/13 | クーラントポンプ（冷却フューエルセル、センタ） | ||
3 | イオン変換器 | 13 | コンデンサ | N33/5 | 高電圧 PTCヒータ | ||
4 | エグゾーストガスフィルタ | 14 | オリフィス | Y16 | 補助ヒータスイッチオーババルブ | ||
5 | 陰極ウォータセパレータ | A109 | フューエルセルスタック | Y138 | 制御バルブ1（高温回路クーラント回路） | ||
6 | フューエルセルクーラ | B94/26 | 温度センサ（陰極、アウトプット） | A | 高温 | ||
7 | 水素ウォーマ | B94/27 | 温度センサ（陰極、インプット） | B | 高温 ～ 中温 | ||
8 | 熱交換器 | B94/28 | 温度センサ1（高温クーラント回路） | C | 中温 | ||
9 | チェックバルブ | M4/7 | ファンモータ | D | 低温 | ||
10 | 高温冷却回路内クーラ | M13/5 | クーラント循環ポンプ |
低温回路1
低温回路1は、エレクトリックマシンおよびフューエルセルDC/DCコンバータコントロールユニット、フューエルセルマネジメントシステムコントールユニットを内蔵したエネルギディストリビュータユニット、および燃料電池システムのエグゾーストエアターボチャージャを冷却します。
低温回路1は、ドライブトレインコントロールユニットによって制御されます。これは、低温クーラント回路温度センサ1 (B11/ 6) のデータを評価し、必要に応じてエレクトリックマシンリアクーラントポンプ (M75/ 9) を作動させます。
パワーエレクトロニクスには、外気温度がきわめて低い場合でも、常に（冷却水温度に応じた）最低クーラント流量が貫流しています。
低温回路1の図 |
1 | 低温回路1クーラ |
2 | オリフィス (2 mm) |
3 | 低温回路1エクスパンションタンク |
A77 | エグゾーストエアターボチャージャ |
A79/1 | エレクトリックマシン |
B11/6 | 低温クーラント回路温度センサ 1 |
M75/9 | クーラントポンプ（エレクトリックマシン、リア） |
N116/5 | コントロールユニット（フューエルセルマネジメントシステム） |
N129/1 | パワーエレクトロニクスコントロールユニット |
N129/8 | フューエルセルDC/DCコンバータコントロールユニット |
Y85 | 制御バルブ1（低温回路1クーラント回路） |
A | 高温 |
B | 高温 ～ 中温 |
P20.00-2683-75
低温回路2
低温回路2は、高圧バッテリ、DC/DCコンバータ、および高電圧バッテリ用交流充電器を冷却します。
低温回路2は、ドライブトレインコントロールユニットによって制御されます。これは、低温クーラント回路温度センサ2 (B11/7) のデータを評価し、必要に応じて高電圧バッテリクーラントポンプ (M75/10) を作動させます。周辺温度に応じて、高電圧バッテリの余熱は、低温回路2のラジエター、または冷媒回路に接続されている熱交換器を介して排出されます。低温回路2の制御は、高電圧バッテリ冷却スイッチオーババルブ (Y140) の制御によって行います。
熱交換器は、クーラントを、熱交換器に噴射されて気化した冷媒によって冷却します。続いて、冷却されたクーラントは低温回路2に流れます。高電圧バッテリの充電時には、中間温度において、低温回路スイッチオーババルブ2 (Y73/2) が高電圧バッテリ用交流充電器およびDC/DCコンバータコントロールニット方向に切り換えられます。電子系統からの余熱は、低温低温回路ラジエター2 (1) を介して放散されます。
高電圧バッテリの温度が低い場合は、クーラントは高電圧バッテリ冷却エクスパンションバルブ (Y110) によって遮断された熱交換器を介して導かれます。この場合、高電圧バッテリの熱容量は、高電圧バッテリ用交流充電器およびDC/DCコンバータコントロールユニットの電子系統の冷却に役立ちます。
ドライブトレインコントロールユニット内のエネルギマネジメントモジュールは、燃料電池システムのエネルギフローを調整します。これは、電気的な大きさに基づいて、バッテリマネジメントシステムコントロールユニット (N82/2)、パワーエレクトロニクスおよび電動冷媒コンプレッサへのインタフェースです。
エネルギマネジメントが作動OKを発信すると、ドライブトレインコントロールユニットは、CAN接続経由でクライメートコントロールユニット (N22/1) に、電動冷媒コンプレッサの制御を要求します。クライメートコントロールコントロールユニットは、エアコンLIN 2 (LIN B82) を介して電動冷媒コンプレッサ (A9/5) を駆動します。高電圧バッテリ冷却エクスパンションバルブは、バッテリマネジメントシステムコントロールユニットによって開弁し、冷媒は熱交換器を流れます。これによって低温回路 2、高電圧バッテリおよびバッテリマネジメントシステムコントロールユニットから熱エネルギが奪われます。
冷却能力は主として電動冷媒コンプレッサの制御の程度に応じます。アイドリング時および自動エンジン停止の間、電動冷媒コンプレッサの出力は最大約2 kW以内に制限されます。高電圧バッテリの充電状態が非常に低い場合、電動冷媒コンプレッサの出力は0 kWまで下方調整されます。
低温回路2の図 |
1 | 低温回路2ラジエター |
2 | 熱交換器 |
3 | 低温回路2エクスパンションタンク |
A100 | 高電圧バッテリモジュール |
B11/7 | 低温クーラント回路温度センサ2 |
M75/10 | 高電圧バッテリクーラントポンプ |
N82/2 | バッテリマネジメントシステムコントロールユニット |
N83/1 | DC/DCコンバータコントロールユニット |
N83/11 | 高電圧バッテリ用交流充電器 |
Y73/2 | 低温回路スイッチオーババルブ2 |
Y110 | 高電圧バッテリ冷却システムエクスパンションバルブ |
Y140 | 高電圧バッテリ冷却スイッチオーババルブ |
A | 加熱されたクーラント |
B | 冷却されたクーラント |
C | 冷媒（高圧、液体） |
D | 冷媒（低圧、気体） |
P20.00-2682-75
過圧保護機能
フューエルセルのフルードディストリビュータプレートを通って、空気および水素が高温冷却回路内のクーラント中に拡散されます。ガスはブリードラインを介して高温冷却回路内エクスパンションタンクに導かれて、放出されます。ここでは、高温冷却回路内エクスパンションタンクのカバー内のオーバプレッシャバルブが使用されます。オーバプレッシャバルブは、0.8 barを超える過圧で開きます。流出ガス/空気混合物は、フロントエンドアッセンブリ内に排出されます。