JP2021026948A - Fuel gas-supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply device.
燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応によって発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、を備える。燃料ガス供給装置は、燃料ガスが貯蔵された燃料タンクを備える。燃料ガス供給装置は、燃料電池スタックによる発電が行われる際に、燃料タンクから燃料電池スタックに燃料ガスを供給する。 The fuel cell system includes a fuel cell stack that generates power by a chemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas, and a fuel gas supply device that supplies the fuel gas to the fuel cell stack. The fuel gas supply device includes a fuel tank in which fuel gas is stored. The fuel gas supply device supplies fuel gas from the fuel tank to the fuel cell stack when power is generated by the fuel cell stack.
特許文献1に記載の燃料ガス供給装置は、複数の燃料タンクと、レセプタクルと、レセプタクルと各燃料タンクとを接続する充填流路と、を備える。充填流路は、レセプタクルから各燃料タンクに分岐している。レセプタクルは、燃料ガスの充填口である。燃料タンクの充填率が低下すると、燃料タンクに燃料ガスが充填される。燃料タンクに燃料ガスを充填する際にはレセプタクルに取り付けられたノズルから充填流路に燃料ガスが供給される。燃料ガスは充填流路を介して各燃料タンクに供給され、これにより各燃料タンクに燃料ガスが充填される。 The fuel gas supply device described in Patent Document 1 includes a plurality of fuel tanks, a receptacle, and a filling flow path connecting the receptacle and each fuel tank. The filling flow path branches from the receptacle to each fuel tank. The receptacle is a fuel gas filling port. When the filling rate of the fuel tank decreases, the fuel tank is filled with fuel gas. When the fuel tank is filled with fuel gas, the fuel gas is supplied to the filling flow path from a nozzle attached to the receptacle. The fuel gas is supplied to each fuel tank via the filling flow path, whereby the fuel gas is filled in each fuel tank.
燃料タンクに燃料ガスを充填すると、燃料タンクの温度は上昇する。この際、放熱性の高い燃料タンクは、放熱性の低い燃料タンクに比べて上昇する温度が低い。燃料ガスは、熱膨張することでガス密度が低くなるため、各燃料タンクの内圧が同一であれば、放熱性の高い燃料タンクは、放熱性の低い燃料タンクに比べて充填率が高くなる。放熱性の高い燃料タンクが満充填になった時点で燃料ガスの充填を終えると、放熱性の低い燃料タンクは満充填にならず、放熱性の低い燃料タンクに燃料ガスを十分に充填できているとはいえない。 When the fuel tank is filled with fuel gas, the temperature of the fuel tank rises. At this time, the temperature of the fuel tank having high heat dissipation is lower than that of the fuel tank having low heat dissipation. Since the fuel gas has a low gas density due to thermal expansion, if the internal pressure of each fuel tank is the same, the fuel tank having high heat dissipation has a higher filling rate than the fuel tank having low heat dissipation. If the fuel gas is filled when the fuel tank with high heat dissipation is fully filled, the fuel tank with low heat dissipation will not be fully filled and the fuel tank with low heat dissipation can be sufficiently filled with fuel gas. It cannot be said that there is.
本発明の目的は、燃料ガスの充填を行う際に、第1燃料タンクよりも放熱性の低い第2燃料タンクの充填率を向上させることができる燃料ガス供給装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel gas supply device capable of improving the filling rate of a second fuel tank having lower heat dissipation than the first fuel tank when filling the fuel gas.
上記課題を解決する燃料ガス供給装置は、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置であって、前記燃料ガスが貯蔵される第1燃料タンクと、前記燃料ガスが貯蔵され、かつ、前記第1燃料タンクよりも放熱性の低い第2燃料タンクと、前記第1燃料タンクから前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給と供給の遮断を切り替える第1主止弁と、前記第2燃料タンクから前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給と供給の遮断を切り替える第2主止弁と、前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクに前記燃料ガスを充填する充填装置から供給された前記燃料ガスが流れる充填路と、前記充填路から前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクに分岐する分岐路と、前記燃料電池スタックの発電時に、前記第1燃料タンクの内圧が前記第2燃料タンクの内圧より低くなるように前記第1主止弁及び前記第2主止弁の制御を行う圧力制御部と、を備える。 The fuel gas supply device that solves the above problems is a fuel gas supply device that supplies fuel gas to the fuel cell stack, and includes a first fuel tank in which the fuel gas is stored and a fuel gas in which the fuel gas is stored. A second fuel tank having lower heat dissipation than the first fuel tank, a first main stop valve for switching between supply and cutoff of the fuel gas from the first fuel tank to the fuel cell stack, and the second. It is supplied from a second main stop valve that switches between supply and interruption of the fuel gas from the fuel tank to the fuel cell stack, and a filling device that fills the first fuel tank and the second fuel tank with the fuel gas. The internal pressure of the first fuel tank is the first when the fuel gas is flowing, the filling path is branched from the filling path to the first fuel tank and the second fuel tank, and the fuel cell stack is generating power. (2) The first main stop valve and a pressure control unit that controls the second main stop valve so as to be lower than the internal pressure of the fuel tank are provided.
燃料電池スタックの発電時には、第2燃料タンクに比べて、第1燃料タンクの内圧が低くなるように制御が行われる。従って、充填装置により第1燃料タンク及び第2燃料タンクに燃料ガスの充填を開始する時点では、第1燃料タンクの内圧は第2燃料タンクよりも低い。充填装置から充填路に供給された燃料ガスは、第1燃料タンクの内圧と第2燃料タンクの内圧の差に従い第1燃料タンク及び第2燃料タンクに充填される。第1燃料タンクの内圧が第2燃料タンクの内圧よりも低いと、燃料ガスは第1燃料タンクに供給されやすい。時間経過に伴い、第1燃料タンクの内圧と第2燃料タンクの内圧は同一になるため、燃料ガスの充填時には第1燃料タンクの内圧は第2燃料タンクの内圧よりも大きく上昇することになる。燃料タンクの温度は、内圧の上昇が大きいほど大きく上昇する。従って、第1燃料タンクの内圧と第2燃料タンクの内圧が同じ状態から燃料ガスの充填を開始する場合に比べて、燃料ガスの充填時に第1燃料タンクの温度と第2燃料タンクの温度との差を小さくすることができる。燃料ガスの熱膨張による第1燃料タンクの充填率と第2燃料タンクの充填率との差を小さくすることができるため、第2燃料タンクの充填率を向上させることができる。 At the time of power generation of the fuel cell stack, control is performed so that the internal pressure of the first fuel tank is lower than that of the second fuel tank. Therefore, at the time when the filling device starts filling the first fuel tank and the second fuel tank with fuel gas, the internal pressure of the first fuel tank is lower than that of the second fuel tank. The fuel gas supplied from the filling device to the filling path is filled in the first fuel tank and the second fuel tank according to the difference between the internal pressure of the first fuel tank and the internal pressure of the second fuel tank. When the internal pressure of the first fuel tank is lower than the internal pressure of the second fuel tank, the fuel gas is likely to be supplied to the first fuel tank. With the passage of time, the internal pressure of the first fuel tank and the internal pressure of the second fuel tank become the same, so that the internal pressure of the first fuel tank rises more than the internal pressure of the second fuel tank when the fuel gas is filled. .. The temperature of the fuel tank rises more as the internal pressure rises. Therefore, compared to the case where the fuel gas filling is started from the state where the internal pressure of the first fuel tank and the internal pressure of the second fuel tank are the same, the temperature of the first fuel tank and the temperature of the second fuel tank are different when the fuel gas is filled. The difference between the two can be reduced. Since the difference between the filling rate of the first fuel tank and the filling rate of the second fuel tank due to the thermal expansion of the fuel gas can be reduced, the filling rate of the second fuel tank can be improved.
上記燃料ガス供給装置について、前記圧力制御部は、前記第1燃料タンクの内圧が前記第2燃料タンクの内圧よりも所定値以上低くなるように前記第1主止弁及び前記第2主止弁の制御を行ってもよい。所定値を設定することで、第1燃料タンクの内圧と第2燃料タンクの内圧との差を調整することができる。 Regarding the fuel gas supply device, the pressure control unit has the first main stop valve and the second main stop valve so that the internal pressure of the first fuel tank is lower than the internal pressure of the second fuel tank by a predetermined value or more. May be controlled. By setting a predetermined value, the difference between the internal pressure of the first fuel tank and the internal pressure of the second fuel tank can be adjusted.
上記燃料ガス供給装置について、前記圧力制御部は、前記第1燃料タンクの内圧が予め定められた閾値に達するまでは前記第1燃料タンクのみから前記燃料電池スタックに前記燃料ガスが供給されるように前記第1主止弁及び前記第2主止弁を制御し、前記第1燃料タンクの内圧が前記閾値に達すると前記第2燃料タンクから前記燃料電池スタックに前記燃料ガスが供給されるように前記第1主止弁及び前記第2主止弁の制御を行ってもよい。第1燃料タンクの内圧が予め定められた閾値に達するまでは第1燃料タンクのみから燃料ガスを供給すればよいため、圧力制御部が行う制御を簡易にすることができる。 Regarding the fuel gas supply device, the pressure control unit supplies the fuel gas to the fuel cell stack only from the first fuel tank until the internal pressure of the first fuel tank reaches a predetermined threshold value. The first main stop valve and the second main stop valve are controlled so that the fuel gas is supplied from the second fuel tank to the fuel cell stack when the internal pressure of the first fuel tank reaches the threshold value. The first main stop valve and the second main stop valve may be controlled. Since the fuel gas needs to be supplied only from the first fuel tank until the internal pressure of the first fuel tank reaches a predetermined threshold value, the control performed by the pressure control unit can be simplified.
本発明によれば、燃料ガスの充填を行う際に、第1燃料タンクよりも放熱性の低い第2燃料タンクの充填率を向上させることができる。 According to the present invention, when filling fuel gas, it is possible to improve the filling rate of the second fuel tank, which has lower heat dissipation than the first fuel tank.
以下、燃料ガス供給装置の一実施形態について説明を行う。
図1に示すように、燃料電池システム10は、燃料電池スタック11と、燃料電池スタック11に空気を供給する空気供給系12と、燃料電池スタック11に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置20と、を備える。本実施形態の燃料電池システム10は、産業車両や乗用車等の車両に搭載される。産業車両は、例えば、フォークリフトやトーイングトラクタである。燃料電池スタック11は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルは、例えば、固体高分子型燃料電池である。燃料電池スタック11は、燃料ガスと、酸化剤ガスとの化学反応によって発電を行う。本実施形態では、水素ガスを燃料ガス、空気中の酸素を酸化剤ガスとして発電が行われる。
Hereinafter, an embodiment of the fuel gas supply device will be described.
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 11, an air supply system 12 that supplies air to the fuel cell stack 11, and a fuel gas supply device 20 that supplies fuel gas to the fuel cell stack 11. , Equipped with. The fuel cell system 10 of the present embodiment is mounted on a vehicle such as an industrial vehicle or a passenger car. Industrial vehicles are, for example, forklifts and towing tractors. The fuel cell stack 11 is a stack of a plurality of fuel cell cells. The fuel cell is, for example, a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell stack 11 generates electricity by a chemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas. In the present embodiment, power generation is performed using hydrogen gas as a fuel gas and oxygen in the air as an oxidant gas.
燃料電池システム10は、燃料電池スタック11の発電した電力を負荷13に供給するシステムである。負荷13は、例えば、車両を走行させるためのモータや、補機等の車載電力機器である。燃料電池システム10で発電された電力は、電力変換装置を介して負荷13に供給される。電力変換装置は、インバータ及びコンバータの少なくとも一方を含む。 The fuel cell system 10 is a system that supplies the electric power generated by the fuel cell stack 11 to the load 13. The load 13 is, for example, an in-vehicle electric power device such as a motor for driving a vehicle or an auxiliary machine. The electric power generated by the fuel cell system 10 is supplied to the load 13 via the electric power conversion device. The power converter includes at least one of an inverter and a converter.
空気供給系12は、大気中から吸引した空気を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された空気を冷却するインタークーラと、を含む。
燃料ガス供給装置20は、水素ガスの貯蔵される2つの燃料タンク21,31と、燃料タンク21,31と燃料電池スタック11とを接続する供給流路41と、レセプタクル51と、レセプタクル51と燃料タンク21,31とを接続する充填流路52と、FCECU61と、を備える。
The air supply system 12 includes a compressor that compresses and discharges air sucked from the atmosphere, and an intercooler that cools the air discharged from the compressor.
The fuel gas supply device 20 includes two fuel tanks 21, 31 for storing hydrogen gas, a supply flow path 41 for connecting the fuel tanks 21, 31 and the fuel cell stack 11, a receptacle 51, a receptacle 51, and fuel. A filling flow path 52 for connecting the tanks 21 and 31 and an FCECU 61 are provided.
燃料タンク21,31は、第1燃料タンク21と、第2燃料タンク31と、を含む。第1燃料タンク21と第2燃料タンク31では放熱性が異なる。「放熱性」とは、時間経過に対する2つの燃料タンク21,31の温度低下のしやすさを示す指標である。第1燃料タンク21と第2燃料タンク31を室温以上の同一タンク内温度にし、同一時間経過させた場合に、温度の低い燃料タンク21,31は温度の高い燃料タンク21,31に比べて放熱性が高いといえる。燃料タンク21,31の放熱性は、燃料タンク21,31の材料、燃料タンク21,31の大きさ=燃料タンク21,31の容量、燃料タンク21,31の形状等の燃料タンク21,31自体の特性によって変化し得る。また、燃料タンク21,31の放熱性は、燃料タンク21,31の周囲に配置された部材と燃料タンク21,31との位置関係、燃料タンク21,31の熱を放熱させる放熱部材の有無等の燃料タンク21,31の周辺環境によっても変化し得る。第2燃料タンク31は、第1燃料タンク21よりも放熱性が低い。なお、第1燃料タンク21の容量と第2燃料タンク31の容量は同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The fuel tanks 21 and 31 include a first fuel tank 21 and a second fuel tank 31. The heat dissipation of the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 is different. The "heat dissipation" is an index indicating the ease with which the temperatures of the two fuel tanks 21 and 31 drop with the passage of time. When the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 are brought to the same tank temperature of room temperature or higher and the same time elapses, the low temperature fuel tanks 21 and 31 dissipate heat as compared with the high temperature fuel tanks 21 and 31. It can be said that the sex is high. The heat dissipation of the fuel tanks 21 and 31 is the material of the fuel tanks 21 and 31, the size of the fuel tanks 21 and 31 = the capacity of the fuel tanks 21 and 31, the shape of the fuel tanks 21 and 31 and the like. Can vary depending on the characteristics of. The heat dissipation of the fuel tanks 21 and 31 includes the positional relationship between the members arranged around the fuel tanks 21 and 31 and the fuel tanks 21 and 31, and the presence or absence of a heat radiation member that dissipates heat from the fuel tanks 21 and 31. It may also change depending on the surrounding environment of the fuel tanks 21 and 31. The second fuel tank 31 has lower heat dissipation than the first fuel tank 21. The capacity of the first fuel tank 21 and the capacity of the second fuel tank 31 may be the same or different.
燃料タンク21,31の充填率は、燃料タンク21,31の内圧及び温度によって定まる。2つの燃料タンク21,31の内圧が同一であり、かつ、温度も同一であれば2つの燃料タンク21,31の充填率は同一である。2つの燃料タンク21,31の内圧が同一であったとしても、温度が異なる場合には2つの燃料タンク21,31の充填率は異なる。水素ガスの温度が高いほどガス密度は低下するため、2つの燃料タンク21,31の内圧が同一であれば、温度の高い方の燃料タンク21,31は温度の低い方の燃料タンク21,31よりも充填率が低い。 The filling rate of the fuel tanks 21 and 31 is determined by the internal pressure and temperature of the fuel tanks 21 and 31. If the internal pressures of the two fuel tanks 21 and 31 are the same and the temperatures are the same, the filling rates of the two fuel tanks 21 and 31 are the same. Even if the internal pressures of the two fuel tanks 21 and 31 are the same, the filling rates of the two fuel tanks 21 and 31 are different when the temperatures are different. The higher the temperature of hydrogen gas, the lower the gas density. Therefore, if the internal pressures of the two fuel tanks 21 and 31 are the same, the fuel tanks 21 and 31 having the higher temperature will be the fuel tanks 21 and 31 having the lower temperature. The filling rate is lower than.
供給流路41は、第1燃料タンク21に接続される第1供給路42と、第2燃料タンク31に接続される第2供給路43と、第1供給路42と第2供給路43の合流点に接続される接続路44と、を備える。第1供給路42及び第2供給路43は、接続路44から各燃料タンク21,31に分岐していると捉えることもできる。接続路44は、燃料電池スタック11に接続されている。 The supply flow path 41 includes a first supply path 42 connected to the first fuel tank 21, a second supply path 43 connected to the second fuel tank 31, and a first supply path 42 and a second supply path 43. A connection path 44 connected to the confluence is provided. The first supply path 42 and the second supply path 43 can be regarded as branching from the connection path 44 to the fuel tanks 21 and 31. The connection path 44 is connected to the fuel cell stack 11.
充填流路52は、レセプタクル51に接続される充填路53と、充填路53から分岐する2つの分岐路54,55と、を備える。分岐路54,55のうちの一方である第1分岐路54は、充填路53と第1燃料タンク21とを接続している。分岐路54,55のうち第1分岐路54とは異なる第2分岐路55は、充填路53と第2燃料タンク31とを接続している。 The filling flow path 52 includes a filling path 53 connected to the receptacle 51 and two branch paths 54 and 55 branching from the filling path 53. The first branch path 54, which is one of the branch paths 54 and 55, connects the filling path 53 and the first fuel tank 21. Of the branch paths 54 and 55, the second branch path 55, which is different from the first branch path 54, connects the filling path 53 and the second fuel tank 31.
FCECU61は、ハードウェアとしてCPU及び記憶部を備える電子制御ユニット:Electronic Control Unitである。記憶部には、燃料電池システム10を制御するための種々のプログラムが記憶されている。CPUは、記憶部を参照することで種々の処理を実行する。CPUは、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。記憶部は、RAM及びROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。 The FCECU 61 is an electronic control unit that includes a CPU and a storage unit as hardware. Various programs for controlling the fuel cell system 10 are stored in the storage unit. The CPU executes various processes by referring to the storage unit. The CPU may be configured as one or more processors operating according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, or a circuit including a combination thereof. The storage unit includes a memory such as a RAM and a ROM. The memory stores program code or instructions configured to cause the CPU to execute processing. Memory, or computer-readable medium, includes anything that can be accessed by a general purpose or dedicated computer.
燃料ガス供給装置20は、第1主止弁22と、第1圧力調整弁23と、第1圧力センサ24と、第1温度センサ25と、第2主止弁32と、第2圧力調整弁33と、第2圧力センサ34と、第2温度センサ35と、第3圧力センサ45と、インジェクタ46と、を備える。 The fuel gas supply device 20 includes a first main stop valve 22, a first pressure control valve 23, a first pressure sensor 24, a first temperature sensor 25, a second main stop valve 32, and a second pressure control valve. It includes 33, a second pressure sensor 34, a second temperature sensor 35, a third pressure sensor 45, and an injector 46.
第1主止弁22は、開閉されることで第1燃料タンク21からの水素ガスの放出と遮断とを切り替える。第1主止弁22の開閉が切り替えられることで、第1燃料タンク21から燃料電池スタック11への水素ガスの供給と供給の遮断が切り替えられるといえる。第1主止弁22としては、例えば、FCECU61によって開閉が制御される電磁弁を用いることができる。第1主止弁22は、第1供給路42、あるいは、第1燃料タンク21に設けられている。 The first main check valve 22 is opened and closed to switch between releasing and shutting off hydrogen gas from the first fuel tank 21. By switching the opening and closing of the first main check valve 22, it can be said that the supply and cutoff of hydrogen gas from the first fuel tank 21 to the fuel cell stack 11 can be switched. As the first main check valve 22, for example, a solenoid valve whose opening and closing is controlled by the FCECU 61 can be used. The first main check valve 22 is provided in the first supply path 42 or the first fuel tank 21.
第1圧力調整弁23は、第1燃料タンク21から放出された水素ガスの圧力を調整する。第1圧力調整弁23は、第1燃料タンク21から放出された水素ガスを減圧させるレギュレータである。第1圧力調整弁23は、第1供給路42に設けられている。第1圧力調整弁23は、水素ガスの流れる方向において第1主止弁22よりも下流に設けられている。 The first pressure regulating valve 23 adjusts the pressure of the hydrogen gas released from the first fuel tank 21. The first pressure regulating valve 23 is a regulator that reduces the pressure of hydrogen gas released from the first fuel tank 21. The first pressure regulating valve 23 is provided in the first supply path 42. The first pressure regulating valve 23 is provided downstream of the first main stop valve 22 in the direction in which hydrogen gas flows.
第1圧力センサ24は、水素ガスの流れる方向において第1主止弁22と第1圧力調整弁23との間に設けられている。第1圧力センサ24は、第1主止弁22と第1圧力調整弁23との間の圧力を測定する。第1主止弁22が開いている状態で、第1圧力センサ24によって測定される圧力は、第1燃料タンク21の内圧P1とみなすことができる。第1圧力センサ24の測定値は、FCECU61に出力される。第1温度センサ25は、第1燃料タンク21の温度T1を測定する。第1温度センサ25の測定値は、FCECU61に出力される。なお、第1燃料タンク21の温度T1とは、第1燃料タンク21の内部温度である。 The first pressure sensor 24 is provided between the first main stop valve 22 and the first pressure regulating valve 23 in the direction in which hydrogen gas flows. The first pressure sensor 24 measures the pressure between the first main stop valve 22 and the first pressure regulating valve 23. The pressure measured by the first pressure sensor 24 with the first main check valve 22 open can be regarded as the internal pressure P1 of the first fuel tank 21. The measured value of the first pressure sensor 24 is output to the FCECU 61. The first temperature sensor 25 measures the temperature T1 of the first fuel tank 21. The measured value of the first temperature sensor 25 is output to the FCECU 61. The temperature T1 of the first fuel tank 21 is the internal temperature of the first fuel tank 21.
第2主止弁32は、開閉されることで第2燃料タンク31からの水素ガスの放出と遮断とを切り替える。第2主止弁32の開閉が切り替えられることで、第2燃料タンク31から燃料電池スタック11への水素ガスの供給と供給の遮断が切り替えられるといえる。第2主止弁32としては、例えば、FCECU61によって開閉が制御される電磁弁を用いることができる。第2主止弁32は、第2供給路43、あるいは、第2燃料タンク31に設けられている。 The second main check valve 32 is opened and closed to switch between releasing and shutting off hydrogen gas from the second fuel tank 31. By switching the opening and closing of the second main check valve 32, it can be said that the supply and cutoff of hydrogen gas from the second fuel tank 31 to the fuel cell stack 11 can be switched. As the second main check valve 32, for example, a solenoid valve whose opening and closing is controlled by the FCECU 61 can be used. The second main check valve 32 is provided in the second supply path 43 or the second fuel tank 31.
第2圧力調整弁33は、第2燃料タンク31から放出された水素ガスの圧力を調整する。第2圧力調整弁33は、第2燃料タンク31から放出された水素ガスを減圧させるレギュレータである。第2圧力調整弁33は、第2供給路43に設けられている。第2圧力調整弁33は、水素ガスの流れる方向において第2主止弁32よりも下流に設けられている。 The second pressure adjusting valve 33 adjusts the pressure of the hydrogen gas released from the second fuel tank 31. The second pressure regulating valve 33 is a regulator that reduces the pressure of the hydrogen gas released from the second fuel tank 31. The second pressure regulating valve 33 is provided in the second supply path 43. The second pressure regulating valve 33 is provided downstream of the second main stop valve 32 in the direction in which hydrogen gas flows.
第2圧力センサ34は、水素ガスの流れる方向において第2主止弁32と第2圧力調整弁33との間に設けられている。第2圧力センサ34は、第2主止弁32と第2圧力調整弁33との間の圧力を測定する。第2主止弁32が開いている状態で、第2圧力センサ34によって測定される圧力は、第2燃料タンク31の内圧P2とみなすことができる。第2圧力センサ34の測定値は、FCECU61に出力される。第2温度センサ35は、第2燃料タンク31の温度T2を測定する。第2温度センサ35の測定値は、FCECU61に出力される。なお、第2燃料タンク31の温度T2とは、第2燃料タンク31の内部温度である。 The second pressure sensor 34 is provided between the second main stop valve 32 and the second pressure regulating valve 33 in the direction in which hydrogen gas flows. The second pressure sensor 34 measures the pressure between the second main stop valve 32 and the second pressure regulating valve 33. The pressure measured by the second pressure sensor 34 with the second main check valve 32 open can be regarded as the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. The measured value of the second pressure sensor 34 is output to the FCECU 61. The second temperature sensor 35 measures the temperature T2 of the second fuel tank 31. The measured value of the second temperature sensor 35 is output to the FCECU 61. The temperature T2 of the second fuel tank 31 is the internal temperature of the second fuel tank 31.
インジェクタ46は、接続路44に設けられている。インジェクタ46は、開かれることにより水素ガスを噴射し、燃料電池スタック11に水素ガスを供給する。インジェクタ46としては、例えば、電磁的に駆動する電磁駆動式のものが用いられる。 The injector 46 is provided in the connecting path 44. When the injector 46 is opened, it injects hydrogen gas and supplies hydrogen gas to the fuel cell stack 11. As the injector 46, for example, an electromagnetically driven injector 46 is used.
第3圧力センサ45は、接続路44に設けられている。第3圧力センサ45は、水素ガスの流れる方向においてインジェクタ46よりも上流に設けられている。第3圧力センサ45は、水素ガスの流れる方向においてインジェクタ46よりも上流の圧力P3を測定する。第3圧力センサ45の測定値は、FCECU61に出力される。 The third pressure sensor 45 is provided in the connecting path 44. The third pressure sensor 45 is provided upstream of the injector 46 in the direction in which hydrogen gas flows. The third pressure sensor 45 measures the pressure P3 upstream of the injector 46 in the direction in which the hydrogen gas flows. The measured value of the third pressure sensor 45 is output to the FCECU 61.
燃料ガス供給装置20は、逆止弁56を備える。逆止弁56は、充填路53、第1分岐路54及び第2分岐路55に1つずつ設けられている。逆止弁56は、レセプタクル51から各燃料タンク21,31に向かう方向への水素ガスの流れを許容する一方で、各燃料タンク21,31からレセプタクル51に向かう方向への水素ガスの流れを規制する。 The fuel gas supply device 20 includes a check valve 56. A check valve 56 is provided in each of the filling path 53, the first branch path 54, and the second branch path 55. The check valve 56 allows the flow of hydrogen gas from the receptacle 51 toward the fuel tanks 21 and 31, while restricting the flow of hydrogen gas from the fuel tanks 21 and 31 toward the receptacle 51. To do.
FCECU61には、車両ECU71が接続されている。車両ECU71は、車両の制御を行う電子制御ユニットである。車両ECU71のハードウェア構成は、例えば、FCECU61と同様である。車両ECU71には、車両の起動状態と停止状態とを切り替えるためのスタートスイッチ72が接続されている。車両ECU71は、車両の搭乗者によるスタートスイッチ72の操作により車両の起動状態と停止状態とを切り替える。起動状態とは、車両の搭乗者の操作により車両の走行や、補機等の車載電力機器の駆動が可能な状態である。停止状態とは、車両の搭乗者により車両の操作が行われても、車両の走行や車載電力機器の駆動が行われない状態である。FCECU61と、車両ECU71とは、CAN:Controller Area NetworkやLIN:Local Interconnect Networkなどの通信プロトコルで互いに通信を行うことが可能である。 A vehicle ECU 71 is connected to the FCE ECU 61. The vehicle ECU 71 is an electronic control unit that controls the vehicle. The hardware configuration of the vehicle ECU 71 is, for example, the same as that of the FCE ECU 61. A start switch 72 for switching between a vehicle start state and a vehicle stop state is connected to the vehicle ECU 71. The vehicle ECU 71 switches between the started state and the stopped state of the vehicle by operating the start switch 72 by the passenger of the vehicle. The activated state is a state in which the vehicle can be driven and an in-vehicle electric power device such as an auxiliary machine can be driven by the operation of the passenger of the vehicle. The stopped state is a state in which the vehicle is not driven or the in-vehicle electric power device is not driven even if the vehicle is operated by the passenger of the vehicle. The FCECU 61 and the vehicle ECU 71 can communicate with each other by a communication protocol such as CAN: Controller Area Network or LIN: Local Interconnect Network.
次に、燃料タンク21,31に水素ガスを充填するための充填装置81について説明する。充填装置81は、レセプタクル51に接続されるプラグ82と、充填装置81を制御する制御部83と、圧力センサ84と、を備える。制御部83は、プラグ82からの水素ガスの供給と停止とを制御する。燃料タンク21,31に水素ガスを充填する際には、プラグ82がレセプタクル51に接続され、レセプタクル51を介して充填流路52に水素ガスが供給される。充填流路52に供給された水素ガスは、第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31に充填される。充填流路52に供給された水素ガスは、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差に従って燃料タンク21,31に充填される。圧力センサ84は、充填装置81から燃料タンク21,31に供給される水素ガスの圧力である供給圧を測定する。 Next, a filling device 81 for filling the fuel tanks 21 and 31 with hydrogen gas will be described. The filling device 81 includes a plug 82 connected to the receptacle 51, a control unit 83 for controlling the filling device 81, and a pressure sensor 84. The control unit 83 controls the supply and stop of the hydrogen gas from the plug 82. When the fuel tanks 21 and 31 are filled with hydrogen gas, the plug 82 is connected to the receptacle 51, and the hydrogen gas is supplied to the filling flow path 52 via the receptacle 51. The hydrogen gas supplied to the filling flow path 52 is filled in the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31. The hydrogen gas supplied to the filling flow path 52 is filled in the fuel tanks 21 and 31 according to the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. The pressure sensor 84 measures the supply pressure, which is the pressure of the hydrogen gas supplied from the filling device 81 to the fuel tanks 21 and 31.
制御部83は、車両にプラグ82が接続されると、各燃料タンク21,31への水素ガスの充填を開始する。制御部83は、圧力センサ84によって測定される圧力が予め定められた設定圧に達すると水素ガスの充填を終了する。本実施形態において、燃料タンク21,31の満充填とは、圧力センサ84の測定値が設定圧になることである。 When the plug 82 is connected to the vehicle, the control unit 83 starts filling the fuel tanks 21 and 31 with hydrogen gas. When the pressure measured by the pressure sensor 84 reaches a predetermined set pressure, the control unit 83 ends the filling of hydrogen gas. In the present embodiment, the full filling of the fuel tanks 21 and 31 means that the measured value of the pressure sensor 84 becomes the set pressure.
次に、FCECU61が行う制御について説明を行う。
車両の搭乗者によるスタートスイッチ72の操作によって車両の状態が停止状態から起動状態に切り替えられると、車両ECU71はFCECU61に発電要求指令を与える。FCECU61は、発電要求指令を受けると、燃料電池スタック11に空気が供給されるように空気供給系12の制御を行う。FCECU61は、燃料電池スタック11に水素ガスが供給されるように燃料ガス供給装置20を制御する。以下、車両が起動状態のときにFCECU61により行われる燃料ガス供給装置20の制御について説明する。
Next, the control performed by the FCECU 61 will be described.
When the state of the vehicle is switched from the stopped state to the started state by the operation of the start switch 72 by the passenger of the vehicle, the vehicle ECU 71 gives a power generation request command to the FCE ECU 61. Upon receiving the power generation request command, the FCECU 61 controls the air supply system 12 so that air is supplied to the fuel cell stack 11. The FCECU 61 controls the fuel gas supply device 20 so that hydrogen gas is supplied to the fuel cell stack 11. Hereinafter, the control of the fuel gas supply device 20 performed by the FCECU 61 when the vehicle is in the activated state will be described.
図2に示すように、FCECU61は、発電要求指令を受けると、ステップS1〜ステップS4の処理を行う。FCECU61は、ステップS1〜ステップS4の処理を終えると、次の制御周期からステップS2〜ステップS4の処理を繰り返し行う。即ち、ステップS1の処理は、発電要求指令を受けた最初の1回のみ行われ、以降の制御周期ではステップS1の処理を除いた処理が繰り返し行われることになる。 As shown in FIG. 2, the FCECU 61 performs the processes of steps S1 to S4 when it receives the power generation request command. When the FCECU 61 finishes the processing of steps S1 to S4, the FCECU 61 repeats the processing of steps S2 to S4 from the next control cycle. That is, the process of step S1 is performed only once when the power generation request command is received, and the process excluding the process of step S1 is repeatedly performed in the subsequent control cycle.
FCECU61は、ステップS1において第1主止弁22及び第2主止弁32を開く。なお、第1主止弁22及び第2主止弁32は、車両が停止状態の場合には閉じられている。 The FCECU 61 opens the first main check valve 22 and the second main check valve 32 in step S1. The first main check valve 22 and the second main check valve 32 are closed when the vehicle is stopped.
次に、FCECU61は、ステップS2において、第1圧力センサ24の測定値が第2圧力センサ34の測定値よりも所定値以上低いか否かを判定する。即ち、FCECU61は、第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも所定値以上低いか否かを判定する。ステップS2の判定結果が肯定の場合、FCECU61はステップS3の処理を行う。ステップS2の判定結果が否定の場合、FCECU61はステップS4の処理を行う。なお、ステップS2で測定された第1圧力センサ24の測定値及び第2圧力センサ34の測定値は、FCECU61のRAMに記憶されている。 Next, in step S2, the FCECU 61 determines whether or not the measured value of the first pressure sensor 24 is lower than the measured value of the second pressure sensor 34 by a predetermined value or more. That is, the FCECU 61 determines whether or not the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 by a predetermined value or more. If the determination result in step S2 is affirmative, the FCECU 61 performs the process in step S3. If the determination result in step S2 is negative, the FCECU 61 performs the process in step S4. The measured value of the first pressure sensor 24 and the measured value of the second pressure sensor 34 measured in step S2 are stored in the RAM of the FCECU 61.
FCECU61は、ステップS3において、第2主止弁32を開く。なお、FCECU61は、ステップS3の処理を行う時点で、既に第2主止弁32が開かれている場合、第2主止弁32が開かれている状態を維持する。これにより、第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の両方から水素ガスが放出される。 The FCECU 61 opens the second main check valve 32 in step S3. If the second main check valve 32 is already open at the time of processing in step S3, the FCECU 61 maintains the state in which the second main check valve 32 is open. As a result, hydrogen gas is released from both the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31.
FCECU61は、ステップS4において、第2主止弁32を閉じる。なお、FCECU61は、ステップS4の処理を行う時点で、既に、第2主止弁32が閉じられている場合、この状態を維持する。これにより、第1燃料タンク21から水素ガスが放出される。ステップS2の判定結果によって第2主止弁32の開閉が切り替えられるといえる。FCECU61は、燃料電池スタック11の発電時には、第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも所定値以上低くなるように制御を行っている。ステップS2〜ステップS4の処理を実行することで、FCECU61は圧力制御部として機能している。なお、ステップS4で第2主止弁32が閉じられた場合、以降の制御周期ではステップS2の判定結果が肯定になるまで第2圧力センサ34により第2燃料タンク31の内圧P2を測定できなくなる。第2主止弁32が閉じられた場合、第2燃料タンク31の内圧P2に変化が生じなくなるため、ステップS2の判定では、ステップS4で第2主止弁32が閉じられる前の第2圧力センサ34の測定値を用いて判定を行えばよい。即ち、FCECU61のRAMに記憶されている第2圧力センサ34の測定値を用いて判定を行えばよい。 The FCECU 61 closes the second main check valve 32 in step S4. If the second main check valve 32 is already closed at the time of processing in step S4, the FCECU 61 maintains this state. As a result, hydrogen gas is released from the first fuel tank 21. It can be said that the opening / closing of the second main check valve 32 is switched depending on the determination result in step S2. The FCECU 61 controls the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 to be lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 by a predetermined value or more at the time of power generation of the fuel cell stack 11. By executing the processes of steps S2 to S4, the FCECU 61 functions as a pressure control unit. When the second main check valve 32 is closed in step S4, the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 cannot be measured by the second pressure sensor 34 until the determination result in step S2 becomes affirmative in the subsequent control cycle. .. When the second main check valve 32 is closed, the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 does not change. Therefore, in the determination in step S2, the second pressure before the second main stop valve 32 is closed in step S4. The determination may be made using the measured value of the sensor 34. That is, the determination may be made using the measured value of the second pressure sensor 34 stored in the RAM of the FCECU 61.
FCECU61は、インジェクタ46を制御することで、第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の両方、あるいは、第1燃料タンク21のみから接続路44に供給された水素ガスを燃料電池スタック11に供給する。 By controlling the injector 46, the FCECU 61 supplies hydrogen gas supplied to the connection path 44 from both the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 or only the first fuel tank 21 to the fuel cell stack 11. To do.
ステップS2〜ステップS4の処理が繰り返し行われると、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差は、所定値に追従することになる。本実施形態の所定値は、予め定められた固定値である。 When the processes of steps S2 to S4 are repeated, the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 follows a predetermined value. The predetermined value of this embodiment is a predetermined fixed value.
以下、所定値について詳細に説明を行う。
図3には、本実施形態の燃料ガス供給装置20を用いた場合の車両の稼働時間と、各燃料タンク21,31の内圧との関係を示す。車両の稼働時間は燃料電池スタック11の発電時間と捉えることもできる。
Hereinafter, the predetermined value will be described in detail.
FIG. 3 shows the relationship between the operating time of the vehicle when the fuel gas supply device 20 of the present embodiment is used and the internal pressures of the fuel tanks 21 and 31. The operating time of the vehicle can also be regarded as the power generation time of the fuel cell stack 11.
図3に示すように、時刻T0で車両の稼働を開始した段階では、第1燃料タンク21のみから水素ガスが供給される。時刻T10になると、第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも所定値以上低くなり、第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の両方から水素ガスが供給されるようになる。時刻T10以降は、第1燃料タンク21からの水素ガスの供給と、第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の両方からの水素ガスの供給とが第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差が所定値以上になるか否かによって切り替えられる。これにより、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差は、略一定に維持される。 As shown in FIG. 3, when the vehicle starts operation at time T0, hydrogen gas is supplied only from the first fuel tank 21. At time T10, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 becomes lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 by a predetermined value or more, and hydrogen gas is supplied from both the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31. Will be. After time T10, the supply of hydrogen gas from the first fuel tank 21 and the supply of hydrogen gas from both the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 are the internal pressures P1 and the second of the first fuel tank 21. The switching is performed depending on whether or not the difference between the fuel tank 31 and the internal pressure P2 becomes a predetermined value or more. As a result, the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 is maintained substantially constant.
第1燃料タンク21の内圧P1が内圧P11となった時刻である時刻T20で、各燃料タンク21,31に水素ガスの充填を開始したとし、規定内圧に達するまで各燃料タンク21,31に水素ガスを充填したとする。規定内圧は、例えば、各燃料タンク21,31が満充填の場合の内圧である。規定内圧と、時刻T20での各燃料タンク21,31の内圧P1,P2との差を差圧とすると、第1燃料タンク21の差圧ΔP1は、第2燃料タンク31の差圧ΔP2よりも大きい。差圧ΔP1と差圧ΔP2との差は、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差と同一であり、所定値とみなすことができる。 It is assumed that the fuel tanks 21 and 31 are filled with hydrogen gas at time T20, which is the time when the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 becomes the internal pressure P11, and hydrogen is filled in the fuel tanks 21 and 31 until the specified internal pressure is reached. Suppose it is filled with gas. The specified internal pressure is, for example, the internal pressure when the fuel tanks 21 and 31 are fully filled. Assuming that the difference between the specified internal pressure and the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31 at time T20 is the differential pressure, the differential pressure ΔP1 of the first fuel tank 21 is larger than the differential pressure ΔP2 of the second fuel tank 31. large. The difference between the differential pressure ΔP1 and the differential pressure ΔP2 is the same as the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31, and can be regarded as a predetermined value.
図4には、充填差圧と、燃料タンク21,31の温度T1,T2との関係を示している。充填差圧とは、燃料タンク21,31に水素ガスを充填した際の充填前の燃料タンク21,31の内圧P1,P2と、充填後の燃料タンク21,31の内圧P1,P2との差である。即ち、水素ガスの充填により上昇した内圧である。図4から把握できるように、第1燃料タンク21よりも放熱性の低い第2燃料タンク31は、第1燃料タンク21に比べて、水素ガスを充填した際に温度が上昇しやすい。また、各燃料タンク21,31は、充填差圧が大きいほど上昇する温度が大きい。 FIG. 4 shows the relationship between the filling differential pressure and the temperatures T1 and T2 of the fuel tanks 21 and 31. The filling differential pressure is the difference between the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31 before filling and the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31 after filling when the fuel tanks 21 and 31 are filled with hydrogen gas. Is. That is, it is the internal pressure increased by filling with hydrogen gas. As can be seen from FIG. 4, the temperature of the second fuel tank 31, which has lower heat dissipation than that of the first fuel tank 21, tends to rise when filled with hydrogen gas, as compared with the first fuel tank 21. Further, the temperature of each of the fuel tanks 21 and 31 rises as the filling differential pressure increases.
差圧ΔP1分の水素ガスを第1燃料タンク21に充填したときの第1燃料タンク21の温度T1と、差圧ΔP2分の水素ガスを第2燃料タンク31に充填したときの第2燃料タンク31の温度T2とは同一である。本実施形態の所定値は、第1燃料タンク21の内圧P1が内圧P11の状態から水素ガスの充填を開始し、規定内圧に達するまで水素ガスを充填した場合に第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2とが同一になる値といえる。仮に、内圧P11が第1燃料タンク21の充填率が20%のときの第1燃料タンク21の内圧P1であれば、第1燃料タンク21の充填率が20%の状態から水素ガスの充填を開始すると、燃料タンク21,31の内圧P1,P2が規定内圧になった時点で第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2は同一になるといえる。内圧P11は、車両の使用環境や、車両の種類によって任意に定められる値であり、例えば、燃料タンク21,31への水素ガスの充填が行われやすい圧力である。燃料タンク21,31の充填率が20%〜50%になった場合に充填が行われやすいと予測される車両では、充填率が20%〜50%のときの内圧P11から所定値を求めればよい。 The temperature T1 of the first fuel tank 21 when the first fuel tank 21 is filled with hydrogen gas having a differential pressure ΔP1 and the second fuel tank when the second fuel tank 31 is filled with hydrogen gas having a differential pressure ΔP2. It is the same as the temperature T2 of 31. The predetermined value of the present embodiment is the temperature T1 of the first fuel tank 21 when the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 starts filling with hydrogen gas from the state of the internal pressure P11 and is filled with hydrogen gas until the specified internal pressure is reached. And the temperature T2 of the second fuel tank 31 can be said to be the same value. If the internal pressure P11 is the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 when the filling rate of the first fuel tank 21 is 20%, hydrogen gas is filled from the state where the filling rate of the first fuel tank 21 is 20%. When started, it can be said that the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 become the same when the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31 reach the specified internal pressure. The internal pressure P11 is a value arbitrarily determined depending on the usage environment of the vehicle and the type of the vehicle, and is, for example, a pressure at which the fuel tanks 21 and 31 are easily filled with hydrogen gas. In a vehicle that is predicted to be easily filled when the filling rate of the fuel tanks 21 and 31 is 20% to 50%, a predetermined value can be obtained from the internal pressure P11 when the filling rate is 20% to 50%. Good.
所定値の大小により、水素ガスの充填を行った際の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2との差は変化し得る。所定値を過剰に小さくすると、水素ガスの充填を行った際の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2との差を十分に小さくできないおそれがある。所定値は、水素ガスの充填が行われると予測される充填率のときの第1燃料タンク21の内圧P1、各燃料タンク21,31の放熱性等を考慮した上で、水素ガスの充填を行った際に第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2との差が小さくなるように設定される。 The difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 when the hydrogen gas is filled can change depending on the magnitude of the predetermined value. If the predetermined value is made excessively small, the difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 when the hydrogen gas is filled may not be sufficiently reduced. The predetermined value is filled with hydrogen gas in consideration of the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the heat dissipation of the fuel tanks 21 and 31 at the filling rate predicted to be filled with hydrogen gas. When this is done, the difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 is set to be small.
なお、第1燃料タンク21の内圧P1が内圧P11以上や内圧P11未満の状態から水素ガスの充填を開始した場合であっても、2つの燃料タンク21,31の内圧P1,P2が同一の状態から水素ガスの充填を開始する場合に比べて、第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2の差を小さくできる。また、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差が所定値未満であっても、第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも低ければ、水素ガスの充填を行った際の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2差を小さくできる。即ち、図3に示す時刻T10以前や、時刻T20以降等で水素ガスの充填を終了した場合であっても、充填終了時の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2差を小さくできる。 Even when hydrogen gas filling is started from a state where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is equal to or higher than the internal pressure P11 or lower than the internal pressure P11, the internal pressures P1 and P2 of the two fuel tanks 21 and 31 are the same. The difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 can be reduced as compared with the case where the filling of hydrogen gas is started from. Further, even if the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 is less than a predetermined value, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is larger than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. If it is low, the difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 when the hydrogen gas is filled can be reduced. That is, even when the hydrogen gas filling is completed before the time T10 shown in FIG. 3 or after the time T20, the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 at the end of the filling are completed. The difference can be reduced.
なお、FCECU61は、燃料電池スタック11の発電時には、第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも低くなるように制御を行っている。しかしながら、図3に示すように、燃料電池スタック11の発電開始時には第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2を上回る場合が生じ得る。 The FCECU 61 controls the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 to be lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 during power generation of the fuel cell stack 11. However, as shown in FIG. 3, at the start of power generation of the fuel cell stack 11, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 may exceed the internal pressure P2 of the second fuel tank 31.
本実施形態の作用について説明する。
図5には、比較例として第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から充填流路52に水素ガスを供給した場合の第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の内圧P1,P2の変化を示している。また、図6には、比較例として第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から充填流路52に水素ガスを供給した場合の第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31の温度T1,T2の変化を示している。
The operation of this embodiment will be described.
In FIG. 5, as a comparative example, the first fuel tank 21 and the first fuel tank 21 and the first when hydrogen gas is supplied to the filling flow path 52 from the state where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are the same. 2 Changes in the internal pressures P1 and P2 of the fuel tank 31 are shown. Further, in FIG. 6, as a comparative example, the first fuel tank 21 is a case where hydrogen gas is supplied to the filling flow path 52 from the same state where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are the same. And the changes in the temperatures T1 and T2 of the second fuel tank 31 are shown.
図5に示すように、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から充填流路52に水素ガスを供給した場合、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2は同じように上昇する。 As shown in FIG. 5, when hydrogen gas is supplied to the filling flow path 52 from the same state where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are the same, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 And the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 rises in the same manner.
図6に示すように、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同じように上昇すると、第1燃料タンク21の放熱性と第2燃料タンク31の放熱性との差を原因として、第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2との差は時間経過に伴い大きくなる。水素ガスの熱膨張により、第2燃料タンク31のガス密度は、第1燃料タンク21のガス密度よりも低くなるといえる。水素ガスの充填が終了すると、2つの燃料タンク21,31の温度差は小さくなっていく。温度差が小さくなるにつれて、2つの燃料タンク21,31の内圧P1,P2は低くなる。この際、温度が大きく低下する第2燃料タンク31の方が第1燃料タンク21よりも内圧が大きく低下する。即ち、充填終了時に2つの燃料タンク21,31の内圧P1,P2が同一であっても、2つの燃料タンク21,31の放熱性の差を原因として、第2燃料タンク31の充填率は第1燃料タンク21の充填率よりも低くなる。 As shown in FIG. 6, when the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 rise in the same manner, the heat dissipation of the first fuel tank 21 and the heat dissipation of the second fuel tank 31 become Due to the difference between the two, the difference between the temperature T1 of the first fuel tank 21 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 becomes large with the passage of time. It can be said that the gas density of the second fuel tank 31 becomes lower than the gas density of the first fuel tank 21 due to the thermal expansion of the hydrogen gas. When the filling of hydrogen gas is completed, the temperature difference between the two fuel tanks 21 and 31 becomes smaller. As the temperature difference becomes smaller, the internal pressures P1 and P2 of the two fuel tanks 21 and 31 decrease. At this time, the internal pressure of the second fuel tank 31, whose temperature is significantly lowered, is significantly lower than that of the first fuel tank 21. That is, even if the internal pressures P1 and P2 of the two fuel tanks 21 and 31 are the same at the end of filling, the filling rate of the second fuel tank 31 is the second due to the difference in heat dissipation between the two fuel tanks 21 and 31. 1 It is lower than the filling rate of the fuel tank 21.
図7に示すように、本実施形態の燃料ガス供給装置20では、水素ガスの充填を開始する時点で第1燃料タンク21の内圧P1が第2燃料タンク31の内圧P2よりも低い。充填装置81から充填路53に供給された水素ガスは、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2の差に従い第1燃料タンク21及び第2燃料タンク31に充填される。第1燃料タンク21の内圧P1は、第2燃料タンク31の内圧P2よりも低いため、充填路53に水素ガスが供給されると、水素ガスは第1燃料タンク21に供給されやすい。時間経過に伴い、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2は同一になる。水素ガスの充填時には第1燃料タンク21の内圧P1は第2燃料タンク31よりも大きく上昇することになる。 As shown in FIG. 7, in the fuel gas supply device 20 of the present embodiment, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 at the time when the filling of hydrogen gas is started. The hydrogen gas supplied from the filling device 81 to the filling path 53 is filled in the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 according to the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. .. Since the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31, when hydrogen gas is supplied to the filling path 53, the hydrogen gas is likely to be supplied to the first fuel tank 21. With the passage of time, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 become the same. When filled with hydrogen gas, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 rises more than that of the second fuel tank 31.
図8には、図7に示したように燃料タンク21,31の内圧P1,P2が変化した場合の時間と温度との関係を示す。燃料タンク21,31の内圧P1,P2の上昇が大きいほど、燃料タンク21,31の温度の上昇も大きくなる。従って、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2が同じ状態から水素ガスの充填を開始する場合に比べて、第1燃料タンク21の温度T1は大きく上昇する。一方で、第1燃料タンク21は第2燃料タンク31よりも放熱性が高いため、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2が同一になると、第2燃料タンク31に比べて緩やかに温度が上昇することになる。結果として、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2が同じ状態から水素ガスの充填を開始する場合に比べて、充填終了時の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2の差は小さくなる。即ち、水素ガスの充填が終了し、2つの燃料タンク21,31の温度が低下しても、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差が小さい。従って、第1燃料タンク21が規定内圧になった時点で水素ガスの充填が終了された場合であっても、第2燃料タンク31の充填率が高くなる。 FIG. 8 shows the relationship between the time and the temperature when the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31 change as shown in FIG. The greater the rise in the internal pressures P1 and P2 of the fuel tanks 21 and 31, the greater the rise in the temperature of the fuel tanks 21 and 31. Therefore, the temperature T1 of the first fuel tank 21 rises significantly as compared with the case where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 start filling with hydrogen gas from the same state. On the other hand, since the first fuel tank 21 has higher heat dissipation than the second fuel tank 31, when the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 become the same, the second fuel tank 31 becomes available. The temperature will rise more slowly than that. As a result, the temperatures T1 and the first of the first fuel tank 21 at the end of filling are compared with the case where the filling of hydrogen gas is started from the same state of the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. 2 The difference in temperature T2 of the fuel tank 31 becomes small. That is, even if the filling of hydrogen gas is completed and the temperatures of the two fuel tanks 21 and 31 decrease, the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 is small. Therefore, even if the filling of the hydrogen gas is completed when the first fuel tank 21 reaches the specified internal pressure, the filling rate of the second fuel tank 31 becomes high.
なお、第1分岐路54に流量制御機構を設けることで、充填装置81により水素ガスを充填する際に第1燃料タンク21への水素ガスの流量を制限することも考えられる。この場合、水素ガスの充填時に、第1燃料タンク21の内圧P1の上昇を第2燃料タンク31の内圧P2の上昇よりも制限することで、第1燃料タンク21の充填率と第2燃料タンク31の充填率との差を小さくすることができる。これにより、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から水素ガスの充填を開始した場合であっても、第2燃料タンク31の充填率を向上させることが可能である。 It is also conceivable to provide a flow rate control mechanism in the first branch path 54 to limit the flow rate of hydrogen gas to the first fuel tank 21 when the filling device 81 fills the hydrogen gas. In this case, the filling rate of the first fuel tank 21 and the filling rate of the second fuel tank are limited by limiting the rise of the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 to the rise of the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 when the hydrogen gas is filled. The difference from the filling rate of 31 can be reduced. As a result, even when the filling rate of hydrogen gas is started from the same state of the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31, the filling rate of the second fuel tank 31 is improved. It is possible.
しかしながら、第1分岐路54に流量制御機構を設けた場合、充填装置81による水素ガスの充填中に流量制御機構を制御することで、第1燃料タンク21に充填される水素ガスの量を調整する必要がある。充填装置81により水素ガスの充填を行う際には、車両が停止状態にされている。車両が停止状態の場合、FCECU61は、スリープモードにされている。スリープモードは、一部あるいは全ての機能が制限された状態である。従って、流量制御機構を制御するためには、FCECU61をウェイクアップさせる必要があり、消費電力の増大を招く。更に、流量制御機構を設けることで、部品点数の増加を招く。 However, when the flow rate control mechanism is provided in the first branch passage 54, the amount of hydrogen gas filled in the first fuel tank 21 is adjusted by controlling the flow rate control mechanism during filling of the hydrogen gas by the filling device 81. There is a need to. When the filling device 81 fills the hydrogen gas, the vehicle is stopped. When the vehicle is stopped, the FCECU 61 is in sleep mode. The sleep mode is a state in which some or all functions are restricted. Therefore, in order to control the flow rate control mechanism, it is necessary to wake up the FCECU 61, which causes an increase in power consumption. Further, by providing the flow rate control mechanism, the number of parts is increased.
また、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から水素ガスの充填を開始した場合であっても、第2燃料タンク31が満充填になるまで水素ガスの充填を行うことで、第2燃料タンク31の充填率を向上させることができる。しかしながら、第2燃料タンク31が満充填になるまで水素ガスを充填すると、第1燃料タンク21には水素ガスが過充填されることになる。 Further, even when the filling of hydrogen gas is started from the state where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are the same, hydrogen is hydrogen until the second fuel tank 31 is fully filled. By filling the gas, the filling rate of the second fuel tank 31 can be improved. However, if the second fuel tank 31 is filled with hydrogen gas until it is fully filled, the first fuel tank 21 will be overfilled with hydrogen gas.
これに対し、本実施形態では、FCECU61が燃料電池スタック11の発電中に第1主止弁22及び第2主止弁32を制御し、第1燃料タンク21の内圧P1を第2燃料タンク31の内圧P2より低くすることで、水素ガスを充填する際に第2燃料タンク31の充填率を向上させることができる。従って、充填装置81による水素ガスの充填中にFCECU61により流量制御機構の制御を行う必要がない。また、本実施形態では、第1燃料タンク21の充填率と第2燃料タンク31の充填率との差を小さくすることで第2燃料タンク31の充填率を向上させているため、第2燃料タンク31の充填率を向上させても、第1燃料タンク21が過充填になりにくい。 On the other hand, in the present embodiment, the FCECU 61 controls the first main stop valve 22 and the second main stop valve 32 during the power generation of the fuel cell stack 11, and the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 is set to the second fuel tank 31. By making the internal pressure lower than P2, the filling rate of the second fuel tank 31 can be improved when filling hydrogen gas. Therefore, it is not necessary to control the flow rate control mechanism by the FCECU 61 during the filling of hydrogen gas by the filling device 81. Further, in the present embodiment, the filling rate of the second fuel tank 31 is improved by reducing the difference between the filling rate of the first fuel tank 21 and the filling rate of the second fuel tank 31, so that the second fuel Even if the filling rate of the tank 31 is improved, the first fuel tank 21 is unlikely to be overfilled.
本実施形態の効果について説明する。
(1)燃料電池スタック11の発電中に第1燃料タンク21の内圧P1を第2燃料タンク31の内圧P2よりも低くすることで、水素ガスを充填する際に第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2との差を小さくすることができる。従って、水素ガスの熱膨張を原因とする第1燃料タンク21と第2燃料タンク31の充填率の差を小さくすることができる。第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から水素ガスを充填する場合に比べて、第2燃料タンク31の充填率を向上させることができる。詳細にいえば、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2とが同一の状態から水素ガスを充填する場合、第1燃料タンク21が満充填になった時点で水素ガスの充填を終了すると、第1燃料タンク21の充填率と第2燃料タンク31の充填率の差の分だけ第2燃料タンク31の充填率が第1燃料タンク21の充填率より低くなる。これに対して、第1燃料タンク21の充填率と第2燃料タンク31の充填率との差を小さくすることで、第1燃料タンク21の充填率と第2燃料タンク31の充填率との差を原因とする第2燃料タンク31の充填不足を抑制することができる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) By lowering the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 to be lower than the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 during power generation of the fuel cell stack 11, the temperature T1 of the first fuel tank 21 is filled with hydrogen gas. The difference between the temperature T2 and the temperature T2 of the second fuel tank 31 can be reduced. Therefore, the difference in filling rate between the first fuel tank 21 and the second fuel tank 31 due to the thermal expansion of hydrogen gas can be reduced. Compared with the case where the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are filled with hydrogen gas from the same state, the filling rate of the second fuel tank 31 can be improved. More specifically, when the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 are filled with hydrogen gas from the same state, the hydrogen gas is filled when the first fuel tank 21 is fully filled. When the filling rate of the first fuel tank 21 is completed, the filling rate of the second fuel tank 31 becomes lower than the filling rate of the first fuel tank 21 by the difference between the filling rate of the first fuel tank 21 and the filling rate of the second fuel tank 31. On the other hand, by reducing the difference between the filling rate of the first fuel tank 21 and the filling rate of the second fuel tank 31, the filling rate of the first fuel tank 21 and the filling rate of the second fuel tank 31 can be reduced. Insufficient filling of the second fuel tank 31 due to the difference can be suppressed.
(2)FCECU61は、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差が所定値以上になるように制御を行っている。所定値を設定することで、第1燃料タンク21の内圧P1と第2燃料タンク31の内圧P2との差を調整することができる。 (2) The FCECU 61 controls so that the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 becomes a predetermined value or more. By setting a predetermined value, the difference between the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 can be adjusted.
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○FCECU61は、第1圧力センサ24の測定値、即ち、第1燃料タンク21の内圧P1が予め定められた閾値に達するまでは第1燃料タンク21のみから燃料電池スタック11に水素ガスが供給されるように第1主止弁22及び第2主止弁32を制御してもよい。閾値としては、例えば、第1燃料タンク21の水素ガスが尽きることを検出できるように設定された値である。例えば、閾値は、第1燃料タンク21の水素ガスが尽きた場合の内圧P1にマージンを加えた値に設定される。FCECU61は、第1圧力センサ24の測定値が閾値に達するまでは、第2主止弁32を閉じている。FCECU61は、第1圧力センサ24の測定値が閾値に達すると、第2主止弁32を開き、第2燃料タンク31から燃料電池スタック11に水素ガスが供給されるように制御を行う。FCECU61は、第1燃料タンク21の水素ガスを優先的に使用し、第1燃料タンク21の水素ガスが尽きる、あるいは、尽きかけると第2燃料タンク31の水素ガスを使用するといえる。第1圧力センサ24の測定値が予め定められた閾値に達するまでは第1燃料タンク21のみから水素ガスを供給すればよいため、FCECU61が行う制御を簡易にすることができる。
The embodiment can be modified and implemented as follows. The embodiments and the following modifications can be implemented in combination with each other to the extent that they are technically consistent.
○ The FCECU 61 supplies hydrogen gas to the fuel cell stack 11 only from the first fuel tank 21 until the measured value of the first pressure sensor 24, that is, the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 reaches a predetermined threshold value. The first main stop valve 22 and the second main stop valve 32 may be controlled as such. The threshold value is, for example, a value set so that it can be detected that the hydrogen gas in the first fuel tank 21 is exhausted. For example, the threshold value is set to a value obtained by adding a margin to the internal pressure P1 when the hydrogen gas in the first fuel tank 21 is exhausted. The FCECU 61 closes the second main check valve 32 until the measured value of the first pressure sensor 24 reaches the threshold value. When the measured value of the first pressure sensor 24 reaches the threshold value, the FCECU 61 opens the second main stop valve 32 and controls so that hydrogen gas is supplied from the second fuel tank 31 to the fuel cell stack 11. It can be said that the FCECU 61 preferentially uses the hydrogen gas of the first fuel tank 21, and when the hydrogen gas of the first fuel tank 21 is exhausted or is exhausted, the hydrogen gas of the second fuel tank 31 is used. Since hydrogen gas only needs to be supplied from the first fuel tank 21 until the measured value of the first pressure sensor 24 reaches a predetermined threshold value, the control performed by the FCECU 61 can be simplified.
○燃料ガス供給装置20は、3つ以上の燃料タンクを備えていてもよい。この場合、3つ以上の燃料タンクのうち2つの燃料タンクを組み合わせた全ての組み合わせについて、第1燃料タンクと第2燃料タンクの関係性が成立すればよい。例えば、燃料ガス供給装置20が3つの燃料タンクを備えており、最も放熱性の高い燃料タンクを高放熱燃料タンク、2番目に放熱性の高い燃料タンクを中放熱燃料タンク、最も放熱性の低い燃料タンクを低放熱燃料タンクとした場合を想定する。この場合、高放熱燃料タンクと中放熱燃料タンクの組み合わせでは、高放熱燃料タンクが第1燃料タンクとなり、中放熱燃料タンクが第2燃料タンクとなる。FCECU61は、燃料電池スタック11の発電時には、高放熱燃料タンクの内圧が中放熱燃料タンクの内圧よりも低くなるように制御を行う。中放熱燃料タンクと低放熱燃料タンクの組み合わせでは、中放熱燃料タンクが第1燃料タンクとなり、低放熱燃料タンクが第2燃料タンクとなる。FCECU61は、燃料電池スタック11の発電時には、中放熱燃料タンクの内圧が低放熱燃料タンクの内圧よりも低くなるように制御を行う。同様に、高放熱燃料タンクと低放熱燃料タンクの組み合わせでは、高放熱燃料タンクが第1燃料タンクになり、低放熱燃料タンクが第2燃料タンクになる。即ち、第1燃料タンク及び第2燃料タンクとは、複数の燃料タンクのうちの任意の2つの燃料タンクを示すものであり、燃料タンクが2つであることを示すものではない。燃料ガス供給装置20が3つ以上の燃料タンクを備える場合、燃料電池スタック11の発電時には、放熱性の高い順に燃料タンクの内圧が低くなるように制御が行われるといえる。 ○ The fuel gas supply device 20 may include three or more fuel tanks. In this case, the relationship between the first fuel tank and the second fuel tank may be established for all combinations of two fuel tanks out of the three or more fuel tanks. For example, the fuel gas supply device 20 is provided with three fuel tanks, the fuel tank having the highest heat dissipation is the high heat dissipation fuel tank, the fuel tank having the second highest heat dissipation is the medium heat dissipation fuel tank, and the fuel tank has the lowest heat dissipation. It is assumed that the fuel tank is a low heat dissipation fuel tank. In this case, in the combination of the high heat dissipation fuel tank and the medium heat dissipation fuel tank, the high heat dissipation fuel tank becomes the first fuel tank and the medium heat dissipation fuel tank becomes the second fuel tank. The FCECU 61 controls the internal pressure of the high heat dissipation fuel tank to be lower than the internal pressure of the medium heat dissipation fuel tank during power generation of the fuel cell stack 11. In the combination of the medium heat dissipation fuel tank and the low heat dissipation fuel tank, the medium heat dissipation fuel tank becomes the first fuel tank and the low heat dissipation fuel tank becomes the second fuel tank. The FCECU 61 controls the internal pressure of the medium heat dissipation fuel tank to be lower than the internal pressure of the low heat dissipation fuel tank during power generation of the fuel cell stack 11. Similarly, in the combination of the high heat dissipation fuel tank and the low heat dissipation fuel tank, the high heat dissipation fuel tank becomes the first fuel tank and the low heat dissipation fuel tank becomes the second fuel tank. That is, the first fuel tank and the second fuel tank indicate any two fuel tanks among the plurality of fuel tanks, and do not indicate that there are two fuel tanks. When the fuel gas supply device 20 includes three or more fuel tanks, it can be said that during power generation of the fuel cell stack 11, control is performed so that the internal pressure of the fuel tanks decreases in descending order of heat dissipation.
○所定値は、第1燃料タンク21の内圧P1及び第2燃料タンク31の内圧P2に応じて変化する変動値であってもよい。第1燃料タンク21の内圧P1及び第2燃料タンク31の内圧P2が低いほど、満充填まで水素ガスを充填したときに上昇する温度が大きい。このため、第1燃料タンク21の内圧P1及び第2燃料タンク31の内圧P2が低くなるほど所定値を大きくすることで、水素ガスの充填を行った際の第1燃料タンク21の温度T1と第2燃料タンク31の温度T2の差を小さくすることができる。 ○ The predetermined value may be a variable value that changes according to the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31. The lower the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31, the larger the temperature that rises when hydrogen gas is filled until it is fully filled. Therefore, as the internal pressure P1 of the first fuel tank 21 and the internal pressure P2 of the second fuel tank 31 become lower, the predetermined values are increased to increase the temperature T1 and the temperature T1 of the first fuel tank 21 when the hydrogen gas is filled. 2 The difference in temperature T2 of the fuel tank 31 can be reduced.
○燃料電池スタック11は、携帯機器に搭載されるものや、定置電源として用いられるものであってもよい。 ○ The fuel cell stack 11 may be mounted on a mobile device or used as a stationary power source.
11…燃料電池スタック、20…燃料ガス供給装置、21…第1燃料タンク、22…第1主止弁、31…第2燃料タンク、32…第2主止弁、53…充填路、54,55…分岐路、61…圧力制御部として機能するFCECU、81…充填装置。 11 ... Fuel cell stack, 20 ... Fuel gas supply device, 21 ... 1st fuel tank, 22 ... 1st main check valve, 31 ... 2nd fuel tank, 32 ... 2nd main stop valve, 53 ... Filling path, 54, 55 ... branch path, 61 ... FCECU functioning as a pressure control unit, 81 ... filling device.
Claims (3)
前記燃料ガスが貯蔵される第1燃料タンクと、
前記燃料ガスが貯蔵され、かつ、前記第1燃料タンクよりも放熱性の低い第2燃料タンクと、
前記第1燃料タンクから前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給と供給の遮断を切り替える第1主止弁と、
前記第2燃料タンクから前記燃料電池スタックへの前記燃料ガスの供給と供給の遮断を切り替える第2主止弁と、
前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクに前記燃料ガスを充填する充填装置から供給された前記燃料ガスが流れる充填路と、
前記充填路から前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクに分岐する分岐路と、
前記燃料電池スタックの発電時に、前記第1燃料タンクの内圧が前記第2燃料タンクの内圧より低くなるように前記第1主止弁及び前記第2主止弁の制御を行う圧力制御部と、を備える燃料ガス供給装置。 A fuel gas supply device that supplies fuel gas to the fuel cell stack.
The first fuel tank in which the fuel gas is stored and
A second fuel tank in which the fuel gas is stored and has lower heat dissipation than the first fuel tank,
A first main check valve for switching between supply and interruption of the fuel gas from the first fuel tank to the fuel cell stack,
A second main check valve that switches between supplying and shutting off the supply of the fuel gas from the second fuel tank to the fuel cell stack.
A filling path through which the fuel gas supplied from the filling device for filling the first fuel tank and the second fuel tank with the fuel gas flows.
A branch path that branches from the filling path to the first fuel tank and the second fuel tank, and
A pressure control unit that controls the first main stop valve and the second main stop valve so that the internal pressure of the first fuel tank becomes lower than the internal pressure of the second fuel tank during power generation of the fuel cell stack. A fuel gas supply device equipped with.
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