KR100860248B1 - 연료 보급 시설, 연료 보급 장치, 및 연료 보급 방법 - Google Patents

연료 보급 시설, 연료 보급 장치, 및 연료 보급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 연료 보급 시설 (200) 은, 연료를 연료 전지 자동차에 보급하기 위한 연료 보급원 (210) 과, 그 연료 전지 자동차에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원 (220) 과, 당해 시설 (200) 로부터 연료 전지 자동차로의 연료 보급 및 전력 공급을 제어하는 컨트롤러 (230) 를 구비하고 있다. 연료 보급로 (211) 의 선단부와 전력 공급로 (221) 의 선단부는 공급 커넥터 (240) 에 의해 일체화되고, 이 공급 커넥터 (240) 가 연료 전지 자동차의 연료 리셉터클 (110) 과 접속됨으로써, 연료의 보급 및 전력의 공급이 가능해진다.
연료 보급 장치.

Description

연료 보급 시설, 연료 보급 장치, 및 연료 보급 방법{FUEL RESUPPLY FACILITY, FUEL RESUPPLY SYSTEM, AND METHOD FOR RESUPPLYING FUEL}
본 발명은 연료를 보급하는 연료 보급 시설, 연료 보급 시설로부터 연료를 보급받는 연료 보급 장치 및 연료 보급 방법에 관한 것이다.
연료 전지가 출력하는 전기 에너지를 이용하여 구동하는 연료 전지 자동차가 여러 가지 제안되어 있다. 이러한 연료 전지 자동차는 연료 보급 시설로부터 연료 호스 등을 통하여 수소 등의 연료를 보급받는 구성을 갖고 있다.
그런데, 연료 전지 자동차에 연료를 보급하기 위해서는, 연료 보급 시설과 연료 전지 자동차를 연료 호스의 연료 보급 커넥터에 의해 접속하는 것 이외에, 연료 전지 자동차 상태 (연료 저장용 탱크의 온도나 압력 등) 를 나타내는 신호 등을 주고 받기 위해 전기 신호 커넥터에 의해 접속할 필요가 있다. 이와 같이, 종래에는 연료를 보급하기 위해 번거로운 작업이 요구되는 등의 문제가 있었다.
이러한 사정을 감안하여, 최근에는 연료 보급 커넥터와 전기 신호 커넥터를 일체화하고, 연료 보급 시설과 연료 전지 자동차의 접속 작업을 간편하게 한 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2003-104498호
발명의 개시
그런데, 연료 전지 자동차에 연료를 보급하는 경우에는, 상기 문제 이외에, 연료 보급 중의 전력 소비 장치 (예를 들어, 당해 자동차에 탑재된 점등 장치나 에어컨 또는 온도 조정 기구 등) 에 의한 전력 소비에 의해, 연료 보급 후 등에 배터리가 방전되어 버린다는 문제가 있다. 예를 들어, 연료 전지 자동차에는 연료 보급 시설로부터 공급되는 연료를 저장하는 고압 탱크 등이 탑재되어 있고, 연료 보급시에는 온도 조정 기구에 의해 탱크의 온도를 제어하는 경우가 있다. 이러한 온도 조정 기구의 전력 소비량은 크기 때문에, 연료 보급 동안, 계속하여 온도 조정 기구를 작동시키면, 배터리가 방전되어 버려, 연료 보급 후에 당해 자동차를 시동시킬 수 없는 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 이상 설명한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연료 보급 후 등에 있어서의 이동체의 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 연료 보급 시설 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관련된 이동체용 연료 보급 장치 (연료 장치) 는 보급되는 연료를 저축하는 연료 탱크와, 이동체에 탑재된 전력 소비 장치에 전력을 공급하는 배터리를 구비한 이동체용 연료 보급 장치로서, 외부 시설로부터 상기 연료 탱크로 연료를 보급받기 위한 연료 보급용 커넥터와, 그 외부 시설로부터 적어도 상기 배터리로 전력을 공급받기 위한 전력 공급용 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 연료 보급 시설 등의 외부 시설로부터 연료 탱크로 연료를 보급받기 위한 연료 보급용 커넥터와, 배터리로 전력을 공급받기 위한 전력 공급용 커넥터를 구비하고 있기 때문에, 연료의 보급에 맞추어 전력을 공급받을 수 있다. 이로써, 연료 보급시에 전력 소비 장치 (예를 들어, 온도 조정 기구 등) 를 동작시키고 있었다고 해도, 배터리가 방전되어 버리는 등의 문제는 생기지 않고, 연료 전지 자동차의 동작 안정성을 향상시키는 것이 가능해진다.
여기서, 이동체에 탑재된 전력 소비 장치는 이동체에 있어서의 동력 발생 장치 (예를 들어, 모터 등의 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치), 열 발생 장치 (예를 들어, 히터 등의 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 장치), 광 발생장치 (예를 들어, 라이트), 소리 발생 장치 (예를 들어, 이동체용 오디오) 이거나, 이들을 조합한 복합적인 장치이어도 된다.
또한, 전력 소비 장치의 일례로서의 이동체용 보조 기관은 이동체에 탑재된 보조적인 장치로서, 이동체의 이동에 관계된 장치 (차량의 경우, 예를 들어 스티어링, 서스펜션, 브레이크 등) 의 구동 장치나, 승무원실의 쾌적성을 얻기 위한 장치 (예를 들어, 에어컨, 실내 라이트 등) 또는 운전 조작성을 향상시키는 장치 (예를 들어, 라이트, 와이퍼, 조작반의 점등 등) 나, 주된 구동 장치 (예를 들어, 엔진, 발전기, 모터, 연료 전지) 의 구동을 보조적으로 받쳐주는 장치 (내연 기관의 경우에는 예를 들어, 오일 펌프나 냉각 펌프, 연료 전지의 경우에는 예를 들어, 컴프레서, 수소 펌프, 냉각 펌프) 이어도 되고, 시스템의 각종 센서나 제어 장치 (ECU) 를 포함하는 것으로 해석해도 된다.
상기 구성에 있어서, 상기 외부 시설로부터 상기 이동체에 대하여 상기 연료와 상기 전력이 동시에 보급 가능한 양태가 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 연료 보급용 커넥터와 상기 전력 공급용 커넥터가 일체화된 리셉터클을 구비하는 양태가 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 전력 소비 장치 (예를 들어, 보조 기관) 는 적어도 상기 연료 보급시에 전력을 공급받아 동작하는 전력 소비 장치 (예를 들어, 보조 기관) 이고, 상기 외부 시설로부터 상기 리셉터클을 통하여 연료를 보급받음과 동시에, 그 리셉터클을 통하여 상기 전력을 공급받는 양태가 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 전력 소비 장치 (예를 들어, 보조 기관) 는 상기 연료 탱크의 온도 조정 기구이어도 된다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 배터리의 충전량을 검출하고, 검출 결과에 따라서 그 배터리에 대한 상기 외부 시설로부터의 전력 공급을 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하는 양태가 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 배터리의 충전량이 설정된 제 1 기준치 이하인 것을 검출한 경우에, 상기 외부 시설로부터 당해 배터리에 전력을 공급하는 양태가 바람직하다. 또한, 상기 구성에 있어서, 상기 배터리는 당해 이동체의 주행용 전력 공급원으로서 이용되는 고압 배터리이어도 된다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 배터리는 당해 이동체의 주행용 전력 공급원으로서 이용되는 고압 배터리와, 상기 고압 배터리에 접속된 당해 이동체의 보조 기관용 전력 공급원 (바꾸어 말하면, 상기 고압 배터리에 접속된, 보조 기관으로의 전력 공급원) 으로서 이용되는 저압 배터리를 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 저압 배터리의 충전량이 설정된 제 2 기준치 이하인 것을 검출한 경우에, 상기 고압 배터리로부터 상기 저압 배터리에 전력을 공급하는 양태이어도 된다.
또한, 상기 연료는 기체 연료인 양태가 바람직하고, 또한 상기 연료 탱크는 고압 연료 탱크 혹은 연료 흡장 합금 탱크인 양태가 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 외부 시설과의 사이에서 상태 신호를 수수하기 위한 상태 신호선을 추가로 구비하고, 상기 리셉터클은 상기 연료 공급용 커넥터 및 상기 전력 공급용 커넥터 이외에, 상기 상태 신호선의 선단부에 형성된 전기 신호 커넥터를 일체화한 것인 양태가 바람직하다. 여기서, 상기 상태 신호는 상기 연료 탱크 상태 혹은 상기 배터리의 상태를 나타내는 신호를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리셉터클에는 어스선이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 관련된 이동체용 연료 보급 시설은, 연료 보급원과, 전력 공급원과, 상기 연료 보급원으로부터 이동체에 연료를 보급하기 위한 연료 보급용 커넥터와, 상기 전력 공급원으로부터 상기 이동체로 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 연료 보급용 커넥터와 상기 전력 공급용 커넥터가 일체화된 공급 커넥터를 구비하는 양태가 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 상기 이동체와의 사이에 상태 신호를 수수하기 위한 상태 신호선을 추가로 구비하고, 상기 공급 커넥터는 상기 연료 보급용 커넥터 및 상기 전력 공급용 커넥터 이외에, 상기 상태 신호선의 선단부에 형성된 전기 신호 커넥터를 일체화한 것인 양태가 바람직하다. 여기서, 상기 상태 신호는 상기 이동체에 탑재되어 있는 연료 탱크 상태 혹은 그 이동체에 탑재되어 있는 배터리 상태를 나타내는 신호를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 공급 커넥터에는 어스선이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 관련된 연료 보급 방법은 연료 보급원과 전력 공급원을 구비하는 외부 시설로부터, 연료 탱크와 전력 소비 장치와 그 전력 소비 장치에 전력을 공급하는 배터리를 구비하는 이동체에 대하여, 상기 연료 공급원으로부터 상기 연료 탱크로의 연료와, 상기 전력 공급원으로부터 상기 배터리로의 전력을 동시에 보급하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 제 1 배터리의 충전량이 제 1 기준치 이하인 경우에, 상기 연료와 상기 전력을 동시에 보급하는 양태가 바람직하다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 연료 보급 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 동 실시형태에 관련된 연료 보급 시설의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 동 실시형태에 관련된 연료 전지 자동차의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 동 실시형태에 관련된 냉각 기구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5 는 제 2 실시형태에 관련된 연료 보급 시설의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6 은 동 실시형태에 관련된 연료 전지 자동차의 구성을 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
A. 제 1 실시형태
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 연료 보급 시스템 (300) 의 구성을 나타내는 도면이다. 연료 보급 시스템 (300) 은 수소 가스를 연료로 하는 연료 전지 자동차 (100) 와, 이 연료 전지 자동차 (100) 에 연료 및 전력을 공급하는 연료 보급 시설 (200) 을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 수소 가스를 연료로 하여 주행하는 연료 전지 자동차를 예시하지만, 에탄올 등을 연료로 하는 연료 전지 자동차에도 적용 가능하다. 또한, 연료 전지 자동차뿐만 아니라, 하이브리드 차나 가솔린 차에도 동일하게 적용 가능하다. 즉, 본 발명의 연료는 기체 연료 (수소 가스, 천연 가스) 이거나, 액체 연료 (가솔린, 에탄올, 경유, 액체 수소) 등이 된다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 연료 보급 시스템 (300) 의 적용 대상으로서 차량 (이동체) 을 상정하지만, 예를 들어 선박이나 비행기 등, 모든 이동체에 적용 가능하다.
도 2 는 연료 보급 시설 (200) 의 구성을 나타내는 도면이다. 연료 보급 시설 (200) 은 연료로서의 수소를 가압하는 고압 펌프 (도시 생략) 등을 구비한 연료 보급원 (210) 과, 연료 보급시에 연료 전지 자동차 (100) 에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원 (220) 과, 당해 시설 (200) 로부터 연료 전지 자동차 (100) 로의 연료 보급 및 전력 공급을 제어하는 컨트롤러 (230) 를 구비하고 있다.
연료 가스로서의 수소 가스는 연료 보급원 (210) 으로부터 연료 보급로 (211) 를 통하여 연료 전지 자동차 (100) 에 보급되는 한편, 전력은 전력 공급원 (220) 으로부터 전력 공급로 (221) 를 통하여 연료 전지 자동차 (100) 에 공급된다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 연료 보급로 (211) 의 선단부와 전력 공급로 (221) 의 선단부는 공급 커넥터 (240) 에 의해 일체화되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 있어서, 연료 보급용 커넥터와 전력 공급용 커넥터가 공급 커넥터 (240) 에 의해 일체화되어 있다. 이로써, 연료 보급 시설 (200) 의 커넥터 (240) 와 연료 전지 자동차 (100) 에 형성된 연료 리셉터클 (후술) 을 접속함으로써, 연료와 전력을 동시에 보급하는 것이 가능해진다. 또한, 연료와 전력을 동시에 연료 보급 시설 (200) 로부터 연료 전지 자동차 (이동체; 100) 에 보급하므로, 연료 보급 시설 (200) 에 있어서의 보급 조작의 조작성이 향상된다.
여기서, 연료 공급로 (211) 에는 연료 전지 자동차 (100) 에 대한 연료 보급시의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브 (211a) 와, 컨트롤러 (230) 에 의한 제어를 받으면서, 연료 보급시에「열림」, 연료 보급 후에「닫힘」으로 하는 차단 밸브 (211a') 와, 연료 보급시의 압력을 검출하는 압력 센서 (211b) 와, 연료 보급시의 온도를 검출하는 온도 센서 (211c) 가 형성되어 있다. 한편, 전력 공급로 (221) 에는 연료 전지 (100) 에 대한 전력 공급의 온ㆍ오프 등을 제어하는 스위치 (221a) 가 형성되어 있다. 컨트롤러 (230) 는, 예를 들어, 공급 커넥터 (240) 의 착탈 상태를 검출하는 센서의 검출 신호에 기초하여 스위치 (221a) 의 개폐 제어 등을 실시함으로써 전력 공급을 제어한다. 마찬가지로, 컨트롤러 (230) 는 그 센서의 검출 신호나 압력 센서 (211b), 온도 센서 (211c) 의 검출 신호에 기초하여 차단 밸브 (211a') 등의 개폐 제어를 실시함으로써, 연료 보급을 제어한다.
도 3 은 연료 전지 자동차 (100) 의 연료 보급 장치 (연료 장치) 의 구성을 나타내는 도면이다. 연료 리셉터클 (110) 은 연료 전지 자동차 (100) 의 차체 표면에 배치 형성된 퓨엘리드 (도시 생략) 의 내부에 형성되어 있고, 연료 보급로 (111) 의 선단부와 전력 공급로 (121) 의 선단부가 연료 리셉터클 (110) 에 의해 일체화되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 있어서, 연료 보급용 커넥터와 전력 공급용 커넥터가 연료 리셉터클 (110) 에 의해 일체화되어 있다. 연료 보급 시설 (200) 로부터 보급되는 연료는 연료 리셉터클 (110) 로부터 연료 보급로 (111) 를 통하여 연료 탱크 (130) 에 저장되는 한편, 연료 보급 시설 (200) 로부터 공급되는 전력은 연료 리셉터클 (110) 로부터 전력 공급로 (121) 를 통하여 고압 배터리 (140) 에 공급된다.
연료 탱크 (130) 는 연료 보급 시설 (200) 로부터 보급되는 연료를 고압 저장하는 탱크이다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 연료 탱크로서 고압 수소 탱크를 상정하지만, 수소 흡장 합금 탱크 등에도 적용 가능하다. 연료 리셉터클 (110) 로부터 연료 탱크 (130) 에 이르는 연료 보급로 (111) 에는 전자 제어의 차 단 밸브 (111a) 나 연료 탱크 (130) 로의 입구가 되는 원 밸브 (111b) 등이 형성되어 있다. 한편, 연료 탱크 (130) 에는 그 내부 압력을 검출하여 압력 신호를 출력하는 압력 센서 (130a) 와, 그 내부 온도를 검출하여 온도 신호를 출력하는 온도 센서 (130b) 가 형성되고, 각 신호는 제어 장치 (190) 에 공급된다. 제어 장치 (190) 는 각 센서로부터 공급되는 신호 등에 기초하여 차단 밸브 (111a) 나 원 밸브 (111b) 등의 개폐 제어를 실시한다.
고압 배터리 (140) 는 주행용 전력 공급원으로서의 역할을 담당하고 있고, 인버터 (150) 를 통하여 모터 제너레이터 (160) 에 접속되어 있다. 고압 배터리 (140) 로서, 예를 들어, 니켈 수소 전지, 리튬이온 전지, 혹은 커패시터를 채용할 수 있다. 연료 리셉터클 (110) 로부터 고압 배터리 (140) 에 이르는 전력 공급로 (121) 에는 고압 배터리 (140) 로의 전력 공급을 제어하는 스위치 (121a) 가 형성되어 있다. 제어 장치 (190) 는 도시 생략된 센서로부터 보내져 오는 검출 신호에 기초하여 연료 리셉터클 (110) 에 공급 커넥터 (240) 가 접속되었는지 여부를 검출한다. 제어 장치 (제어 수단; 190) 는 연료 리셉터클 (110) 에 공급 커넥터 (240) 가 접속되고, 연료의 보급 및 전력 공급이 가능해진 것을 검지하면, 고압 배터리 (140) 의 충전량 (SOC) 을 모니터하여, 연료 보급 시설 (200) 로부터 전력을 공급받을지 여부를 판단한다.
예를 들어, 고압 배터리 (140) 의 충전량 (SOC) 이 미리 설정한 기준치 V1 ( 제 1 기준치) 이하인 경우, 제어 장치 (190) 는 스위치 (121a) 를 온으로 하여 연료 보급 시설 (200) 로부터의 전력을 공급받는 한편, 고압 배터리 (140) 의 충전량 (SOC) 이 기준치 (V1) 를 웃돌고 있는 경우에는, 스위치 (121a) 를 오프로 하여 연료 보급 시설 (200) 로부터의 전력 공급을 차단한다. 제어 장치 (190) 는 이렇게 하여 고압 배터리 (140) 로의 전력 공급을 제어한다. 또한, 고압 배터리 (140) 에 대한 전력 공급량이나 기준치 (V1) 등에 대해서는 사용자의 조작 등에 따라서 적절하게 변경 가능하게 해도 된다.
모터 제너레이터 (전력 소비 장치; 160) 는 고압 배터리 (140) 로부터 공급 되는 전력에 의해 구동륜 (도시 생략) 에 부여하는 구동력을 발생한다. 또한, 모터 제너레이터 (160) 는 전동기 (모터) 로서의 기능 이외에, 발전기로서의 기능을 겸비한 것이어도 된다. 구체적으로는, 모터 제너레이터 (160) 가 전동기로서 기능하는 경우에, 고압 배터리 (140) 에 축전된 전력이 인버터 (150) 를 통하여 모터 제너레이터 (160) 에 공급된다. 이 때의 모터 제너레이터 (160) 의 구동 제어는 인버터 (150) 의 제어에 의해 실시된다. 한편, 모터 제너레이터 (160) 가 발전기로서 기능하는 경우, 발전된 전력은 인버터 (150) 를 통하여 고압 배터리 (140) 로 보내진다. 이 때, 인버터 (150) 를 통하여 고압 배터리 (140) 에 보내지는 전력량을 조정함으로써, 모터 제너레이터 (160) 의 발전량은 조정된다.
또한, 고압 배터리 (140) 에는 전력 변환기인 DC/DC 컨버터 (170) 가 접속되어 있다. 이 DC/DC 컨버터 (170) 는 고압 배터리 (140) 의 출력 전압을 강압시켜, 접속된 저압 배터리 (180) 에 전력을 공급하는 역할을 담당하고 있다.
저압 배터리 (180) 는 연료 보급시 등에 연료 탱크 (130) 를 냉각하기 위한 냉각 기구 (온도 조정 기구; 510) 나 에어컨 (520), 각종 센서 (530) 등, 각 보조 기관류 (전력 소비 장치; 500) 로의 전력 공급원으로서의 역할을 담당하고 있다. 제어 장치 (190) 는 저압 배터리 (180) 의 충전량 (SOC) 을 모니터하면서, 고압 배터리 (140) 로부터 저압 배터리 (180) 로의 전력 공급을 조정함과 동시에 저압 배터리 (180) 로부터 각 보조 기관류 (500) 로의 전력 공급을 조정한다. 고압 배터리 (140) 로부터 저압 배터리 (180) 로의 전력 공급에 대하여 상세히 서술하면, 제어 장치 (190) 는 예를 들어 상기 연료 리셉터클 (110) 에 공급 커넥터 (240) 가 접속되고, 연료의 보급 및 전력 공급이 가능해진 것을 검지하면, 저압 배터리 (180) 의 충전량 (SOC) 을 모니터하고, 고압 배터리 (140) 로부터 전력을 공급받을지 여부를 판단한다.
예를 들어, 저압 배터리 (180) 의 충전량 (SOC) 이 미리 설정한 기준치 V2(<V1) (제 2 기준치) 이하인 경우, 제어 장치 (190) 는 DC/DC 컨버터 (170) 를 통하여 고압 배터리 (140) 로부터 저압 배터리 (180) 로 전력이 공급되도록 제어하는 한편, 저압 배터리 (180) 의 충전량 (SOC) 이 기준치 (V2) 를 웃돌고 있는 경우에는, 고압 배터리 (140) 로부터 저압 배터리 (180) 로 전력이 공급되지 않도록 제어한다. 제어 장치 (190) 는 이렇게 하여 고압 배터리 (140) 로부터 저압 배터리 (180) 로의 전력 공급을 제어한다. 또한, 저압 배터리 (180) 에 대한 전력 공급량이나 기준치 (V2) 등에 대해서는, 상기 고압 배터리 (140) 를 충전하는 경우와 동일하게, 사용자의 조작 등에 따라서 적절하게 변경 가능한 것으로 해도 된다.
도 4 는 연료 전지 자동차 (100) 에 탑재되어 있는 냉각 기구 (온도 조정 기구; 510) 의 구성을 나타내는 도면이다.
주지된 바와 같이, 연료 탱크 (130) 에 수소 가스를 보급 (충전) 해 가면 발열이 일어난다. 이 수소 가스를 연료 탱크 (130) 에 보급할 때 생기는 열을 배출하기 위해, 본 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 냉각 기구 (510) 를 연료 전지 자동차 (100) 에 탑재하고 있다.
냉각 기구 (510) 는 연료 전지의 캐소드에 공기를 보내기 위한 에어 컴프레서 (511) 와, 3 방향 밸브 (512) 와, 응축기 (513) 와, 압축기 (514) 를 구비하고 있다. 에어 컴프레서 (511) 는 고압 배터리 (140) 로부터 전력을 공급받아 연료 전지에 공기를 공급하는 한편, 3 방향 밸브 (512) 는 에어 컴프레서 (511) 로부터 토출되는 공기의 공급처를 연료 전지측과 응축기측 사이에서 전환한다. 연료 탱크 (130) 를 냉각할 때에는 이 3 방향 밸브 (512) 를 응축기측으로 전환한다. 본 실시형태에서 있어서, 이 응축기측으로 전환된 공기의 압력을 이용함으로써 응축기 (513) 에서 냉매를 압축하고, 도시 생략된 증발기로 증발시킴으로써 냉매의 온도 저하를 도모하고 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 냉매를 순환 시키기 위한 압축기 (514) 등의 체격을 작게 할 수 있다. 또한, 이러한 구성은 어디까지나 예시이며, 어떠한 냉각 기구를 채용할지는 연료 전지 자동차 (100) 의 설계 등에 따라 적절하게 변경 가능하다.
이상, 연료 보급시에 동작시키는 보조 기관류 (500) 의 예로서 냉각 기구 (510) 를 들었지만, 에어컨 (520), 센서 (530) 등도 동일하다. 상세히 서술하면, 연료 보급에 시간이 걸리는 경우에는 에어컨 (520) 을 오프로 해 버리면 차내 온도가 상승되어 버리기 때문에, 차내를 쾌적한 온도로 유지하기 위해 에어컨 (520) 을 동작시켜 둘 필요가 있다. 또한, 연료 보급시의 연료 탱크 (130) 의 온도나 압력, 각종 배터리 상태를 파악하기 위해서는, 이들 상태를 검지하기 위한 각종 센서 (530) 를 동작시켜 둘 필요가 있다.
이와 같이, 연료 보급을 보급할 때에는, 여러 가지 보조 기관류 (500) 를 동작시킬 필요가 있지만, 본 실시형태에 관련된 연료 보급 시스템 (300) 에 의하면, 연료 보급 시설 (200) 로부터 연료 전지 자동차 (100) 로 연료를 보급할 때, 연료뿐만 아니라 전력도 공급하기 때문에, 연료 보급 후 등에 있어서의 연료 전지 자동차 (100) 의 동작 안정성을 향상시키는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 연료 보급시에 상기 보조 기관류 (500) 를 동작시키고 있었기 때문에 배터리가 방전되어 버려, 연료 보급 후에 시동할 수 없는 등의 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 예에 있어서, 연료의 보급과 전력 공급이 거의 동시에 실시되는 경우를 상정하였지만, 타이밍을 달리 하여 연료의 보급과 전력의 공급을 실시하도록 해도 된다. 또, 각 보조 기관류 (500) 로의 전력 공급원으로서 저압 배터리 (180) 를 이용하는 대신에, 고압 배터리 (140) 을 이용해도 된다.
B. 제 2 실시형태
도 5 는 제 2 실시형태에 관련된 연료 보급 시설 (200') 의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6 은 제 2 실시형태에 관련된 연료 전지 자동차 (100') 의 연료 보급 장치 (연료 장치) 의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 5 에 나타내는 연료 보급 시설 (200') 및 도 6 에 나타내는 연료 전지 자동차 (100') 에 있어서, 각각 도 2 에 나타내는 연료 보급 시설 (200) 및 도 3 에 나타내는 연료 전지 자동차 (100) 에 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하여, 상세한 설명은 할애한다.
연료 보급 시설 (200') 에는 연료 전지 자동차 (100) 와의 사이에서 상태 신호를 수수하기 위한 상태 신호선 (21) 이 형성되어 있다. 이 상태 신호선 (21) 의 일단은 컨트롤러 (230) 에 접속되고, 타단 (상태 신호선 (21) 의 선단부) 은 공급 커넥터 (240) 에 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 있어서는 연료 보급용 커넥터와, 전력 공급용 커넥터와, 상태 신호용 커넥터가 공급 커넥터 (240) 에 의해 일체화되어 있다.
한편, 연료 전지 자동차 (100') 에는 연료 보급 시설 (200') 과의 사이에서 상태 신호를 수수하기 위한 상태 신호선 (11) 이 형성되어 있다. 이 상태 신호선 (11) 의 일단은 제어 장치 (190) 에 접속되고, 타단 (상태 신호선 (11) 의 선단부) 은 연료 리셉터클 (110) 에 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에 있어서, 연료 보급용 커넥터와, 전력 공급용 커넥터와, 상태 신호용 커넥터가 연료 리셉터클 (110) 에 의해 일체화되어 있다. 또한, 상태 신호로서는, 예를 들어 연료 탱크 (130) 의 온도나 압력을 나타내는 신호나, 고압 배터리 (140), 저압 배터리 (180) 의 충전량 (SOC) 등을 나타내는 신호, 보조 기관류 (500) 의 동작 상태를 나타내는 신호 등이 있지만, 어떠한 신호를 연료 보급 시설 (200') 과의 사이에서 주고 받을지는 적절하게 변경 가능하다.
이러한 구성에 있어서, 연료 전지 자동차 (100') 의 연료 리셉터클 (110) 에 연료 보급 시설 (200') 의 공급 커넥터 (240) 가 접속되면, 연료 공급로 (111, 211) 및 전력 공급로 (121, 221) 의 접속이 확립됨과 동시에, 상태 신호선 (11, 21) 의 접속이 확립된다. 연료 공급 시설 (200') 의 컨트롤러 (230) 는, 예를 들어, 상태 신호선 (21) 을 통하여 공급되는 연료 전지 자동차 (100') 의 연료 탱크 (130) 의 온도나 압력, 고압 배터리 (140) 나 저압 배터리 (180) 의 충전량, 보조 기관류 (500) 의 동작 상태 등을 나타내는 상태 신호에 기초하여, 연료나 전력의 보급량이나 보급 타이밍 등을 결정하고, 결정 내용에 따라서 연료의 보급이나 전력의 공급을 개시한다.
이와 같이, 연료 보급 시설 (200') 과 연료 전지 자동차 (100') 사이에서 상태 신호를 수수함으로써, 연료나 전력의 보급량이나 보급 타이밍 등을 제어하도록 해도 된다. 또한, 상기 예에서는 연료 보급 시설 (200') 및 연료 전지 자동차 (100') 에 각각 상태 신호선 (11, 21) 만을 형성한 경우에 대해 설명하였지만, 이에 맞추어 어스선 (12, 22; 도 5 및 도 6 참조) 을 형성하도록 해도 된다. 이로써, 연료 보급시에 확실한 접지를 실현하는 것이 가능해진다.
C. 기타
이상 설명한 각 실시형태에 관련된 연료 보급 시설 (200, 200') 의 컨트롤러 (230) 나 연료 전지 자동차 (100, 100') 의 제어 장치 (190) 의 제기능은 CPU (혹은 DSP) 가 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현되기 때문에, 이러한 프로그램에 대하여 CD-ROM 등의 기록 매체에 기록하여 반포하거나 인터넷 등의 통신 네트워크를 통하여 반포해도 된다.
본 발명은 연료 보급 후 등에 있어서의 이동체의 동작 안정성을 향상시키는 것이 가능해지는 점에서 유용하고, 그러한 요구가 있는 연료 보급 시설 및 연료 보급 장치에 널리 이용할 수 있다.

Claims (21)

  1. 보급되는 연료를 저축하는 연료 탱크와, 이동체의 구동력을 발생하는 전동기에 전력을 공급하는 제 1 배터리와, 이동체에 탑재되어 연료 보급시에 상기 제 1 배터리로부터 전력을 공급받아 동작하는 전력 소비 장치에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 구비한 이동체용 연료 보급 장치로서,
    외부 시설로부터 상기 연료 탱크로 연료를 보급받기 위한 연료 보급용 커넥터와, 그 외부 시설로부터 적어도 상기 제 1 배터리로의 전력을 공급받기 위한 전력 공급용 커넥터를 구비함과 함께, 상기 연료 탱크로의 연료 공급과, 상기 제 1 배터리로의 전력 공급과, 상기 전력 공급 장치로의 전력 공급을 동시에 실시하는 것이 가능한 이동체용 연료 보급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급 장치는 상기 제 1 배터리보다 출력 전압이 저압인 제 2 배터리와, 상기 제 1 배터리로부터 출력 전압을 강압하여 상기 제 2 배터리에 전력을 공급하는 전력 변환 장치를 구비하여 이루어지는 이동체용 연료 보급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 보급용 커넥터와 상기 전력 공급용 커넥터가 일체화되어 있는 이동체용 연료 보급 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 소비 장치는 상기 연료 탱크의 온도 조정 기구인 이동체용 연료 보급 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 배터리의 충전량을 검출하고, 검출 결과에 따라서 그 배터리에 대한 상기 외부 시설로부터의 전력 공급을 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하는 이동체용 연료 보급 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 제 1 배터리의 충전량이 설정된 제 1 기준치 이하인 것을 검출한 경우에, 상기 외부 시설로부터 당해 제 1 배터리에 전력을 공급하는 이동체용 연료 보급 장치.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 전력 공급 장치에 구비된 상기 제 1 배터리보다 출력 전압이 저압인 제 2 배터리의 충전량이 설정된 제 2 기준치 이하인 것을 검출한 경우에, 상기 제 1 배터리로부터 상기 제 2 배터리에 전력을 공급하는 이동체용 연료 보급 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료는 기체 연료인 이동체용 연료 보급 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 탱크는 고압 연료 탱크 혹은 연료 흡장 합금 탱크인 이동체용 연료 보급 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    선단부에 형성된 전기 신호 커넥터를 통해 상기 외부 시설과 상태 신호를 주고 받는 상태 신호선을 추가로 구비하고,
    상기 연료 공급용 커넥터와, 상기 전력 공급용 커넥터와, 상기 전기 신호 커넥터가 일체화되어 있는 이동체용 연료 보급 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 상태 신호는 상기 연료 탱크의 상태 혹은 상기 제 1 배터리의 상태를 나타내는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 연료 보급 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 일체화된 커넥터에는 어스선이 형성되어 있는 이동체용 연료 보급 장치.
  15. 보급되는 연료를 저축하는 연료 탱크와, 구동력을 발생하는 전동기에 전력을 공급하는 제 1 배터리와, 연료 공급시에 상기 제 1 배터리로부터 전력을 공급받아 동작하는 전력 소비 장치에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 구비하여 이루어지는 이동체에 대하여, 연료를 공급하는 시설로서,
    연료 보급원과, 전력 공급원과, 상기 연료 보급원으로부터 이동체로 연료를 보급하기 위한 연료 보급용 커넥터와, 상기 전력 공급원으로부터 상기 이동체로 전력을 공급하기 위한 전력 공급용 커넥터를 구비함과 동시에,
    상기 연료 탱크로의 연료 공급과, 상기 제 1 배터리로의 전력 공급과, 상기 전력 공급 장치로의 전력 공급을 동시에 실시하는 것이 가능한 이동체용 연료 보급 시설.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 연료 보급용 커넥터와 상기 전력 공급용 커넥터가 일체화되어 있는 이동체용 연료 보급 시설.
  17. 제 16 항에 있어서,
    선단부에 형성된 전기 신호 커넥터를 통해 상기 이동체와 상태 신호를 주고 받는 상태 신호선을 추가로 구비하고,
    상기 연료 보급용 커넥터와, 상기 전력 공급용 커넥터와, 상기 전기 신호 커넥터가 일체화되어 있는 이동체용 연료 보급 시설.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 상태 신호는 상기 이동체에 탑재되어 있는 연료 탱크 상태 혹은 그 이동체에 탑재되어 있는 배터리 상태를 나타내는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 연료 보급 시설.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 일체화된 커넥터에는 어스선이 형성되어 있는 이동체용 연료 보급 시설.
  20. 연료 보급원과 전력 공급원을 구비하는 외부 시설로부터, 연료 탱크와 구동력을 발생하는 전동기에 전력을 공급하는 제 1 배터리와 연료 보급시에 상기 제 1 배터리로부터 전력을 공급받아 동작하는 전력 소비 장치와 상기 전력 소비 장치에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 구비하는 이동체에 대하여, 상기 연료 탱크로의 연료 공급과, 상기 제 1 배터리로의 전력 공급과, 상기 전력 공급 장치로의 전력 공급을 동시에 실시하는 연료 보급 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 배터리의 충전량이 제 1 기준치 이하인 경우에, 상기 연료와 상기 전력을 동시에 보급하는 것을 특징으로 하는 연료 보급 방법.
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