CN117855551A - 燃料电池搭载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池搭载装置,具备多个燃料电池堆;配管,其与各所述燃料电池堆单独地连接;流体调整部,其调整在所述配管中流动的流体的压力或流量;压力检测部,其配置于所述配管内的需要流体的希望的压力或流量的部位,检测流体的压力;以及控制装置,其基于所述压力检测部的检测结果,控制所述流体调整部,所述配管具有排出从在所述燃料电池堆内流动的氢气中分离的水分的水分排出路,所述流体调整部是调整在所述水分排出路中流动的所述水分的流量的排放阀,所述压力检测部配置在所述水分排出路的所述排放阀的下游侧。
Description
本申请是申请号为202110766937.X、申请日为2021.07.07、发明名称为“燃料电池搭载装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及具备燃料电池车辆等的燃料电池系统的燃料电池搭载装置。
背景技术
已知有具备燃料电池系统作为车辆的驱动电源的车辆(例如,参照日本特开2006-200564号公报等)。
搭载于这种车辆的燃料电池系统具备:通过氢(燃料气体)与氧(氧化剂气体)的电化学反应而产生电力的燃料电池堆;向燃料电池堆供给氢气的氢罐;以及向燃料电池堆供给含氧的空气的空气压缩机。
近年来,开发出了在卡车等大型车辆中也采用燃料电池系统作为驱动电源的结构。在大型车辆中需要大的驱动力,因此搭载多个燃料电池堆,并针对每个燃料电池堆单独地连接各种气体配管、液体配管。
发明内容
在搭载多个燃料电池堆的上述的大型车辆那样的燃料电池搭载装置中,由于与其他的设备的布局的关系等,有时难以将与各燃料电池堆连接的气体配管、液体配管的长度、引出方向等对齐。在与各燃料电池堆连接的气体配管、液体配管的长度、引出方向不同的情况下,针对每个搭载的各燃料电池堆而配管内的相同必要部位处的流体的压力、流量产生偏差。因此,需要针对每个燃料电池堆,对配置于配管的空气压缩机、流量调整阀、冷却液泵等流体调整部进行设置调整。其结果是,在开发新的燃料电池搭载装置的情况下或变更一部分的配管规格的情况下,需要大量的时间。
本发明的方案提供一种即使在与各燃料电池堆连接的配管的长度、引出方向不同的情况下,也不需要配管内的流体调整部的烦杂的设置调整,能够使适当的压力、流量的流体向配管内的所需部位流动的燃料电池搭载装置。
本发明的一方案的燃料电池搭载装置具备:多个燃料电池堆;配管,其与各所述燃料电池堆单独地连接;流体调整部,其调整在所述配管中流动的流体的压力或流量;压力检测部,其配置于所述配管内的需要流体的希望的压力或流量的部位,检测流体的压力;以及控制装置,其基于所述压力检测部的检测结果,控制所述流体调整部。
通过上述的结构,在与各燃料电池堆连接的配管中,通过在需要流体的压力或流量的部位配置的压力检测部来检测流体的压力。控制装置基于各压力检测部的检测结果来控制各配管的流体调整部。因此,即使压力损失在每个配管中不同的情况下,通过控制装置对流体调整部的控制,也能够适当地控制向各堆的配管的所需部位流动的流体的压力、流量。
所述燃料电池搭载装置可以是,从一个进气口分支而将吸入的空气向各所述燃料电池堆单独供给的所述配管分别与各所述燃料电池堆连接,所述流体调整部是向所述燃料电池堆供给空气的空气压缩机,所述配管具有:从所述进气口向所述空气压缩机导入空气的进气路;以及将从所述空气压缩机喷出的空气向所述燃料电池堆送给的送给路,所述压力检测部配置于所述进气路的所述空气压缩机的附近和所述送给路。
在该情况下,基于进气路的空气压缩机的附近和送给路的压力,求出空气压缩机的送给侧与吸入侧的压力比,根据该压力比能够控制空气压缩机的旋转,因此,无论各堆的进气路的压力损失的偏差如何都能够抑制各进气路中的冲击压力的产生。
可以是,所述控制装置控制所述空气压缩机的输出以使所述燃料电池堆的空气压力达到目标空气压力,并基于所述压力检测部的检测结果来求出所述空气压缩机的送给侧与吸入侧的压力比,在求出的压力比成为了规定的压力比以上时,使所述空气压缩机的输出下降。
在该情况下,控制装置控制空气压缩机的输出以便基本上达到燃料电池堆中的目标空气压力,在空气压缩机的送给侧与吸入侧的压力比接近产生冲击压的压力比时,通过使空气压缩机的输出下降而抑制冲击压的产生。
可以是,所述配管具有从所述燃料电池堆排出的氢气的排出路,所述流体调整部是调整在所述排出路中流动的所述氢气的流量的排气阀,所述压力检测部配置在所述排出路的所述排气阀的下游侧。
在该情况下,基于排出路的排气阀的下游侧的压力能够控制排气阀的开度,因此无论各堆的排气阀的下游侧的排出路的压力损失的偏差如何都能够从排出路顺畅地排出氢气。
可以是,所述配管具有排出从在所述燃料电池堆内流动的氢气中分离的水分的水分排出路,所述流体调整部是调整在所述水分排出路中流动的所述水分的流量的排放阀,所述压力检测部配置在所述水分排出路的所述排放阀的下游侧。
在该情况下,基于水分排出路的排放阀的下游侧的压力能够控制排放阀的开度,因此无论各堆的水分排出路的排放阀的下游侧的压力损失的偏差如何都能够从水分排出路顺畅地排出水分。
可以是,所述配管具有:使冷却了所述燃料电池堆的冷却液向冷却装置流动的冷却液排出路;将在所述冷却装置中流动的冷却液向所述燃料电池堆送给的冷却液送给路,所述流体调整部是使冷却液向所述燃料电池堆和所述冷却液送给路流动的冷却液泵,所述压力检测部检测所述冷却液送给路的与所述燃料电池堆连接的连接部的附近和所述冷却液排出路的与所述燃料电池堆连接的连接部的附近的压力差。
在该情况下,基于燃料电池堆的冷却液的流入部与排出部的压力差能够控制基于冷却液泵的冷却液的喷出量,因此无论各堆的冷却液排出路、冷却液送给路中的压力损失的偏差如何都能够使稳定的流量的冷却液向燃料电池堆流动。
可以是,所述配管是将氢罐与所述燃料电池堆连接的气体配管,所述流体调整部是在所述气体配管的所述氢罐的附近配置的可变压力调整阀,所述压力检测部配置在所述燃料电池堆的附近。
在该情况下,基于燃料电池堆的附近的压力通过可变压力调整阀能够控制来自氢罐的供给压力,因此无论各堆的气体配管中的压力损失的偏差如何都能够向燃料电池堆供给稳定的流量和压力的氢气。
在本发明的方案中,在需要流体的希望的压力或流量的配管内的部位配置压力检测部,基于该压力检测部的检测结果来控制流体调整部,因此无论各堆的配管内的压力损失的偏差如何,通过流体调整部都能够适当地控制在配管中流动的流体的压力、流量。因此,在采用了本发明的情况下,不需要各堆的配管内的流体调整部的烦杂的设置调整,能够使适当的压力流量的流体向配管内的所需部位流动。
附图说明
图1是实施方式的燃料电池车辆(燃料电池搭载装置)的俯视图。
图2是实施方式的燃料电池车辆中采用的燃料电池系统的构成图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是燃料电池搭载装置的一方式的燃料电池车辆1的俯视图。
本实施方式的燃料电池车辆1是能够载置货物的卡车。燃料电池车辆1具备沿着车身前后方向延伸的车身框架90,在该车身框架90的前部支承有乘员室91。车身框架90的乘员室91的后方侧设为货物搭载部。燃料电池车辆1搭载车辆驱动用的马达M(参照图2)和向该马达M供给电力的燃料电池系统10。在图1中,燃料电池系统10由实线表示,但是燃料电池系统10的主要部实际上配置在乘员室91、车身框架90的下方。
需要说明的是,图1中的符号W是燃料电池车辆1的车轮,符号21是分散地搭载于车身框架90的多个部位的氢罐。
搭载于燃料电池车辆1的燃料电池系统10搭载有多个(例如,四个)通过氢与氧(空气)的电化学反应而产生电力的燃料电池堆11。在各燃料电池堆11,如后文详述那样单独地连接有各种配管。各燃料电池堆11虽然连接的各种配管的长度、引出方向等不同,但是都为同样的基本结构。
图2是以一个燃料电池堆11为中心而示出燃料电池系统10的概略结构的图。燃料电池系统10将图2所示的结构并列设置多个(例如,四个)。
燃料电池车辆1具备车辆驱动用的马达M和控制马达M的动力驱动单元PDU。燃料电池系统10作为电力源搭载于燃料电池车辆1。
需要说明的是,燃料电池车辆1具备例如像点火开关等那样根据驾驶者的输入操作而输出对车辆的启动进行指示的启动信号或对停止进行指示的停止信号的开关2。
如图2所示,燃料电池系统10具备燃料电池堆11、各堆共用的进气口12、空气压缩机13、加湿器14、密封入口阀15、密封出口阀16、压力控制阀17、旁通阀18、排气再循环泵19以及止回阀20。燃料电池系统10还具备氢罐21、可变压力调整阀22、喷射器24、推顶器25、旁通喷射器26、气液分离器27、氢泵28、止回阀29、排气阀30、排放阀31、各堆共用的稀释器32、接触器39、电压调整器(FCVCU)40以及控制装置41。而且,燃料电池系统10具备用于通过冷却液对各燃料电池堆11进行冷却的堆冷却回路70。
需要说明的是,在图2中,为了便于图示而控制装置41描绘多个,但是图上的多个控制装置41是相同的控制装置。
燃料电池堆11具备:将多个燃料电池单体层叠而成的层叠体(省略图示);将该层叠体从层叠方向的两侧夹入的一对端板(省略图示)。
燃料电池单体具备:膜电极接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly);以及将该膜电极接合体从接合方向的两侧夹入的一对隔板。
膜电极接合体具备:由阳极催化剂及气体扩散层构成的阳极11A(燃料极);由阴极催化剂及气体扩散层构成的阴极11B(氧极);由阳极11A及阴极11B从厚度方向的两侧夹入的由阳离子交换膜等构成的固体高分子电解质膜11C。
从氢罐21向燃料电池堆11的阳极11A供给氢气,从空气压缩机13向阴极11B供给含氧的氧化剂气体即空气。
被供给到阳极11A的氢在阳极催化剂上通过催化剂反应而被离子化,氢离子经由被适度地加湿的固体高分子电解质膜11C向阴极11B移动。伴随着氢离子的移动而产生的电子作为直流电流向外部电路(电压调整器40等)取出。
从阳极11A移动到阴极11B的阴极催化剂上的氢离子与供给到阴极11B的氧和阴极催化剂上的电子发生反应,生成水。
接触器39连接于燃料电池堆11的正极及负极,通过控制装置41的控制,切换燃料电池堆11与电气负载(例如,动力驱动单元PDU等)的连接与切断。
电压调整器(FCVCU)40配置在经由接触器39的燃料电池堆11的正极及负极与电气负载之间,通过控制装置41的控制,调整从燃料电池堆11输出的电压及电流。
空气压缩机13夹装于各堆共用的一个进气口12与将燃料电池堆11的阴极11B连接的空气供给配管60(配管)的中途。空气供给配管60具有:从进气口12向空气压缩机13导入空气的进气路60a;以及将从空气压缩机13喷出的空气向燃料电池堆11送给的送给路60b。空气压缩机13具备由控制装置41进行驱动控制的驱动用的马达61。空气压缩机13通过马达61的驱动力从各堆共用的一个进气口12取入空气进行压缩,将压缩后的空气通过送给路60b向阴极11B送给。
在本实施方式中,空气压缩机13在空气供给配管60(配管)中,构成对进气路60a内的空气压缩机13的附近的压力(进气压力)进行调整的流体调整部。
多个燃料电池堆11在乘员室91的下方相互分离地配置。因此,空气供给配管60中的将进气口12与空气压缩机13连接的进气路60a在每个燃料电池堆11中长度、引出方向不同。
在与各燃料电池堆11对应的进气路60a设有用于检测空气压缩机13的吸入部的附近的空气压力的进气侧压力传感器62(压力检测部)。由进气侧压力传感器62检测到的检测信号向控制装置41输入。在与各燃料电池堆11对应的送给路60b设有用于检测燃料电池堆11的阴极11B侧的空气压力的送给侧压力传感器63(压力检测部)。由送给侧压力传感器63检测到的检测信号向控制装置41输入。
控制装置41控制空气压缩机13的马达61的输出,以达到燃料电池堆11所需的目标空气压力。控制装置41在燃料电池堆11侧的空气压力(由送给侧压力传感器63检测的压力)未达到目标空气压力的情况下,为了提高送给路60b侧的压力而提高空气压缩机13的马达61的输出。此时,如果空气压缩机13的送给侧与吸入侧的压力比升高为规定值以上,则在进气路60a中容易产生冲击压。因此,控制装置41为了防止在进气路60a中产生冲击压,通过进气侧压力传感器62和送给侧压力传感器63监视空气压缩机13的吸入侧和送给侧的压力,在空气压缩机13中的压力比成为了规定的压力比以上时,使空气压缩机13的输出下降。更详细而言,例如,通过降低燃料电池堆11的空气目标压力而使空气压缩机13的输出下降。
另一方面,加湿器14具备例如中空纤维膜等透水膜,将从燃料电池堆11的阴极排出口11b排出到空气排出路52的空气(阴极废气)作为加湿用的气体使用,对从空气压缩机13送出到空气供给配管60的送给路60b的空气(阴极气体)进行加湿。
更详细而言,加湿器14使从空气压缩机13送出的空气与从燃料电池堆11的阴极排出口11b排出的湿润状态的空气(排出空气)经由透水膜接触,由此将排出空气含有的水分(特别是水蒸气)中透过了透水膜的膜孔的水分向空气(阴极气体)添加。
密封入口阀15设置于将空气压缩机13与能够向燃料电池堆11的阴极11B供给空气的阴极供给口11a连接的送给路60b,通过控制装置41的控制对送给路60b进行开闭。密封入口阀15通过关闭送给路60b而将阴极11B的上游侧密封。
密封出口阀16设置于将能够从燃料电池堆11的阴极11B排出使用完毕空气(阴极废气)的阴极排出口11b与稀释器32连接的空气排出路52,通过控制装置41的控制对空气排出路52进行开闭。密封出口阀16通过关闭空气排出路52而将阴极11B的下游侧密封。
压力控制阀17设置在空气排出路52中的加湿器14与稀释器32之间,通过控制装置41的控制来控制在空气排出路52中流通的排出空气(阴极废气)的压力。
旁通阀18设置于将送给路60b中的空气压缩机13与加湿器14之间和空气排出路52中的压力控制阀17与稀释器32之间连接的旁通路53。旁通路53是从送给路60b分支而绕过阴极11B的通路,将从空气压缩机13送给的空气直接向稀释器32供给。
旁通阀18通过控制装置41的控制对旁通路53进行开闭。
排气再循环泵19设置于将送给路60b中的密封入口阀15与阴极供给口11a之间和空气排出路52中的阴极排出口11b与密封出口阀16之间连接的排气再循环路54。
排气再循环泵19使通过燃料电池堆11的阴极11B从阴极排出口11b排出到空气排出路52的阴极废气的至少一部分向排气再循环路54流通。然后,将在排气再循环路54中流动的阴极废气与从密封入口阀15朝向阴极供给口11a的空气(阴极气体)混合,向阴极11B再次供给。
止回阀20设置于排气再循环路54,以仅允许从空气排出路52朝向空气供给配管60的送给路60b的方向的空气的流动而切断其相反方向的空气的流动。
另外,氢罐21以规定数为一组而分散地搭载于图1所示的车身框架90的多个部位。构成各组的氢罐21彼此通过配管而汇合连接。各组的氢罐21通过气体配管66与对应的燃料电池堆11的阳极供给口11c连接。但是,氢罐21的各组的车身框架90上的搭载位置在车身前后方向上不同,因此将各组的氢罐21与燃料电池堆11连接的气体配管66的长度针对每个组而不同。
需要说明的是,在本实施方式的燃料电池车辆中,搭载的燃料电池堆11的个数为四个,与此相对,氢罐21的组为三个,因此四个燃料电池堆11中的两个连接于共用的氢罐21的组。但是,可以是以四个燃料电池堆11分别连接于不同的氢罐21的组的方式将搭载于燃料电池车辆1的氢罐21的组设为四个。
在与氢罐21的各组连接的气体配管66中的接近燃料电池堆11的位置设置通过控制装置41的控制将气体配管66内的氢气的流通切断的切断阀23。此处,将各气体配管66中的比切断阀23靠上游侧(氢罐21侧)部分称为上游侧流路66a,将气体配管66中的比切断阀23靠下游侧(燃料电池堆11侧)部分称为下游侧流路66b。
在各气体配管66的上游侧流路66a中的氢罐21的附近设置由电磁阀等构成的可变压力调整阀22。可变压力调整阀22通过控制装置41的控制来调整在上游侧流路66a中流动的氢气的压力。而且,在各气体配管66的上游侧流路66a中的切断阀23的附近设置用于检测上游侧流路66a的切断阀23的附近的氢气的压力的气体压力传感器65(压力检测部)。由气体压力传感器65检测到的检测信号向控制装置41输入。
控制装置41控制可变压力调整阀22,以使各气体配管66的上游侧流路66a的切断阀23的附近的氢压力达到目标氢压力。因此,即使由于各气体配管66的上游侧流路66a的长度的差异而上游侧流路66a中的压力损失在每个堆的气体配管66中不同,只要目标氢压力相同,就能够通过控制装置41对各可变压力调整阀22的控制使切断阀23的附近部的氢压力大致相同。
切断阀23通过控制装置41的控制能够将气体配管66的上游侧流路66a与下游侧流路66b之间切断。
喷射器24在下游侧流路66b中设置于切断阀23与阳极供给口11c之间,通过控制装置41的控制将目标氢压力的氢气以规定的周期向阳极供给口11c间歇地供给。由此,将燃料电池堆11的阴极11B与阳极11A之间的极间差压保持为规定的压力。
推顶器25在下游侧流路66b中设置于喷射器24与阳极供给口11c之间。
推顶器25使通过燃料电池堆11的阳极11A从阳极排出口11d排出到氢气排出路56(排出路)的含有未反应的氢的排出气体(阳极废气)的至少一部分在将氢气排出路56与上游侧流路66a连接的氢气循环路57中流通。然后,使在氢气循环路57中路通的阳极废气与从喷射器24朝向阳极供给口11c的上游侧流路66a的氢气混合,向阳极11A再次供给。
旁通喷射器26在上游侧流路66a中的切断阀23与阳极供给口11c之间设置于绕过喷射器24及推顶器25而与上游侧流路66a的阳极供给口11c侧连接的迂回路58。
旁通喷射器26通过控制装置41的控制,将目标氢压力的氢气向阳极供给口11c供给以便辅助喷射器24。
气液分离器27在氢气排出路56中设置于阳极排出口11d与氢气循环路57之间。
气液分离器27将通过燃料电池堆11的阳极11A从阳极排出口11d排出的阳极废气含有的水分分离。然后,将分离后的阳极废气从与氢气排出路56连接的气体排出口(省略图示)排出,将分离后的水分从与水分排出路59连接的水分排出口(省略图示)排出。
以下,将氢气排出路56中的比排气阀30靠上游侧的流路称为上游侧流路56a,将比排气阀30靠下游侧的流路称为下游侧流路56b。氢泵28设置于与上游侧流路56a的气液分离器27的下游位置和推顶器25的副流导入口(省略图示)连接的氢气循环路57。
氢泵28使通过燃料电池堆11的阳极11A从阳极排出口11d排出到氢气排出路56的阳极废气的至少一部分向氢气循环路57流通。
止回阀29设置于氢气循环路57,以便仅允许从氢气排出路56朝向气体配管66的上游侧流路66a的方向的阳极废气的流动而将其相反方向的气体的流动切断。
排气阀30设置于氢气排出路56的上游侧流路56a与下游侧流路56b之间。排气阀30由可变流量调整阀构成。排气阀30通过控制装置41的控制能够调整从氢气排出路56的上游侧流路56a向下游侧流路流动的(从气液分离器27朝向稀释器32流动的)阳极废气(氢气)的流量。
在氢气排出路56的下游侧流路56b(排气阀30的下游侧)设有用于检测在下游侧流路56b中流动的阳极废气(氢气)的压力的排气压力传感器44。排气压力传感器44配置在下游侧流路56b的排气阀30的附近。由排气压力传感器44检测到的检测信号向控制装置41输入。
在氢气排出路56中,排气压力传感器44构成压力检测部,排气阀30构成流体调整部。
控制装置41根据由排气压力传感器44检测的压力来控制排气阀30的开度。具体而言,控制装置41在与各堆对应的氢气排出路56中,控制排气阀30的开度以使排气阀30的气体排出口的附近的压力成为规定值。因此,即使由于与各堆对应的氢气排出路56的下游侧流路56b的长度等的差异而各下游侧流路56b中的压力损失在每个堆中不同,通过控制装置41对各排气阀30的控制,也能够使通过各下游侧流路56b向稀释器32排出的阳极废气(氢气)的流量大致相同。
排放阀31在水分排出路59中设置于气液分离器27的水分排出口与稀释器32之间。以下,将水分排出路59中的比排放阀31靠上游侧的流路称为上游侧流路59a,将比排放阀31靠下游侧的流路称为下游侧流路59b。
排放阀31由可变流量调整阀构成。排放阀31通过控制装置41的控制,能够调整从水分排出路59的上游侧流路59a向下游侧流路59b流动的(从气液分离器27朝向稀释器32流动的)水分的流量。
在水分排出路59的下游侧流路59b(排放阀31的下游侧)设有用于检测下游侧流路59b的排放阀31的附近的压力的排放压力传感器48。排放压力传感器48配置在下游侧流路59b的排放阀31的附近。由排放压力传感器48检测到的检测信号向控制装置41输入。
在水分排出路59中,排放压力传感器48构成压力检测部,排放阀31构成流体调整部。
控制装置41根据由排放压力传感器48检测的压力来控制排放阀31的开度。具体而言,控制装置41在与各堆对应的水分排出路59中,控制排放阀31的开度以使排放阀31的水分排出口的附近的压力成为规定值。因此,即使由于与各堆对应的水分排出路59的下游侧流路59b的长度等的差异而各下游侧流路59b中的压力损失在每个堆中不同,通过控制装置41对各排放阀31的控制,也能够使通过各下游侧流路59b向稀释器32排出的水分的流量大致相同。
稀释器32与空气排出路52、氢气排出路56以及水分排出路59连接。
稀释器32通过从旁通阀18供给的空气或从压力控制阀17供给的阴极废气将从排气阀30供给的阳极废气的氢浓度稀释。然后,将稀释后的氢浓度降低为规定浓度以下的排出气体向外部(大气中)排出。
堆冷却回路70具备:燃料电池堆11的未图示的内部冷却通路;对冷却了燃料电池堆11的冷却液进行冷却的堆冷却用散热器71(冷却装置);使从燃料电池堆11的内部冷却通路流出的冷却液向堆冷却用散热器71流动的冷却液排出路72;以及将在堆冷却用散热器71中流动的冷却液向燃料电池堆11的内部冷却通路送给的冷却液送给路73。在冷却液送给路73设有对通过了堆冷却用散热器71的冷却液进行吸引并向燃料电池堆11的内部冷却通路侧送给的冷却液泵74。冷却液泵74具备驱动马达75,该驱动马达75由控制装置41控制。
在冷却液送给路73的与燃料电池堆11连接的连接部的附近和冷却液排出路72的与燃料电池堆11连接的连接部的附近之间设有用于检测两连接部的附近部的压力差的差压传感器76。差压传感器76的检测信号向控制装置41输入。
在堆冷却回路70中,冷却液送给路73及冷却液排出路72构成配管,差压传感器76构成压力检测部。或者,冷却液泵74构成流体调整部。
控制装置41根据由差压传感器76检测的燃料电池堆11的入口侧与出口侧的压力差来控制冷却液泵74的输出。具体而言,控制装置41在与各堆对应的堆冷却回路70中,控制冷却液泵74的输出以使燃料电池堆11的入口侧与出口侧的压力差成为规定值。因此,在各堆中,即使由于冷却液送给路73、冷却液排出路72的长度等不同,由此冷却液送给路73、冷却液排出路72中的压力损失在每个堆中不同,通过控制装置41对冷却液泵74的控制,也能够使在各燃料电池堆11中流动的冷却液的流量大致相同。
(实施方式的效果)
在本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)中,在从一个进气口12分支而向各燃料电池堆11单独地供给空气的空气供给配管60中,在进气路60a的空气压缩机13的附近和送给路60b分别配置进气侧压力传感器62和送给侧压力传感器63。然后,控制装置41基于由进气侧压力传感器62和送给侧压力传感器63检测到的检测信号,控制空气压缩机13的输出。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,即使由于空气供给配管60的进气路60a的长度的差异等而进气路60a中的压力损失在每个堆中产生偏差,通过控制装置41对各空气压缩机13的控制,也能够抑制在进气路60a中产生冲击压。
特别是本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)控制装置41控制空气压缩机13的输出以使燃料电池堆11的空气压力达到目标空气压力,进而,控制装置41基于进气侧压力传感器62和送给侧压力传感器63的检测结果来求出空气压缩机13的送给侧与吸入侧的压力比。然后,控制装置41在求出的压力比成为了规定的压力比以上时,通过降低目标空气压力等而使空气压缩机13的输出下降。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,控制装置41基本上控制空气压缩机13的输出以便达到各燃料电池堆11中的目标空气压力,在空气压缩机13的送给侧与吸入侧的压力比接近产生冲击压的压力比时,通过使空气压缩机13的输出下降,能够可靠地抑制冲击压的产生。
另外,在本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)中,在将氢气(阳极废气)从燃料电池堆11排出的氢气排出路56中,在氢气排出路56的排气阀30的下游侧(下游侧流路56b)配置排气压力传感器44。并且,控制装置41基于排气压力传感器44的检测信号来控制排气阀30的开度。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,即使由于比排气阀30靠下游侧的下游侧流路56b的长度的差异等而下游侧流路56b中的压力损失在每个堆中产生偏差,通过控制装置41对各排气阀30的开度控制,也能够将氢气向稀释器32顺畅地排出。
另外,在本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)中,在排出从在燃料电池堆11内流动的氢气中分离的水分的水分排出路59中,在水分排出路59的排放阀31的下游侧(下游侧流路59b)配置排放压力传感器48。并且,控制装置41基于排放压力传感器48的检测信号来控制排放阀31的开度。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,即使由于比排放阀31靠下游侧的下游侧流路59b的长度的差异等而下游侧流路59b中的压力损失在每个堆中产生偏差,通过控制装置41对各排放阀31的开度控制,也能够将水分向稀释器32顺畅地排出。
此外,在本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)中,在对各燃料电池堆11进行冷却的堆冷却回路70中,设有检测冷却液送给路73的与燃料电池堆11连接的连接部的附近和冷却液排出路72的与燃料电池堆11连接的连接部的附近的压力差的差压传感器76。并且,控制装置41基于差压传感器76的检测信号来控制冷却液泵74的输出。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,即使由于冷却液送给路73、冷却液排出路72的长度的差异等而冷却液送给路73、冷却液排出路72中的压力损失在每个堆中产生偏差,通过控制装置41对各冷却液泵74的输出控制,也能够使稳定的流量的冷却液向各燃料电池堆11流动。
另外,在本实施方式的燃料电池车辆1(燃料电池搭载装置)中,在将氢罐21与燃料电池堆11连接的气体配管66中,气体压力传感器65配置在燃料电池堆11的附近。并且,控制装置41基于气体压力传感器65的检测信号,控制在气体配管66的氢罐21的附近配置的可变压力调整阀22。
因此,在本实施方式的燃料电池车辆1中,即使由于气体配管66的上游侧流路66a的长度的差异等而上游侧流路66a中的压力损失在每个堆中产生偏差,通过控制装置对各可变压力调整阀22的控制,也能够向各燃料电池堆11供给稳定的压力和流量的氢气。
如以上所述,本实施方式的燃料电池车辆1在与各燃料电池堆11单独连接的配管内的需要希望的压力、流量的部位配置检测空气、氢气、水分等的压力的压力检测部,控制装置41基于压力检测部的检测结果来控制流体调整部。因此,在采用了本实施方式的燃料电池车辆1的情况下,即使在每个堆中配管的长度等不同且压力损失产生偏差的情况下,通过控制装置41对流体调整部的控制,也能够适当地控制在各配管中流动的流体的压力、流量。
因此,在采用了本实施方式的燃料电池车辆1的情况下,不需要各堆的配管内的流体调整部的烦杂的设置调整,能够使适当的压力流量的流体向配管内的所需部位流动。
需要说明的是,本发明并不限定于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够进行各种设计变更。例如,上述的实施方式为具备多个燃料电池堆的燃料电池车辆1,但是本发明中的燃料电池搭载装置只要是利用由多个燃料电池堆发电的电力的装置即可,并不限定于燃料电池车辆。例如,可以是二轮或三轮、四轮等的机动车、公共汽车或卡车等大型车辆,也可以搭载于电动车辆以外的移动体(例如,船舶、飞行体、机器人),而且,还可以搭载于固定配置型的燃料电池系统。
Claims (1)
1.一种燃料电池搭载装置,具备:
多个燃料电池堆;
配管,其与各所述燃料电池堆单独地连接;
流体调整部,其调整在所述配管中流动的流体的压力或流量;
压力检测部,其配置于所述配管内的需要流体的希望的压力或流量的部位,检测流体的压力;以及
控制装置,其基于所述压力检测部的检测结果,控制所述流体调整部,
所述配管具有排出从在所述燃料电池堆内流动的氢气中分离的水分的水分排出路,
所述流体调整部是调整在所述水分排出路中流动的所述水分的流量的排放阀,
所述压力检测部配置在所述水分排出路的所述排放阀的下游侧。
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