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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellenfahrzeug,
in das ein Brennstoffzellensystem eingebaut ist.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Brennstoffzellensysteme
sind Energieumwandlungssysteme zum Zuführen eines Brennstoffgases
und eines oxidierenden Gases zu einer Membran-Elektroden-Anordnung
und Erzeugen einer elektrochemischen Reaktion, um chemische Energie in
elektrische Energie umzuwandeln. Unter den Brennstoffzellensystemen
wird erwartet, dass ein Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel,
bei dem eine Festpolymermembran als ein Elektrolyt verwendet wird,
als ein fahrzeuginternes Leistungsquellensystem verwendet wird,
da der Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel mit einem niedrigen
Aufwand miniaturisiert werden kann und eine hohe Ausgangsleistungsdichte
hat.
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Bei
dem Brennstoffzellenstapel bewegt sich ein Wasserstoffion, das in
einer Anode erzeugt wird, durch eine Elektrolytmembran zu einer
Kathode, während dieses hydratisiert wird. Wasser ist daher
in der Nähe einer Oberfläche auf der Anodenseite
der Elektrolytmembran unzureichend, was zu einem trockenen Zustand
führt. Um eine Leistungserzeugung des Brennstoffzellenstapels
fortzusetzen, ist es notwendig, der Anodenseite Wasser zuzuführen.
Die Elektrolytmembran für eine Verwendung in dem Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel
hat eine gute Wasserstoffionenleitfähigkeit, wenn diese
in einem mäßig feuchten Zustand ist. Wenn ihr
Wassergehalt vermindert ist, erhöht sich jedoch ein elektrischer
Widerstand der Elektrolytmembran übermäßig, um
zu verhindern, dass die Elektrolytmembran ordnungsgemäß funktioniert.
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Ein
Verfahren zum Befeuchten eines Reaktionsgases durch Verwenden einer
Befeuchtungsvorrichtung ist als das Verfahren zum Zuführen
von Wasser zu der Elektrolytmembran allgemein bekannt. Das offengelegte
japanische Patent Nr.
2005-116368 offenbart
beispielsweise ein Brennstoffzellensystem zum Befeuchten eines oxidierenden
Gases durch eine Befeuchtungsvorrichtung, in der ein Bündel
hohler Fasermembranen, das eine Mehrzahl hohler Fasermembranen aufweist,
untergebracht ist. Ein oxidierendes Abgas von hoher Feuchtigkeit,
das eine große Menge an Wasser, das durch eine Zellenreaktion
erzeugt wird, aufweist, fließt innerhalb der hohlen Fasermembran,
und ein oxidierendes Gas von niedriger Feuchtigkeit, das aus der
Atmosphäre eingeführt wird, fließt außerhalb
der hohlen Fasermembran. Ein Feuchtigkeitsaustausch wird zwischen
dem oxidierenden Abgas und dem oxidierenden Gas ausgeführt,
um das oxidierende Gas zu befeuchten.
- Patentdokument 1:
Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2005-116368
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Wenn
sich ein Auslass, aus dem das oxidierende Abgas von der Befeuchtungsvorrichtung
entladen wird, hin zu der Rückseite eines Brennstoffzellenfahrzeugs,
das das oxidierende Abgas hin zu seiner Rückseite entlädt, öffnet,
treten jedoch folgende Probleme auf. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug
in einer Umgebung unter dem Gefrierpunkt gestoppt ist, wobei seine
Vorderseite nach unten geneigt ist, besteht beispielsweise eine
Möglichkeit, dass Wasser, das in einem Rohr auf der Stromabwärtsseite
der Befeuchtungsvorrichtung verbleibt, zu der Befeuchtungsvorrichtung
zurückfließt und innerhalb der Befeuchtungsvorrichtung
gefriert. Wenn Wasser innerhalb der Befeuchtungsvorrichtung gefriert,
wird ein Reaktionsgas-Flusskanal geschlossen, und das Brennstoffzellenfahrzeug
kann nicht gestartet werden.
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In
das Brennstoffzellenfahrzeug ist normalerweise eine Verdünnungsvorrichtung
zum Mischen eines Brennstoffabgases und eines oxidierenden Abgases,
um das Brennstoffabgas zu verdünnen und in die Atmosphäre
zu entladen, eingebaut. Wenn die Befeuchtungsvorrichtung und eine
Verdünnungsvorrichtung durch ein gerades Rohr verbunden
sind, besteht jedoch eine Möglichkeit, dass sich eine Rate
eines Luftflusses in die Verdünnungsvorrichtung verringert
und ihr Verdünnungsverhalten verschlechtert, da Wasser,
das durch eine Zellenreaktion erzeugt wird, Wasserdampf oder dergleichen
in einem solchen Zustand in das oxidierende Abgas, das von der Befeuchtungsvorrichtung
zu der Verdünnungsvorrichtung fließt, gemischt
wird, dass das erzeugte Wasser oder der Wasserdampf von der Luft
nicht getrennt wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, Probleme,
wie im Vorhergehenden beschrieben, zu lösen und einen Rückfluss
von Wasser von dem Rohr auf der Stromabwärtsseite der Befeuchtungsvorrichtung
zu der Befeuchtungsvorrichtung zu verhindern und das Verdünnungsverhalten
der Verdünnungsvorrichtung zu verbessern.
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Um
die Aufgabe, wie im Vorhergehenden beschrieben, zu lösen,
weist ein Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Brennstoffzellenstapel zum Erzeugen einer elektrischen
Leistung durch Empfangen einer Zufuhr eines Reaktionsgases, eine
Befeuchtungsvorrichtung zum Liefern eines Reaktionsabgases, das
aus dem Brennstoffzellenstapel entladen wird, und des Reaktionsgases,
wobei sich eine für Wasserdampf durchlässige Membran
zwischen diesen befindet, und dadurch Ausführen eines Feuchtigkeitsaustausches zwischen
dem Reaktionsabgas und dem Reaktionsgas und einen Entladeflusskanal
zum Entladen des Reaktionsabgases auf, das aus der Befeuchtungsvorrichtung
entladen wird, zu einem Äußeren des Fahrzeugs.
Ein Reaktionsabgasauslass, der sich hin zu einer Vorderseite des
Fahrzeugs öffnet, ist in der Befeuchtungsvorrichtung gebildet,
und der Entladeflusskanal ist mit dem Reaktionsabgasauslass verbunden
und ist gebogen, so dass das Reaktionsabgas, das aus dem Reaktionsabgasauslass
entladen wird, zu einer Vorderseite des Fahrzeugs und dann zu einer
Rückseite des Fahrzeugs fließt.
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Da
der Entladeflusskanal zum Liefern des Reaktionsabgases, das aus
einer Verdünnungsvorrichtung entladen wird, gebogen ist,
so dass das Reaktionsabgas zu der Vorderseite des Fahrzeugs und dann
zu der Rückseite des Fahrzeugs fließt, ist es möglich,
einen Rückfluss von Wasser von dem Rohr auf der Stromabwärtsseite
der Befeuchtungsvorrichtung zu der Befeuchtungsvorrichtung zu verhindern, selbst
wenn das Brennstoffzellenfahrzeug gestoppt ist, wobei seine Vorderseite
nach unten geneigt ist. Eine annähernde U-Form, eine annähernde
V-Form und eine annähernd quadratische U-Form sind als die
Form des Entladeflusskanals bevorzugt.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Brennstoffzellenfahrzeug
ferner eine Verdünnungsvorrichtung zum Verdünnen
des Reaktionsabgases aufweisen, wobei die Verdünnungsvorrichtung
mit einer Stromabwärtsseite des Entladeflusskanals verbunden
ist.
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Das
Reaktionsabgas, das aus der Befeuchtungsvorrichtung entladen wird,
wird im Laufe eines Geliefertwerdens in dem gebogenen Entladeflusskanal
durch eine Zentrifugalkraft in ein Gas und eine Flüssigkeit
getrennt, und die Verdünnungsvorrichtung kann daher stabil
Luft einführen. Das Verdünnungsverhalten der Verdünnungsvorrichtung
kann dadurch verbessert werden.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Brennstoffzellenfahrzeug
ferner einen Dämpfer zum Dämpfen eines Lauts eines
Entladens des Reaktionsabgases aufweisen, wobei der Dämpfer
mit einer Stromabwärtsseite des Entladeflusskanals verbunden
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Systemblockdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel; und
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2 ist
ein fahrzeuginterner Entwurf eines Brennstoffzellensystems.
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BESTE WEISE ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Das
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im
Folgenden unter Bezugnahme auf jede Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
eine Systemkonfiguration eines Brennstoffzellensystems 10,
das als ein fahrzeuginternes Leistungsquellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs
dient.
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Das
Brennstoffzellensystem 10 weist einen Brennstoffzellenstapel 20 zum
Erzeugen einer elektrischen Leistung durch Empfangen einer Zufuhr
eines Reaktionsgases (eines oxidierenden Gases und eines Brennstoffgases),
ein Brennstoffgas-Rohrleitungssystem 30 zum Zuführen
eines Wasserstoffgases als das Brennstoffgas zu dem Brennstoffzellenstapel 20,
ein Rohrleitungssystem 40 für ein oxidierendes
Gas zum Zuführen von Luft als das oxidierende Gas zu dem
Brennstoffzellenstapel 20, ein elektrisches Leistungssystem 60 zum
Steuern einer Ladung und einer Entladung einer elektrischen Leistung und
eine Steuerung 70 zum allgemeinen Steuern des Gesamtsystems
auf.
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Der
Brennstoffzellenstapel 20 ist beispielsweise ein Festpolymerelektrolyt-Zellenstapel,
der durch eine Mehrzahl von Zellen, die in Schichten in Reihe gestapelt
sind, gebildet ist. Die Zellen weisen eine Kathode, die auf einer
Seite einer Elektrolytmembran, die durch eine Ionenaustauschmembran gebildet
ist, angeordnet ist, eine Anode, die auf der anderen Seite der Elektrolytmembran
angeordnet ist, und ein Paar von Separatoren auf, die die Kathode und
die Anode zwischen denselben aufweisen. Ein Brennstoffgas wird einem
Brennstoffgas-Flusskanal eines der Separatoren zugeführt,
und ein oxidierendes Gas wird einem Flusskanal für das
oxidierende Gas des anderen der Separatoren zugeführt.
Der Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt durch die Gaszufuhr
eine elektrische Leistung.
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Das
Brennstoffgas-Rohrleitungssystem 30 weist eine Brennstoffgaszufuhrquelle 31,
einen Brennstoffgas-Zufuhrflusskanal 35, in dem ein Brennstoffgas
(Wasserstoffgas), das von der Brennstoffgaszufuhrquelle 31 der
Anode des Brennstoffzellenstapels 20 zuzuführen
ist, fließt, einen Zirkulationsflusskanal 36 zum
Zurückführen eines Brennstoffabgases (Wasserstoffabgases),
das aus dem Brennstoffzellenstapel 20 entladen wird, zu
dem Brennstoffgaszufuhr-Flusskanal 35, eine Zirkulationspumpe 37 zum
Druckbeaufschlagen und Liefern des Brennstoffabgases in dem Zirkulationsflusskanal 36 zu
dem Brennstoffgas-Zufuhrflusskanal 35 und einen Austrittsflusskanal 39 auf,
der mit dem Zirkulationsflusskanal 36 verzweigt verbunden
ist.
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Die
Brennstoffgaszufuhrquelle 31 ist durch beispielsweise einen
Hochdruckwasserstofftank oder eine Wasserstoffspeicherlegierung
gebildet und speichert ein Wasserstoffgas mit beispielsweise 35
MPa oder 70 MPa. Wenn ein Absperrventil 32 geöffnet
ist, fließt das Wasserstoffgas von der Brennstoffgaszufuhrquelle 31 zu
dem Brennstoffgas-Zufuhrflusskanal 35. Der Druck des Wasserstoffgases
wird durch einen Regler 33 oder einen Injektor 34 auf
beispielsweise etwa 200 kPa reduziert, und das Wasserstoffgas wird
dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt.
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Die
Brennstoffgaszufuhrquelle 31 kann durch einen Reformer
zum Erzeugen eines reformierten Gases, das reich an Wasserstoff
ist, aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff und einen Hochdruckgastank
zum Bringen des reformierten Gases, das durch den Reformer erzeugt
wird, in einen Hochdruckzustand und Anhäufen des Gases
gebildet sein.
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Der
Injektor 34 ist ein elektromagnetisch angetriebenes Ein-Aus-Ventil,
das fähig ist, durch direktes Antreiben eines Ventilkörpers
mit einer elektromagnetischen Antriebskraft in vorbestimmten Antriebsintervallen,
um den Ventilkörper von einem Ventilsitz zu trennen, eine
Gasflussrate oder einen Gasdruck zu regeln. Der Injektor 34 weist
einen Ventilsitz mit einem Sprühloch zum Sprühen
eines gasförmigen Brennstoffs, wie eines Brennstoffgases,
einen Düsenkörper zum Zuführen und Leiten
des gasförmigen Brennstoffs zu dem Sprühloch und
einen Ventilkörper zum Öffnen und Schließen
des Sprühlochs auf, wobei der Ventilkörper bewegbar
untergebracht ist und in einer Wellenrichtung (Gasflussrichtung)
hinsichtlich des Düsenkörpers gehalten ist.
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Der
Austrittsflusskanal 39 ist über ein Austrittsventil 38 mit
dem Zirkulationsflusskanal 36 verbunden. Das Austrittsventil 38 wird
durch eine Anweisung von der Steuerung 70 betätigt,
um das Brennstoffabgas, das Verunreinigungen und Wasser aufweist,
in dem Zirkulationsflusskanal 36 zu dem Äußeren
zu entladen. Durch Öffnen des Austrittsventils 38 wird
eine Verunreinigungskonzentration in dem Wasserstoffabgas in dem
Zirkulationsflusskanal 36 verringert, und eine Wasserstoffkonzentration
in dem zu zirkulierenden und zuzuführenden Brennstoffabgas wird
erhöht.
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Das
Brennstoffabgas, das über das Austrittsventil 38 und
den Austrittsflusskanal 39 entladen wird, und ein oxidierendes
Abgas, das in einem Entladeflusskanal 45 fließt,
fließen in eine Verdünnungsvorrichtung 50,
und die Verdünnungsvorrichtung 50 verdünnt
das Brennstoffabgas. Der Laut eines Entladens des verdünnten
Brennstoffabgases wird durch einen Dämpfer (Schalldämpfer) 51 gedämpft,
und das verdünnte Brennstoffabgas wird über ein
Endrohr 52 zu dem Äußeren des Fahrzeugs
entladen.
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Das
Rohrleitungssystem 40 für das oxidierende Gas
weist einen Zufuhrflusskanal 44 für das oxidierende
Gas, in dem das oxidierende Gas, das der Kathode des Brennstoffzellenstapels 20 zuzuführen
ist, fließt, und den Entladeflusskanal 45 auf,
in dem das oxidierende Abgas, das aus dem Brennstoffzellenstapel 20 entladen
wird, fließt. Ein Luftkompressor 42 zum Einführen
des oxidierenden Gases über ein Filter 41 und
eine Befeuchtungsvorrichtung 43 zum Befeuchten des oxidierenden
Gases, das durch den Luftkompressor 42 mit Druck beaufschlagt und
geliefert wird, sind in dem Zufuhrflusskanal 44 für das
oxidierende Gas angeordnet. Ein Gegendruck-Regelventil 46 zum Regeln
des Zufuhrdrucks des oxidierenden Gases und die Befeuchtungsvorrichtung 43 sind
in dem Entladeflusskanal 45 angeordnet.
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Die
Befeuchtungsvorrichtung 43 bringt ein Bündel für
Wasserdampf durchlässiger Membranen (ein Bündel
hohler Fasermembranen), das eine Mehrzahl für Wasserdampf
durchlässiger Membranen (hohler Fasermembranen) aufweist,
unter. Ein oxidierendes Abgas von hoher Feuchtigkeit (ein nasses
Gas), das eine große Menge an Wasser, das durch eine Zellenreaktion
erzeugt wird, aufweist, fließt innerhalb der für
Wasserdampf durchlässigen Membran, und ein oxidierendes
Gas von niedriger Feuchtigkeit (ein trockenes Gas), das aus der
Atmosphäre eingeführt wird, fließt außerhalb
der für Wasserdampf durchlässigen Membran. Ein
Feuchtigkeitsaustausch wird zwischen dem oxidierenden Gas und dem
oxidierenden Abgas ausgeführt, wobei sich die für
Wasserdampf durchlässige Membran zwischen diesen befindet,
um das oxidierende Gas zu befeuchten.
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Das
elektrische Leistungssystem 60 weist einen Gleichstromwandler 61,
eine Batterie 62, einen Traktionswechselrichter 63 und
einen Traktionsmotor 64 auf. Der Gleichstromwandler 61 ist
ein Gleichstromspannungswandler und hat eine Funktion eines Erhöhens
des Drucks einer Gleichstromspannung von der Batterie 62 und
eines Ausgebens der Gleichstromspannung zu dem Traktionswechselrichter 63 und
eine Funktion eines Verringerns des Drucks einer Gleichstromspannung
von dem Brennstoffzellenstapel 20 oder dem Traktionsmotor 64 und
eines Ladens der Batterie 62 mit der Gleichstromspannung. Durch
die Funktionen, wie im Vorhergehenden beschrieben, des Gleichstromwandlers 61 wird
eine Ladung und eine Entladung der Batterie 62 gesteuert. Durch
Steuern einer Spannungswandlung durch den Gleichstromwandler 61 wird
ein Betriebspunkt (Ausgangsspannung, Ausgangsstrom) des Brennstoffzellenstapels 20 gesteuert.
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Die
Batterie 62 ist eine elektrische Speichervorrichtung, die
fähig ist, eine elektrische Leistung zu laden und zu entladen,
und dient als eine Speicherquelle einer regenerativen Energie während
einer Regeneration einer Bremse und als ein Energiepufferspeicher
während einer Laständerung, die eine Beschleunigung
und eine Verzögerung eines Brennstoffzellenfahrzeugs begleitet.
Wiederaufladbare Batterien, wie eine Nickel-Cadmium-Speicherbatterie,
eine Nickel-Wasserstoff-Speicherbatterie und eine wiederaufladbare
Lithiumbatterie, werden beispielsweise vorzugsweise als die Batterie 62 verwendet.
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Der
Traktionswechselrichter 63 wandelt eine Gleichstromelektrizität
in einen Drei-Phasen-Wechselstrom um und führt den Drei-Phasen-Wechselstrom
dem Traktionsmotor 64 zu. Der Traktionsmotor 64 ist
beispielsweise ein Drei-Phasen-Wechselstrommotor und bildet eine
Leistungsquelle eines Brennstoffzellenfahrzeugs.
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Die
Steuerung 70 ist ein Computersystem, das eine CPU, einen
ROM, einen RAM und eine Eingangs- und Ausgangsschnittstelle aufweist,
und steuert jeden Abschnitt des Brennstoffzellensystems 10.
Wenn die Steuerung 70 ein Startsignal, das von einem (nicht
gezeigten) Zündschalter ausgegeben wird, empfängt,
startet beispielsweise die Steuerung 70 ein Betreiben des
Brennstoffzellensystems 10 und berechnet basierend auf
einem Gaspedalpositionssignal, das von einem (nicht gezeigten) Gaspedalsensor
ausgegeben wird, oder einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das
von einem (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgegeben wird,
eine erforderliche elektrische Leistung des Gesamtsystems. Die erforderliche
elektrische Leistung des Gesamtsystems ist eine Gesamtsumme einer elektrischen
Fahrzeugfahrleistung und einer elektrischen Zubehörleistung.
Die elektrische Zubehörleistung weist beispielsweise eine
elektrische Leistung, die durch fahrzeuginternes Zubehör
(Befeuchtungsvorrichtung, Luftkompressor, Wasserstoffpumpe, Kühlwasserzirkulationspumpe
oder dergleichen) verbraucht wird, eine elektrische Leistung, die
durch Vorrichtungen, die zum Fahrzeugfahren notwendig sind (Wechselgetriebe,
Radsteuerungsvorrichtung, Lenkvorrichtung, Aufhängungsvorrichtung
oder dergleichen), verbraucht wird, und eine elektrische Leistung
auf, die durch Vorrichtungen, die in einem Fahrgastraum angeordnet
sind (Klimaanlage, Beleuchtungsvorrichtung, Audiosystem oder dergleichen), verbraucht
wird.
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Die
Steuerung 70 bestimmt eine Ausgangsleistungsverteilung
des Brennstoffzellenstapels 20 und der Batterie 62,
stellt eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Luftkompressors 42 oder
eine Ventilposition des Injektors 34 ein und stellt die
Menge des Reaktionsgases, das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt
wird, ein, so dass eine Leistungserzeugung des Brennstoffzellenstapels 20 mit
der elektrischen Zielleistung übereinstimmt. Die Steuerung 70 steuert
ferner den Gleichstromwandler 61 und stellt eine Ausgangsspannung
des Brennstoffzellenstapels 20 ein, um den Betriebspunkt
(Ausgangsspannung, Ausgangsstrom) des Brennstoffzellenstapels 20 zu
steuern. Die Steuerung 70 gibt ferner verschiedene Wechselstromspannungsbefehlswerte
einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase als einen Schaltbefehl
zu dem Traktionswechselrichter 63 aus und steuert ein Ausgangsdrehmoment
und eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Traktionsmotors 64,
so dass eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit, die einer Gaspedalposition
entspricht, erhalten werden kann.
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Es
sei bemerkt, dass 1 lediglich für Zwecke
eines schematischen Erklärens der Systemkonfiguration dient
und ein tatsächlicher fahrzeuginterner Entwurf darin nicht
dargestellt ist.
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Der
fahrzeuginterne Entwurf des Brennstoffzellensystems 10 wird
als Nächstes unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Für den Zweck eines Vereinfachens der Beschreibung ist
der fahrzeuginterne Entwurf lediglich des Brennstoffzellenstapels 20,
des Luftkompressors 42, der Befeuchtungsvorrichtung 43,
der Verdünnungsvorrichtung 50, des Dämpfers 51 und
des Endrohrs 52 gezeigt, und andere Vorrichtungen sind
in 2 weggelassen. Die Vorrichtungen mit den gleichen
Bezugsziffern wie jene in 1 stellen
die gleichen Vorrichtungen dar, und die detaillierte Beschreibung
derselben ist weggelassen.
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Bezugsziffer 100 bezeichnet
ein Brennstoffzellenfahrzeug. Die linke Seite in der Zeichnung ist die
Vorderseite des Fahrzeugs, und die obere Seite in der Zeichnung
ist die rechte Seitenfläche des Fahrzeugs.
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Ein
Auslass 43A für ein oxidierendes Abgas, der in
der Befeuchtungsvorrichtung 43 gebildet ist, öffnet
sich hin zu der Vorderseite des Fahrzeugs. Der Entladeflusskanal 45 ist
mit dem Auslass 43A für das oxidierende Abgas
verbunden und ist in eine annähernde U-Form gebogen, so
dass der Entladeflusskanal 45 von der Vorderseite des Fahrzeugs
hin zu der Rückseite des Fahrzeugs orientiert ist. Die
Verdünnungsvorrichtung 50 ist mit der Stromabwärtsseite
des Entladeflusskanals 45 verbunden, und der Dämpfer 51 ist
mit der Stromabwärtsseite derselben verbunden. Das Endrohr 52 ist
in einer annähernd geraden Form hin zu der Rückseite
des Fahrzeugs angeordnet.
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Mit
der Konfiguration, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, fließt,
da der Entladeflusskanal 45 in eine annähernde
U-Form gebogen ist, Wasser, das in dem Rohrleitungssystem auf der
Stromabwärtsseite der Befeuchtungsvorrichtung 43 (Endrohr 52,
Dämpfer 51, Verdünnungsvorrichtung 50 oder dergleichen)
verbleibt, lediglich zu der Mitte des Entladeflusskanals 45 (um
den gebogenen Punkt) zurück, und das Wasser fließt
nicht zu der Befeuchtungsvorrichtung 43 zurück,
selbst wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 100 gestoppt ist,
wobei seine Vorderseite nach unten geneigt ist. Ein Startfehler
des Brennstoffzellensystems 10 aufgrund eines Einfrierens
der Befeuchtungsvorrichtung 43 kann dadurch vermieden werden.
Um einen Rückfluss von Wasser zu der Befeuchtungsvorrichtung 43 wirksam
zu verhindern, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 100 gestoppt
ist, wobei seine Vorderseite nach unten geneigt ist, kann der Auslass 43A für
das oxidierende Abgas in einer höheren Position als das
Rohrleitungssystem auf der Stromabwärtsseite von der Befeuchtungsvorrichtung 43 (Endrohr 52,
Dämpfer 51, Verdünnungsvorrichtung 50 oder
dergleichen) vorgesehen sein.
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Da
der Entladeflusskanal 45 in eine annähernde U-Form
gebogen ist, wird das oxidierende Abgas, das aus der Befeuchtungsvorrichtung 43 entladen
wird, im Laufe des Geliefertwerdens in dem Entladeflusskanal 45 durch
eine Zentrifugalkraft in ein Gas und eine Flüssigkeit getrennt.
Das Wasser, das von dem Gas getrennt wird, verbleibt um eine Wandoberfläche
des Entladeflusskanals 45, und Luft, die wenig Wasser oder
Wasserdampf aufweist, fließt daher in eine Lufteinfuhröffnung 50A der
Verdünnungsvorrichtung 50. Da Wasser selten in
die Lufteinfuhröffnung 50A gemischt wird, kann
eine stabile Lufteinfuhrmenge sichergestellt werden, und das Verdünnungsverhalten
der Verdünnungsvorrichtung 50 kann verbessert
werden.
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Es
sei bemerkt, dass die Form des Entladeflusskanals 45 nicht
auf die annähernde U-Form begrenzt ist, und eine annähernde
V-Form und eine annähernd quadratische U-Form können
beispielsweise verwendet sein.
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Obwohl
ein Beispiel, bei dem das Brennstoffzellensystem 10 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel als die Leistungsquelle
in das Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut ist, in der vorhergehenden
Beschreibung gezeigt ist, kann das Brennstoffzellensystem 10 als
die Leistungsquelle in andere bewegliche Körper (Roboter,
Schiffe, Flugzeuge oder dergleichen) als das Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut
sein.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist der Entladeflusskanal zum Liefern des
Reaktionsabgases, das aus der Verdünnungsvorrichtung entladen wird,
gebogen, so dass das Reaktionsabgas, das aus dem Reaktionsabgasauslass
entladen wird, zu der Vorderseite des Fahrzeugs und dann zu der
Rückseite des Fahrzeugs fließt, und es ist daher
möglich, einen Rückfluss von Wasser von dem Rohr
auf der Stromabwärtsseite der Befeuchtungsvorrichtung zu der
Befeuchtungsvorrichtung zu verhindern, selbst wenn das Brennstoffzellenfahrzeug
gestoppt ist, wobei seine Vorderseite nach unten geneigt ist. Da
das Reaktionsabgas, das aus der Befeuchtungsvorrichtung entladen
wird, im Laufe des Geliefertwerdens in dem Entladeflusskanal durch
eine Zentrifugalkraft in ein Gas und eine Flüssigkeit getrennt
wird, kann Luft in die Verdünnungsvorrichtung stabil eingeführt
werden. Es ist demgemäß möglich, das
Verdünnungsverhalten der Verdünnungsvorrichtung
zu verbessern.
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Zusammenfassung
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Brennstoffzellenfahrzeug
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Ein
Brennstoffzellenfahrzeug (100) weist einen Brennstoffzellenstapel
(20) zum Erzeugen einer elektrischen Leistung durch Empfangen
einer Zufuhr eines Reaktionsgases, eine Befeuchtungsvorrichtung
(43) zum Liefern eines oxidierenden Abgases, das aus dem
Brennstoffzellenstapel (20) entladen wird, und eines oxidierenden
Gases, wobei sich eine für Wasserdampf durchlässige
Membran zwischen diesen befindet, und dadurch Ausführen
eines Feuchtigkeitsaustauschs zwischen dem oxidierenden Abgas und
dem oxidierenden Gas und einen Entladeflusskanal (45) zum
Entladen des oxidierenden Abgases auf, das aus der Befeuchtungsvorrichtung
(43) entladen wird, zu einem Äußeren
des Fahrzeugs. Ein Auslass (43A) für das oxidierende
Abgas, der sich hin zu einer Vorderseite des Fahrzeugs öffnet,
ist in der Befeuchtungsvorrichtung (43) gebildet. Der Entladeflusskanal
(45) ist mit dem Auslass (43A) für das
oxidierende Abgas verbunden und ist von einer Vorderseite des Fahrzeugs
zu einer Rückseite des Fahrzeugs in eine annähernde
U-Form gebogen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-116368 [0004, 0004]