DE112007002802T5 - Brennstoff-Zufuhrsystem - Google Patents

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Abstract

Brennstoff-Zufuhrsystem, aufweisend:
eine Vielzahl von Brennstofftanks, die einen Brennstoff speichern;
eine Vielzahl von Ein/Aus-Ventilen, von denen jeweils eines für jeden Kraftstofftank oder jeweils eines für jede Gruppe aus mehreren Kraftstofftanks vorgesehen ist, und die einen Brennstoff, der von den Brennstofftanks abgegeben wird, blockieren; und
eine Steuereinheit, die das Öffnen und Schließen der Ein/Aus-Ventile steuert;
wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, situationsbedingt ändert.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoff-Zufuhrsystem, das einen Teil von z. B. einem Brennstoffzellensystem darstellt, und genauer ein Brennstoff-Zufuhrsystem, das mit einer Vielzahl von Brennstofftanks ausgestattet ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Bekannte Arten von Brennstoff-Zufuhrsystemen für die Zufuhr eines Wasserstoffgases als Brenngas zu einer Brennstoffzelle sind solche, bei denen ein Hochdruck-Wasserstofftank, der mit unter hohem Druck stehendem Wasserstoffgas gefüllt ist, oder ein Wasserstoff-Speichertank, der mit einer Wasserstoff bindenden Legierung gefüllt ist, die die reversible Speicherung und Abgabe von Wasserstoff ermöglicht, verwendet. Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2005-226715 ein Brennstoff-Zufuhrsystem, das eine Vielzahl von Wasserstofftanks aufweist, die über eine dazwischen angeordnete Wasserstoffleitung parallel mit einer Brennstoffzelle verbunden sind, wobei ein Ein/Aus-Ventil an jedem der Wasserstofftanks angebracht ist. Das Brennstoff-Zufuhrsystem ist dafür ausgelegt, alle Ein/Aus-Ventile gleichzeitig zu öffnen, wenn das Brennstoffzellensystem in Betrieb ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß dem in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2005-226715 offenbarten Brennstoff-Zufuhrsystem können zwar Unterschiede der Nutzungsfrequenz der Wasserstofftanks verringert werden, da das Wasserstoffgas während des Betriebs aus einer Vielzahl der Wasserstofftanks abgegeben wird. Es ist jedoch nicht unbedingt wünschenswert, dass alle Ein/Aus-Ventile sich immer gleichzeitig öffnen. Wenn sich z. B. alle Ein/Aus-Ventile gleichzeitig öffnen, wenn Wasserstoffgas durchgeleitet wird, um zu überprüfen, ob eine Wasserstoffleitung leckt, dann wird eine große Wasserstoffmenge abgegeben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Brennstoff-Zufuhrsystems, das in der Lage ist, die Brennstoffmenge, die aus einem Brennstofftank abgegeben wird, zu verringern.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, weist ein Brennstoff-Zufuhrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung auf: eine Vielzahl von Brennstofftanks, die einen Brennstoff speichern, eine Vielzahl von Ein/Aus-Ventilen, von denen eines für jeden Brennstofftank oder eines für jede Gruppe aus mehreren Brennstofftanks vorgesehen ist und die jeweils einen Brennstoff, der aus den Brennstofftanks abgegeben wird, blockieren, und eine Steuereinheit, die die Öffnung und Schließung der Ein/Aus-Ventile steuert. Die Steuereinheit ändert die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden sollen, je nach Situation.
  • Bei dieser Anordnung ist die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, nicht festgelegt, sondern kann situationsbedingt geändert werden. Dadurch entfällt je nach Situation die Notwendigkeit, einen Brennstoff aus allen Brennstofftanks abzugeben, wodurch eine Senkung der aus den Brennstofftanks abgegebenen Brennstoffmenge möglich ist. Andererseits kann der Brennstoff je nach Situation aus allen Brennstofftanks abgegeben werden wodurch eine Verringerung der Unterschiede in der Nutzungsfrequenz in Betracht gezogen werden kann.
  • Vorzugsweise können die Brennstoffzellentanks parallel mit einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung verbunden sein, und die Steuereinheit kann alle Ein/Aus-Ventile gleichzeitig öffnen, wenn der Brennstoff von den Brennstofftanks zur Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung geliefert wird.
  • Dieser Aufbau ermöglicht die Brennstoffzufuhr in einer Situation, wo alle Ein/Aus-Ventile offen sind, was eine Verringerung des Unterschieds der Nutzungsfrequenz der Brennstofftanks ermöglicht. Ferner kann in dem Fall, wo die Vielzahl von Ein/Aus-Ventilen gleichzeitig geöffnet werden, während Brennstoff geliefert wird, der Brennstoff von einem Brennstofftank in einen anderen Brennstofftank zurückströmen, je nach dem Druckpegel in den Brennstofftanks, jedoch macht es der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein solches Rückströmungsphänomen zu begrenzen.
  • Hierbei ist die Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung beispielsweise eine Brennstoffzelle, die ein zugeführtes Brenngas als Brennstoff empfängt und elektrische Leistung erzeugt, oder ein Verbrennungsmotor, der als Brennstoff zugeführtes Wasserstoffgas oder CNG (compressed natural gas, verdichtetes Erdgas) empfängt und mechanische Energie oder Wärmeenergie erzeugt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringern, nachdem ein Fehler erfasst wurde oder während das Brennstoff-Zufuhrsystem gewartet wird.
  • Diese Anordnung macht es möglich, die Menge des abgegebenen Brennstoffs in dem Fall zu senken, wo ein Fehler erfasst wurde oder während eine Wartung durchgeführt wird.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in einem Fall, wo kein Brennstoff zu einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung geliefert werden muss, verringern.
  • Diese Anordnung macht es möglich, die abgegebene Brennstoffmenge in einem Fall zu senken, wo einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung kein Brennstoff zugeführt werden muss.
  • Ein anderes Brennstoff-Zufuhrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, mit dem das oben genannte Ziel erreicht werden soll, weist auf: Brennstofftanks, die parallel mit einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung verbunden sind und die einen Brennstoff speichern; Ein/Aus-Ventile, von denen jeweils eines für jeden Brennstofftank oder jeweils eines für jede Gruppe aus mehreren Brennstofftanks vorgesehen ist und die einen Brennstoff, der aus den Brennstofftanks abgegeben wird, blockieren, und eine Steuereinheit, die die Öffnung und Schließung der Ein/Aus-Ventile in einer ersten Situation steuert. Die Steuereinheit verringert die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden sollen, in einer zweiten Situation, die sich von der ersten Situation unterscheidet.
  • Bei dieser Anordnung können Unterschiede der Nutzungsfrequenz der Brennstofftanks in der ersten Situation verringert werden. In der zweiten Situation kann ferner die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die sich gleichzeitig öffnen, verringert werden, so dass die Brennstoffmenge, die aus den Brennstofftanks abgegeben wird, dementsprechend verringert wird.
  • Hierbei ist die erste Situation beispielsweise eine Situation, in der das Brennstoff-Zufuhrsystem in einem normalen Modus oder einem Zufuhrmodus ist, während die zweite Situation eine Situation ist, in der ein Versagen erfasst wurde oder eine Wartung ausgeführt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein Blockschema eines Brennstoffzellensystems, auf welches das Brennstoff-Zufuhrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wurde.
  • 2 ist ein Blockschema eines Brennstoffzellensystems, auf welches das Brennstoff-Zufuhrsystem eines Modifikationsbeispiels der vorliegenden Erfindung angelegt wurde.
  • Beste Weise für die Durchführung der Erfindung
  • Im Folgenden wird ein Brennstoff-Zufuhrsystem gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Hierbei wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein Brennstoff-Zufuhrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Brenngas-Zufuhrsystem eines Brennstoffzellensystems angewendet wurde.
  • 1 ist ein Blockschema eines Brennstoffzellensystems 10 mit einem Brennstoff-Zufuhrsystem 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei das Schema den Schwerpunkt auf ein Brenngas-Zufuhrsystem legt.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 kann in einem Fahrzeug, wie einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (FCHV), einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug eingebaut sein. Jedoch kann das Brennstoffzellensystem 10 außer in ein Fahrzeug auch in verschiedene mobile Körper (z. B. ein Schiff oder ein Flugzeug, und einen Roboter oder dergleichen) und auch in eine stationäre Leistungsquelle eingebaut werden.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 weist eine Brennstoffzelle 20 auf. Die Brennstoffzelle 20 empfängt Wasserstoffgas, das als Brenngas zugeführt wird, und Luft, die als Oxidierungsgas zugeführt wird, und erzeugt elektrische Leistung. Das Brenngas und das Oxidierungsgas werden gemeinsam als Reaktionsgase bezeichnet. Die Brennstoffzelle 20 besteht beispielsweise aus einer Brennstoffzelle mit festem Polyelektrolyt und weist eine Stapelstruktur auf, in der viele einzelne Zellen gestapelt sind. In 1 ist, um die Beschreibung zu vereinfachen, der Aufbau einer einzelnen Brennstoffzelle schematisch in der Brennstoffzelle 20 dargestellt.
  • Die Einzelzelle weist eine MEA (Membran/Elektroden-Anordnung) 24 auf, die aus einer Elektrolytmembran 21, einer Brennstoffelektrode 22 und einer Luftelektrode 23 besteht. Die Elektrolytmembran 21 ist aus einer Ionentauschermembran gebildet, die beispielsweise aus einem fluorierten Harz gebildet ist. Die Brennstoffelektrode 22 und die Luftelektrode 23 sind auf beiden Oberflächen der Elektrolytmembran 21 vorgesehen. Die Einzelzelle weist ein Paar Separatoren 25 und 26, die beidseitig an der Brennstoffelektrode 22 und der Luftelektrode 23 anliegen, auf. Ein Brenngas wird einer Oxidierungsgasleitung 28 des Separators 26 zugeführt. Eine elektrochemische Reaktion der zugeführten Brenn- und Oxidierungsgase bewirkt, dass die Brennstoffzelle 20 elektrische Leistung erzeugt. Die von der Brennstoffzelle 20 erzeugte elektrische Leistung wird einem Verbraucher 50, beispielsweise einem Fahrmotor, zugeführt.
  • Das Brennstoff-Zufuhrsystem 30 weist vier Brennstofftanks 31a bis 31d und vier Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d auf. Die Brennstofftanks 31a bis 31d sind parallel mit der Brennstoffzelle 20 verbunden, bei der es sich um die Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung handelt. Die Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d sind jeweils für die entsprechenden Brennstofftanks 31a bis 31d vorgesehen. Die Zahl der Brennstofftanks und der Ein/Aus-Ventile ist beliebig.
  • Die Brennstofftanks 31a bis 31d können entweder Hochdruck-Wasserstofftanks sein, die ein unter hohem Druck stehendes Wasserstoffgas enthalten, oder Wasserstoff-Speichertanks, die eine Wasserstoff speichernde Legierung enthalten, die es ermöglicht, Wasserstoff reversibel zu speichern und abzugeben. Ein Hochdruck-Wasserstofftank speichert ein Wasserstoffgas beispielsweise bei 35 MPa oder 70 MPa. Die Brennstofftanks 31a bis 31d können solche sein, die ein verdichtetes Erdgas mit 20 MPa speichern. Kurz gesagt können die Brennstofftanks 31a bis 31d von jeder Art sein, solange sie ein Brenngas so speichern, dass sie in der Lage sind, das Brenngas zur Brennstoffzelle 20 oder zur Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung zu liefern.
  • Das aus den Brennstofftanks 31a bis 31d abgegebene Brenngas wird über einen Zufuhrströmungsweg 34 zur Brenngasleitung 27 in der Brennstoffzelle 20 geliefert. Der Zufuhrströmungsweg 34 weist einen gemeinsamen Strömungsweg 35 auf, der mit der Brenngasleitung 27 verbunden ist, und abzweigende Strömungswege 36a bis 36d, die vom gemeinsamen Strömungsweg 35 in vier Zweigen abgehen. Der gemeinsame Strömungsweg 35 ist beispielsweise mit einem Druckreduzierungsventil 38 versehen. Die Seite stromaufwärts und die Seite stromabwärts vom Druckreduzierungsventil 38 sind mit Drucksensoren P1 bzw. P2 versehen, um den Druck des Brenngases zu erfassen. Die abzweigenden Strömungswege 36a bis 36d sind parallel zur Brennstoffzelle 20 angeordnet und mit den jeweiligen Brennstofftanks 31a bis 31d verbunden.
  • Die Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d blockieren das Brenngas, das aus den ihnen entsprechenden Brennstofftanks 31a bis 31d abgegeben wird. Anders ausgedrückt, die Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d dienen als Wurzelventile (Hauptsperrventile) für die einzelnen Brennstofftanks 31a bis 31d. Diese Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d bestehen beispielsweise aus elektromagnetischen Sperrventilen, die elektrisch mit einer Steuereinheit 40 verbunden sind. Obwohl hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird, können die Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d von der Art sein, die in eine Ventilbaugruppe eingebaut ist, die mit den einzelnen Deckeln der Brennstofftanks 31a bis 32d verbunden ist, oder von der Art, die in eine äußere Leitung einer Ventilbaugruppe eingebaut ist. Reglerventile, die den Druck des Brenngases senken, können in den abzweigenden Strömungswegen 36a bis 36d vorgesehen sein.
  • Hierbei können die Durchmesser der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d (die Querschnitte der Strömungswege) alle gleich sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Durchmesser der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d so eingestellt, dass er kleiner ist als der Leitungsdurchmesser des gemeinsamen Strömungswegs 35 (die Querschnittsfläche des Strömungswegs). Dagegen ist die Gesamtsumme der Durchmesser der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d so eingestellt, dass sie größer ist als der Leitungsdurchmesser des gemeinsamen Strömungswegs 35. Wenn alle Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d geöffnet werden, ist daher die Strömungsrate des Brenngases auf den Leitungsdurchmesser des gemeinsamen Strömungswegs 35 beschränkt. Wenn nur das Ein/Aus-Ventil 32a geöffnet wird, dann ist die Strömungsrate des Brenngases auf den Durchmesser des Ein/Aus-Ventils 32a beschränkt.
  • Wie aus 1 hervorgeht, bewirkt eine Öffnung der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, dass das in den Brennstofftanks 31a bis 31d gespeicherte Brenngas in die abzweigenden Strömungswege 36a bis 36d abgegeben wird, so dass es in den gemeinsamen Strömungsweg 35 strömt, wodurch es der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird. Wenn der oben beschriebene Strom des Brenngases betrachtet wird, können der Zufuhrströmungsweg 34 und die Steuereinheit 40 als Bestandteile des Brennstoff-Zufuhrsystems betrachtet werden.
  • Die Steuereinheit 40 besteht aus einem Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM und einen RAM enthält. Die CPU führt gemäß einem Steuerprogramm, das verschiedene Arten von Prozessen und Steuerungen, einschließlich der Steuerung zum Öffnen und Schließen der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d und der Erfassung von Fehlern des Brennstoff-Zufuhrsystems 30, ausführt, eine gewünschte Berechnung durch. Der ROM speichert ein Steuerprogramm, das von der CPU ausgeführt wird, und Steuerdaten. Der RAM wird hauptsächlich für verschiedene Arten von Arbeitsbereichen für Steuerprozesse verwendet.
  • Die Steuereinheit 40 empfängt Erfassungssignale, die von verschiedenen Sensoren außer von den Drucksensoren P1 und P2 eingegeben werden, wie von einem Spannungssensor, einem Stromsensor und einem Sensor für den Öffnungsgrad eines Fahrzeug-Gaspedals, die nicht dargestellt sind. Auf der Basis der eingegebenen Ergebnisse gibt die Steuereinheit 40 Steuersignale an Komponenten des Brennstoffzellensystems 10 aus. Insbesondere steuert die Steuereinheit 40 das Öffnen und Schließen der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d wie nachstehend beschrieben.
  • Wenn das Brennstoffzellensystem 10 in einem normalen Betriebsmodus ist oder wenn das Brennstoff-Zufuhrsystem 30 in einem normalen Modus ist, öffnet die Steuereinheit 40 alle Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d gleichzeitig. Beispielsweise werden in dem Fall, wo das Brenngas der Brennstoffzelle 20 auf der Basis einer geforderten Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, alle Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d gleichzeitig geöffnet, und der offene Ventilzustand wird beibehalten. Dies führt zu einem Zustand, wo das Brenngas aus allen Brennstofftanks 31a bis 31d ausgeführt wird.
  • Am Ende eines Betriebs des Brennstoffzellensystems 10 schließt die Steuereinheit 40 dann alle Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d.
  • Somit ermöglicht das Offenhalten aller Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d im normalen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 10 die Verringerung der Unterschiede der Nutzungsfrequenz der Brennstofftanks 31a bis 31d und verhindert auch das Zurückströmen des Brenngases zwischen den Brennstofftanks 31a bis 31d.
  • Genauer wird, wenn beispielsweise nur das Ein/Aus-Ventil 32a während des normalen Betriebsmodus geöffnet wird, um das Brenngas in einem bestimmten Umfang nur aus dem Brennstofftank 31a auszuführen, der Druck im Brennstofftank 31a niedriger als der Druck in den übrigen Brennstofftanks 31b bis 31d. Wenn hierbei angenommen wird, dass das Ein/Aus-Ventil 32a geöffnet wird, wenn das Brenngas im Brennstofftank 31a fast vollständig aufgebraucht ist, kann das Brenngas im Brennstofftank 31b nicht nur in die Brennstoffzelle 20, sondern auch in den Brennstofftank 31a strömen, der einen niedrigeren Druck aufweist. Um ein solches Rückstromphänomen zu vermeiden, öffnet oder schließt die Steuereinheit 40 im normalen Betriebsmodus daher alle Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d.
  • Im Falle eines Fehlers kann es jedoch z. B. aufgrund eines Risses in einer Leitung, die den Zufuhrströmungsweg 34 darstellt, zu einem Austreten von Brenngas kommen. Das Austreten von Brenngas führt zu einem Druckabfall in der Leitung, der von den Drucksensoren P1 und P2 erfasst werden kann. Wenn beispielsweise das Austreten des Brenngases in der Leitung stromabwärts vom Drucksenkungsventil 38 passiert, dann ist der vom Drucksensor P2 erfasste Druckwert niedriger als ein Sekundärdruck des Drucksenkungsventils 38. Auf der Basis des Umfangs des Druckabfalls bestimmt die Steuereinheit 40, ob es zu einem Austreten von Brenngas gekommen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass Brenngas austritt, wird das Brenngas vorzugsweise in einem Zustand zur Brennstoffzelle 20 geliefert, in dem die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 20 unterbrochen ist, wodurch erneut überprüft wird, ob das Brenngas wirklich aus dem Zufuhrströmungsweg 34 austritt.
  • Wenn eine solche nochmalige Überprüfung durchgeführt wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, gesenkt, statt alle Ein/Aus-Ventile gleichzeitig zu öffnen. In der vorliegenden Ausführungsform kann es bevorzugt sein, nur eines der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d für eine nochmalige Überprüfung zu öffnen. In einer anderen Ausführungsform wird bei der Durchführung einer nochmaligen Überprüfung möglicherweise nur das Ein/Aus-Ventil geöffnet, das einem Brennstofftank unter den Brennstofftanks 31a bis 31d entspricht, der eine größte gespeicherte Brenngasmenge enthält, oder einem Brennstofftank, der einen höchsten Druck aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher, wenn die nochmalige Überprüfung durchgeführt wird, die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert, wodurch es möglich ist, die Brennstoffmenge, die aus den Brennstofftanks 31a bis 31d abgegeben wird, zu senken. Insbesondere kann durch Verringern der Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, die Brennstoffmenge, die aus den Brennstofftanks 31a bis 31d abgegeben wird, entsprechend gesenkt werden. Wenn beispielsweise nur das Ein/Aus-Ventil 32a geöffnet wird, dann wird die Strömungsrate des Brenngases, das durch den gemeinsamen Strömungsweg 35 strömt, nicht auf den Leitungsdurchmesser des gemeinsamen Strömungswegs 35 beschränkt, sondern auf den Durchmesser des Ein/Aus-Ventils 32a, der kleiner ist als der des gemeinsamen Strömungswegs 35. Dadurch ist es möglich, die Brenngasmenge, die aus dem Brennstofftank 31a abgegeben wird, zu minimieren.
  • Wie oben erläutert, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, entsprechend der Situation des Brennstoff-Zufuhrsystems 30 geändert werden. Daher können in einer Situation wie dem normalen Modus (der ersten Situation) des Brennstoff-Zufuhrsystems 30 die Brennstofftanks 31a bis 31d in einer guten Ausgewogenheit verwendet werden, während Brenngas der Brennstoffzelle 20 auf angemessene Weise zugeführt wird. In einer Situation wie einem Fehlermodus (der zweiten Situation) des Brennstoff-Zufuhrsystems 30 kann jedoch die zugeführte Brenngasmenge verringert werden.
  • Darüber hinaus erlaubt eine verringerte Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bi 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, dass eine Senkung des Leistungsverbrauchs erreicht wird.
  • <Modifikationsbeispiel>
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Steuereinheit 40 die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, abgesehen von dem Fall, wo eine nochmalige Überprüfung nach Erfassung eines Fehlers durchgeführt wird, auch in anderen Fällen verringern. Beispielsweise gibt es den Fall, dass z. B. die Leitung des Zufuhrströmungswegs 34 aufgrund eines Brenngaslecks wie oben beschrieben ausgetauscht wird. Im Falle der nochmaligen Überprüfung während der Wartung für den genannten Austausch kann die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, ebenfalls verringert werden.
  • Ferner kann die Steuereinheit 40 die Zahl der Ein/Aus-Ventile 32a bis 32d, die gleichzeitig geöffnet werden, in dem Fall verringern, wo die Zufuhr eines Brenngases zur Brennstoffzelle 20 überhaupt unnötig ist. Hierbei bezeichnet „wenn die Zufuhr eines Brenngases zur Brennstoffzelle 20 überhaupt unnötig ist” außer dem Fall, wo eine nochmalige Überprüfung durchgeführt wird, nachdem ein Fehler erfasst wurde, oder die nochmalige Überprüfung während einer Wartung durchgeführt wird, wie oben beschrieben, beispielsweise den Fall, wo keine Forderung nach Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 20 vorliegt.
  • 2 ist ein Blockschema, welches das Brennstoffzellensystem 10 darstellt, das mit einem Brennstoff-Zufuhrsystem 300 gemäß einem Modifikationsbeispiel versehen ist. Das Brennstoff-Zufuhrsystem 300 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Brennstoff-Zufuhrsystem 30 hauptsächlich darin, dass Ein/Aus-Ventile 32e und 32f für jeweils zwei Brennstofftanks von den Brennstofftanks 31a bis 31d vorgesehen sind. Die Vorrichtungen usw. mit den gleichen Bezugszahlen wie diejenigen, die in 1 dargestellt sind, bezeichnen die gleichen Einrichtungen usw., und auf ihre ausführliche Beschreibung wird hier verzichtet.
  • Die Ein/Aus-Ventile 32e und 32f sind in abzweigenden Strömungswegen 36e bzw. 36f vorgesehen, die von einem gemeinsamen Strömungsweg 35 abzweigen. Die von dem abzweigenden Strömungsweg 36e abzweigenden Strömungswege entsprechend den oben genannten abzweigenden Strömungswegen 36a und 36b, während die Strömungswege, die vom abzweigenden Strömungsweg 36f abzweigen, den oben genannten abzweigenden Strömungswegen 36c und 36d entsprechen. Das Ein/Aus-Ventil 32e dient als Wurzelventil für eine erste Tankgruppe, die as den Brennstofftanks 31a und 31b besteht, und blockiert ein Brenngas, das aus den Brenntanks 31a und 31b ausgeführt wird. Das Ein/Aus-Ventil 32f dient als Wurzelventil für eine zweite Tankgruppe, die aus den Brennstofftanks 31c und 31d besteht, und blockiert ein Brenngas, das aus den Brennstofftanks 31c und 31d ausgeführt wird.
  • Somit öffnet und schließt eine Steuereinheit 40 in einer Situation wie einem normalen Modus (einer ersten Situation) des Brennstoff-Zufuhrsystems 30 die Ein/Aus-Ventile 32e und 32f gleichzeitig. Dagegen öffnet die Steuereinheit 40 jeweils nur eines der Ein/Aus-Ventile 32e und 32f in der gleichen Situation (einer zweiten Situation) wie der oben beschriebenen, einschließlich der Situation, in der ein Versagen des Brennstoff-Zufuhrsystems 30 erfasst wird oder eine Wartung durchgeführt wird. Diese Anordnung ermöglicht die Verringerung der Zahl der Ein/Aus-Ventile 32e und 32f, die gleichzeitig geöffnet werden, so dass die Menge des Brenngases, das aus den Brennstofftanks 31a bis 31d ausgeführt wird, entsprechend gesenkt werden kann, wie im oben beschriebenen Fall.
  • Die Zahl der Brennstofftanks und die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die in einer Tankgruppe aufgenommen wird, sind beliebig, solange die Ein/Aus-Ventile für jede Gruppe aus mehreren von einer Vielzahl von Brennstofftanks vorgesehen sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • BRENNSTOFF-ZUFUHRSYSTEM
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brennstoff-Zufuhrsystems, das in der Lage ist, die Brennstoffmenge, die von einer Vielzahl von Brennstofftanks, die parallel verbunden sind, abgegeben wird, zu verringern. Das Brennstoff-Zufuhrsystem weist eine Vielzahl von Brennstofftanks, die einen Brennstoff speichern, Ein/Aus-Ventile, die einzeln für die Brennstofftanks vorgesehen sind, und eine Steuereinheit auf, die das Öffnen und Schließen der Ein/Aus-Ventile steuert. Die Steuereinheit ändert die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, abhängig von der Situation. Die Steuereinheit kann die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringern, nachdem ein Fehler entdeckt wurde oder während das Brennstoff-Zufuhrsystem gewartet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2005-226715 [0002, 0003]

Claims (17)

  1. Brennstoff-Zufuhrsystem, aufweisend: eine Vielzahl von Brennstofftanks, die einen Brennstoff speichern; eine Vielzahl von Ein/Aus-Ventilen, von denen jeweils eines für jeden Kraftstofftank oder jeweils eines für jede Gruppe aus mehreren Kraftstofftanks vorgesehen ist, und die einen Brennstoff, der von den Brennstofftanks abgegeben wird, blockieren; und eine Steuereinheit, die das Öffnen und Schließen der Ein/Aus-Ventile steuert; wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, situationsbedingt ändert.
  2. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei die Brennstofftanks parallel mit einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung verbunden sind und die Steuereinheit alle Ein/Aus-Ventile gleichzeitig öffnet, wenn sie den Kraftstoff von den Brennstofftanks zur Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung liefert.
  3. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert, nachdem ein Fehler erfasst wurde.
  4. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in dem Fall, wo ein Austreten von Brennstoff vorgekommen ist, verringert.
  5. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 4, eine Brennstoffzelle aufweisend, zu der Brennstoff von den Brennstofftanks geliefert wird, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in einem Zustand, in dem die Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle unterbrochen ist, verringert.
  6. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 5, einen Zufuhrströmungsweg aufweisend, durch den der Brennstoff von den Brennstofftanks zur Brennstoffzelle strömt, wobei die Steuereinheit die Zal der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in dem Fall, wo das Austreten des Brennstoffs aus dem Zufuhrströmungsweg erfasst wurde, verringert.
  7. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 6, mindestens einen Drucksensor aufweisend, der den Druck des Brennstoffs im Zufuhrströmungsweg erfasst, wobei die Steuereinheit auf der Basis des Drucksensors bestimmt, ob ein Austreten von Brennstoff aus dem Zufuhrströmungsweg stattfindet oder nicht.
  8. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit während der Wartung des Brennstoff-Zufuhrsystems die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert.
  9. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 8, aufweisend: eine Brennstoffzelle; und einen Zufuhrströmungsweg, durch den der Brennstoff von den Brennstofftanks zur Brennstoffzelle strömt, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in dem Fall verringert, dass eine Leitung, die den Zufuhrströmungsweg bildet, ersetzt wird.
  10. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in dem Fall verringert, dass die Zufuhr von Brennstoff zur Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung unnötig ist.
  11. Brennstoff-Zufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit in dem Fall, dass die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert ist, irgendeines der Ein/Aus-Ventile öffnet.
  12. Brennstoff-Zufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit in dem Fall, dass die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert ist, nur ein Ein/Aus-Ventil öffnet, das einem Brennstofftank entspricht, der den größten Brennstoffvorrat enthält.
  13. Brennstoff-Zufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit in dem Fall, dass die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, verringert ist, nur ein Ein/Aus-Ventil öffnet, das einem Brennstofftank mit dem höchsten Druck entspricht.
  14. Brennstoff-Zufuhrsystem, aufweisend: Brennstofftanks, die parallel mit einer Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung verbunden sind und die einen Brennstoff speichern; Ein/Aus-Ventile, von denen jeweils eines für jeden Brennstofftank oder für jede Gruppe aus mehreren Brennstofftanks vorgesehen ist, und die einen Brennstoff, der aus den Brennstofftanks abgegeben wird, blockieren; und eine Steuereinheit, die das gleichzeitige Öffnen und Schließen aller Ein/Aus-Ventile in einer ersten Situation steuert, wobei die Steuereinheit die Zahl der Ein/Aus-Ventile, die gleichzeitig geöffnet werden, in einer zweiten Situation, die sich von der ersten Situation unterscheidet, verringert.
  15. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 14, wobei die erste Situation den Fall bedeutet, wo das Brennstoff-Zufuhrsystem im normalen Modus ist.
  16. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die zweite Situation den Fall bedeutet, dass ein Fehler des Brennstoff-Zufuhrsystems erfasst wurde.
  17. Brennstoff-Zufuhrsystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die zweite Situation den Fall bedeutet, dass eine Wartung des Brennstoff-Zufuhrsystems durchgeführt wird.
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