JP2002373684A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2002373684A
JP2002373684A JP2001183644A JP2001183644A JP2002373684A JP 2002373684 A JP2002373684 A JP 2002373684A JP 2001183644 A JP2001183644 A JP 2001183644A JP 2001183644 A JP2001183644 A JP 2001183644A JP 2002373684 A JP2002373684 A JP 2002373684A
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JP
Japan
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fuel
fuel cell
air
temperature
cell stack
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Application number
JP2001183644A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Mizuno
裕 水野
Mikio Saito
幹夫 斉藤
Masahisa Kuranishi
雅久 倉西
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and weight and shorten a starting time. SOLUTION: This fuel cell system has a fuel cell stack 1 for triggering electrochemical reaction of fuel with air to generate power, a fuel supply system 2 for supplying the fuel to the fuel cell stack 1, and an air-supply system 3 for supplying the air to the fuel cell stack 1. The fuel supply system 2 comprises a temperature increasing device 24 for heating the fuel to increase the temperature of the fuel cell stack 1 to a generating temperature, and the air supply system 3 comprises a temperature increasing device 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池システ
ムに関する。
[0001] The present invention relates to a fuel cell system.

【0002】[0002]

【従来の技術】ハイブリッド電動自転車の1種である電
動補助自転車には、燃料電池システムが搭載され、燃料
と空気との電気化学反応を行って発電する燃料電池セル
スタックと、燃料電池セルスタックに燃料を供給する燃
料供給系と、燃料電池セルスタックに空気を供給する空
気供給系と、燃料電池セルスタック、燃料供給系及び空
気供給系を制御する燃料電池コントロ−ラとを有するも
のがある。
2. Description of the Related Art A fuel cell system is mounted on an electric assisted bicycle, which is a kind of hybrid electric bicycle, and a fuel cell stack for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, and a fuel cell stack. Some fuel supply systems include a fuel supply system that supplies fuel, an air supply system that supplies air to the fuel cell stack, and a fuel cell controller that controls the fuel cell stack, the fuel supply system, and the air supply system.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような移動用燃料
電池システムとして、例えばダイレクトメタノール型燃
料電池が小型かつ軽量で好ましいが、起動時には燃料電
池の温度が低下しているため、燃料電池の発電効率が悪
く、所望の出力を得ることができない。従って、起動直
後から所望の発電出力を得るためには、燃料電池の温度
を上昇させる必要がある。
As such a mobile fuel cell system, for example, a direct methanol fuel cell is preferable because of its small size and light weight. However, since the temperature of the fuel cell is low at the time of startup, the power generation of the fuel cell is difficult. Efficiency is poor and a desired output cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a desired power generation output immediately after startup, it is necessary to raise the temperature of the fuel cell.

【0004】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、小型かつ軽量で起動時間の短縮を可能にする燃料
電池システムを提供することを目的としている。
[0004] The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system which is small and lightweight, and which can shorten a start-up time.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するため、この発明は、以下のように構成し
た。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention has the following constitution.

【0006】請求項1に記載の発明は、『燃料と空気と
の電気化学反応を行って発電する燃料電池セルスタック
と、前記燃料電池セルスタックに燃料を供給する燃料供
給系と、前記燃料電池セルスタックに空気を供給する空
気供給系とを有する燃料電池システムにおいて、前記燃
料供給系に、燃料を加熱して前記燃料電池セルスタック
を発電温度に昇温させる昇温装置を備えることを特徴と
する燃料電池システム。』である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell stack for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, a fuel supply system for supplying fuel to the fuel cell stack, and a fuel supply system. In a fuel cell system having an air supply system for supplying air to a cell stack, the fuel supply system includes a temperature increasing device that heats fuel to raise the temperature of the fuel cell stack to a power generation temperature. Fuel cell system. ].

【0007】この請求項1に記載の発明によれば、昇温
装置により燃料を加熱して燃料電池セルスタックを発電
温度に昇温させることで、燃料電池が効率よく発電する
ことができる状態にするまでの起動時間を短縮すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, the fuel cell is heated by the temperature raising device to raise the temperature of the fuel cell stack to the power generation temperature, so that the fuel cell can efficiently generate power. It is possible to reduce the time required for starting up.

【0008】請求項2に記載の発明は、『前記燃料供給
系に、燃料を前記燃料電池セルスタックに循環させる燃
料循環経路を備え、この燃料循環経路に前記昇温装置を
備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池シス
テム。』である。
The invention according to claim 2 is characterized in that the fuel supply system includes a fuel circulation path for circulating fuel to the fuel cell stack, and the fuel circulation path includes the temperature raising device. The fuel cell system according to claim 1, wherein: ].

【0009】この請求項2に記載の発明によれば、燃料
循環経路に備えた昇温装置により燃料を加熱して燃料電
池セルスタックを発電温度に昇温させることで、小型か
つ軽量な構成で、燃料電池の起動時間を短縮することが
でき、起動時から車両用電力が確保できる。
According to the second aspect of the present invention, the fuel is heated by the temperature raising device provided in the fuel circulation path to raise the temperature of the fuel cell stack to the power generation temperature, thereby achieving a small and lightweight configuration. Thus, the starting time of the fuel cell can be shortened, and electric power for the vehicle can be secured from the time of starting.

【0010】請求項3に記載の発明は、『前記昇温装置
は、燃焼触媒用燃料と空気とを導入して熱を発生する燃
焼触媒装置を有し、この燃焼触媒装置の熱で前記燃料循
環経路の燃料を加熱することを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載の燃料電池システム。』である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a heating device having a combustion catalyst device for generating heat by introducing a combustion catalyst fuel and air; The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the fuel in the circulation path is heated. ].

【0011】この請求項3に記載の発明によれば、燃焼
触媒用燃料と空気とを導入して熱を発生する燃焼触媒装
置の熱で燃料循環経路の燃料を加熱することで、昇温能
力が高く、起動時間を短縮することができるとともに、
バッテリからの電力を利用しないためバッテリが小型に
なって、燃料電池を搭載した車両全体の重量を抑えるこ
とができ、車両の走行性能を向上させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the fuel in the fuel circulation path is heated by the heat of the combustion catalyst device that generates heat by introducing the fuel for the combustion catalyst and air, thereby increasing the temperature-raising ability. And the startup time can be shortened.
Since the power from the battery is not used, the size of the battery is reduced, the weight of the entire vehicle equipped with the fuel cell can be reduced, and the running performance of the vehicle can be improved.

【0012】請求項4に記載の発明は、『燃料と空気と
の電気化学反応を行って発電する燃料電池セルスタック
と、前記燃料電池セルスタックに燃料を供給する燃料供
給系と、前記燃料電池セルスタックに空気を供給する空
気供給系とを有する燃料電池システムにおいて、前記空
気供給系に、空気を加熱して前記燃料電池セルスタック
を発電温度に昇温させる昇温装置を備えることを特徴と
する燃料電池システム。』である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell stack for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, a fuel supply system for supplying fuel to the fuel cell stack, and the fuel cell. A fuel cell system having an air supply system for supplying air to the cell stack, wherein the air supply system includes a temperature raising device that heats air to raise the temperature of the fuel cell stack to a power generation temperature. Fuel cell system. ].

【0013】この請求項4に記載の発明によれば、空気
供給系に昇温装置を備え、燃料電池セルとの相対温度を
高くすることができる高温の空気により加熱して燃料電
池セルスタックを急速に発電温度に昇温させることで、
昇温能力が高く、起動時間を短縮することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the air supply system is provided with a temperature raising device, and the fuel cell stack is heated by high-temperature air capable of increasing the relative temperature with the fuel cell. By rapidly raising the temperature to the power generation temperature,
High heat-up capability, and can reduce the startup time.

【0014】請求項5に記載の発明は、『前記昇温装置
は、燃料供給系側に配置され、前記空気供給系の空気を
加熱するとともに、前記燃料供給系の燃料を加熱可能に
構成したことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池シ
ステム。』である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus according to the invention, wherein the temperature raising device is disposed on a fuel supply system side, and is configured to heat air in the air supply system and to heat fuel in the fuel supply system. The fuel cell system according to claim 4, wherein: ].

【0015】この請求項5に記載の発明によれば、昇温
装置は、空気供給系の空気を加熱するとともに、燃料供
給系の燃料を加熱することで、昇温能力が高く、起動時
間を短縮することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the temperature raising device heats the air in the air supply system and also heats the fuel in the fuel supply system, so that the temperature raising capability is high and the startup time is reduced. Can be shortened.

【0016】請求項6に記載の発明は、『前記昇温装置
は、燃料供給系側に配置され、前記燃料供給系に配置さ
れたメタノール燃料と水とを混合するメタノール水混合
器に熱伝達可能に前記昇温装置を構成し、前記空気供給
系の空気を加熱するとともに、前記燃料供給系の燃料を
加熱可能に構成したことを特徴とする請求項4に記載の
燃料電池システム。』である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method as described above, wherein the temperature raising device is disposed on a fuel supply system side, and heat is transferred to a methanol / water mixer for mixing methanol fuel and water disposed in the fuel supply system. 5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the temperature raising device is configured to heat the air in the air supply system and heat the fuel in the fuel supply system. ].

【0017】この請求項6に記載の発明によれば、メタ
ノール水混合器に熱伝達可能に前記昇温装置を構成し、
空気供給系の空気を加熱するとともに、燃料供給系の燃
料を加熱することで、昇温能力が高く、起動時間を短縮
することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the temperature raising device is configured to be able to transfer heat to the methanol / water mixer,
By heating the air in the air supply system and heating the fuel in the fuel supply system, the temperature raising capability is high and the startup time can be shortened.

【0018】請求項7に記載の発明は、『前記昇温装置
は、燃焼触媒用燃料と空気とを導入して熱を発生する燃
焼触媒装置を有し、この燃焼触媒装置の熱で前記空気供
給系の空気を加熱することを特徴とする請求項4乃至請
求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。』で
ある。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an apparatus according to the invention, wherein the heating device has a combustion catalyst device for generating heat by introducing a fuel for combustion catalyst and air, and the air of the combustion catalyst device generates heat. The fuel cell system according to any one of claims 4 to 6, wherein the air in the supply system is heated. ].

【0019】この請求項7に記載の発明によれば、燃焼
触媒装置の熱で空気供給系の空気を加熱することで、燃
焼熱を利用できるので、電熱ヒータにより加熱する方式
に比べて効率がよい。
According to the seventh aspect of the present invention, the heat of the combustion catalyst device is used to heat the air in the air supply system, so that the combustion heat can be used. Good.

【0020】請求項8に記載の発明は、『前記燃焼触媒
装置に、燃焼触媒を加熱する燃焼触媒加熱ヒータを備え
ることを特徴とする請求項3または請求項7に記載の燃
料電池システム。』である。
The invention according to an eighth aspect of the present invention provides a fuel cell system according to the third or seventh aspect, wherein the combustion catalyst device is provided with a combustion catalyst heater for heating a combustion catalyst. ].

【0021】この請求項8に記載の発明によれば、燃焼
触媒を加熱する燃焼触媒加熱ヒータを備えることで、電
力は、燃焼触媒を反応温度まで部分的に加熱するだけで
よいため、バッテリを大型化する必要がない。
According to the eighth aspect of the present invention, since the combustion catalyst heating heater for heating the combustion catalyst is provided, the electric power only needs to partially heat the combustion catalyst to the reaction temperature. There is no need to increase the size.

【0022】請求項9に記載の発明は、『前記燃焼触媒
用燃料は、前記燃料電池セルスタックに供給する燃料を
用いることを特徴とする請求項3または請求項7に記載
の燃料電池システム。』である。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system according to the third or seventh aspect, wherein the fuel for the combustion catalyst is a fuel supplied to the fuel cell stack. ].

【0023】この請求項9に記載の発明によれば、燃焼
触媒用燃料は、燃料電池セルスタックに供給する燃料を
用いることで、特別に他の燃料を用意する必要がない。
According to the ninth aspect of the present invention, since the fuel for the combustion catalyst is the fuel supplied to the fuel cell stack, it is not necessary to prepare another fuel.

【0024】請求項10に記載の発明は、『前記昇温装
置は、燃料電池システムを構成する発熱部品であること
を特徴とする請求項1または請求項2または請求項4に
記載の燃料電池システム。』である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell according to the first, second, or fourth aspect, wherein the temperature raising device is a heat-generating component constituting a fuel cell system. system. ].

【0025】この請求項10に記載の発明によれば、昇
温装置は、燃料電池システムを構成する発熱部品であ
り、バッテリやモータドライバ等の発熱を利用して昇温
を行えるので、起動時間が短縮でき、また車両全体のエ
ネルギー効率も向上する。
According to the tenth aspect of the present invention, the temperature raising device is a heat generating component of the fuel cell system, and can raise the temperature by using heat generated by a battery, a motor driver, and the like. And the energy efficiency of the entire vehicle is improved.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の燃料電池シス
テムの実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】図1は第1の実施の形態の燃料電池システ
ムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of the fuel cell system according to the first embodiment.

【0028】この実施の形態の燃料電池システムは、燃
料と空気との電気化学反応を行って発電する燃料電池セ
ルスタック1と、燃料電池セルスタック1に燃料を供給
する燃料供給系2と、燃料電池セルスタック1に空気を
供給する空気供給系3とを有する。
The fuel cell system according to this embodiment includes a fuel cell stack 1 for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, a fuel supply system 2 for supplying fuel to the fuel cell stack 1, And an air supply system 3 for supplying air to the battery cell stack 1.

【0029】燃料電池セルスタック1は、燃料極10と
空気極11と有し、燃料極10に燃料が供給され、空気
極11に空気が供給され、燃料と空気との電気化学反応
を行って発電して得られる電力は、電力取出部12から
出力される。
The fuel cell stack 1 has a fuel electrode 10 and an air electrode 11, fuel is supplied to the fuel electrode 10, air is supplied to the air electrode 11, and an electrochemical reaction between the fuel and air is performed. The power obtained by the power generation is output from the power take-out unit 12.

【0030】この燃料電池セルスタック1での反応は、 メタル極 CH3OH+H2O→6H++6e-+CO2 空気極 6H++3/2O2+6e-→3H2 全体 CH3OH+3/2O2→2H2O+CO2である。The reaction in the fuel cell stack 1 is performed by the metal electrode CHThreeOH + HTwoO → 6H++ 6e-+ COTwo Cathode 6H + + 3 / 2O 2 + 6e - → 3H 2 O  All CHThreeOH + 3 / 2OTwo→ 2HTwoO + COTwoIt is.

【0031】燃料供給系2には、燃料タンク20、第1
燃料ポンプ21、メタノール水混合器22、第2燃料ポ
ンプ23、昇温装置24、バルブV1〜バルブV6が備
えられている。燃料タンク20には、メタノールの燃料
が貯留されている。燃料タンク20とメタノール水混合
器22の間の経路P1に、第1燃料ポンプ21とバルブ
V2が配置され、メタノール水混合器22と燃料電池セ
ルスタック1の燃料極入口10aとの間の経路P2a
に、第2燃料ポンプ23とバルブV4が配置され、燃料
電池セルスタック1の燃料極出口10bとメタノール水
混合器22との間の経路P2bに、バルブV6と昇温装
置24が配置されている。バルブV4の上流側とバルブ
V6の下流側はバイパス経路P2cで連結されている。
The fuel supply system 2 includes a fuel tank 20 and a first
A fuel pump 21, a methanol / water mixer 22, a second fuel pump 23, a temperature raising device 24, and valves V1 to V6 are provided. The fuel tank 20 stores methanol fuel. A first fuel pump 21 and a valve V2 are arranged on a path P1 between the fuel tank 20 and the methanol water mixer 22, and a path P2a between the methanol water mixer 22 and the fuel electrode inlet 10a of the fuel cell stack 1 is provided.
, A second fuel pump 23 and a valve V4 are arranged, and a valve V6 and a temperature raising device 24 are arranged in a path P2b between the fuel electrode outlet 10b of the fuel cell stack 1 and the methanol-water mixer 22. . The upstream side of the valve V4 and the downstream side of the valve V6 are connected by a bypass path P2c.

【0032】この経路P2aと経路P2bとバイパス経
路P2cとで燃料循環経路P2が構成されている。この
バイパス経路P2cには、バルブV3及びバルブV5が
配置されている。
The route P2a, the route P2b, and the bypass route P2c constitute a fuel circulation route P2. A valve V3 and a valve V5 are arranged in the bypass path P2c.

【0033】メタノール水混合器22には、水ポンプ2
5の駆動で水が経路P4を介して供給される。メタノー
ル水混合器22では、メタノール燃料と水とを混合して
メタノール水を得て、メタノール水溶液の燃料が第2燃
料ポンプ23の駆動で燃料電池セルスタック1の燃料極
10に供給される。
The methanol water mixer 22 has a water pump 2
By the drive of No. 5, water is supplied via the path P4. In the methanol water mixer 22, methanol fuel and water are mixed to obtain methanol water, and the fuel of the methanol aqueous solution is supplied to the fuel electrode 10 of the fuel cell stack 1 by driving the second fuel pump 23.

【0034】メタノール水混合器22は冷却ファン26
で冷却される。メタノール水混合器22の冷却は、燃料
電池システムを車両に搭載する場合は、走行風を利用し
てもよい。また、メタノール水混合器22には、大気排
出管P5が接続され、この大気排出管P5には、メタノ
ール処理器27及びバルブV7が配置されている。メタ
ノール水混合器22には、濃度センサS1及び温度セン
サS2が設けられている。
The methanol water mixer 22 includes a cooling fan 26
Cooled by. The cooling of the methanol-water mixer 22 may use traveling wind when the fuel cell system is mounted on a vehicle. Further, an air discharge pipe P5 is connected to the methanol / water mixer 22, and a methanol processor 27 and a valve V7 are arranged in the air discharge pipe P5. The methanol / water mixer 22 is provided with a concentration sensor S1 and a temperature sensor S2.

【0035】このように、燃料供給系2には、燃料を燃
料電池セルスタック1に循環させる燃料循環経路P2を
備えられ、この燃料循環経路P2には、燃料を加熱して
燃料電池セルスタック1を発電温度に昇温させる昇温装
置24を備えられている。この昇温装置24は、燃焼触
媒用燃料と空気とを導入し、CH3OH+3/202→2
2O+CO2の反応により熱を発生する燃焼触媒装置2
40を有している。
As described above, the fuel supply system 2 is provided with the fuel circulation path P2 for circulating the fuel to the fuel cell stack 1, and the fuel circulation path P2 heats the fuel to heat the fuel cell stack 1. Is provided with a temperature raising device 24 for raising the temperature to the power generation temperature. This heating device 24 introduces fuel for combustion catalyst and air, and outputs CH 3 OH + 3/20 2 → 2
H 2 O + reaction CO 2 by generating heat combustion catalyst apparatus 2
40.

【0036】燃焼触媒装置240は、酸化触媒で構成さ
れる燃焼触媒241を有し、燃焼触媒241には、第1
燃料ポンプ21の駆動により経路P6を介してメタノー
ル燃料が供給されると共に、第1空気ポンプ244の駆
動で空気が供給され、燃焼触媒241で燃焼される。さ
らに、燃焼触媒装置240には、燃焼触媒241を加熱
する燃焼触媒加熱ヒータ242が備えられ、この燃焼触
媒加熱ヒータ242はバッテリ243で駆動される。燃
焼触媒装置240には、温度センサS3が配置される。
The combustion catalyst device 240 has a combustion catalyst 241 composed of an oxidation catalyst.
Methanol fuel is supplied via the path P <b> 6 by driving the fuel pump 21, and air is supplied by driving the first air pump 244, and is burned by the combustion catalyst 241. Further, the combustion catalyst device 240 is provided with a combustion catalyst heater 242 for heating the combustion catalyst 241, and the combustion catalyst heater 242 is driven by a battery 243. The combustion catalyst device 240 is provided with a temperature sensor S3.

【0037】第1燃料ポンプ21は、燃料電池セルスタ
ック1の起動時、バルブV1を開き昇温装置24側に、
メタノール燃料を供給し、昇温後にはバルブV1を閉じ
発電電流値に応じたメタノール燃料を燃料電池セルスタ
ック1に供給する。
When the fuel cell stack 1 is started, the first fuel pump 21 opens the valve V1 and moves the valve 21 toward the temperature raising device 24.
Methanol fuel is supplied, and after the temperature rises, the valve V1 is closed to supply methanol fuel corresponding to the generated current value to the fuel cell stack 1.

【0038】燃焼触媒を加熱する燃焼触媒加熱ヒータ2
42を備えることで、電力は、燃焼触媒241を反応温
度まで部分的に加熱するだけでよいため、バッテリ24
3を大型化する必要がない。また、燃焼触媒用燃料は、
燃料電池セルスタック1に供給する燃料を用いること
で、特別に他の燃料を用意する必要がない。
Combustion catalyst heater 2 for heating the combustion catalyst
By providing the battery 42, the electric power only needs to partially heat the combustion catalyst 241 to the reaction temperature.
There is no need to increase the size of 3. The fuel for combustion catalyst is
By using the fuel to be supplied to the fuel cell stack 1, it is not necessary to prepare another fuel.

【0039】また、燃料を燃料電池セルスタック1に循
環させる燃料循環経路P2は、昇温装置24の燃焼触媒
241とは隔離されているため、原料のメタノール燃料
の変質がない。また、昇温装置24の燃料濃度が高いの
で、効果的な加熱を行うことができる。また、昇温装置
24を燃料電池セルスタック1と接触させて、燃料電池
セルスタック1を加熱してもよい。
Further, since the fuel circulation path P2 for circulating the fuel to the fuel cell stack 1 is isolated from the combustion catalyst 241 of the heating device 24, there is no deterioration of the raw material methanol fuel. Further, since the fuel concentration of the temperature raising device 24 is high, effective heating can be performed. Further, the fuel cell stack 1 may be heated by bringing the temperature raising device 24 into contact with the fuel cell stack 1.

【0040】このように、燃料循環経路Pに備えた昇温
装置24により燃料を加熱して燃料電池セルスタック1
を発電温度に昇温させることで、小型かつ軽量で起動時
間を短縮することができる。また、起動時に電力をほと
んど使用しないため、起動時から車両用電力が確保でき
る。
As described above, the fuel is heated by the temperature raising device 24 provided in the fuel circulation path P, and the fuel cell stack 1 is heated.
By raising the temperature to the power generation temperature, the startup time can be reduced with a small size and light weight. Further, since almost no power is used at the time of startup, power for the vehicle can be secured from the time of startup.

【0041】また、燃焼触媒用燃料と空気とを導入して
熱を発生する燃焼触媒装置240の熱で燃料循環経路P
2の燃料を加熱することで、昇温能力が高く、起動時間
を短縮することができる。
Further, the heat of the combustion catalyst device 240 that generates heat by introducing the fuel for combustion catalyst and air is used to generate the fuel circulation path P.
By heating the fuel No. 2, the temperature raising capability is high, and the start-up time can be shortened.

【0042】空気供給系3には、フィルタ30、第2空
気ポンプ31、気水分離器32が備えられている。フィ
ルタ30、第2空気ポンプ31は経路P10に配置さ
れ、第2空気ポンプ31の駆動によりフィルタ30から
取り入れられる空気は、経路P10を介して燃料電池セ
ルスタック1の空気極入口11aから供給される。燃料
電池セルスタック1の空気極出口11bから排出される
水分を含む空気は、経路P11を介して気水分離器32
に排出される。気水分離器32では、空気と水に分離さ
れ、空気は大気排出管P12から大気に排出される。こ
の大気排出管P12には、メタノール処理器33及びバ
ルブV8が配置されている。気水分離器32に貯留され
る水は、水ポンプ25の駆動で経路P4を介してメタノ
ール水混合器22に供給される。
The air supply system 3 is provided with a filter 30, a second air pump 31, and a steam separator 32. The filter 30 and the second air pump 31 are arranged in the path P10, and air taken in from the filter 30 by driving the second air pump 31 is supplied from the air electrode inlet 11a of the fuel cell stack 1 through the path P10. . The air containing moisture discharged from the air electrode outlet 11b of the fuel cell stack 1 passes through the steam-water separator 32 via the path P11.
Is discharged. In the water / water separator 32, the air and water are separated into air and water, and the air is discharged from the atmosphere discharge pipe P12 to the atmosphere. A methanol processor 33 and a valve V8 are arranged in the atmosphere discharge pipe P12. The water stored in the steam separator 32 is supplied to the methanol / water mixer 22 via the path P4 by driving the water pump 25.

【0043】次に、この燃料電池システムの作動につい
て説明する。
Next, the operation of the fuel cell system will be described.

【0044】この燃料電池システムの起動は、昇温装置
24の燃焼触媒加熱ヒータ242をONにして、温度セ
ンサS3で温度を監視しながら、所定の温度H1まで触
媒を加熱する。次に、バルブV1を開け、第1燃料ポン
プ21によりメタノール燃料を燃焼触媒装置240に供
給すると同時に、反応に必要な空気を第1空気ポンプ2
44で供給する。
To start the fuel cell system, the catalyst is heated to a predetermined temperature H1 while the temperature sensor S3 monitors the temperature by turning on the combustion catalyst heater 242 of the temperature raising device 24. Next, the valve V1 is opened, and methanol fuel is supplied to the combustion catalyst device 240 by the first fuel pump 21 and air necessary for the reaction is supplied to the first air pump 2 at the same time.
Supply at 44.

【0045】酸化反応が起こって燃焼触媒241の触媒
層の温度が温度H2まで上昇したら、バルブ2、バルブ
3、バルブ5、バルブ7を開け、第2燃料ポンプ23の
駆動により昇温装置24ヘメタノール水溶液の燃料を供
給する。
When the oxidation reaction occurs and the temperature of the catalyst layer of the combustion catalyst 241 rises to the temperature H 2, the valves 2, 3, 5 and 7 are opened, and the second fuel pump 23 is driven to drive the temperature raising device 24. Supply methanol aqueous fuel.

【0046】メタノール水溶液の温度を温度センサS2
で監視しながら、所定の温度H3までメタノール水溶液
の温度を上昇させる。
The temperature of the aqueous methanol solution is measured by a temperature sensor S2.
The temperature of the methanol aqueous solution is increased to a predetermined temperature H3 while monitoring the temperature in step (1).

【0047】次に、バルブV3を閉じてバルブV4を開
き、バルブV5を閉じてバルブV6を開き、メタノール
水溶液を燃料電池セルスタック1に導入すると共に、バ
ルブV8を閉けて第2空気ポンプ31により空気を燃料
電池セルスタック1に導入して発電を開始する。
Next, the valve V3 is closed and the valve V4 is opened, the valve V5 is closed and the valve V6 is opened, an aqueous methanol solution is introduced into the fuel cell stack 1, and the valve V8 is closed to open the second air pump 31. To introduce air into the fuel cell stack 1 to start power generation.

【0048】メタノール水溶液の燃料が所定の温度H4
に達したら、第1燃料ポンプ21、第1空気ポンプ24
4を停止し、バルブV1を閉じる。メタノール水溶液の
濃度を濃度センサS1で監視し、濃度が低いときは、バ
ルブV2を開けて第1燃料ポンプ21によりメタノール
燃料をメタノール水混合器22に供給する。濃度が高い
ときは、水ポンプ25を作動させて水を供給する。
The fuel of the methanol aqueous solution is heated to a predetermined temperature H4
The first fuel pump 21 and the first air pump 24
Stop valve 4 and close valve V1. The concentration of the aqueous methanol solution is monitored by the concentration sensor S1, and when the concentration is low, the valve V2 is opened and the first fuel pump 21 supplies the methanol fuel to the methanol / water mixer 22. When the concentration is high, the water pump 25 is operated to supply water.

【0049】濃度センサS1は、メタノール水溶液と接
触していない時異常信号を出すことができるので、液面
センサを兼ねている。また、水の供給は、異常信号時の
み行い、オーバーフローを防止する。
Since the concentration sensor S1 can output an abnormal signal when it is not in contact with the aqueous methanol solution, it also serves as a liquid level sensor. Water is supplied only at the time of an abnormal signal to prevent overflow.

【0050】燃料電池セルスタック1の発電により、燃
料電池セルスタック1の温度が上昇し所定の温度H5に
達したら、冷却ファン26を作動させて、メタノール水
溶液を冷却して燃料電池セルスタック1の温度を発電温
度(温度H6からH7)以内に維持する。
When the temperature of the fuel cell stack 1 rises due to the power generation of the fuel cell stack 1 and reaches a predetermined temperature H5, the cooling fan 26 is operated to cool the aqueous methanol solution to cool the fuel cell stack 1. Maintain the temperature within the power generation temperature (temperature H6 to H7).

【0051】燃料電池システムの停止は、第2燃料ポン
プ23を停止し、自重でメタノール水溶液をメタノール
水混合器22まで戻す。第2燃料ポンプ23を逆転させ
てもよい。次に、第2空気ポンプ31を停止し、バルブ
V8を閉じる。第1燃料ポンプ21を停止し、バルブV
2を閉じる。一定時間後、バルブ4、バルブ6、バルブ
7を閉じる。
To stop the fuel cell system, the second fuel pump 23 is stopped, and the methanol aqueous solution is returned to the methanol / water mixer 22 by its own weight. The second fuel pump 23 may be reversed. Next, the second air pump 31 is stopped, and the valve V8 is closed. The first fuel pump 21 is stopped, and the valve V
Close 2. After a certain time, the valves 4, 6 and 7 are closed.

【0052】図2は第2の実施の形態の燃料電池システ
ムの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the second embodiment.

【0053】この実施の形態の燃料電池システムは、図
1の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省
略する。この実施の形態では、空気供給系3の経路P1
0に昇温装置24が備えられ、この昇温装置24により
空気を加熱して燃料電池セルスタック1の空気極11に
供給し、燃料電池セルスタック1を発電温度に昇温させ
る。燃料電池セルスタック1には、空気極11の温度を
検出する温度センサS4が配置されている。この実施の
形態では、バルブ3、バルブ5及び温度センサS2は設
けなくてもよい。
In the fuel cell system of this embodiment, the same components as those of the embodiment of FIG. In this embodiment, the path P1 of the air supply system 3
0 is provided with a temperature raising device 24, and the air is heated by the temperature raising device 24 and supplied to the air electrode 11 of the fuel cell stack 1 to raise the temperature of the fuel cell stack 1 to the power generation temperature. In the fuel cell stack 1, a temperature sensor S4 for detecting the temperature of the air electrode 11 is arranged. In this embodiment, the valve 3, the valve 5, and the temperature sensor S2 need not be provided.

【0054】このように、空気供給系3に昇温装置24
を備え、空気を加熱して燃料電池セルスタック1を発電
温度に昇温させることで、小型かつ軽量で起動時間を短
縮することができ、起動時に電力をほとんど使用しない
ため、起動時から車両用電力が確保できる。
As described above, the heating device 24 is connected to the air supply system 3.
By heating the air to raise the temperature of the fuel cell stack 1 to the power generation temperature, the startup time can be reduced in size and weight, and the startup time can be reduced. Power can be secured.

【0055】第1燃料ポンプ21は、燃料電池セルスタ
ック1の起動時、昇温装置24側にメタノール燃料を供
給し、昇温装置24による昇温後には発電電流値に応じ
たメタノール燃料を供給する。また、昇温装置24を燃
料電池セルスタック1と接触させて、燃料電池セルスタ
ック1を加熱してもよい。
When the fuel cell stack 1 is started, the first fuel pump 21 supplies methanol fuel to the heating device 24 side, and after heating by the heating device 24, supplies methanol fuel according to the generated current value. I do. Further, the fuel cell stack 1 may be heated by bringing the temperature raising device 24 into contact with the fuel cell stack 1.

【0056】メタノール燃料を昇温装置24の触媒処理
能力以上追加し、未反応分を空気極11まで導入してカ
ソード触媒上で酸化させ、昇温を加速してもよい。ま
た、空気供給系3の空気を過剰に導入することで同様に
昇温を加速してもよい。
Methanol fuel may be added to the catalyst treatment capacity of the temperature raising device 24 or more, and unreacted components may be introduced to the air electrode 11 to be oxidized on the cathode catalyst to accelerate the temperature rise. Further, the temperature rise may be accelerated similarly by introducing excessive air in the air supply system 3.

【0057】この実施の形態では、特別な補機を追加す
ることなく昇温が可能であり、また加熱空気のため、燃
料電池セルスタック1への導入が容易である。さらに、
流量制御だけで加熱量を調整でき、全体としてもシンプ
ルなシステムである。
In this embodiment, the temperature can be raised without adding any special auxiliary equipment, and the introduction into the fuel cell stack 1 is easy because of the heated air. further,
The heating amount can be adjusted only by controlling the flow rate, and the system is simple as a whole.

【0058】図3は第3の実施の形態の燃料電池システ
ムの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the third embodiment.

【0059】この実施の形態の燃料電池システムは、図
2の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省
略する。この実施の形態では、図2の実施の形態に加え
て、空気供給系3の経路P10から燃料電池セルスタッ
ク1の燃料極10を加熱する経路P13を設け、加熱空
気を空気極11以外にも循環させて、素早い燃料電池セ
ルスタック1の昇温を可能とする。また、加熱する経路
P13は、燃料極10の通路をそのまま利用してもよい
し、別に形成してもよい。この実施の形態では、バルブ
3、バルブ5及び温度センサS2は設けなくてもよい。
In the fuel cell system of this embodiment, the same components as those of the embodiment of FIG. In this embodiment, in addition to the embodiment of FIG. 2, a path P13 for heating the fuel electrode 10 of the fuel cell stack 1 from the path P10 of the air supply system 3 is provided. By circulating, the temperature of the fuel cell stack 1 can be quickly raised. The heating path P13 may use the passage of the fuel electrode 10 as it is, or may be formed separately. In this embodiment, the valve 3, the valve 5, and the temperature sensor S2 need not be provided.

【0060】この実施の形態では、特別な補機を追加す
ることなく昇温が可能り、加熱空気のため、燃料電池セ
ルスタック1への導入が可能である。また、流量制御だ
けでも加熱量を調整でき、全体としてもシンプルなシス
テムである。さらに、図2の実施の形態よりもさらに素
早い燃料電池セルスタック1の昇温が可能である。
In this embodiment, the temperature can be raised without adding any special auxiliary equipment, and the heated air can be introduced into the fuel cell stack 1. In addition, the heating amount can be adjusted only by controlling the flow rate, and the system is simple as a whole. Furthermore, the temperature of the fuel cell stack 1 can be raised more quickly than in the embodiment of FIG.

【0061】図4は第4の実施の形態の燃料電池システ
ムの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the fourth embodiment.

【0062】この実施の形態の燃料電池システムは、図
2の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省
略する。この実施の形態では、空気供給系3の経路P1
0に昇温装置24が備えられているが、この昇温装置2
4は、燃料供給系側に配置され、燃料供給系2に配置さ
れたメタノール燃料と水とを混合するメタノール水混合
器22と昇温装置24とを一体に構成し、空気供給系3
の空気を加熱するとともに、燃料供給系2の燃料を加熱
可能に構成している。この実施の形態では、バルブ3、
バルブ5及び温度センサS2は設けなくてもよい。
In the fuel cell system of this embodiment, the same components as those of the embodiment of FIG. In this embodiment, the path P1 of the air supply system 3
0 is provided with a heating device 24,
Reference numeral 4 denotes an air supply system which is disposed on the fuel supply system side and integrally forms a methanol water mixer 22 for mixing methanol fuel and water disposed in the fuel supply system 2 and a temperature raising device 24.
And the fuel in the fuel supply system 2 can be heated. In this embodiment, the valve 3,
The valve 5 and the temperature sensor S2 need not be provided.

【0063】このように、メタノール水混合器22と昇
温装置24とを一体に構成し、空気供給系3の空気を加
熱するとともに、燃料供給系2の燃料を加熱すること
で、昇温能力が高く、起動時間を短縮することができ
る。
As described above, the methanol water mixer 22 and the temperature raising device 24 are integrally formed to heat the air in the air supply system 3 and the fuel in the fuel supply system 2 to increase the temperature raising capacity. And the startup time can be reduced.

【0064】第1燃料ポンプ21は、燃料電池セルスタ
ック1の起動時、昇温装置側にメタノール燃料を供給
し、燃料電池セルスタック1の昇温後には発電電流値に
応じたメタノール燃料を供給する。また、昇温装置24
を燃料電池セルスタック1と接触させて、燃料電池セル
スタック1を加熱してもよい。メタノール燃料を昇温装
置24の触媒処理能力以上追加し、未反応分を燃料電池
セルスタック1の空気極11まで導入して空気極11の
触媒上で酸化させ、昇温を加速してもよい。空気を過剰
に導入することで昇温を加速してもよい。また、メタノ
ール水混合器22と昇温装置24は一体化されている
が、お互いに熱伝達ができるよう接合しているか近傍に
配置する。
When the fuel cell stack 1 is started, the first fuel pump 21 supplies methanol fuel to the heating device side, and after the fuel cell stack 1 is heated, supplies methanol fuel according to the generated current value. I do. Also, the temperature raising device 24
May be brought into contact with the fuel cell stack 1 to heat the fuel cell stack 1. Methanol fuel may be added to the catalyst processing capacity of the temperature raising device 24 or more, unreacted components may be introduced to the air electrode 11 of the fuel cell stack 1 and oxidized on the catalyst of the air electrode 11 to accelerate the temperature rise. . The temperature rise may be accelerated by introducing excessive air. Although the methanol / water mixer 22 and the temperature raising device 24 are integrated, they are joined to each other so as to be able to transfer heat to each other or are arranged in the vicinity.

【0065】この実施の形態では、昇温装置24の熱が
有効利用でき熱効率が向上し、コンパクト軽量で移動用
向きである。また、通常は、空気供給系3の反応空気で
メタノール水混合器22を常時冷却することが可能であ
る。
In this embodiment, the heat of the temperature raising device 24 can be effectively used, the thermal efficiency is improved, and the device is compact and lightweight and suitable for moving. Normally, the methanol-water mixer 22 can always be cooled by the reaction air of the air supply system 3.

【0066】次に、図2乃至図4の実施の形態の燃料電
池システムの作動について説明する。
Next, the operation of the fuel cell system according to the embodiment shown in FIGS. 2 to 4 will be described.

【0067】この燃料電池システムの起動は、昇温装置
24の燃焼触媒加熱ヒータ242をONにして、温度セ
ンサS3で温度を監視しながら所定の温度H1まで触媒
を加熱する。
To start the fuel cell system, the combustion catalyst heater 242 of the temperature raising device 24 is turned on, and the catalyst is heated to a predetermined temperature H1 while monitoring the temperature with the temperature sensor S3.

【0068】次に、バルブ1、バルブ8を開け、第1燃
料ポンプ21によりメタノール燃料を燃焼触媒装置24
0に供給すると同時に、反応に必要な空気を第2空気ポ
ンプ31で供給する。燃焼触媒装置240で酸化反応が
起こって触媒層の温度が温度H2まで上昇したら、それ
以上の温度を上げないように第1燃料ポンプ21と第2
空気ポンプ31を調整しながら、燃料電池セルスタック
1を加熱する。
Next, the valves 1 and 8 are opened, and the methanol fuel is supplied from the first fuel pump 21 to the combustion catalyst 24.
At the same time, the air required for the reaction is supplied by the second air pump 31. When the oxidation reaction occurs in the combustion catalyst device 240 and the temperature of the catalyst layer rises to the temperature H2, the first fuel pump 21 and the second
The fuel cell stack 1 is heated while adjusting the air pump 31.

【0069】燃料電池セルスタック1の温度が所定の温
度H3まで上昇したら、バルブ4、バルブ6を開き、メ
タノール水溶液を燃料電池セルスタック1に導入すると
共に、発電を開始する。
When the temperature of the fuel cell stack 1 rises to a predetermined temperature H3, the valves 4 and 6 are opened to introduce an aqueous methanol solution into the fuel cell stack 1 and start power generation.

【0070】燃料電池セルスタック1の温度が所定の温
度H4に達したら、昇温装置24への、メタノール燃料
の供給を停止し、バルブV1を閉じる。
When the temperature of the fuel cell stack 1 reaches the predetermined temperature H4, the supply of methanol fuel to the temperature raising device 24 is stopped, and the valve V1 is closed.

【0071】メタノール水溶液の濃度を濃度センサS1
で監視し、濃度が低い時は、バルブV2を開けて第1燃
料ポンプ21によりメタノール燃料をメタノール水混合
器22に供給する。
The concentration of the aqueous methanol solution is measured by a concentration sensor S1.
When the concentration is low, the valve V2 is opened and the methanol fuel is supplied to the methanol / water mixer 22 by the first fuel pump 21.

【0072】濃度センサS1は、メタノール水と接触し
ていない時異常信号を出すことができるので、液面セン
サを兼ねている。また、水の供給は、異常信号時のみ行
い、オーバーフローを防止する。
Since the concentration sensor S1 can output an abnormal signal when it is not in contact with the aqueous methanol solution, it also serves as a liquid level sensor. Water is supplied only at the time of an abnormal signal to prevent overflow.

【0073】また、燃料電池セルスタック1の発電によ
り、燃料電池セルスタック1の温度が上昇し所定の温度
H5に達したら、冷却ファン26を作動させて、メタノ
ール水溶液を冷却して燃料電池セルスタック1の温度を
発電温度(温度H6からH7)以内に維持する。
When the temperature of the fuel cell stack 1 rises by the power generation of the fuel cell stack 1 and reaches a predetermined temperature H5, the cooling fan 26 is operated to cool the methanol aqueous solution to cool the fuel cell stack. 1 is maintained within the power generation temperature (from the temperature H6 to the temperature H7).

【0074】燃料電池システムの停止は、第2燃料ポン
プ23を停止し、自重でメタノール水溶液をメタノール
水混合器22まで戻す。第2燃料ポンプ23を逆転させ
てもよい。次に、第2空気ポンプ31を停止し、バルブ
V8を閉じる。第1燃料ポンプ21を停止し、バルブV
2を閉じる。一定時間後、バルブ4、バルブ6、バルブ
7を閉じる。
To stop the fuel cell system, the second fuel pump 23 is stopped, and the methanol aqueous solution is returned to the methanol / water mixer 22 by its own weight. The second fuel pump 23 may be reversed. Next, the second air pump 31 is stopped, and the valve V8 is closed. The first fuel pump 21 is stopped, and the valve V
Close 2. After a certain time, the valves 4, 6 and 7 are closed.

【0075】図5は第5の実施の形態の燃料電池システ
ムの構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the fifth embodiment.

【0076】この実施の形態の燃料電池システムは、カ
ートリッジ300内には、下部に燃料タンク301が配
置され、中央部に燃料電池セルスタック302が配置さ
れ、上部に燃料電池コントローラ303が配置されてい
る。燃料電池システムは、基本構成として、燃料電池セ
ルスタック302、燃料電池コントローラ303、燃料
タンク301を一つの箱のカートリッジ300に収納す
る形態であり、構成品は縦列に並べ、細長い形状とする
ことで、幅狭の電動車両にも組み込みやすい形状にする
ことができる。
In the fuel cell system of this embodiment, a fuel tank 301 is disposed in a lower part of the cartridge 300, a fuel cell stack 302 is disposed in a central part, and a fuel cell controller 303 is disposed in an upper part. I have. The fuel cell system has a basic configuration in which the fuel cell stack 302, the fuel cell controller 303, and the fuel tank 301 are housed in a single box cartridge 300. The components are arranged in tandem and have an elongated shape. In addition, the shape can be easily incorporated into a narrow electric vehicle.

【0077】カートリッジ式の燃料電池システムは、全
体で例えば数kgの重量になるので、下向きに立てて負
荷に装着するほうが扱いやすいし、またユニット形状が
幅狭の方が、装着面での汎用性が上がる。よって、燃料
が水素の場合、この時のレイアウトとして、下から、燃
料タンク301、燃料電池本体すなわち燃料電池セルス
タック302、燃料電池コントローラ303の順とし縦
列に構成ユニットを並べる。燃料電池セルスタック30
2からは、発電に伴って、熱が発生し、空気対流により
上部が、暖まりやすいので、燃料タンク301の加熱を
避けるため、燃料タンク301は、燃料電池セルスタッ
ク302の下部に配置する。
A cartridge-type fuel cell system weighs, for example, several kilograms in total. Therefore, it is easier to mount the fuel cell system on a load while standing upright. Sex rises. Therefore, when the fuel is hydrogen, as a layout at this time, the constituent units are arranged in tandem in the order of the fuel tank 301, the fuel cell main body, that is, the fuel cell stack 302, and the fuel cell controller 303 from the bottom. Fuel cell stack 30
From 2, heat is generated with power generation, and the upper portion is easily heated by air convection. Therefore, the fuel tank 301 is arranged at the lower portion of the fuel cell stack 302 to avoid heating of the fuel tank 301.

【0078】このように、燃料電池セルスタック30
2、燃料電池コントローラ303等が不測に加熱される
ことがあると、空気対流によりそれらの上部も加熱され
るため、燃料タンク301が過剰に加熱されないよう
に、燃料タンク301を燃料電池セルスタック302、
燃料電池コントローラ303の下側に配置するが、燃料
が液体の場合、燃料タンク301を燃料電池セルスタッ
ク302の上側に配置し、自然落下で燃料を供給するよ
うにしてもよい。
As described above, the fuel cell stack 30
2. If the fuel cell controller 303 or the like is unexpectedly heated, the upper part thereof is also heated by air convection, so that the fuel tank 301 is removed from the fuel cell cell stack 302 so that the fuel tank 301 is not excessively heated. ,
Although disposed below the fuel cell controller 303, when the fuel is liquid, the fuel tank 301 may be disposed above the fuel cell stack 302 and supply the fuel by natural fall.

【0079】即ち、燃料が液体等の場合、その燃料タン
ク301を燃料電池セルスタック302の上部に配置す
ると、重力により燃料が燃料電池セルスタック302に
自然落下するので、汲み上げポンプのような構成品が不
要となりコスト、搭載重量等の面で有利となる。この場
合、セル廃熱による空気対流で、燃料タンク301が加
熱されるのを防止するため、セル収納スペ−スは隔離さ
れた別室の燃料タンク収納スペ−スを設け、隔壁に、断
熱材を取り付ける。また、より高温の廃熱等により、断
熱材が発火するのを防止するため、さらに不燃材で、燃
料タンク収納スペ−スを覆う。
That is, when the fuel is a liquid or the like, if the fuel tank 301 is arranged above the fuel cell stack 302, the fuel will naturally fall on the fuel cell stack 302 by gravity, and thus components such as a pump will be used. Becomes unnecessary, which is advantageous in terms of cost, mounting weight and the like. In this case, in order to prevent the fuel tank 301 from being heated by air convection due to cell waste heat, the cell storage space is provided with an isolated fuel tank storage space, and a heat insulating material is provided on the partition. Attach. Further, in order to prevent the heat insulating material from being ignited by higher temperature waste heat, the fuel tank storage space is further covered with a non-combustible material.

【0080】燃料電池システムには、補助電池340が
備えられる。補助電池340は燃料電池セルスタック3
02の起動のため、主電源回路341により燃料電池コ
ントローラ303を起動し、空気ポンプ321を駆動さ
せたり、アクチュエータ317を介して燃料弁316を
開閉したり、昇温装置を構成する燃料ヒータ315を駆
動したり、燃料電池コントローラ303への電源とな
る。この補助電池340は、燃料電池セルスタック30
2の起動の後、消費した電力分を燃料電池セルスタック
302から供給を受けて充電する。
The fuel cell system includes an auxiliary battery 340. The auxiliary battery 340 is the fuel cell stack 3
To start the fuel cell controller 02, the fuel cell controller 303 is started by the main power supply circuit 341 to drive the air pump 321, open and close the fuel valve 316 via the actuator 317, and operate the fuel heater 315 constituting the temperature raising device. It drives or supplies power to the fuel cell controller 303. This auxiliary battery 340 is used for the fuel cell stack 30.
After the start-up of Step 2, the consumed power is supplied from the fuel cell stack 302 and charged.

【0081】燃料電池コントローラ303には、不揮発
性メモリ342が備えられ、不揮発性メモリ342に燃
料残量データ等が記憶される。燃料電池システムの上部
には、燃料残量表示部350が設けられ、LEDによっ
て燃料タンク301の燃料が表示される。このように、
燃料電池コントローラ303は、燃料残量表示装置を兼
用させ、上側から視認しやすいよう、燃料残量表示部3
50を最上部にレイアウトする。
The non-volatile memory 342 is provided in the fuel cell controller 303, and the non-volatile memory 342 stores fuel remaining amount data and the like. A fuel remaining amount display section 350 is provided at an upper portion of the fuel cell system, and the fuel in the fuel tank 301 is displayed by an LED. in this way,
The fuel cell controller 303 also serves as a fuel remaining amount display device, and the fuel remaining amount display unit 3
50 is laid out at the top.

【0082】燃料タンク301は、燃料タンク格納ケ−
ス304で形成された燃料タンク格納室304a内に配
置され、この燃料タンク格納室304aは導入ダクト3
05を介してカートリッジ300に形成された導風口3
06と連通し、排気ダクト307を介してカートリッジ
300に形成された排気口308と連通している。
The fuel tank 301 has a fuel tank storage case.
The fuel tank storage chamber 304a is disposed in the fuel tank storage chamber 304a formed by the
05 formed in the cartridge 300 through the
06 and an exhaust port 308 formed in the cartridge 300 via an exhaust duct 307.

【0083】導風口306は車両進行方向前側に位置
し、排気口308は車両進行方向前側に位置し、導風口
306から取り入れた走行風は、導入ダクト305を介
して燃料タンク格納室304aを流れ、排気ダクト30
7を介して排気口308から排気されることで、燃料タ
ンク301の燃料温度が外気温度になるようにしてい
る。燃料ガス漏れ時に、大気中へのガス拡散を早めるた
め、燃料タンク格納ケ−ス304を、隔壁で遮断した別
室構造とし、外気との通風口である導風口306と排気
口308とを設けている。このように、燃料タンク収納
スペ−スとセル収納スペ−スを隔壁311によって隔離
し、隔壁311の上部に進行方向とその最後尾にそれぞ
れ導風口を設ければ、水素が空気より軽い特性と、走行
風の流れによって、後方に、スム−ズに大気中に拡散さ
れる。
The air guide port 306 is located on the front side in the vehicle traveling direction, the exhaust port 308 is located on the front side in the vehicle traveling direction, and the traveling wind introduced from the air guide port 306 flows through the fuel tank storage chamber 304 a via the introduction duct 305. , Exhaust duct 30
The fuel is exhausted from the exhaust port 308 through the exhaust port 7 so that the fuel temperature of the fuel tank 301 becomes the outside air temperature. In the event of a fuel gas leak, the fuel tank storage case 304 has a separate chamber structure interrupted by a partition wall in order to expedite gas diffusion into the atmosphere, and is provided with a ventilation port 306 and an exhaust port 308 which are ventilation holes for the outside air. I have. As described above, if the fuel tank storage space and the cell storage space are separated by the partition wall 311 and the direction of travel is provided at the upper part of the partition wall 311 and the air guide port is provided at the rear end thereof, hydrogen is lighter than air. The air is smoothly diffused backward into the atmosphere by the flow of the traveling wind.

【0084】また、燃料ガスは空気より一般的に軽いた
めに、漏れ時に、後方に速やかに拡散されるように、燃
料タンク格納室304aの内壁を後方に向かって傾斜さ
せ、あわせて排気口308を導風口306より高い位置
にレイアウトすることで、ガスが後方に拡散されやすく
している。
Further, since the fuel gas is generally lighter than the air, the inner wall of the fuel tank storage chamber 304a is inclined rearward so as to be quickly diffused rearward when leaking, and the exhaust port 308 is also formed. Is laid out at a position higher than the air guide port 306, so that the gas is easily diffused backward.

【0085】このように、燃料タンク301の燃料が水
素ガスなどの気体の場合、燃料タンク301からのガス
漏れを想定して、燃料タンク格納部は、換気を良くし、
外気に通じておく。さらに、隔壁311の内壁を後方に
向かって傾斜させ、後方の排気口308をそれに伴って
高い位置に設ければ、車両停止状態でも、漏れたガス
は、後方に拡散されやすくなる。
As described above, when the fuel in the fuel tank 301 is a gas such as hydrogen gas, the gas storage from the fuel tank 301 is improved by assuming gas leakage from the fuel tank 301.
Open to the open air. Furthermore, if the inner wall of the partition wall 311 is inclined rearward and the rear exhaust port 308 is provided at a high position along the rear wall, the leaked gas is easily diffused rearward even when the vehicle is stopped.

【0086】燃料タンク格納ケ−ス304には、断熱材
309a及び不燃材309bを設けている。燃料タンク
格納室304aを断熱材309aで覆うことで、燃料電
池セルスタック302の廃熱等により、燃料タンク30
1が不用意に加熱されないようすることができる。ま
た、燃料タンク格納室304aを不燃材309bで覆う
ことで、燃料電池セルスタック302や燃料電池コント
ロ−ラ303のショ−ト等により、周辺が加熱しても、
燃料タンク301に及ばないようしている。また、燃料
タンク格納室304aとセル格納室310は隔壁311
で分離し、燃料タンク301への熱影響を軽減してい
る。
The fuel tank storage case 304 is provided with a heat insulating material 309a and a non-combustible material 309b. By covering the fuel tank storage chamber 304a with the heat insulating material 309a, the fuel tank 30
1 can be prevented from being inadvertently heated. Further, by covering the fuel tank storage chamber 304a with the non-combustible material 309b, even if the periphery is heated by the short of the fuel cell stack 302 or the fuel cell controller 303, etc.
It does not reach the fuel tank 301. The fuel tank storage chamber 304a and the cell storage chamber 310 are separated from each other by a partition 311.
To reduce the influence of heat on the fuel tank 301.

【0087】燃料タンク格納ケ−ス304には、燃料タ
ンク取付検出スイッチS61、燃料残量リセットスイッ
チS62及び燃料漏れ検出器312が配置されている。
燃料タンク取付検出スイッチS61は、燃料タンク30
1の取り付け/取り外しを検出し、この情報を燃料電池
コントローラ303に送る。燃料電池コントローラ30
3では、取り付け検知によって燃料タンク301から燃
料電池セルスタック302に燃料を供給可能にし、取り
外し検知によって燃料弁316のアクチュエ−タ317
を動作させ、燃料弁316が閉じる。
The fuel tank storage case 304 is provided with a fuel tank attachment detection switch S61, a fuel remaining amount reset switch S62, and a fuel leak detector 312.
The fuel tank attachment detection switch S61 is connected to the fuel tank 30.
1 is detected, and this information is sent to the fuel cell controller 303. Fuel cell controller 30
In 3, fuel can be supplied from the fuel tank 301 to the fuel cell stack 302 by detecting attachment, and the actuator 317 of the fuel valve 316 can be detected by detecting removal.
Is operated, and the fuel valve 316 is closed.

【0088】燃料残量リセットスイッチS62は、燃料
タンク301の交換時に作動して燃料残量リセット情報
を燃料電池コントローラ303に送り、燃料電池コント
ローラ303の不揮発性メモリ342の燃料残量をリセ
ットする。
The fuel remaining amount reset switch S62 operates when the fuel tank 301 is replaced, and sends fuel remaining amount reset information to the fuel cell controller 303 to reset the fuel remaining amount in the nonvolatile memory 342 of the fuel cell controller 303.

【0089】また、燃料漏れ検出器312(水素ガスな
ら、水素ガスセンサ−)は、燃料タンク301より下流
側に位置し、燃料漏れを検出して燃料漏れ情報を燃料電
池コントローラ303に送り、燃料電池コントローラ3
03は、燃料弁316を閉じ、発電を停止する。
A fuel leak detector 312 (for hydrogen gas, a hydrogen gas sensor) is located downstream of the fuel tank 301, detects fuel leaks, sends fuel leak information to the fuel cell controller 303, Controller 3
03 closes the fuel valve 316 and stops power generation.

【0090】また、燃料タンク格納室304には、燃料
タンク取付固定部313が設けられ、交換可能な燃料タ
ンク301を固定する。この燃料タンク取付固定部31
3には、燃料取出口314が設けられており、この燃料
取出口314から取り出される燃料は、燃料供給配管3
18を介して燃料電池セルスタック302に供給され
る。
Further, a fuel tank mounting and fixing portion 313 is provided in the fuel tank storage chamber 304 to fix the replaceable fuel tank 301. This fuel tank attachment fixing portion 31
3 is provided with a fuel outlet 314, and the fuel taken out from the fuel outlet 314 is supplied to the fuel supply pipe 3.
18 to the fuel cell stack 302.

【0091】燃料供給配管318には、燃料弁316が
設けられ、この燃料弁316はアクチュエータ317に
より開閉する。アクチュエータ317は、燃料電池コン
トローラ303からの指令に基づき燃料弁316を開閉
し、燃料電池セルスタック302に供給する燃料を制御
する。燃料弁316の開閉を、燃料電池コントローラ3
03と、アクチュエ−タ317により自動化し、正常な
状態での運転では、燃料弁316を開き、燃料がなくな
ると燃料タンク301を取り外し、もしくは何らかの故
障等、使用想定外の状況では、燃料弁316を閉じる。
The fuel supply pipe 318 is provided with a fuel valve 316, which is opened and closed by an actuator 317. The actuator 317 controls the fuel supplied to the fuel cell stack 302 by opening and closing the fuel valve 316 based on a command from the fuel cell controller 303. Opening and closing of the fuel valve 316 is performed by the fuel cell controller 3.
03, the operation is automated by the actuator 317, the fuel valve 316 is opened in the normal operation, the fuel tank 301 is removed when the fuel runs out, or the fuel valve 316 is used in an unexpected situation such as some trouble. Close.

【0092】燃料電池セルスタック302の反応性を向
上させるため、燃料タンク301と燃料電池セルスタッ
ク302の間に、燃料ヒータ315を設け、燃料電池コ
ントローラ303の制御により、アクチュエータ317
を介して必要時には燃料ヒータ315をONし、不必要
時には燃料ヒータ315をOFFする。
In order to improve the reactivity of the fuel cell stack 302, a fuel heater 315 is provided between the fuel tank 301 and the fuel cell stack 302, and the actuator 317 is controlled by the fuel cell controller 303.
The fuel heater 315 is turned on when necessary, and is turned off when unnecessary.

【0093】燃料ヒータ315は、電力を利用するもの
で、補助電池340、燃料電池セルスタック302の両
方から電力供給される。燃料を加熱することで、燃料電
池セルスタック302の発電性能が増加し、補助電池3
40に充電するとともに、さらに燃料ヒータ315に電
力を供給できるので、迅速に燃料電池セルスタック30
2の発電性能を増加できる。その一方で、燃料電池セル
スタック302の温度が十分上昇すれば、燃料ヒータ3
02で、加熱せずとも燃料電池セルスタック302内で
自然に燃料が暖まる。この場合、燃料電池コントローラ
303により燃料ヒータ315をOFFする。
The fuel heater 315 uses electric power, and is supplied with electric power from both the auxiliary battery 340 and the fuel cell stack 302. By heating the fuel, the power generation performance of the fuel cell stack 302 increases, and the auxiliary battery 3
40 can be charged and power can be further supplied to the fuel heater 315, so that the fuel cell
2 power generation performance can be increased. On the other hand, if the temperature of the fuel cell stack 302 rises sufficiently, the fuel heater 3
02, the fuel naturally warms in the fuel cell stack 302 without heating. In this case, the fuel heater 315 is turned off by the fuel cell controller 303.

【0094】燃料電池システムには、車両進行方向前側
に冷却風導入口319aがセル格納室310に連通して
設けられ、また車両進行方向後側に冷却風排気口319
bがセル格納室310に連通して設けられている。セル
格納室310内には、セル冷却ファン320が配置さ
れ、このセル冷却ファン320は燃料電池コントローラ
303により駆動される。このセル冷却ファン320の
駆動により冷却風導入口319aから冷却風が強制的に
セル格納室310へ取り入れられ、燃料電池セルスタッ
ク302を冷却し、冷却風排気口319bから排気さ
れ、電動車両の走行風をセル冷却用に用いている。
In the fuel cell system, a cooling air inlet 319a is provided on the front side in the vehicle traveling direction to communicate with the cell storage chamber 310, and the cooling air exhaust port 319 is provided on the rear side in the vehicle traveling direction.
b is provided in communication with the cell storage chamber 310. A cell cooling fan 320 is disposed in the cell storage room 310, and the cell cooling fan 320 is driven by the fuel cell controller 303. By driving the cell cooling fan 320, cooling air is forcibly taken into the cell storage chamber 310 from the cooling air inlet 319a, cools the fuel cell stack 302, is exhausted from the cooling air outlet 319b, and travels of the electric vehicle. Wind is used for cell cooling.

【0095】セル格納室310内には、空気ポンプ32
1が配置され、この空気ポンプ321は燃料電池コント
ローラ303により駆動される。この空気ポンプ321
の駆動により空気が、空気供給配管322を介して燃料
電池セルスタック302に供給される。
In the cell storage room 310, the air pump 32
The air pump 321 is driven by the fuel cell controller 303. This air pump 321
Is supplied to the fuel cell stack 302 via the air supply pipe 322.

【0096】燃料電池セルスタック302の構成を簡単
に説明すると、燃料タンク301からカソード(陰極)
に燃料となる水素を供給し、空気ポンプ321からアノ
ード(陽極)に酸化剤として空気を供結し、触媒による
電気化学反応を行って発電するものである。両電極間に
は高分子イオン交換膜が介装される。このイオン交換膜
には、水素イオンの透過性を確保して円滑に移動させる
べく濡れ状態とするために水が供給される。このような
電極対を単位として燃料電池セルスタック302が構成
され、複数枚のセルを組合わせて各セルの起電力を合計
した所定出力の燃料電池を形成する。燃料電池セルスタ
ック302の起電力反応に伴う発熱は、燃料電池セルス
タック302の外周に空気を流して冷却する。
The structure of the fuel cell stack 302 will be briefly described.
Is supplied as hydrogen to the fuel cell, air is supplied from an air pump 321 to an anode (anode) as an oxidizing agent, and an electrochemical reaction is performed by a catalyst to generate power. A polymer ion exchange membrane is interposed between the two electrodes. Water is supplied to the ion exchange membrane in order to secure the permeability of the hydrogen ions and to make the hydrogen ions move smoothly so as to move smoothly. The fuel cell stack 302 is configured by using such an electrode pair as a unit, and a plurality of cells are combined to form a fuel cell having a predetermined output obtained by summing the electromotive force of each cell. Heat generated by the electromotive force reaction of the fuel cell stack 302 is cooled by flowing air around the outer periphery of the fuel cell stack 302.

【0097】燃料となる水素は、例えばメタノールを一
次燃料としてこれを水と混合して加熱蒸発させ、改質器
の触媒反応により水素と二酸化炭素に分解し、シフトコ
ンバータや選択酸化反応器等を介して改質器で微量に発
生した一酸化炭素の濃度を低下させた後、この水素ガス
を燃料電池の燃料電池セルスタック302のアノード電
極に供給する。あるいは水素ガスをボンベから直接供給
してもよい。
Hydrogen as a fuel is mixed with water, for example, using methanol as a primary fuel, heated and evaporated, decomposed into hydrogen and carbon dioxide by a catalytic reaction of a reformer, and then shifted to a shift converter or a selective oxidation reactor. The hydrogen gas is supplied to the anode electrode of the fuel cell stack 302 of the fuel cell after the concentration of the carbon monoxide generated in a small amount in the reformer is reduced. Alternatively, hydrogen gas may be supplied directly from a cylinder.

【0098】燃料電池セルスタック302の電力は、電
力線330,331により電力取出部70へ取り出さ
れ、電力線330には逆流防止のダイオードD1が接続
されている。さらに、燃料電池セルスタック302に
は、セル温度検出センサS11が設けられ、このセル温
度検出センサS11でセル温度を検出して燃料電池コン
トローラ303に送る。
The electric power of the fuel cell stack 302 is taken out to the electric power take-out part 70 by electric power lines 330 and 331, and the power line 330 is connected to a diode D1 for preventing backflow. Further, the fuel cell stack 302 is provided with a cell temperature detection sensor S11, which detects the cell temperature and sends it to the fuel cell controller 303.

【0099】また、燃料電池コントローラ303には、
外部通信部351が設けられている。この外部通信部3
51でメインスイッチSWのON/OFF情報、外部の
異常情報及び燃料電池コントローラ起動信号、燃料電池
制御信号等を車両コントローラの外部通信部から受信
し、一方外部通信部351により燃料残量情報、燃料残
量リセットスイッチ情報、燃料電池温度情報、燃料電池
システムの異常情報を車両コントローラの外部通信部へ
送信する。
Further, the fuel cell controller 303
An external communication unit 351 is provided. This external communication unit 3
At 51, ON / OFF information of the main switch SW, external abnormality information, fuel cell controller start signal, fuel cell control signal, etc. are received from the external communication unit of the vehicle controller. The remaining amount reset switch information, the fuel cell temperature information, and the abnormality information of the fuel cell system are transmitted to the external communication unit of the vehicle controller.

【0100】このように、燃料電池コントローラ303
は、外部と通信する機能を有しており、燃料電池コント
ローラ303の起動とOFFのスイッチを兼ねている。
外部からの通信が無い時は、主電源回路341に対し
て、燃料弁316を閉じた後、電源をOFFにする。
As described above, the fuel cell controller 303
Has a function of communicating with the outside, and also serves as a switch for starting and turning off the fuel cell controller 303.
When there is no communication from the outside, the power supply to the main power supply circuit 341 is turned off after the fuel valve 316 is closed.

【0101】また、デ−タ信号の着信により、主電源回
路341が起動し、起動後は、必要なデ−タの送受信を
行う。この実施の形態では、メインスイッチSWのON
/OFF情報を受け取り、OFFの時は、燃料弁316
を閉じ、ONの時は解放する。また、燃料残量と、セル
温度を外部に送信し、外部の車両コントローラでは、燃
料残量の低下を通信によって知り、電動モータ121の
最大出力を絞り、もしくは停止させる。また、セル温度
を知ることによって、低温の時は、燃料電池セルスタッ
ク302の劣化を防止させるため、電動モータ121の
出力を絞り、適温を知ることで、フルパワーに対応させ
る。
The main power supply circuit 341 is activated by the arrival of the data signal, and after the activation, necessary data is transmitted and received. In this embodiment, the main switch SW is turned on.
/ OFF information is received, and when it is OFF, the fuel valve 316
Is closed and released when it is ON. Further, the remaining fuel amount and the cell temperature are transmitted to the outside, and the external vehicle controller knows the decrease in the remaining fuel amount through communication, and reduces or stops the maximum output of the electric motor 121. By knowing the cell temperature, when the temperature is low, the output of the electric motor 121 is reduced to prevent the fuel cell stack 302 from deteriorating.

【0102】また、電流検出センサS12からのセル電
流値、電圧検出センサS13からのセル電圧値、及び燃
料消費量−発電量による効率マップ等から、燃料の累積
消費計算して燃料残量を求め、それを燃料残量表示部3
50に設置した複数個のLEDの点灯個数で表示する。
電源OFF時には、現在の燃料残量を記憶しておくた
め、不揮発性メモリ342に記憶する。
Further, the fuel consumption is calculated from the cell current value from the current detection sensor S12, the cell voltage value from the voltage detection sensor S13, the efficiency map based on the fuel consumption and the power generation, and the like, to obtain the remaining fuel. , And display it as fuel remaining amount display 3
The number is indicated by the number of lighting of the plurality of LEDs installed on the 50.
When the power is turned off, the current fuel remaining amount is stored in the non-volatile memory 342 in order to store it.

【0103】また、燃料電池セルスタック302が発電
を始めると、セル温度の上昇が始まり、セル温度を適温
に保つため、セル冷却ファン320を駆動して温度調整
を行う。適性温度以下では、燃料消費節約のため、セル
冷却ファン320を止める。走行風による自然冷却も、
有効に利用するため、進行方向に対して冷却風導入口3
19aを設け、後方に冷却風排気口319bを設けてい
る。
When the fuel cell stack 302 starts power generation, the cell temperature starts to rise, and the cell cooling fan 320 is driven to adjust the temperature in order to keep the cell temperature at an appropriate temperature. Below the proper temperature, the cell cooling fan 320 is stopped to save fuel consumption. Natural cooling by running wind,
Cooling air inlet 3 in the direction of travel for effective use
19a, and a cooling wind exhaust port 319b is provided at the rear.

【0104】空気ポンプ321は、燃料電池セルスタッ
ク302に対して、反応用の空気を送り込み、セル電圧
とセル電流の監視によって、発電量を調整するため、間
接的に空気量を調整し、空気量を増やせば発電量が増
え、減らせば発電量が減る。
The air pump 321 supplies air for reaction to the fuel cell stack 302 and indirectly adjusts the amount of air in order to adjust the amount of power generation by monitoring the cell voltage and cell current. Increasing the amount increases the amount of power generation, and decreasing it decreases the amount of power generation.

【0105】燃料電池コントローラ303は、メインス
イッチSWがOFFされた時、燃料残量が0(ゼロ)、
セル温度が許容値以上、燃料タンク301が取り外され
た時、燃料電池コントローラ303が故障もしくは何ら
かの原因で、機能しなくなった時(燃料弁316の開閉
を励磁式にし、OFF時に燃料弁316が閉じるように
しておけば、燃料電池コントローラ303が制御不能に
なり励磁ができない場合、燃料弁316は自動的に閉じ
る。)、想定外のセル電流/セル電圧を検出した場合等
の時には、燃料弁316を自動的に閉じる。
When the main switch SW is turned off, the fuel cell controller 303 determines that the remaining fuel amount is 0 (zero).
When the temperature of the cell is higher than the allowable value, the fuel tank 301 is removed, or when the fuel cell controller 303 malfunctions due to a failure or some other cause (when the fuel valve 316 is opened and closed by an excitation method, the fuel valve 316 is closed when the fuel valve is off). In this way, when the fuel cell controller 303 becomes uncontrollable and cannot be excited, the fuel valve 316 is automatically closed.), Or when an unexpected cell current / cell voltage is detected, etc. Closes automatically.

【0106】次に、燃料電池システムの第6の実施の形
態の構成を図6に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、カートリッジ式であり、カートリ
ッジ300内には、下部に燃料電池セルスタック302
が配置され、中央部に燃料電池コントローラ303が配
置され、上部に燃料タンク301が配置され、燃料残量
表示部350が側部にレイアウトされる点で図5に示す
実施の形態と異なるだけであり、この実施の形態の燃料
電池システムは、同じ符号を付して説明を省略する。
Next, the structure of a sixth embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment is of a cartridge type.
, A fuel cell controller 303 is disposed at the center, a fuel tank 301 is disposed at an upper portion, and a fuel remaining amount display section 350 is laid out at a side portion, which is different from the embodiment shown in FIG. The fuel cell system according to the present embodiment has the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0107】この実施の形態の燃料電池システムは、燃
料が液体等の場合、その燃料タンク301を燃料電池セ
ルスタック302の上部に配置すると、重力により燃料
が燃料電池セルスタック302に自然落下するので、汲
み上げポンプのような構成品が不要となりコスト、搭載
重量等の面で有利となる。この場合、セル廃熱による空
気対流で、燃料タンク301が加熱されるのを防止する
ため、燃料タンク格納ケース304によりセル格納室3
10から隔離された別室の燃料タンク格納室304aを
設け、燃料タンク格納ケ−ス304の隔壁に、断熱材3
09aを取り付ける。また、より高温の廃熱等により、
断熱材309aが発火するのを防止するため、さらに不
燃材309bで、燃料タンク格納室304aを覆う。
In the fuel cell system of this embodiment, when the fuel is a liquid or the like, and the fuel tank 301 is disposed above the fuel cell stack 302, the fuel naturally falls on the fuel cell stack 302 by gravity. In addition, components such as a pump are not required, which is advantageous in terms of cost, mounting weight and the like. In this case, the fuel tank 301 is heated by the fuel tank storage case 304 to prevent the fuel tank 301 from being heated by air convection due to cell waste heat.
A fuel tank storage chamber 304a is provided separately from the fuel tank storage case 304, and a heat insulating material 3 is provided on the partition wall of the fuel tank storage case 304.
09a is attached. Also, due to higher temperature waste heat, etc.
In order to prevent the heat insulator 309a from firing, the fuel tank storage chamber 304a is further covered with a non-combustible material 309b.

【0108】また、この実施の形態では、CPU電源で
ある補助電源340、燃料電池アクチュエート用電源と
しての電池(容量小)である補助電池340は有する
が、補助動力用の電池(容量が大)はない場合は、燃料
電池システムの燃料電池セルスタック302、燃料タン
ク(水素貯蔵器)301、燃料電池コントローラ303
をカートリッジ300の容器に収容しユニット化する。
カートリッジ300の一部に電動車両への保持部、カー
トリッジ300の一部に電力端子、信号端子を持ち、カ
ートリッジ300の電動車両への取り付け保持時、電力
端子、信号端子を電動車両側の各端子と接続可能とし
た。これにより、燃料電池システムの保守点検、燃料の
補充を電動車両から隔離した場所でも可能である。
In this embodiment, an auxiliary power supply 340 as a CPU power supply and an auxiliary battery 340 as a battery (small capacity) as a power supply for fuel cell actuation are provided, but a battery for auxiliary power (large capacity) is provided. ), The fuel cell stack 302, the fuel tank (hydrogen storage) 301, and the fuel cell controller 303 of the fuel cell system
Is housed in a container of the cartridge 300 to form a unit.
A part of the cartridge 300 has a holding portion for the electric vehicle, and a part of the cartridge 300 has a power terminal and a signal terminal. When the cartridge 300 is mounted and held on the electric vehicle, the power terminal and the signal terminal are each terminal on the electric vehicle side. And can be connected. As a result, maintenance and inspection of the fuel cell system and replenishment of fuel can be performed even in a place separated from the electric vehicle.

【0109】また、燃料電池コントローラ303の駆動
電源用補助電池340をカートリッジ300の容器内に
配置することで、燃料電池システムを電動車両以外の場
所で駆動することが可能である。
Further, by arranging the driving power supply auxiliary battery 340 of the fuel cell controller 303 in the container of the cartridge 300, the fuel cell system can be driven at a place other than the electric vehicle.

【0110】また、燃料電池コントローラ303の駆動
電源用補助電池340はカートリッジ300の容器内か
ら取り外し、電動車両側に配置してもよい。小電池ある
いは電源のある場所であれば、燃料電池システムを電動
車両以外の場所で駆動することが可能である。
The auxiliary battery 340 for the driving power source of the fuel cell controller 303 may be removed from the container of the cartridge 300 and arranged on the electric vehicle side. As long as there is a small battery or a power source, the fuel cell system can be driven at a location other than the electric vehicle.

【0111】図7は燃料電池コントローラの制御フロー
チャートである。
FIG. 7 is a control flowchart of the fuel cell controller.

【0112】カートリッジ式の燃料電池システムに備え
られる燃料電池コントローラ303では、車両コントロ
ーラ400からの通信信号の有無は判断し(ステップa
1)、通信信号があると、燃料電池システムが起動の状
態か否かを判断する(ステップa2)。ステップa1に
おいて、通信信号がないと、通信信号が無しの持続時間
を判断し(ステップa3)、許容時間通信信号がない
と、ステップa4に移行して不揮発性メモリ342に許
容時間通信信号がないことを記憶し、主電源回路341
をOFFし(ステップa5)、ステップa6に移行す
る。ステップa6では、低消費モードに移行して作動を
停止する。
The fuel cell controller 303 provided in the cartridge type fuel cell system determines whether there is a communication signal from the vehicle controller 400 (step a).
1) When there is a communication signal, it is determined whether or not the fuel cell system is in an activated state (step a2). In step a1, if there is no communication signal, the duration for which there is no communication signal is determined (step a3). If there is no allowable time communication signal, the process proceeds to step a4 and there is no allowable time communication signal in the nonvolatile memory 342. The main power supply circuit 341
Is turned off (step a5), and the process proceeds to step a6. In step a6, the mode is shifted to the low consumption mode to stop the operation.

【0113】許容時間内に通信信号があると、燃料電池
システムの起動状態を判断し(ステップa2)、起動し
ていないと、主電源回路341をONし(ステップa
7)、起動しているとそのままステップa8に移行す
る。
If there is a communication signal within the allowable time, the activation state of the fuel cell system is judged (step a2). If not, the main power supply circuit 341 is turned on (step a2).
7) If it has been started, the process directly proceeds to step a8.

【0114】ステップa8では、セル温度を判断し、温
度T2>温度T1の条件下で、燃料電池セル温度>温度
T2の場合には、セル冷却ファン320をONし(ステ
ップa9)、温度T2>燃料電池セル温度>温度T1の
場合には、セル冷却ファン320をOFFし、燃料ヒー
タ315をOFFし(ステップa10)、温度T1>燃
料電池セル温度の場合には、セル冷却ファン320をO
FFし、燃料ヒータ315をONし(ステップa1
1)、ステップa12で車両コントローラ400からメ
インスイッチ状態、異常フラグを受信する。
In step a8, the cell temperature is determined. If the fuel cell temperature is greater than the temperature T2 under the condition of temperature T2> temperature T1, the cell cooling fan 320 is turned on (step a9) and the temperature T2> If fuel cell temperature> temperature T1, cell cooling fan 320 is turned off and fuel heater 315 is turned off (step a10). If temperature T1> fuel cell temperature, cell cooling fan 320 is turned off.
FF is performed, and the fuel heater 315 is turned on (step a1).
1) In step a12, a main switch state and an abnormality flag are received from the vehicle controller 400.

【0115】次に、メインスイッチ状態を判断し(ステ
ップa13)、メインスイッチSWがOFFの場合は、
ステップa25へ移行して燃料弁316を閉じ、メイン
スイッチSWがONの場合は、外部の異常状態を判断し
(ステップa14)、異常の場合にはステップa25へ
移行して燃料弁316を閉じ、異常でない場合は、燃料
タンク301の取り外しを検出する(ステップa1
5)。
Next, the state of the main switch is judged (step a13). If the main switch SW is OFF,
The process proceeds to step a25 to close the fuel valve 316. If the main switch SW is ON, an external abnormal state is determined (step a14). If it is abnormal, the process proceeds to step a25 to close the fuel valve 316. If not abnormal, the removal of the fuel tank 301 is detected (step a1).
5).

【0116】ステップa15で燃料タンク301が取り
外し状態の場合は、ステップa25へ移行して燃料弁3
16を閉じ、装着状態の場合は、セル温度を検出し(ス
テップa16)、想定温度外の場合は、ステップa25
へ移行して燃料弁316を閉じ、適温の場合は、燃料漏
れを検出する(ステップa17)。
If the fuel tank 301 is in the detached state in step a15, the flow advances to step a25 to proceed to step a25.
16 is closed, the cell temperature is detected in the mounted state (step a16).
Then, the fuel valve 316 is closed, and if the temperature is appropriate, a fuel leak is detected (step a17).

【0117】ステップa17で燃料漏れがある場合は、
ステップa25へ移行して燃料弁316を閉じ、燃料漏
れがない場合は、燃料電池システムのセル電流、セル電
圧の検出を行ない(ステップa18)、セル電流、セル
電圧がそれぞれ想定範囲内か否かのチェックを行なう
(ステップa19)。
If there is a fuel leak in step a17,
The process proceeds to step a25 to close the fuel valve 316. If there is no fuel leakage, the cell current and cell voltage of the fuel cell system are detected (step a18). Is checked (step a19).

【0118】ステップa19でセル電流、セル電圧の少
なくとも一方が想定外の場合は、ステップa25へ移行
して燃料弁316を閉じ、セル電流、セル電圧の両方が
想定範囲内の場合は、燃料消費量の計算を行なう(ステ
ップa20)。燃料消費量の算出は、セル電流値、セル
電圧値、及び燃料消費量−発電量による効率マップ等か
ら、燃料の累積消費計算して燃料残量を求める。
If it is determined in step a19 that at least one of the cell current and the cell voltage is not expected, the process proceeds to step a25 to close the fuel valve 316. The quantity is calculated (step a20). The fuel consumption is calculated by calculating the cumulative fuel consumption from a cell current value, a cell voltage value, an efficiency map based on the fuel consumption-power generation amount, and the like, thereby obtaining a fuel remaining amount.

【0119】次に、燃料残量リセットスイッチS62を
押したか否かの判断を行ない(ステップa21)、燃料
残量リセットスイッチを押すと、燃料残量を100%に
リセットし(ステップa22)、ステップa21におい
て、燃料残量リセットスイッチS62が押されていない
と、そのままステップa23において、燃料残量の有無
を検出する。
Next, it is determined whether or not the fuel remaining amount reset switch S62 has been pressed (step a21). When the fuel remaining amount reset switch is pressed, the fuel remaining amount is reset to 100% (step a22). In a21, if the remaining fuel reset switch S62 is not pressed, the presence or absence of the remaining fuel is detected in step a23.

【0120】ステップa23で燃料残量がない場合は、
ステップa25へ移行して燃料弁316を閉じ、燃料残
量がある場合は、燃料弁316の開放を指令する(ステ
ップa24)。
If there is no remaining fuel in step a23,
The process proceeds to step a25, where the fuel valve 316 is closed, and if there is a remaining amount of fuel, an instruction to open the fuel valve 316 is issued (step a24).

【0121】そして、カートリッジ300内の各異常の
計算を行ない(ステップa26)、燃料残量を燃料残量
表示部350に設置した複数個のLEDの点灯個数で表
示する(ステップa27)。燃料残量、セル温度、異常
フラグを車両コントローラに送信し(ステップa2
8)、セル電圧、セル電流、セル温度によって反応空気
量を計算し、空気ポンプ321を駆動し(ステップa2
9)、ステップa1に移行する。
Then, each abnormality in the cartridge 300 is calculated (step a26), and the remaining fuel amount is displayed by the number of lit LEDs of the plurality of LEDs installed in the remaining fuel amount display section 350 (step a27). The remaining fuel, the cell temperature, and the abnormality flag are transmitted to the vehicle controller (step a2).
8) The amount of reaction air is calculated based on the cell voltage, cell current, and cell temperature, and the air pump 321 is driven (step a2).
9) Go to step a1.

【0122】次に、燃料電池システムを駆動源とする電
動車両の制御システムを図8に基づき説明する。図8は
電動車両の制御システムのブロック図である。
Next, a control system for an electric vehicle using a fuel cell system as a drive source will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram of a control system of the electric vehicle.

【0123】燃料電池システムの電力取出部から取り出
される電力は、電力線402,403を介してモータ駆
動回路404に送られる。このモータ駆動回路404に
は、電力線405,406を介して電動モータ121が
接続され、モータ駆動回路404は、CPU407から
の制御信号に基づき電動モータ121を駆動する。CP
U407は、ON・OFFのデューティ比に基づきモー
タ駆動回路404を制御し、電動モータ121の出力を
変える。
The electric power extracted from the electric power extraction section of the fuel cell system is sent to the motor drive circuit 404 via the power lines 402 and 403. An electric motor 121 is connected to the motor drive circuit 404 via power lines 405 and 406, and the motor drive circuit 404 drives the electric motor 121 based on a control signal from the CPU 407. CP
The U 407 controls the motor drive circuit 404 based on the ON / OFF duty ratio and changes the output of the electric motor 121.

【0124】電力線406には、電流センサS31が設
けられ、この電流センサS31は電動モータ電流を検出
してインターフェイスIFを介してCPU407に送
る。また、電力線405,406には、CPU407、
補助電源408及び電源回路410がモータ駆動回路4
04に並列に接続されている。補助電源408は、二次
電池で構成され、CPU407の駆動電源であると共
に、電源回路410を介してモータ駆動回路404に補
助電源を与える。
A current sensor S31 is provided on the power line 406. The current sensor S31 detects the electric motor current and sends it to the CPU 407 via the interface IF. The power lines 405 and 406 have CPU 407,
The auxiliary power supply 408 and the power supply circuit 410
04 is connected in parallel. The auxiliary power supply 408 is composed of a secondary battery, is a drive power supply for the CPU 407, and supplies an auxiliary power supply to the motor drive circuit 404 via the power supply circuit 410.

【0125】メインスイッチSWのON/OFF信号
が、インターフェイスIFを介してCPU407に送ら
れる。また、車速センサS51からの車速パルスが、イ
ンターフェイスIFを介してCPU407に送られ、ペ
ダル踏力に基づく駆動トルクを検知するトルクセンサS
52の入力トルクが、インターフェイスIFを介してC
PU407に送られる。CPU407は、車速パルスに
よる車速及び入力トルクによる踏力に基づき車速が低い
程、大きなアシスト比=モータ出力トルク/入力トルク
(0〜1.5)となるよう、電動モータ121の出力を
変えるべく、モータ駆動回路404を制御する。
The ON / OFF signal of the main switch SW is sent to the CPU 407 via the interface IF. Further, the vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor S51 is sent to the CPU 407 via the interface IF, and the torque sensor S detects the driving torque based on the pedaling force.
52, the input torque of C
It is sent to PU407. The CPU 407 controls the motor to change the output of the electric motor 121 so that the lower the vehicle speed is based on the vehicle speed based on the vehicle speed pulse and the pedaling force based on the input torque, the greater the assist ratio = motor output torque / input torque (0 to 1.5). The driving circuit 404 is controlled.

【0126】さらに、CPU407からの燃料残量情報
が、インターフェイスIFを介して表示装置71に送ら
れる。また、CPU407には、不揮発性メモリ42
0、燃料残量リセットスイッチ421が接続され、不揮
発性メモリ420に燃料残量データが記憶される。
Further, information on the remaining amount of fuel from the CPU 407 is sent to the display device 71 via the interface IF. The CPU 407 has a nonvolatile memory 42
0, the remaining fuel reset switch 421 is connected, and the remaining fuel data is stored in the nonvolatile memory 420.

【0127】電力線330,331には、電圧検出セン
サS13が接続され、燃料電池出力電圧を検出し、イン
ターフェイスIFを介してCPU407に送る。また、
電力線330には、電流検出センサS12が接続され、
燃料電池出力電流を検出し、インターフェイスIFを介
してCPU407に送る。また、燃料電池セルスタック
302のセル温度検出センサS11から燃料電池温度を
インターフェイスIFを介してCPU407に送る。
A voltage detection sensor S13 is connected to the power lines 330 and 331, detects the output voltage of the fuel cell, and sends it to the CPU 407 via the interface IF. Also,
A current detection sensor S12 is connected to the power line 330,
The output current of the fuel cell is detected and sent to the CPU 407 via the interface IF. The fuel cell temperature is sent from the cell temperature detection sensor S11 of the fuel cell stack 302 to the CPU 407 via the interface IF.

【0128】CPU407は、入力トルクと車速他で定
まるアシスト比から算出されるアシストモータトルクと
なるように、車速とアシストモータトルクから算出され
る目標モータ要求電力がモータ電動回路404から供給
されるように、電流検出センサS71のモータ電流検知
値からモータヘの供給出力を算出し、目標モータ要求電
力値と電動モータ121への供給出力値の差を0に近づ
けるようにモータ電動回路404を制御する。CPU4
07は目標モータ要求電力値を燃料電池セルスタック3
02が出力するように燃料電池コントローラ303を制
御する。すなわち、燃料電池セルスタック302からの
実際の出力である燃料電池出力電圧と燃料電池出力電流
から算出される燃料電池出力値と目標モータ要求電力値
の差を0に近づけるように燃料電池制御信号を外部通信
部から燃料電池コントローラ303の外部通信部351
に送る。燃料電他コントローラ303は、燃料電池制御
信号と燃料電池温度に基づき空気ポンプ321及びアク
チュエータ317を介して燃料弁316を制御し、燃料
電池セルスタック302の出力電力を制御する。
The CPU 407 controls the motor electric circuit 404 to supply the target motor required power calculated from the vehicle speed and the assist motor torque so that the assist motor torque is calculated from the input torque and the assist ratio determined by the vehicle speed and the like. Next, the supply output to the motor is calculated from the motor current detection value of the current detection sensor S71, and the motor electric circuit 404 is controlled so that the difference between the target motor required power value and the supply output value to the electric motor 121 approaches zero. CPU4
07 indicates the target motor required electric power value in the fuel cell stack 3
02 is controlled by the fuel cell controller 303. That is, the fuel cell control signal is set so that the difference between the fuel cell output voltage, which is the actual output from the fuel cell stack 302, and the fuel cell output value calculated from the fuel cell output current, and the target motor required power value approaches zero. From the external communication unit to the external communication unit 351 of the fuel cell controller 303
Send to The fuel cell controller 303 controls the fuel valve 316 via the air pump 321 and the actuator 317 based on the fuel cell control signal and the fuel cell temperature, and controls the output power of the fuel cell stack 302.

【0129】電力線402,403には、電力線42
2,423を介して燃料ヒータ315が接続され、燃料
ヒータ315はCPU407からインターフェイスIF
を介して制御され、必要時には燃料ヒータ315をON
し、不必要時には燃料ヒータ315をOFFする。燃料
ヒータ315は、電力を利用するもので、補助電池34
0、燃料電池セルスタック302両方から電力供給され
る。燃料を加熱することで、燃料電池セルスタック30
2の発電性能が増加し、補助電源340に充電するとと
もに、さらに燃料ヒータ315に電力を供給できるの
で、迅速に燃料電池セルスタック302の発電性能を増
加でき、その一方で、燃料電池セルスタック302の温
度が十分上昇すれば、燃料ヒータ315で加熱せずとも
燃料電池セルスタック302の内で自然に燃料が暖ま
り、この場合車両コントローラ400のCPU407に
より燃料ヒータ315をOFFする。
The power lines 402 and 403
2 and 423, a fuel heater 315 is connected.
And the fuel heater 315 is turned on when necessary.
Then, when unnecessary, the fuel heater 315 is turned off. The fuel heater 315 uses electric power, and the auxiliary battery 34
0, power is supplied from both the fuel cell stacks 302. By heating the fuel, the fuel cell stack 30 is heated.
2, the power generation performance of the fuel cell stack 302 can be quickly increased because the auxiliary power supply 340 can be charged and the power can be further supplied to the fuel heater 315. If the temperature rises sufficiently, the fuel naturally warms in the fuel cell stack 302 without being heated by the fuel heater 315. In this case, the fuel heater 315 is turned off by the CPU 407 of the vehicle controller 400.

【0130】次に、燃料電池システムを駆動源とするハ
イブリッド電動自転車の制御システムを図9及び図10
に基づき説明する。図9はハイブリッド電動自転車の制
御システムのブロック図である。
Next, FIGS. 9 and 10 show a control system for a hybrid electric bicycle using a fuel cell system as a drive source.
It will be described based on. FIG. 9 is a block diagram of a control system of the hybrid electric bicycle.

【0131】燃料電池システムから取り出される電力
は、電力線402,403を介してモータ駆動回路40
4に送られる。このモータ駆動回路404には、電力線
405,406を介して電動モータ121が接続され、
モータ駆動回路404は、CPU407からの制御信号
に基づき電動モータ121を駆動する。CPU407
は、ON・OFFのデューティ比に基づきモータ駆動回
路404を制御し、電動モータ121の出力を変える。
Electric power extracted from the fuel cell system is supplied to the motor drive circuit 40 via power lines 402 and 403.
4 The electric motor 121 is connected to the motor drive circuit 404 via power lines 405 and 406,
The motor drive circuit 404 drives the electric motor 121 based on a control signal from the CPU 407. CPU 407
Controls the motor drive circuit 404 based on the ON / OFF duty ratio and changes the output of the electric motor 121.

【0132】また、電力線402,403には、電力線
501,502を介して二次電池500が接続されてい
る。二次電池500には、温度センサS71が備えら
れ、二次電池温度を検出してインターフェイスIFを介
してCPU407に送る。
Further, a secondary battery 500 is connected to power lines 402 and 403 via power lines 501 and 502. The secondary battery 500 is provided with a temperature sensor S71, detects the temperature of the secondary battery, and sends it to the CPU 407 via the interface IF.

【0133】また、電力線501,502には、電圧セ
ンサS72が設けられ、二次電池電圧を検出してインタ
ーフェイスIFを介してCPU407に送る。電力線5
01には、電流センサS73が設けられ、二次電池電流
を検出してインターフェイスIFを介してCPU407
に送る。CPU407は、電圧センサS72の電圧値か
ら直接、あるいは電流センサS73の電流値を時間で積
分して二次電池500の容量を算出し不揮発メモリ42
0に結果が書き込まれる。なお、電流値は充電時は負、
放電時は正となるよう設定している。
A voltage sensor S72 is provided on the power lines 501 and 502, and detects the voltage of the secondary battery and sends it to the CPU 407 via the interface IF. Power line 5
01 is provided with a current sensor S73, detects a secondary battery current, and
Send to The CPU 407 calculates the capacity of the secondary battery 500 directly from the voltage value of the voltage sensor S72 or by integrating the current value of the current sensor S73 with time to calculate the capacity of the secondary battery 500.
The result is written to 0. The current value is negative during charging,
It is set to be positive during discharge.

【0134】燃料電池システムの出力側にDC/DCコ
ンバータで構成される出力制御装置600が接続され、
二次電池500は電動モータ121に対しこの燃料電池
システムに並列に接続される。
An output controller 600 composed of a DC / DC converter is connected to the output side of the fuel cell system.
The secondary battery 500 is connected to the electric motor 121 in parallel with the fuel cell system.

【0135】また、電圧検出センサS13は、燃料電池
出力電圧を検出し、インターフェイスIFを介してCP
U407に送る。また、電流検出センサS12は、燃料
電池出力電流を検出し、インターフェイスIFを介して
CPU407に送る。
Further, the voltage detection sensor S13 detects the output voltage of the fuel cell and outputs the CP voltage via the interface IF.
Send to U407. Further, the current detection sensor S12 detects the fuel cell output current and sends it to the CPU 407 via the interface IF.

【0136】出力制御装置600は、出力可変型であ
り、CPU407からインターフェイスIFを介して送
られる出力制御信号に応じて燃料電池システムからの電
圧をモータ駆動に必要な電圧に変換して電動モータ12
1に電力を供給する。この出力制御装置600により、
運転状態や二次電池500の容量等に応じて燃料電池シ
ステム及び二次電池500から電動モータ121に供給
される電力の配分を調整制御する。
The output control device 600 is of a variable output type, converts the voltage from the fuel cell system into a voltage required for driving the motor in accordance with an output control signal sent from the CPU 407 via the interface IF, and outputs the electric motor 12.
1 to supply power. With this output control device 600,
The distribution of electric power supplied from the fuel cell system and the secondary battery 500 to the electric motor 121 is adjusted and controlled according to the operating state, the capacity of the secondary battery 500, and the like.

【0137】また、電力線402,403には、CPU
407及び電源回路410がモータ駆動回路404に並
列に接続され、電源回路410を介してCPU407が
起動される。
The power lines 402 and 403 have a CPU
The power supply circuit 407 and the power supply circuit 410 are connected in parallel to the motor drive circuit 404, and the CPU 407 is activated via the power supply circuit 410.

【0138】メインスイッチSWのON/OFF信号
が、インターフェイスIFを介してCPU407に送ら
れる。また、車速センサS51からの車速パルスが、イ
ンターフェイスIFを介してCPU407に送られ、ペ
ダル踏力に基づく人力トルクを検知するトルクセンサS
52の入力トルクが、インターフェイスIFを介してC
PU407に送られる。CPU407は、車速パルスに
よる車速及び入力トルクによる踏力に基づきモータ駆動
回路404を制御し、電動モータ121の出力を変え
る。さらに、CPU407からの燃料残量情報が、イン
ターフェイスIFを介して表示装置71に送られる。
The ON / OFF signal of the main switch SW is sent to the CPU 407 via the interface IF. Further, the vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor S51 is sent to the CPU 407 via the interface IF, and the torque sensor S detects the human-powered torque based on the pedaling force.
52, the input torque of C
It is sent to PU407. The CPU 407 controls the motor drive circuit 404 based on the vehicle speed based on the vehicle speed pulse and the pedaling force based on the input torque, and changes the output of the electric motor 121. Further, fuel remaining amount information from the CPU 407 is sent to the display device 71 via the interface IF.

【0139】CPU407は、燃料電池出力電圧、燃料
電池出力電流及び燃料電池温度に基づき燃料電池制御信
号を外部通信部から燃料電池コントローラ303の外部
通信部へ送る。燃料電池コントローラ303は、燃料電
池制御信号に基づき空気ポンプ321及びアクチュエー
タ317を介して燃料弁316を制御し、燃料電池セル
スタック302の出力電力を制御する。
The CPU 407 sends a fuel cell control signal from the external communication unit to the external communication unit of the fuel cell controller 303 based on the fuel cell output voltage, fuel cell output current, and fuel cell temperature. The fuel cell controller 303 controls the fuel valve 316 via the air pump 321 and the actuator 317 based on the fuel cell control signal, and controls the output power of the fuel cell stack 302.

【0140】図10はハイブリッド電動自転車の制御シ
ステムの制御フローチャートである。
FIG. 10 is a control flowchart of the hybrid electric bicycle control system.

【0141】メインスイッチSWがONされると、制御
フローが開始し、ステップb1では、不揮発性メモリ4
20から二次電池容量と燃料残量を読み取り、燃料電池
システムの起動信号を出力し(ステップb2)、メイン
スイッチSWの状態の判断を行ない(ステップb3)、
メインスイッチSWがOFFの場合は、不揮発性メモリ
420から二次電池容量と燃料残量を書込み動作終了す
る(ステップb4)。
When the main switch SW is turned on, the control flow starts, and in step b1, the nonvolatile memory 4
The secondary battery capacity and the remaining amount of fuel are read from 20, a start signal of the fuel cell system is output (step b2), and the state of the main switch SW is determined (step b3).
If the main switch SW is OFF, the operation of writing the secondary battery capacity and the remaining fuel amount from the nonvolatile memory 420 is completed (step b4).

【0142】メインスイッチSWがONの場合は、燃料
電池システムの電流、電圧、温度を検出し(ステップb
5)、ステップb6で現在の燃料電池システムの温度を
判断し、許容温度以上の場合は、燃料ヒータ315をO
FFしてステップb9へ移行し(ステップb7)、許容
温度以下の場合は燃料ヒータ315をONしてステップ
b9へ移行する(ステップb8)。
If the main switch SW is ON, the current, voltage and temperature of the fuel cell system are detected (step b).
5) In step b6, the current temperature of the fuel cell system is determined. If the temperature is higher than the allowable temperature, the fuel heater 315 is turned off.
FF is performed and the process proceeds to step b9 (step b7). If the temperature is equal to or lower than the allowable temperature, the fuel heater 315 is turned on and the process proceeds to step b9 (step b8).

【0143】ステップb9でトルクセンサS52、モー
タ電流、車速センサS51の出力を検出し、車両のペダ
ルの踏み込みでトルクセンサS52から入力トルクが有
るか否かの判断を行なう(ステップb10)。入力トル
クが有ると、燃料電池システムが起動中か否かの判断を
行ない(ステップb11)、起動中の場合は車速がS2
以上か否かの判断を行ない(ステップb12)、車速が
S2以下の場合は、燃料電池システムが起動中か否かの
判断を行ない(ステップb13)、起動中の場合はステ
ップb14でモータ電流指令値の計算を行なう。
At step b9, the output of the torque sensor S52, the motor current, and the output of the vehicle speed sensor S51 are detected, and it is determined whether or not there is an input torque from the torque sensor S52 when the pedal of the vehicle is depressed (step b10). If there is an input torque, it is determined whether or not the fuel cell system is being started (step b11).
It is determined whether or not this is the case (step b12). If the vehicle speed is equal to or lower than S2, it is determined whether or not the fuel cell system is being started (step b13). Calculate the value.

【0144】ステップb10で入力トルクがない場合
は、ステップb15で規定時間経過後に燃料電池システ
ムの停止信号を出力してステップb12へ移行する(ス
テップb16)。ステップb11で燃料電池システムが
起動中でない場合は、燃料電池システムの起動信号を出
力してステップb12へ移行する(ステップb17)。
If there is no input torque at step b10, a stop signal of the fuel cell system is output after a lapse of a specified time at step b15, and the routine goes to step b12 (step b16). If the fuel cell system is not being started in step b11, a start signal of the fuel cell system is output, and the process proceeds to step b12 (step b17).

【0145】また、ステップb12で車速がS2以上の
場合は、ステップb18で規定時間経過後に燃料電池シ
ステムの停止信号を出力してステップb14へ移行する
(ステップb19)。ステップb13で燃料電池システ
ムが起動中でない場合は、燃料電池システムの起動信号
を出力してステップb14へ移行する(ステップb2
0)。
If the vehicle speed is equal to or higher than S2 in step b12, a stop signal of the fuel cell system is output after a lapse of a specified time in step b18, and the process proceeds to step b14 (step b19). If the fuel cell system is not being started in step b13, a start signal for the fuel cell system is output and the process proceeds to step b14 (step b2).
0).

【0146】ステップb14でモータ電流指令値の計算
を行ない、このようにして求めた目標モータ電流値にな
るように、ステップb21において、モータデューティ
出力を行ない、電動モータ121を制御する。
At step b14, the motor current command value is calculated. At step b21, the motor duty output is performed to control the electric motor 121 so that the target motor current value obtained in this way is obtained.

【0147】次に、ステップb22において、燃料残量
リセットスイッチS62の状態を判断し、燃料残量リセ
ットスイッチS62が押されていると、燃料を100%
にリセットし(ステップb23)、燃料電池システムの
燃料消費量と燃料残量を計算する(ステップb24)。
ステップb22において、燃料残量リセットスイッチS
62が押されていないと、そのままステップb24にお
いて、燃料電池システムの燃料消費量と燃料残量を計算
する。
Next, in step b22, the state of the fuel remaining amount reset switch S62 is determined, and if the fuel remaining amount reset switch S62 is pressed, the fuel is reduced to 100%.
Is reset (step b23), and the fuel consumption and remaining fuel of the fuel cell system are calculated (step b24).
In step b22, the fuel remaining amount reset switch S
If 62 has not been pressed, the fuel consumption and remaining fuel of the fuel cell system are calculated in step b24.

【0148】燃料消費量の算出は、セル電流値、セル電
圧値、及び燃料消費量−発電量による効率マップ等か
ら、燃料の累積消費計算して燃料残量を求め、それをス
テップb25において、燃料残量表示部350に設置し
た複数個のLEDの点灯個数で表示し、また表示装置7
1に表示し、ステップb3へ移行する。
The fuel consumption is calculated by calculating the cumulative fuel consumption from the cell current value, the cell voltage value, the efficiency map based on the fuel consumption-power generation amount, and the like, to obtain the remaining fuel amount. The number of the LEDs installed on the fuel remaining amount display section 350 is displayed by the number of lighted LEDs.
1 and the process proceeds to step b3.

【0149】次に、燃料電池システムを駆動源とする他
の実施の形態のハイブリッド電動自転車の制御システム
を図11に基づき説明する。図11はハイブリッド電動
自転車の制御システムの制御フローチャートであり、こ
の実施の形態は出力制御装置を備えていない場合を示し
ている。
Next, a control system for a hybrid electric bicycle according to another embodiment using a fuel cell system as a drive source will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a control flowchart of the control system for the hybrid electric bicycle. This embodiment shows a case where no output control device is provided.

【0150】メインスイッチSWがONされると、制御
フローが開始し、ステップc1では、不揮発性メモリ4
20から二次電池容量と燃料残量を読み取り、メインス
イッチSWの状態の判断を行ない(ステップc2)、メ
インスイッチSWがOFFの場合は、不揮発性メモリ4
20から二次電池容量と燃料残量を書込み、動作終了す
る(ステップc3)。
When the main switch SW is turned on, the control flow starts. In step c1, the nonvolatile memory 4
The secondary battery capacity and the remaining amount of fuel are read from 20 and the state of the main switch SW is determined (step c2).
The secondary battery capacity and the remaining fuel amount are written from 20, and the operation is terminated (step c3).

【0151】メインスイッチSWがONの場合は、現在
の燃料電池システムの起動状態を判断し(ステップc
4)、未起動の場合はステップc5で現在の二次電池容
量がC2(60%)以上か否かの判断を行なう。二次電
池容量がC2(60%)未満の場合は、燃料電池システ
ムの起動のON命令を行ない(ステップc6)、二次電
池の電流、電圧、温度を検出する(ステップc7)。
If the main switch SW is ON, the current activation state of the fuel cell system is determined (step c).
4) If not activated, it is determined in step c5 whether or not the current secondary battery capacity is C2 (60%) or more. If the secondary battery capacity is less than C2 (60%), an ON command to start the fuel cell system is issued (step c6), and the current, voltage and temperature of the secondary battery are detected (step c7).

【0152】ステップc4で燃料電池システムが起動し
ている場合には、燃料電池システムの電流、電圧、温度
を検出し(ステップc8)、ステップc9で現在の燃料
電池システムの温度を判断し、許容温度以上の場合は、
燃料ヒータ315をOFFしてステップc7へ移行し
(ステップc10)、許容温度以下の場合は燃料ヒータ
315をONしてステップc7へ移行する(ステップc
11)。
If the fuel cell system has been started in step c4, the current, voltage and temperature of the fuel cell system are detected (step c8), and the current temperature of the fuel cell system is determined in step c9 to allow If the temperature is higher than
The fuel heater 315 is turned off and the process proceeds to step c7 (step c10). If the temperature is equal to or lower than the allowable temperature, the fuel heater 315 is turned on and the process proceeds to step c7 (step c7).
11).

【0153】ステップc7で二次電池の電流、電圧、温
度を検出すると、二次電池容量を計算し(ステップc1
3)、現在の二次電池500の容量を判断する(ステッ
プc14)。
When the current, voltage and temperature of the secondary battery are detected in step c7, the secondary battery capacity is calculated (step c1).
3) The current capacity of the secondary battery 500 is determined (step c14).

【0154】ステップc14では、二次電池容量がC2
(60%)以上の場合であると、燃料電池起動のOFF
指令が車両コントローラ400から燃料電池コントロー
ラ303に送られる(ステップc15)。ステップc1
6でトルクセンサS52、モータ電流、車速センサS5
1の出力を検出する。
In step c14, when the secondary battery capacity is C2
(60%) or more, if the fuel cell activation is OFF
A command is sent from vehicle controller 400 to fuel cell controller 303 (step c15). Step c1
6, the torque sensor S52, the motor current, the vehicle speed sensor S5
1 is detected.

【0155】ステップc14では、二次電池容量がC1
(40%)以下の場合であると、燃料電池起動のON指
令が車両コントローラ400から燃料電池コントローラ
303に送られ(ステップc15)、その後ステップc
16へ移行する。
In step c14, when the secondary battery capacity is C1
(40%) or less, a fuel cell activation ON command is sent from the vehicle controller 400 to the fuel cell controller 303 (step c15), and then step c
Move to 16.

【0156】ステップc16でトルクセンサS52、モ
ータ電流、車速センサS51の出力を検出し、ステップ
c18でモータ電流指令値の計算を行ない、このように
して求めた目標モータ電流値になるように、ステップc
19において、モータデューティ出力を行ない、電動モ
ータ121を制御する。
At step c16, the torque sensor S52, the motor current, and the output of the vehicle speed sensor S51 are detected, and at step c18, the motor current command value is calculated. c
At 19, a motor duty output is performed to control the electric motor 121.

【0157】次に、ステップc202において、燃料残
量リセットスイッチS62の状態を判断し、燃料残量リ
セットスイッチS62が押されていると、燃料を100
%にリセットし(ステップc21)、燃料電池システム
の燃料消費量と燃料残量を計算する(ステップc2
2)。ステップc20において、燃料残量リセットスイ
ッチS62が押されていないと、そのままステップc2
2において、燃料電池システムの燃料消費量と燃料残量
を計算する。
Next, in step c202, the state of the fuel remaining amount reset switch S62 is determined.
% (Step c21), and calculate the fuel consumption and remaining fuel of the fuel cell system (step c2).
2). If it is determined in step c20 that the fuel remaining amount reset switch S62 has not been pressed, the process proceeds to step c2.
In step 2, the fuel consumption and remaining fuel of the fuel cell system are calculated.

【0158】燃料消費量の算出は、セル電流値、セル電
圧値、及び燃料消費量−発電量による効率マップ等か
ら、燃料の累積消費計算して燃料残量を求め、それをス
テップc23において、燃料残量表示部350に設置し
た複数個のLEDの点灯個数で表示し、また表示装置7
1に表示し、ステップc2へ移行する。
The fuel consumption is calculated by calculating the cumulative fuel consumption from the cell current value, the cell voltage value, the efficiency map based on the fuel consumption-power generation amount, and the like, to obtain the remaining fuel amount. The number of the LEDs installed on the fuel remaining amount display section 350 is displayed by the number of lighted LEDs.
1 and the process proceeds to step c2.

【0159】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図12に基づいて説明する。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG.

【0160】この実施の形態の燃料電池システムは、電
動車両に搭載されている。この電動車両は、シートポス
ト609との連結部分には、クランク軸812が回転自
在に支承されており、クランク軸812の左右両端には
クランク813が取り付けられ、各クランク813の端
部にはペダル814が軸支されている。ペダル814の
回転でクランク軸812が回転し、チェーン626を介
して後輪623を駆動する。後輪623の車軸661に
は、パワーユニット720が配置されている。パワーユ
ニット620は、乗員の踏力による主駆動系と電動モー
タ721による補助動力系を併設して構成されている。
The fuel cell system according to this embodiment is mounted on an electric vehicle. In this electric vehicle, a crankshaft 812 is rotatably supported at a connection portion with the seat post 609, and cranks 813 are attached to both left and right ends of the crankshaft 812, and a pedal is provided at an end of each crank 813. 814 is supported. The rotation of the pedal 814 causes the crankshaft 812 to rotate, and drives the rear wheel 623 via the chain 626. A power unit 720 is disposed on the axle 661 of the rear wheel 623. The power unit 620 includes a main drive system based on the pedaling force of the occupant and an auxiliary power system based on the electric motor 721.

【0161】燃料電池システムは、車両のシート部と後
輪623との間に配置され、シート800のシートポス
ト609の後側で後輪623の上方に位置している。燃
料電池システムの車両制御コントロ−ラ632及び燃料
電池コントローラ604が一緒に制御ケース700に収
納されている。燃料電池システムの下部には、二次電池
601が配置され、中央部に燃料電池セルスタック60
2が配置され、燃料電池セルスタック602は、空気と
メタノール水溶液により電気化学反応を行って発電し、
空気フィルタ610及び空気ポンプ611は、燃料電池
セルスタック602の上方位置に配置され、空気ポンプ
611の駆動により空気が、空気フィルタ610から吸
入されて燃料電池セルスタック602に供給される。空
気フィルタ610の後方には、排水タンク612が配置
されている。
The fuel cell system is disposed between the seat portion of the vehicle and the rear wheel 623, and is located behind the seat post 609 of the seat 800 and above the rear wheel 623. The vehicle control controller 632 of the fuel cell system and the fuel cell controller 604 are housed together in the control case 700. A secondary battery 601 is disposed at the lower part of the fuel cell system, and a fuel cell
2, the fuel cell stack 602 performs an electrochemical reaction with air and an aqueous methanol solution to generate power,
The air filter 610 and the air pump 611 are arranged above the fuel cell stack 602, and when the air pump 611 is driven, air is sucked from the air filter 610 and supplied to the fuel cell stack 602. A drain tank 612 is disposed behind the air filter 610.

【0162】燃料電池セルスタック602から排出され
る水が、排水タンク612に貯留され、排水タンク61
2の所定レベル以上の水面の水が図示しない排水パイプ
を介して後方下方に排出される。
The water discharged from the fuel cell stack 602 is stored in the drain tank 612,
The water on the water surface of the predetermined level 2 or more is discharged downward and backward through a drain pipe (not shown).

【0163】また、排水タンク612から排気ガスを触
媒を有するフィルタ614で浄化し、大気に放出する。
Further, the exhaust gas from the drain tank 612 is purified by a filter 614 having a catalyst and discharged to the atmosphere.

【0164】また、メタノール水混合器620、燃料ヒ
ータ621及び燃料ポンプ622が配置されている。燃
料タンク701を上方に配置し、メタノール水混合器6
20を下方に配置し、燃料タンク701からメタノール
をメタノール水混合器620に供給するメタノール量を
制御する。
Further, a methanol-water mixer 620, a fuel heater 621, and a fuel pump 622 are provided. The fuel tank 701 is arranged above and the methanol-water mixer 6
20 is disposed below, and the amount of methanol supplied from the fuel tank 701 to the methanol / water mixer 620 is controlled.

【0165】また、メタノール水混合器620には、上
方に配置された排水タンク612から水が供給され、メ
タノール水混合器620でメタノールと水とを混合して
メタノール水溶液を得るようになっている。
Water is supplied to the methanol / water mixer 620 from a drain tank 612 disposed above, and methanol and water are mixed in the methanol / water mixer 620 to obtain an aqueous methanol solution. .

【0166】燃料ポンプ622の駆動によって、燃料ヒ
ータ621で加温されたメタノール水溶液が燃料電池セ
ルスタック602に供給される。メタノール水混合器6
20は、燃料の温度を上げることで反応性を向上するこ
とができるため、熱発生源の燃料電池セルスタック60
2の後方位置に配置されている。
By driving the fuel pump 622, the aqueous methanol solution heated by the fuel heater 621 is supplied to the fuel cell stack 602. Methanol water mixer 6
The fuel cell stack 20 of the heat generation source 20 can increase the reactivity by increasing the temperature of the fuel.
2 rear positions.

【0167】燃料電池セルスタック602の構成を簡単
に説明すると、カソード(陰極)に燃料となるメタノー
ル水溶液を供給し、アノード(陽極)に酸化剤として空
気を供給し、触媒による電気化学反応を行って発電する
ものである。両電極間には高分子イオン交換膜が介装さ
れる。このイオン交換膜には、水素イオンの透過性を確
保して円滑に移動させるべく濡れ状態とするために水が
供給される。このような電極対を単位としてセルが構成
され、複数枚のセルを組合わせて各セルの起電力を合計
した所定出力の燃料電池を形成する。燃料電池セルスタ
ック602の電力は、二次電池601に充電され、モー
タドライバ633を介して電動モータ621を駆動す
る。モータドライバ633の前側には二次電池コントロ
ーラ605が配置されている。
The structure of the fuel cell stack 602 will be briefly described. An aqueous methanol solution serving as a fuel is supplied to a cathode, air is supplied as an oxidant to an anode, and an electrochemical reaction is carried out by a catalyst. Power generation. A polymer ion exchange membrane is interposed between the two electrodes. Water is supplied to the ion exchange membrane in order to secure the permeability of the hydrogen ions and to make the hydrogen ions move smoothly so as to move smoothly. A cell is configured with such an electrode pair as a unit, and a plurality of cells are combined to form a fuel cell having a predetermined output obtained by summing the electromotive forces of the cells. The electric power of the fuel cell stack 602 is charged in the secondary battery 601, and drives the electric motor 621 via the motor driver 633. A secondary battery controller 605 is arranged in front of the motor driver 633.

【0168】この実施の形態では、昇温装置が燃料電池
システムを構成する発熱部品であり、二次電池601
(バッテリ)やモータドライバ633等の発熱し、この
発熱を利用して燃料電池セルスタック602や燃料供給
系の経路P20を加熱し昇温を行えるので、起動時間が
短縮でき、また車両全体のエネルギー効率も向上する。
また、二次電池601(バッテリ)やモータドライバ6
33を低い位置に配置するので走行安定性がよい。
In this embodiment, the temperature raising device is a heat-generating component of the fuel cell system, and
(The battery) and the motor driver 633 generate heat, and the generated heat is used to heat the fuel cell stack 602 and the fuel supply system path P20 to increase the temperature. Efficiency is also improved.
Also, the secondary battery 601 (battery) and the motor driver 6
The running stability is good because the 33 is arranged at a low position.

【0169】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図13に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、前輪側とシートポスト609との
間に、燃料電池セルスタック602、空気ポンプ611
及び燃料ポンプ622が前輪側に沿わせて配置され、ま
たシートポスト609に燃料タンク701を沿わせて配
置され、この間にメタノール水混合器620、二次電池
601(バッテリ)が配置されている。シートポスト6
09の後方には、車両制御コントロ−ラ632及び燃料
電池コントローラ604が一緒に制御ケース700に収
納されて配置され、下方位置にモータドライバ633が
配置されている。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment includes a fuel cell stack 602 and an air pump 611 between a front wheel side and a seat post 609.
A fuel pump 622 is arranged along the front wheel side, a fuel tank 701 is arranged along the seat post 609, and a methanol-water mixer 620 and a secondary battery 601 (battery) are arranged therebetween. Seat post 6
Behind 09, a vehicle control controller 632 and a fuel cell controller 604 are housed and arranged together in a control case 700, and a motor driver 633 is arranged at a lower position.

【0170】この実施の形態では、二次電池601(バ
ッテリ)の発熱で、燃料供給系の経路P20やメタノー
ル水混合器620を加熱し昇温を行えるので、起動時間
が短縮でき、また車両全体のエネルギー効率も向上す
る。
In this embodiment, the heat generated by the secondary battery 601 (battery) heats the fuel supply system path P20 and the methanol-water mixer 620 to raise the temperature. Energy efficiency is also improved.

【0171】また、比較的重量の重い二次電池601
(バッテリ)やモータードライバ633や燃料タンク7
01を低く配置するので、走行安定性がよい。また、乗
員の股下を利用しているので、荷物を車載する荷台のス
ペースを犠牲にすることなく、ハイブリッドシステムを
車載できる。
Also, the relatively heavy secondary battery 601
(Battery), motor driver 633, fuel tank 7
Since 01 is arranged low, running stability is good. Further, since the inseam of the occupant is used, the hybrid system can be mounted on the vehicle without sacrificing the space of the carrier for loading the load.

【0172】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図14に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、図13の実施の形態と同様に構成
されるが、二次電池601(バッテリ)をメタノール水
混合器620の下側に接触させて配置している。二次電
池601(バッテリ)の発熱で、燃料供給系の経路P2
0やメタノール水混合器620を加熱し昇温を行えるの
で、起動時間が短縮でき、また車両全体のエネルギー効
率も向上する。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment is configured in the same manner as the embodiment in FIG. 13, except that a secondary battery 601 (battery) is arranged in contact with the lower side of the methanol / water mixer 620. The heat generated by the secondary battery 601 (battery) causes the fuel supply system path P2
Since the temperature can be raised by heating the 0 or methanol-water mixer 620, the start-up time can be shortened and the energy efficiency of the entire vehicle can be improved.

【0173】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図15に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、図13の実施の形態と同様に構成
されるが、燃料タンク701と燃料電池セルスタック6
02とを配置位置を交換し、燃料タンク701を前輪の
後方に沿わせ配置し、燃料電池セルスタック602を、
シートポスト609の前方に沿わせて配置している。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment is configured in the same manner as the embodiment of FIG. 13, except that the fuel tank 701 and the fuel cell stack 6
02 and the fuel tank 701 is arranged along the rear of the front wheel, and the fuel cell stack 602 is
It is arranged along the front of the seat post 609.

【0174】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図16に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、前輪側とシートポスト609との
間に、燃料電池セルスタック602、空気ポンプ611
が配置され、またシートポスト609の後方に、燃料タ
ンク701、二次電池601(バッテリ)、メタノール
水混合器620及び車両制御コントロ−ラ632及び燃
料電池コントローラ604が一緒に制御ケース700に
収納されて配置されている。メタノール水混合器620
及び車両制御コントロ−ラ632及び燃料電池コントロ
ーラ604の下方位置に、燃料ポンプ622及びモータ
ドライバ633が配置されている。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment includes a fuel cell stack 602 and an air pump 611 between a front wheel side and a seat post 609.
The fuel tank 701, the secondary battery 601 (battery), the methanol-water mixer 620, the vehicle control controller 632, and the fuel cell controller 604 are housed together in the control case 700 behind the seat post 609. It is arranged. Methanol water mixer 620
A fuel pump 622 and a motor driver 633 are disposed below the vehicle control controller 632 and the fuel cell controller 604.

【0175】この実施の形態では、モータドライバ63
3の発熱で、燃料供給系の経路P20やメタノール水混
合器620を加熱し昇温を行えるので、起動時間が短縮
でき、また車両全体のエネルギー効率も向上する。
In this embodiment, the motor driver 63
The heat generated in Step 3 heats the fuel supply path P20 and the methanol-water mixer 620 to raise the temperature, so that the start-up time can be shortened and the energy efficiency of the entire vehicle is improved.

【0176】また、燃料タンク701の中に二次電池6
01(バッテリ)を内蔵されており、二次電池601
(バッテリ)の発熱を利用して燃料電池セルスタック6
02の昇温を行えるので、さらに有効に起動時間が短縮
できる。
Further, the secondary battery 6 is stored in the fuel tank 701.
01 (battery), and a secondary battery 601
Fuel cell stack 6 utilizing heat generated by (battery)
Since the temperature can be increased by 02, the start-up time can be further effectively reduced.

【0177】また、乗員の股下を利用しているので、荷
物を車載する荷台のスペースを犠牲にすることなく、ハ
イブリッドシステムを車載できる。さらに、ハイブリッ
ドシステムの構成品の中でも高価な車両制御コントロ−
ラ632及び燃料電池コントローラ604、モータード
ライバ633、二次電池601(バッテリ)をシート付
近に配置することで、転倒時の経済的デメリットを低く
することができる。
Further, since the inseam of the occupant is used, the hybrid system can be mounted on the vehicle without sacrificing the space of the carrier for loading the load. Furthermore, the expensive vehicle control controller among the components of the hybrid system
By disposing the battery 632, the fuel cell controller 604, the motor driver 633, and the secondary battery 601 (battery) in the vicinity of the seat, it is possible to reduce economical disadvantages when the vehicle falls.

【0178】次に、燃料電池システムの他の実施の形態
の構成を図17に基づいて説明する。この実施の形態の
燃料電池システムは、シートポスト609と後輪623
の間に、燃料電池セルスタック602、空気ポンプ61
1、燃料タンク701、二次電池601(バッテリ)、
メタノール水混合器620及び車両制御コントロ−ラ6
32及び燃料電池コントローラ604が一緒に制御ケー
ス700に収納されて配置されている。メタノール水混
合器620及び車両制御コントロ−ラ632及び燃料電
池コントローラ604の下方位置に、燃料ポンプ622
及びモータドライバ633が配置されている。
Next, the configuration of another embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIG. The fuel cell system according to this embodiment includes a seat post 609 and a rear wheel 623.
Between the fuel cell stack 602 and the air pump 61
1, fuel tank 701, secondary battery 601 (battery),
Methanol water mixer 620 and vehicle control controller 6
32 and the fuel cell controller 604 are housed and arranged together in the control case 700. A fuel pump 622 is provided below the methanol water mixer 620, the vehicle control controller 632, and the fuel cell controller 604.
And a motor driver 633.

【0179】この実施の形態では、モータドライバ63
3の発熱で、燃料供給系の経路P20やメタノール水混
合器620を加熱し昇温を行えるので、起動時間が短縮
でき、また車両全体のエネルギー効率も向上する。
In this embodiment, the motor driver 63
The heat generated in Step 3 heats the fuel supply path P20 and the methanol-water mixer 620 to raise the temperature, so that the start-up time can be shortened and the energy efficiency of the entire vehicle is improved.

【0180】また、後輪623と荷台650の間を利用
した搭載であり、荷台650の下を利用しているので、
荷物を車載するスペースを犠牲にすることなく、ハイブ
リッドシステムを車載できる。また、車体の改造範囲が
少ないので、フレームの汎用性が高く、車両のコストを
抑えることができる。
Also, since the mounting is performed using the space between the rear wheel 623 and the loading platform 650, and the space below the loading platform 650 is used,
The hybrid system can be mounted on the vehicle without sacrificing the space for loading the luggage. Further, since the modification range of the vehicle body is small, the versatility of the frame is high, and the cost of the vehicle can be reduced.

【0181】[0181]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
に記載の発明では、昇温装置により燃料を加熱して燃料
電池セルスタックを発電温度に昇温させることで、燃料
電池が効率よく発電することができる状態にするまでの
起動時間を短縮することができる。
As is apparent from the above description, claim 1
According to the invention described in (1), the fuel cell stack is heated to the power generation temperature by heating the fuel by the temperature raising device, thereby shortening the startup time until the fuel cell can efficiently generate power. Can be.

【0182】請求項2に記載の発明では、燃料循環経路
に備えた昇温装置により燃料を加熱して燃料電池セルス
タックを発電温度に昇温させることで、小型かつ軽量な
構成で、燃料電池の起動時間を短縮することができ、起
動時から車両用電力が確保できる。
According to the second aspect of the present invention, the fuel cell is heated by the temperature raising device provided in the fuel circulation path to raise the temperature of the fuel cell stack to the power generation temperature. The starting time of the vehicle can be shortened, and vehicle electric power can be secured from the time of starting.

【0183】請求項3に記載の発明では、燃焼触媒用燃
料と空気とを導入して熱を発生する燃焼触媒装置の熱で
燃料循環経路の燃料を加熱することで、昇温能力が高
く、起動時間を短縮することができるとともに、バッテ
リからの電力を利用しないためバッテリが小型になっ
て、燃料電池を搭載した車両全体の重量を抑えることが
でき、車両の走行性能を向上させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the fuel in the fuel circulation path is heated by the heat of the combustion catalyst device that generates heat by introducing the fuel for combustion catalyst and air, so that the temperature raising ability is high, The startup time can be shortened, and since the power from the battery is not used, the battery is reduced in size, the weight of the entire vehicle equipped with the fuel cell can be reduced, and the running performance of the vehicle can be improved. .

【0184】請求項4に記載の発明では、空気供給系に
昇温装置を備え、燃料電池との相対温度を高くすること
ができる高温の空気により加熱して燃料電池セルスタッ
クを発電温度に昇温させることで、昇温能力が高く、起
動時間を短縮することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the air supply system is provided with a temperature raising device, and the fuel cell stack is heated to the power generation temperature by heating with high-temperature air capable of increasing the relative temperature with the fuel cell. By raising the temperature, the ability to raise the temperature is high and the startup time can be reduced.

【0185】請求項5に記載の発明では、昇温装置は、
空気供給系の空気を加熱するとともに、燃料供給系の燃
料を加熱することで、昇温能力が高く、起動時間を短縮
することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the temperature raising device is
By heating the air in the air supply system and heating the fuel in the fuel supply system, the temperature raising capability is high and the startup time can be shortened.

【0186】請求項6に記載の発明では、メタノール水
混合器に熱伝達可能に前記昇温装置を構成し、空気供給
系の空気を加熱するとともに、燃料供給系の燃料を加熱
することで、昇温能力が高く、起動時間を短縮すること
ができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the temperature raising device is configured to be capable of transferring heat to the methanol-water mixer, and heats the air in the air supply system and heats the fuel in the fuel supply system. High heat-up capability, and can reduce the startup time.

【0187】請求項7に記載の発明では、燃焼触媒装置
の熱で空気供給系の空気を加熱することで、燃焼熱を使
用できるので、電熱ヒータにより加熱する方式に比べて
効率がよい。
According to the seventh aspect of the present invention, since the heat of combustion can be used by heating the air in the air supply system with the heat of the combustion catalyst device, the efficiency is higher than that of the method of heating with an electric heater.

【0188】請求項8に記載の発明では、燃焼触媒を加
熱する燃焼触媒加熱ヒータを備えることで、電力は、燃
焼触媒を反応温度まで部分的に加熱するだけでよいた
め、バッテリを大型化する必要がない。
According to the eighth aspect of the present invention, since the combustion catalyst heating heater for heating the combustion catalyst is provided, the electric power only needs to partially heat the combustion catalyst to the reaction temperature, so that the size of the battery is increased. No need.

【0189】請求項9に記載の発明では、燃焼触媒用燃
料は、燃料電池セルスタックに供給する燃料を用いるこ
とで、特別に他の燃料を用意する必要がない。
According to the ninth aspect of the present invention, since the fuel for the combustion catalyst is the fuel supplied to the fuel cell stack, it is not necessary to prepare another fuel.

【0190】請求項10に記載の発明では、昇温装置
は、燃料電池システムを構成する発熱部品であり、バッ
テリやモータドライバ等の発熱を利用して昇温を行える
ので、起動時間が短縮でき、また車両全体のエネルギー
効率も向上する。
According to the tenth aspect of the present invention, the temperature raising device is a heat-generating component of the fuel cell system, and the temperature can be raised by utilizing heat generated by a battery, a motor driver, and the like. Also, the energy efficiency of the entire vehicle is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment.

【図2】第2の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a second embodiment.

【図3】第3の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a third embodiment.

【図4】第4の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a fourth embodiment.

【図5】第5の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a fifth embodiment.

【図6】第6の実施の形態の燃料電池システムの構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a fuel cell system according to a sixth embodiment.

【図7】燃料電池コントローラの制御フローチャートで
ある。
FIG. 7 is a control flowchart of a fuel cell controller.

【図8】電動車両の制御システムのブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a control system of the electric vehicle.

【図9】ハイブリッド電動自転車の制御システムのブロ
ック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a control system of the hybrid electric bicycle.

【図10】ハイブリッド電動自転車の制御システムの制
御フローチャートである。
FIG. 10 is a control flowchart of a control system of the hybrid electric bicycle.

【図11】燃料電池システムの他の実施の形態の制御フ
ローチャートである。
FIG. 11 is a control flowchart of another embodiment of the fuel cell system.

【図12】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【図13】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【図14】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【図15】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【図16】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【図17】燃料電池システムの他の実施の形態の構成を
示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the fuel cell system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池セルスタック 2 燃料供給系 3 空気供給系 24 昇温装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Fuel supply system 3 Air supply system 24 Heating device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B60L 11/18 B60L 11/18 G (72)発明者 倉西 雅久 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Fターム(参考) 3D035 AA03 AA06 5H027 AA02 CC02 KK46 5H115 PA12 PG04 PI18 QE01 SE06 TO05 TU11 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B60L 11/18 B60L 11/18 G (72) Inventor Masahisa Kuranishi 2500 Shinkai, Iwata-shi, Shizuoka Yamaha Motor F term in reference (reference) 3D035 AA03 AA06 5H027 AA02 CC02 KK46 5H115 PA12 PG04 PI18 QE01 SE06 TO05 TU11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料と空気との電気化学反応を行って発電
する燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタッ
クに燃料を供給する燃料供給系と、前記燃料電池セルス
タックに空気を供給する空気供給系とを有する燃料電池
システムにおいて、 前記燃料供給系に、燃料を加熱して前記燃料電池セルス
タックを発電温度に昇温させる昇温装置を備えることを
特徴とする燃料電池システム。
1. A fuel cell stack for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, a fuel supply system for supplying fuel to the fuel cell stack, and an air for supplying air to the fuel cell stack. A fuel cell system having a supply system, wherein the fuel supply system includes a temperature raising device that heats fuel to raise the temperature of the fuel cell stack to a power generation temperature.
【請求項2】前記燃料供給系に、燃料を前記燃料電池セ
ルスタックに循環させる燃料循環経路を備え、 この燃料循環経路に前記昇温装置を備えることを特徴と
する請求項1に記載の燃料電池システム。
2. The fuel according to claim 1, wherein the fuel supply system includes a fuel circulation path for circulating fuel to the fuel cell stack, and the fuel circulation path includes the temperature raising device. Battery system.
【請求項3】前記昇温装置は、燃焼触媒用燃料と空気と
を導入して熱を発生する燃焼触媒装置を有し、この燃焼
触媒装置の熱で前記燃料循環経路の燃料を加熱すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池
システム。
3. The temperature raising device has a combustion catalyst device that generates heat by introducing fuel for combustion catalyst and air, and heats the fuel in the fuel circulation path with heat of the combustion catalyst device. The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】燃料と空気との電気化学反応を行って発電
する燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタッ
クに燃料を供給する燃料供給系と、前記燃料電池セルス
タックに空気を供給する空気供給系とを有する燃料電池
システムにおいて、 前記空気供給系に、空気を加熱して前記燃料電池セルス
タックを発電温度に昇温させる昇温装置を備えることを
特徴とする燃料電池システム。
4. A fuel cell stack for generating electricity by performing an electrochemical reaction between fuel and air, a fuel supply system for supplying fuel to the fuel cell stack, and an air for supplying air to the fuel cell stack. A fuel cell system having a supply system, wherein the air supply system includes a temperature raising device that heats air to raise the temperature of the fuel cell stack to a power generation temperature.
【請求項5】前記昇温装置は、燃料供給系側に配置さ
れ、前記空気供給系の空気を加熱するとともに、前記燃
料供給系の燃料を加熱可能に構成したことを特徴とする
請求項4に記載の燃料電池システム。
5. The apparatus according to claim 4, wherein said temperature raising device is arranged on a fuel supply system side and heats air in said air supply system and heats fuel in said fuel supply system. 3. The fuel cell system according to item 1.
【請求項6】前記昇温装置は、燃料供給系側に配置さ
れ、前記燃料供給系に配置されたメタノール燃料と水と
を混合するメタノール水混合器に熱伝達可能に前記昇温
装置を構成し、前記空気供給系の空気を加熱するととも
に、前記燃料供給系の燃料を加熱可能に構成したことを
特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
6. The temperature raising device is disposed on a fuel supply system side, and is configured to be capable of transferring heat to a methanol / water mixer for mixing methanol fuel and water disposed in the fuel supply system. The fuel cell system according to claim 4, wherein the air in the air supply system is heated and the fuel in the fuel supply system is heatable.
【請求項7】前記昇温装置は、燃焼触媒用燃料と空気と
を導入して熱を発生する燃焼触媒装置を有し、この燃焼
触媒装置の熱で前記空気供給系の空気を加熱することを
特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載
の燃料電池システム。
7. The heating device has a combustion catalyst device for generating heat by introducing fuel for combustion catalyst and air, and heating the air in the air supply system with the heat of the combustion catalyst device. The fuel cell system according to any one of claims 4 to 6, wherein:
【請求項8】前記燃焼触媒装置に、燃焼触媒を加熱する
燃焼触媒加熱ヒータを備えることを特徴とする請求項3
または請求項7に記載の燃料電池システム。
8. The combustion catalyst device according to claim 3, further comprising a combustion catalyst heater for heating the combustion catalyst.
Or the fuel cell system according to claim 7.
【請求項9】前記燃焼触媒用燃料は、前記燃料電池セル
スタックに供給する燃料を用いることを特徴とする請求
項3または請求項7に記載の燃料電池システム。
9. The fuel cell system according to claim 3, wherein the fuel for the combustion catalyst is a fuel supplied to the fuel cell stack.
【請求項10】前記昇温装置は、燃料電池システムを構
成する発熱部品であることを特徴とする請求項1または
請求項2または請求項4に記載の燃料電池システム。
10. The fuel cell system according to claim 1, wherein the temperature raising device is a heat-generating component constituting a fuel cell system.
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