JP2005112096A - Vehicle with fuel cell mounted thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体の燃料を水で希釈して燃料電池セルスタックに供給し、当該燃料電池セルスタックにおける電気化学反応により発生する電気エネルギーで走行する燃料電池搭載車両に関し、特に燃料やその水溶液や排出された水の管理についての技術を提供するものである。 The present invention relates to a fuel cell-equipped vehicle that travels with electric energy generated by an electrochemical reaction in the fuel cell stack after diluting a liquid fuel with water and supplying the fuel cell stack. It provides technology for the management of discharged water.
燃料電池システムは、例えば、液体の燃料を収容する燃料タンクと、この燃料を水で希釈して得られる水溶液を収容する水溶液タンクとを有し、水溶液タンクから燃料電池セルスタックに水溶液を供給すると、燃料電池セルスタックが電気化学反応によって発電するようになっている。 The fuel cell system has, for example, a fuel tank that stores liquid fuel, and an aqueous solution tank that stores an aqueous solution obtained by diluting the fuel with water. When the aqueous solution is supplied from the aqueous solution tank to the fuel cell stack, The fuel cell stack generates electricity by an electrochemical reaction.
上記の燃料タンクや水溶液タンク、また、水溶液タンクへ水を補給する水タンクを液量を確認するために、これらタンクには、必要に応じて液量ゲージや液面センサが設けられる。なお、燃料電池セルスタックから排出された水蒸気は水になって水タンクに戻るのだが、水蒸気を気液分離して水を生成する気液分離器に当たる風量や外気温によって水タンクに戻る水の量が変化するため、水タンクの液量確認が必要となるのである。 In order to check the amount of liquid in the fuel tank, the aqueous solution tank, and the water tank for supplying water to the aqueous solution tank, these tanks are provided with a liquid level gauge and a liquid level sensor as necessary. The water vapor discharged from the fuel cell stack turns into water and returns to the water tank, but the water that returns to the water tank depends on the amount of air hitting the gas-liquid separator that generates water by gas-liquid separation. Since the amount changes, it is necessary to check the amount of liquid in the water tank.
また、近年にあっては、例えば、特許文献１に開示されているように、自動二輪車への燃料電池システムの搭載についても多数の研究開発がされてきている。 In recent years, for example, as disclosed in Patent Document 1, many researches and developments have been made on mounting a fuel cell system on a motorcycle.
自動二輪車には小型で高効率の燃料電池システムが必要であるが、そのためには、燃料電池セルスタックに供給される水溶液の温度と濃度を最適に保つ必要がある。このような温度の最適化は、水溶液の流路にラジエターを設けることにより可能であり、一方、水溶液の濃度管理は、粘度、光の屈折率、比重、超音波伝導率、近赤外線の吸収量、電気伝導率といった特性を検出することにより可能である。
しかしながら、タンクに液量ゲージや液面センサを設けると、液量ゲージの着脱機構や液面センサから液量を検出する電気回路など必要となる。したがって、より簡易な構成で液量を確認したいとの要望が強い。これは燃料電池システムを搭載する車両においても同様である。 However, when a liquid level gauge or a liquid level sensor is provided in the tank, a liquid level gauge attaching / detaching mechanism or an electric circuit for detecting the liquid level from the liquid level sensor is required. Therefore, there is a strong demand for confirming the liquid amount with a simpler configuration. The same applies to a vehicle equipped with a fuel cell system.
また、上記したように、水溶液の濃度は、粘度、光の屈折率、比重、超音波の伝搬速度、近赤外線の吸収量、電気伝導率といった特性により検出して管理できるが、いずれにしても、その検出機構が複雑になり、そのためコストがアップする。しかも機構が複雑であるため耐久性は必ずしも良くない。また、上記特性の中には温度によっては変化しないものもあり、そのため、車両に搭載される燃料電池システムにおける水溶液の濃度管理について試行錯誤が繰り返されている。 In addition, as described above, the concentration of the aqueous solution can be detected and managed by characteristics such as viscosity, light refractive index, specific gravity, ultrasonic wave propagation speed, near-infrared absorption, and electrical conductivity. , The detection mechanism becomes complicated, which increases the cost. Moreover, since the mechanism is complicated, the durability is not always good. In addition, some of the above characteristics do not change depending on the temperature. Therefore, trial and error are repeated for the concentration control of the aqueous solution in the fuel cell system mounted on the vehicle.
そこで本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、簡易な構成で液量確認が可能な燃料電池搭載車両を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a first object thereof is to provide a fuel cell-equipped vehicle capable of confirming the liquid amount with a simple configuration.
また、第２の目的とするところは、水溶液の濃度管理に優れる燃料電池搭載車両を提供することにある。 A second object is to provide a fuel cell-equipped vehicle that is excellent in aqueous solution concentration management.
上記従来の課題を解決するために、本発明では、液体の燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料を水で希釈して得られる水溶液を収容する水溶液タンクとを有し、該水溶液タンクから水溶液を燃料電池セルスタックに供給し、当該燃料電池セルスタックにおける電気化学反応により発生する電気エネルギーで走行し、当該燃料電池セルスタックから排出される水を回収する水タンクを有する燃料電池搭載車両において、前記燃料タンクと水溶液タンクと水タンクの少なくとも一つは透光性を有する部分を含むことを特徴とする燃料電池搭載車両をもって解決手段とする。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention has a fuel tank that stores liquid fuel, and an aqueous solution tank that stores an aqueous solution obtained by diluting the fuel with water, and the aqueous solution is supplied from the aqueous solution tank. In a fuel cell-equipped vehicle having a water tank that collects water discharged from the fuel cell stack, traveling with electric energy generated by an electrochemical reaction in the fuel cell stack, At least one of the fuel tank, the aqueous solution tank, and the water tank includes a translucent portion, and the fuel cell-equipped vehicle is used as the solving means.
本発明によれば、燃料タンクと水溶液タンクと水タンクの少なくとも一つは透光性を有する部分を含むので、簡易な構成でタンク内の液量や色を確認することができる。 According to the present invention, since at least one of the fuel tank, the aqueous solution tank, and the water tank includes a translucent portion, the amount of liquid and the color in the tank can be confirmed with a simple configuration.
より詳しくは、例えば、水タンクの液量は、ドレインから水が外部に排出されることや、水が水ポンプにより水溶液タンクに供給されて再利用されることにより変化する。しかしながら、水タンクの液量は、水分が蒸発することによっても変化する。また、水タンクと水溶液タンクは、二酸化炭素を排出するためのパイプを介して連通されているので、車体が傾くまたは悪路を走行するといったことにより、図らずも水溶液タンクの水溶液が水タンクに移動したり、水タンクの水が水溶液タンクに移動する可能性がある。本発明によれば、このように液量変化の要因を多く備えた水タンクの液量等を確認することができる。 More specifically, for example, the amount of liquid in the water tank changes when water is discharged from the drain to the outside or when water is supplied to the aqueous solution tank by the water pump and reused. However, the amount of liquid in the water tank also changes as the water evaporates. In addition, since the water tank and the aqueous solution tank communicate with each other through a pipe for discharging carbon dioxide, the aqueous solution in the aqueous solution tank is unexpectedly transferred to the water tank when the vehicle body tilts or travels on a rough road. Or water in the water tank may move to the aqueous solution tank. According to the present invention, it is possible to confirm the liquid amount and the like of the water tank provided with many factors for changing the liquid amount.
また、水溶液タンクの液量は、燃料電池セルスタックに水溶液が供給されることや、水タンクの水が水ポンプにより水溶液タンクに供給されることにより変化する。しかしながら、水溶液タンクの液量は、水分が蒸発することによっても変化する。また、水タンクと水溶液タンクは、二酸化炭素を排出するためのパイプを介して連通されているので、車体が傾くまたは悪路を走行するといったことにより、図らずも水溶液タンクの水溶液が水タンクに移動したり、水タンクの水が水溶液タンクに移動する可能性がある。本発明によれば、このように液量変化の要因を多く備えた水溶液タンクの液量等を確認することができる。 Further, the amount of the liquid in the aqueous solution tank changes when the aqueous solution is supplied to the fuel cell stack or when the water in the water tank is supplied to the aqueous solution tank by the water pump. However, the amount of liquid in the aqueous solution tank also changes as the water evaporates. In addition, since the water tank and the aqueous solution tank communicate with each other through a pipe for discharging carbon dioxide, the aqueous solution in the aqueous solution tank is unexpectedly transferred to the water tank when the vehicle body tilts or travels on a rough road. Or water in the water tank may move to the aqueous solution tank. According to the present invention, it is possible to confirm the amount of liquid in the aqueous solution tank having many factors for changing the amount of liquid.
また、液量等の検出を電気的に行う場合には、車両の電気系統を始動しなければならないが、本発明によれば、始動前点検の段階で早く液量等を確認できる。 In addition, when the amount of liquid or the like is electrically detected, the electric system of the vehicle must be started. However, according to the present invention, the amount of liquid or the like can be confirmed quickly at the pre-startup inspection stage.
また、本発明では、液体の燃料を水で希釈して得られる水溶液を収容する水溶液タンクを有し、該水溶液タンクから水溶液を燃料電池セルスタックに供給し、当該燃料電池セルスタックおける電気化学反応により発生する電気エネルギーで走行する燃料電池搭載車両において、前記水溶液タンクは透光性を有する透過部を含み、前記透過部を介して水溶液に光を入射させる発光部と、前記発光部から前記水溶液に入射された光を検出する受光部と、前記受光部で検出された検出値に基づいて前記水溶液の濃度を制御する水溶液濃度制御部とを備えたことを特徴とする燃料電池搭載車両をもって解決手段とする。 Further, the present invention has an aqueous solution tank that contains an aqueous solution obtained by diluting a liquid fuel with water, the aqueous solution is supplied from the aqueous solution tank to the fuel cell stack, and the electrochemical reaction in the fuel cell stack In the fuel cell-equipped vehicle that travels with the electric energy generated by the light source, the aqueous solution tank includes a light-transmitting transmission part, a light-emitting part that causes light to enter the aqueous solution through the transmission part, and the aqueous solution from the light-emitting part A vehicle equipped with a fuel cell, comprising: a light receiving unit that detects light incident on the light source; and an aqueous solution concentration control unit that controls the concentration of the aqueous solution based on a detection value detected by the light receiving unit. Means.
本発明によれば、発光部が透過部を介して水溶液に光を入射させ、水溶液に入射された光を受光部が検出し、受光部で検出された検出値に基づいて水溶液濃度制御部が水溶液の濃度を制御する。 According to the present invention, the light emitting unit causes light to enter the aqueous solution through the transmission unit, the light receiving unit detects the light incident on the aqueous solution, and the aqueous solution concentration control unit is configured to detect the light detected by the light receiving unit. Control the concentration of the aqueous solution.
より詳しくは、例えば着色した燃料を用いた場合、その燃料を希釈した水溶液の濃度が低下すると水溶液の色が薄くなり、そのため受光部で検出される検出値が当該低下した濃度に相当する値に変化するので、そのときには水溶液濃度制御部が、水溶液の濃度を高める制御を行う。一方、水溶液の濃度が高くなると水溶液の色が濃くなり、そのため受光部で検出される検出値が当該高くなった濃度に相当する値に変化するので、そのときには水溶液濃度制御部が、水溶液の濃度を低くする制御を行う。その結果、水溶液を所望の濃度に制御できる。 More specifically, for example, when colored fuel is used, when the concentration of the aqueous solution diluted with the fuel decreases, the color of the aqueous solution becomes lighter. Therefore, the detection value detected by the light receiving unit becomes a value corresponding to the decreased concentration. At this time, the aqueous solution concentration control unit performs control to increase the concentration of the aqueous solution. On the other hand, when the concentration of the aqueous solution increases, the color of the aqueous solution becomes dark, and therefore the detection value detected by the light receiving unit changes to a value corresponding to the increased concentration. Control to lower the value. As a result, the aqueous solution can be controlled to a desired concentration.
本発明によれば、燃料タンクと水溶液タンクと水タンクの少なくとも一つは透光性を有する部分を含むので、車両に特有な液量変化の要因を多く備えたタンク内の液量や色を簡易な構成でしかも電気的に検出する場合よりも早く確認することができる。 According to the present invention, since at least one of the fuel tank, the aqueous solution tank, and the water tank includes a translucent portion, the liquid amount and color in the tank having many factors of the liquid amount change peculiar to the vehicle can be obtained. It is possible to confirm with a simple configuration and faster than the case of electrical detection.
また、水溶液タンクは、透光性を有する透過部を含み、透過部を介して水溶液に光を入射させる発光部と、水溶液に入射された光を検出する受光部と、受光部で検出された検出値に基づいて水溶液の濃度を制御する水溶液濃度制御部とを備えたので、例えば、着色された燃料を希釈した水溶液の色の濃淡により変化する検出値に応じて水溶液の濃度を変化させることにより、水溶液を所望の濃度に制御することができる。 In addition, the aqueous solution tank includes a light-transmitting transmission part, and a light-emitting part that allows light to enter the aqueous solution through the transmission part, a light-receiving part that detects light incident on the aqueous solution, and a light-receiving part An aqueous solution concentration control unit that controls the concentration of the aqueous solution based on the detection value is provided, so that, for example, the concentration of the aqueous solution is changed according to the detection value that changes depending on the color density of the aqueous solution in which the colored fuel is diluted. Thus, the aqueous solution can be controlled to a desired concentration.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池搭載自動二輪車１の側面図である。燃料電池搭載自動二輪車１において、図示しないステアリング軸の上端にハンドル３が取り付けられており、ステアリング軸の下部には左右一対のフロントフォーク５が取り付けられている。各フロントフォーク５の下端には前輪７が回転可能に軸支されている。ハンドル３の中央部にはメータ９が配置され、該メータ９の前方には、ヘッドランプ１１が配置され、その両側にはフラッシャランプ１３がそれぞれ設けられている。
FIG. 1 is a side view of a motorcycle 1 equipped with a fuel cell according to an embodiment of the present invention. In the fuel cell-equipped motorcycle 1, a
燃料電池搭載自動二輪車１では、上方に開いた円弧状の図示しない車体フレームがハンドルの下方から後方に設けられ、その後端部上方にはシート（座席）１５が配置されている。また、車体フレームにはリヤアーム１７の前端部が支持されてその後端部が上下揺動自在になっている。この後端部には駆動輪である後輪１９が回転自在に軸支されている。
In the fuel cell-equipped motorcycle 1, an arcuate body frame (not shown) that opens upward is provided from the lower side to the rear side of the handle, and a seat (seat) 15 is disposed above the rear end. Further, the front end portion of the
さて、燃料電池搭載自動二輪車１にあっては、車体フレームの後ろ半分に沿って燃料電池システム１００が円弧状に配置されている。そして、前記したリヤアーム１７内には、電動モータ、モータコントローラ及び駆動機構（共に図示せず）が設けられ、モータコントローラが燃料電池システム１００で発生した電気エネルギーを電動モータに供給して当該電動モータを回転させ、電動モータの回転力を駆動機構が後輪１９に伝達することで、燃料電池搭載自動二輪車１が走行するようになっている。
Now, in the fuel cell-equipped motorcycle 1, the
この燃料電池システム１００を上方からしかもハンドル近傍まで上カバー２１が覆っている。上カバー２１の前部には、乗員の足を保護するレッグシールド（泥よけ）２３が取り付けられている。
An
上カバー２１の両側端面にはそれぞれ左カバー２５と右カバー２７が連なっている。この左カバー２５と右カバー２７は共に透明な部材で構成されて、燃料電池システム１００を視認できるようになっている。
A
左カバー２５と右カバー２７の双方に下カバー２９が連なっている。この下カバー２９は、リヤアーム１７が突出するように切り欠れている。
A
下カバー２９の前端部は、前輪７の上方まで延びてフロントキャリア３１を構成している。また、下カバー２９の後端部は、後輪１９の上方まで延びてリアキャリア３３を構成している。
A front end portion of the
また、フロントキャリア３１からヘッドランプ１１へとフロントカバー３５が設けられている。フロントカバー３５は、左カバー２５と右カバー２７の双方に連なっている。
A
次に、燃料電池システム１００の構成を説明する。
Next, the configuration of the
図２は、燃料電池システム１００の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
燃料電池システム１００は、ダイレクトメタノール型燃料電池システムであり、アノード電極とカソード電極とで電解質を挟んでなる単電池セルが積層された燃料電池セルスタック１０１を備えている。この燃料電池セルスタック１０１で発生した電気エネルギーが電気配線１０１０を介して二次電池１０２に伝達され蓄積される。
The
燃料電池システム１００では、燃料タンク１０３に対しパイプを介して燃料ポンプ１０７が連通され、燃料ポンプ１０７は図示しないパイプを介して水溶液タンク１０９に連通されている。
In the
燃料タンク１０３は、高濃度（約５０％程度）の液体メタノール（燃料という）を充填された燃料カートリッジ２００から燃料が供給されるようにこの燃料カートリッジ２００を取り付け可能でかつ取り外し可能になっている。具体的には、燃料タンク１０３に燃料カートリッジホルダー２２０が設けられ、この燃料カートリッジホルダー２２０が燃料カートリッジ２００を着脱可能に保持する。
The
かかる構成を有するので、燃料電池搭載自動二輪車１は、複雑な燃料配管が不要でかつ供給所での燃料供給が不要である。なお、燃料カートリッジ２００以外からも燃料供給が可能なように、燃料タンク１０３に燃料供給口を設けてもよい。
With this configuration, the fuel cell-equipped motorcycle 1 does not require complicated fuel piping and does not require fuel supply at a supply station. A fuel supply port may be provided in the
水溶液タンク１０９は、図示しない水供給口を備えている。また水溶液タンク１０９は、パイプ１１１を介して、電動ファン１１３を備えたラジエター１１５に連通されている。ラジエター１１５は、パイプ１１７を介してラジエター１１９に連通されている。ラジエター１１９は、パイプ１２１を介して水溶液ポンプ１２３に連通されている。水溶液ポンプ１２３は、パイプ１２５及びパイプ１２７を介して、フィルタ１２９に連通されている。フィルタ１２９は、パイプ１３１を介して燃料電池セルスタック１０１のアノード側に連通されている。
The
一方、エアフィルタ１４１とエアポンプ１４３とがパイプで連通され、エアポンプ１４３がパイプ１４５を介して燃料電池セルスタック１０１のカソード側に連通されている。
On the other hand, the
また、燃料電池セルスタック１０１は、図ではパイプ１４５に隠れているパイプを介して水溶液タンク１０９に連通されている。
The
燃料電池セルスタック１０１は、パイプ１５１を介してラジエター１５３に連通されている。ラジエター１５３は、パイプ１５５を介して、ドレイン１５７を備えた水タンク１５９に連通されている。水タンク１５９は、パイプ１６１を介して、水ポンプ１６３に連通され、水ポンプ１６３は、パイプ１０５を介して、水溶液タンク１０９に連通されている。水溶液タンク１０９と水タンク１５９とはパイプ１６７を介して連通されている。
The
このように構成された燃料電池システム１００を目視できるように、図１の左カバーと右カバーは共に透明な部材で構成されている。また、燃料タンク１０３、水溶液タンク１０９及び水タンク１５９（タンクと総称する）は、透明な部分を含み、かつその部分が前述した透明な左カバーまたは右カバーの近傍に位置するように、例えば対向するように構成されている。なお、各タンクにおいては全体が透明であれば製造が容易で好ましい。また、左カバー２５と右カバー２７のいずれか一方を透明にしてもよい。
Both the left cover and the right cover in FIG. 1 are made of transparent members so that the
乗員や販売員などは、点検時などにおいて、左カバーと右カバーを取り外すことなくタンク内の液量や色を視認できる。さらに、タンクに目盛りを設けることで定量的な液量測定が可能となる。なお、必要性に応じて、透明なタンクを３つの内の１つまたは２つにしてもよい。 Occupants and salespersons can visually check the amount and color of the liquid in the tank without removing the left and right covers during inspections. Furthermore, quantitative liquid volume measurement is possible by providing a scale on the tank. Note that one or two of the three transparent tanks may be used as required.
水タンク１５９の液量は、ドレイン１５７から水が外部に排出されることや、水が水ポンプ１６３により水溶液タンク１０９に供給されて再利用されることにより変化する。しかしながら、水タンク１５９の液量は、水分が蒸発することによっても変化する。また、水タンク１５９と水溶液タンク１０９は、二酸化炭素を排出するためのパイプ１６７を介して連通されているので、車体が傾くまたは悪路を走行するといったことにより、図らずも水溶液タンク１０９の水溶液が水タンク１５９に移動したり、水タンク１５９の水が水溶液タンク１０９に移動する可能性がある。燃料電池搭載自動二輪車１では、このように液量変化の要因を多く備えた水タンク１５９の液量等を確認することができる。
The amount of liquid in the
また、水溶液タンク１０９の液量は、燃料電池セルスタック１００に水溶液が供給されることや、水タンク１５９の水が水ポンプ１６３により水溶液タンク１０９に供給されることにより変化する。しかしながら、水溶液タンク１０９の液量は、水分が蒸発することによっても変化する。また、水タンク１５９と水溶液タンク１０９は、二酸化炭素を排出するためのパイプ１６７を介して連通されているので、車体が傾くまたは悪路を走行するといったことにより、図らずも水溶液タンク１０９の水溶液が水タンク１５９に移動したり、水タンク１５９の水が水溶液タンク１０９に移動する可能性がある。燃料電池搭載自動二輪車１では、このように液量変化の要因を多く備えた水溶液タンクの液量等を確認することができる。
Further, the amount of liquid in the
また、液量等の検出を電気的に行う場合には、車両の電気系統を始動しなければならないが、本実施の形態では、始動前点検の段階で早く液量等を確認できる。 In addition, when the detection of the liquid amount or the like is electrically performed, the electric system of the vehicle must be started. In the present embodiment, the liquid amount and the like can be confirmed quickly at the pre-startup inspection stage.
次に、燃料電池システム１００の動作を説明する。
Next, the operation of the
燃料カートリッジ２００を燃料カートリッジホルダー２２０に装着して燃料タンク１０３に燃料を供給する。また、水溶液タンク１０９に水を供給する。そして、燃料ポンプ１０７、水溶液ポンプ１２３及び水ポンプ１６３を駆動する。
The
燃料ポンプ１０７が燃料タンク１０３から水溶液タンク１０９に燃料を供給し、水溶液タンク１０９に約３％のメタノール水溶液が生成される。
The
そして水溶液ポンプ１２３の駆動により、水溶液タンク１０９のメタノール水溶液がフィルタ１２９で浄化されて燃料電池セルスタック１０１のアノード側に供給される。このとき、ラジエター１１５と１１９がメタノール水溶液を冷却するが、電動ファン１１３の回転数調整により、その温度は６０度〜７０度になる。
By driving the
一方、エアポンプ１４３を駆動することで、エアフィルタ１４１が周囲のエアを浄化し、浄化されたエアが燃料電池セルスタック１０１のカソード側に供給される。
On the other hand, by driving the
燃料電池セルスタック１０１のアノード側では、メタノール水溶液のメタノールと水とが電気化学反応して二酸化炭素と水素イオンが生成され、生成された水素イオンは、単電池セルのカソード側に流入する。この水素イオンは、カソード側に供給されたエア中の酸素と電気化学反応し、水蒸気と電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーは、二次電池１０２に供給されて蓄積される。
On the anode side of the
燃料電池セルスタック１０１のアノード側で生成された二酸化炭素は水溶液タンク１０９からパイプ１６７、水タンク１５９を通り、ドレイン１５７から排出される。
Carbon dioxide generated on the anode side of the
一方、燃料電池セルスタック１０１のカソード側で生成された水蒸気はラジエター１５３で気液分離される。この気液分離で生成された乾いた空気は水タンク１５９を通り、ドレイン１５７から排出される。また、気液分離で生成された水は、水タンク１５９に回収され、水ポンプ１６３の駆動力により、水溶液タンク１０９に供給される。
On the other hand, water vapor generated on the cathode side of the
図３は、別のタイプの燃料電池システムの構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram of another type of fuel cell system.
図３において符号１０１Ａは、燃料電池セルスタック１０１相当する燃料電池セルスタックを示す。符号１０２Ａは二次電池１０２Ａに相当する二次電池を示す。符号１０３Ａは燃料タンク１０３に相当するタンクを示す。符号１０９Ａは水溶液タンク１０９に相当するタンクを示す。符号１１３Ａは、電動ファン１１３に相当する電動ファンを示す。符号１１５Ａ及び１１９Ａはラジエター１１５及び１１９に相当するラジエターを示す。符号１２３Ａは水溶液ポンプ１２３に相当するポンプを示す。符号１２９Ａはフィルタ１２９に相当するフィルタを示す。符号１４１Ａはエアフィルタ１４１に相当するフィルタを示す。符号１４３Ａはエアポンプ１４３に相当するポンプを示す。符号１５９Ａは水タンク１５９に相当するタンクを示す。符号１５３Ａはラジエター１５３にそれぞれ相当するラジエターを示す。このタイプの燃料電池システムにあっては、燃料タンク１０３Ａを大きくすることで航続距離を長くすることができる。
In FIG. 3,
次に、燃料電池搭載自動二輪車１におけるメタノール水溶液についての２種類の濃度管理について説明する。 Next, two types of concentration management for the methanol aqueous solution in the fuel cell-equipped motorcycle 1 will be described.
図４は、第１の濃度管理に関わる構成と方法を示す図である。なお、第１の濃度管理及び後述する第２の濃度管理においては、燃料を着色剤などで着色し、それにより、水溶液に含まれる燃料が多く（少なく）て濃度が高く（低く）なると、水溶液の色が濃く（薄く）なるようにしている。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration and a method related to the first density management. In the first concentration management and the second concentration management described later, when the fuel is colored with a colorant or the like, and the amount of fuel contained in the aqueous solution is large (small) and the concentration is high (low), the aqueous solution The color is made darker (lighter).
図４（ａ）に示すように、水溶液タンク１０９は、光を透過する性質（透光性という）を有し（例えば透明、以下同じ）かつ互いに対向する一対の窓１０９Ａと１０９Ｂが構成されている。そして、窓１０９Ａの外側には、窓１０９Ａを通して水溶液に光を入射させるレーザダイオード等の発光部１００１が設けられている。そして、窓１０９Ｂの外側には、窓１０９Ｂを通して水溶液から出射される出射光の強さを検出するフォトダイオード等の受光部１００３が設けられている。さらに、受光部１００３で検出した値を用いて、燃料ポンプ１０７を燃料添加信号により制御する制御装置１００５が設けられている。
As shown in FIG. 4A, the
上記した窓１０９Ａ及び１０９Ｂは、本発明の透過部に相当する。なお、透過部としては、窓１０９Ａ及び１０９Ｂの箇所を含む帯状の窓を水溶液タンク１０９の周囲に設けてもよい。また、水溶液タンク１０９の大部分を透過部としてもよい。すなわち、透過部は、水溶液タンク１０９において水溶液を保持する部分に設ければよい。
The
制御装置１００５は半導体のメモリーを備え、メタノール水溶液の濃度に相当する値に対する比較対象として、しきい値１００５Ａをメモリーに記憶している。
The control device 1005 includes a semiconductor memory, and stores a
なお、本実施の形態において「濃度に相当する値」とは、必ずしも濃度の値そのものでなくともよく、少なくとも濃度の値と同様の傾向を示すものであればよい。 In the present embodiment, the “value corresponding to the density” does not necessarily have to be the density value itself, and may be any value that exhibits at least the same tendency as the density value.
図４（ｂ）に示すように、制御装置１００５は、受光部１００３で検出された検出値からメタノール水溶液の濃度に相当する値を求め、その値が、しきい値１００５Ａ未満の場合には、燃料の添加量が増加するように燃料添加信号で燃料ポンプ１０７を制御する。
As shown in FIG. 4B, the control device 1005 obtains a value corresponding to the concentration of the methanol aqueous solution from the detection value detected by the light receiving unit 1003, and when the value is less than the
すなわち、受光部１００３で検出した光が強いときは、メタノール水溶液の濃度が低いので、そのときは燃料添加量の増加によりメタノール水溶液の濃度を高め、その結果として、濃度が適正に維持されるのである。 That is, when the light detected by the light receiving unit 1003 is strong, the concentration of the aqueous methanol solution is low. At that time, the concentration of the aqueous methanol solution is increased by increasing the amount of fuel added, and as a result, the concentration is maintained appropriately. is there.
以上のように、燃料電池搭載自動二輪車１の水溶液についての第１の濃度管理によれば、水溶液タンク１０９は、透光性を有する透過部（１０９Ａ及び１０９Ｂ）を含み、透過部を介して水溶液に光を入射させる発光部１００１と、発光部１００１から水溶液に入射された光を検出する受光部１００３と、受光部１００３で検出された検出値に基づいて水溶液の濃度を制御する水溶液濃度制御部（１００５）とを備えたので、水溶液の濃度管理を自動で行うことができる。
As described above, according to the first concentration control for the aqueous solution of the fuel cell-equipped motorcycle 1, the
また、水溶液濃度制御部（１００５）は、水溶液の濃度に相当する値と比較される、しきい値１００５Ａを記憶し、水溶液の濃度を制御する際には、検出値から水溶液の濃度に相当する値を求め、該値が、しきい値１００５未満の場合には、水溶液タンクへの燃料の添加量を増加させるので、低下した水溶液の濃度を高めることができ、その結果、水溶液の濃度を一定に維持できる。
The aqueous solution concentration control unit (1005) stores a
ところで、第１の濃度管理のしきい値１００５Ａは燃料の種類に応じたものとする必要があるが、異なる種類の燃料を用いる場合は、しきい値１００５Ａ、すなわちメモリーの内容を書き換えなければらない。
By the way, the
そこで、異なる種類の燃料を用いる場合でもメモリーの書き換えが不要な第２の濃度管理について説明する。 Therefore, the second concentration management that does not require rewriting of the memory even when different types of fuel are used will be described.
図５は、第２の濃度管理に関わる構成と方法を示す図である。なお、第２の濃度管理における構成と同一の構成については同一符号を付すことにする。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration and a method related to the second density management. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure same as the structure in 2nd density | concentration management.
図５（ａ）に示すように、制御装置１００５のメモリーには、燃料の濃度に対する水溶液の濃度の適正比率、またはそれを例えば、経験的に補正した比率（比率１００５Ｂと総称する）が記憶される。燃料タンク１０３には、透光性を有しかつ互いに対向する一対の窓１０３１Ａと１０３１Ｂが構成される。そして、一方の窓１０３１Ａを通して燃料に光を入射させる発光部１１０１と、他方の窓１０３１Ｂを通して燃料から出射される出射光の強さを検出する受光部１１０３が設けられる。
As shown in FIG. 5A, the memory of the control device 1005 stores an appropriate ratio of the concentration of the aqueous solution to the concentration of the fuel, or a ratio obtained by empirically correcting it (generally referred to as a ratio 1005B). The
上記した窓１０３Ａ及び１０３Ｂは、本発明の燃料タンクの透過部に相当する。なお、透過部としては、窓１０３Ａ及び１０３Ｂの箇所を含む帯状の窓を燃料タンク１０３の周囲に設けてもよい。また、燃料タンク１０３全体に透光性をもたせてもよい。また、燃料タンク１０３の大部分を透過部としてもよい。すなわち、透過部は、燃料タンク１０３において燃料を保持する部分に設ければよい。
The
また、発光部１１０１は、本発明の第２の発光部に相当し、受光部１１０３は、本発明の第２の受光部に相当する。
The
図５（ｂ）に示すように、制御装置１００５は、受光部１１０３で検出された検出値から実際の燃料の濃度に相当する値を求め、その値に比率１００５Ｂを乗じる。当該乗算の結果は、メタノール水溶液の適正な濃度に相当する値である。次に、制御装置１００５は、受光部１００３で検出された検出値から実際のメタノール水溶液の濃度に相当する値を求め、その値が当該乗算結果（メタノール水溶液の適正な濃度に相当）未満の場合には、燃料の添加量が増加するように燃料添加信号で燃料ポンプ１０７を制御する。
As shown in FIG. 5B, the control device 1005 obtains a value corresponding to the actual fuel concentration from the detection value detected by the light receiving unit 1103, and multiplies that value by the ratio 1005B. The result of the multiplication is a value corresponding to an appropriate concentration of the aqueous methanol solution. Next, the control device 1005 obtains a value corresponding to the actual concentration of the methanol aqueous solution from the detection value detected by the light receiving unit 1003, and the value is less than the multiplication result (corresponding to the appropriate concentration of the methanol aqueous solution). First, the
すなわち、本応用例でも、受光部１００３で検出した光が強いときは、メタノール水溶液の濃度が低いので、そのときは燃料添加量の増加によりメタノール水溶液の濃度を高め、その結果として、濃度が適正に維持されるのである。 That is, also in this application example, when the light detected by the light receiving unit 1003 is strong, the concentration of the aqueous methanol solution is low. At that time, the concentration of the aqueous methanol solution is increased by increasing the amount of fuel added. Is maintained.
以上のように、燃料電池搭載自動二輪車１の水溶液についての第２の濃度管理によれば、燃料タンク１０３は、透光性を有する透過部（１０３Ａ及び１０３Ｂ）を含み、透過部を介して燃料に光を入射させる第２の発光部（１１０１）と、第２の発光部から燃料に入射された光を検出する第２の受光部とを（１１０３）備え、水溶液濃度制御部（１００５）は、燃料の濃度と水溶液の濃度の比率１００５Ｂを記憶し、水溶液の濃度を制御する際には、受光部１００３で検出された検出値から水溶液の濃度に相当する値を求めるとともに、第２の受光部（１１０３）で検出された検出値から燃料の濃度に相当する値を求め、当該求めた水溶液及び燃料の濃度に相当する各値と比率１００５Ｂとを用いて制御する。
As described above, according to the second concentration management for the aqueous solution of the motorcycle 1 equipped with the fuel cell, the
つまり、メタノール水溶液から出射された光だけでなく、燃料から出射された光も用いて濃度管理するので、燃料の種類に応じてメモリーの内容を変更する必要がなくなる。 That is, since concentration control is performed using not only the light emitted from the methanol aqueous solution but also the light emitted from the fuel, there is no need to change the contents of the memory according to the type of fuel.
なお、燃料電池搭載自動二輪車１においては、燃料タンク１０３や水溶液タンク１０９に、前述したような透光性を有する窓等を設けて内部の液体の色を視認可能にし、さらに、彩色された色サンプルと内部の液体が当該彩色された色であるときの濃度値等を対応づけたラベルを、窓の近傍に貼り付ける等することで、内部の液体の濃度値等を迅速に把握できるようになる。
Note that in the fuel cell-equipped motorcycle 1, the
なお、この実施形態では、二輪車について説明したが、本発明は、３輪及び４輪を含むあらゆるタイプの車両に適用可能である。 In this embodiment, the two-wheeled vehicle has been described. However, the present invention is applicable to all types of vehicles including three-wheeled and four-wheeled vehicles.
１…燃料電池搭載自動二輪車
３…ハンドル
５…フロントフォーク
７…前輪
９…メータ
１１…ヘッドランプ
１３…フラッシャランプ
１７…リヤアーム
１９…後輪
２１…上カバー
２５…左カバー
２７…右カバー
２９…下カバー
３１…フロントキャリア
３３…リアキャリア
３５…フロントカバー
１００…燃料電池システム
１０１，１０１Ａ…燃料電池セルスタック
１０２，１０２Ａ…二次電池
１０３，１０３Ａ…燃料タンク
１０７…燃料ポンプ
１０９…水溶液タンク
１０９Ａ，１０９Ｂ…窓
１１３，１１３Ａ…電動ファン
１１５，１１５Ａ，１１９，１１９Ａ，１５３…ラジエター
１２３…水溶液ポンプ
１２９，１２９Ａ…フィルタ
１４１，１４１Ａ…エアフィルタ
１４３，１４３Ａ…エアポンプ
１５７…ドレイン
１５９…水タンク
１６３…水ポンプ
２００…燃料カートリッジ
２１０…予備燃料カートリッジホルダー
２２０…燃料カートリッジホルダー
１００１，１１０１…発光部
１００３，１１０３…受光部
１００５…制御装置
１００５Ａ…しきい値
１００５Ｂ…比率
１０１０…電気配線
１０３１Ａ，１０３１Ｂ…窓
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell-equipped
Claims (6)
前記燃料タンクと水溶液タンクと水タンクの少なくとも一つは透光性を有する部分を含むことを特徴とする燃料電池搭載車両。 A fuel tank for storing a liquid fuel; and an aqueous solution tank for storing an aqueous solution obtained by diluting the fuel with water; and supplying the aqueous solution from the aqueous solution tank to the fuel cell stack. In a fuel cell vehicle having a water tank that travels with electric energy generated by an electrochemical reaction in and collects water discharged from the fuel cell stack,
A fuel cell-equipped vehicle, wherein at least one of the fuel tank, the aqueous solution tank, and the water tank includes a translucent portion.
前記水溶液タンクは透光性を有する透過部を含み、
前記透過部を介して水溶液に光を入射させる発光部と、
前記発光部から前記水溶液に入射された光を検出する受光部と、
前記受光部で検出された検出値に基づいて前記水溶液の濃度を制御する水溶液濃度制御部と
を備えたことを特徴とする燃料電池搭載車両。 It has an aqueous solution tank that contains an aqueous solution obtained by diluting a liquid fuel with water, supplies the aqueous solution from the aqueous solution tank to the fuel cell stack, and generates electric energy generated by an electrochemical reaction in the fuel cell stack. In a fuel cell vehicle that travels,
The aqueous solution tank includes a transmission part having translucency,
A light emitting part for causing light to enter the aqueous solution through the transmission part;
A light receiving portion for detecting light incident on the aqueous solution from the light emitting portion;
A fuel cell vehicle, comprising: an aqueous solution concentration control unit that controls the concentration of the aqueous solution based on a detection value detected by the light receiving unit.
前記燃料タンクの透過部を介して燃料に光を入射させる第２の発光部と、
前記第２の発光部から前記燃料に入射された光を検出する第２の受光部とを備え、
前記水溶液濃度制御部は、前記燃料の濃度と前記水溶液の濃度の比率を記憶し、前記水溶液の濃度を制御する際には、前記受光部で検出された検出値から水溶液の濃度に相当する値を求めるとともに、前記第２の受光部で検出された検出値から燃料の濃度に相当する値を求め、当該求めた水溶液及び燃料の濃度に相当する各値と前記比率とを用いて制御することを特徴とする請求項４記載の燃料電池搭載車両。
A tank containing the fuel, the fuel tank including a light transmitting portion;
A second light-emitting portion for causing light to enter the fuel through the transmission portion of the fuel tank;
A second light receiving portion for detecting light incident on the fuel from the second light emitting portion,
The aqueous solution concentration control unit stores a ratio between the concentration of the fuel and the concentration of the aqueous solution, and when controlling the concentration of the aqueous solution, a value corresponding to the concentration of the aqueous solution from the detection value detected by the light receiving unit. And a value corresponding to the fuel concentration from the detection value detected by the second light receiving unit, and control using each value corresponding to the obtained aqueous solution and fuel concentration and the ratio. The vehicle equipped with a fuel cell according to claim 4.
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|---|---|---|---|---|
| JP2007099008A (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell motorcycle |
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