JP2005259464A - 燃料電池システムの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】氷点下の環境下で円滑に燃料電池システムを起動することができ、且つ燃料電池システムの起動に要する電力を抑えることができる燃料電池システムの制御装置を提供する。
【解決手段】燃料電池システムの制御装置は、車両に対する運転者の乗車動作によって運動する車両部材と、車両部材の運動によって生じる力を車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力として伝達する伝達機構とを備える。車両部材の運動による力が伝達機構により可動部品にその駆動力として与えられ、可動部品が駆動することで、可動部品の氷結による動作が困難な状態が解消される。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池システムの制御装置は、車両に対する運転者の乗車動作によって運動する車両部材と、車両部材の運動によって生じる力を車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力として伝達する伝達機構とを備える。車両部材の運動による力が伝達機構により可動部品にその駆動力として与えられ、可動部品が駆動することで、可動部品の氷結による動作が困難な状態が解消される。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池システムの制御装置に関し、特に寒冷地での使用が想定される燃料電池システムに関する。
従来、燃料電池のアノード(陰極)に水素を供給するとともに、カソード(陽極)に酸素を供給することによって各電極で発生する酸化及び還元反応により発電を行う燃料電池システムが搭載された車両がある。燃料電池システムは、燃料電池本体と、燃料や酸化剤の供給,排出,再利用などを行うためのコンプレッサ,調圧バルブ,ポンプ,エジェクタなどの燃料電池本体に対する補機のような可動部品をもつ装置とを備えている。
燃料電池システムが搭載された車両が氷点下で放置されると、補機が冷やされ、その内部で結露水等による氷が生成され、補機を構成する可動子や回転体などの可動部品が氷結し、可動が困難な状態となる。この場合、車両の使用者が燃料電池車及び燃料電池システムを始動させようとしても、補機の可動部品の動作が困難であることにより始動させることができないことがあった。
このような問題に関連する技術として、燃料電池本体と、水素ガス供給系と、空気供給系と、燃料電池本体の空気室に水を液体の状態で到達せしめ、燃料電池本体の排出空気から水を回収する水循環系であって、水タンク、水を放出する放出手段、及びこれらをつなぐ水供給管路とを有する水循環系を備えてなり、水供給管路を加熱するヒータと、水供給管路の水が凍結しているか否かを検出する手段とを設け、燃料電池の起動時に水が凍結しているときにヒータにより加熱して水供給管路内の氷を解凍する技術がある(例えば、特許文献1)。
その他、本発明に関連する先行技術として、例えば、特許文献2及び3に記載された技術がある。
特開2003−86214号公報
特開2003−254621号公報
特開2002−50378号公報
氷結している燃料電池システムの可動部品(例えば補機の部品)を、ヒータによる加熱で解凍する構成を採用する場合には、そのための電力が必要となる。また、可動部品は熱容量の大きい材料で構成されていることが多い。このため、氷結している可動部品を解凍するのに必要な熱量は大きく、ヒータで完全に氷を融解するのに時間がかかる。従って、消費電力が増大する可能性があった。
本発明の目的は、氷点下の環境下で円滑に燃料電池システムを起動させることができ、且つ燃料電池システムの起動の際における消費電力を抑えることができる燃料電池システムの制御装置を提供することである。
本発明は、上述した目的を達成するために、以下の構成を採用する。
本発明の第1の態様は、車両に対する運転者の乗車動作によって運動する車両部材と、
前記車両部材の運動によって生じる力を前記車両に搭載された燃料電池システムの可動
部品に強制的な駆動力として伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置である。
本発明の第1の態様は、車両に対する運転者の乗車動作によって運動する車両部材と、
前記車両部材の運動によって生じる力を前記車両に搭載された燃料電池システムの可動
部品に強制的な駆動力として伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置である。
本発明の第2の態様は、車両に対する運転者の乗車動作を検知する乗車動作検知手段と、
前記車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力を供給する駆動力供給手段と、
前記乗車動作検知手段によって前記乗車動作が検知された場合に、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置である。
前記車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力を供給する駆動力供給手段と、
前記乗車動作検知手段によって前記乗車動作が検知された場合に、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置である。
好ましくは、第2の態様における燃料電池システムの制御装置は、外気温及び/又は前記可動部品の温度を検知する温度検知手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記検知手段により乗車動作が検知され、且つ前記温度検知手段で検知される温度が所定値以下であるときに、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる。
前記制御手段は、前記検知手段により乗車動作が検知され、且つ前記温度検知手段で検知される温度が所定値以下であるときに、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる。
本発明によれば、氷点下の環境下で燃料電池システムを円滑に起動することができ、且つ燃料電池システムの起動の際における消費電力を抑えることができる。
〔概要〕
最初に、本発明による燃料電池システムの制御装置の概要について説明する。制御装置は、第1の態様として、運転者の乗車動作によって運動する車両部材(車両部品)と、車両部材の運動によって生じる力を燃料電池システムの可動部品に対して強制的な駆動力として伝達する伝達機構と、を備える。
最初に、本発明による燃料電池システムの制御装置の概要について説明する。制御装置は、第1の態様として、運転者の乗車動作によって運動する車両部材(車両部品)と、車両部材の運動によって生じる力を燃料電池システムの可動部品に対して強制的な駆動力として伝達する伝達機構と、を備える。
車両部材は、例えば、運転席のドアノブ,ドア,運転席のシート(座部)である。ドアノブやドアは、運転者の乗車動作時に、運転者から外力を受けて回転運動や平行移動を行う。また、運転席のシートは、運転者が着座することにより運転者の荷重(体重)を受けて沈み込む。これらのような車両部材の運動によって生じる力が、可動部品に対する駆動力として、伝達機構により伝達される。
燃料電池システムの可動部品は、例えば、燃料電池システムが備える、燃料電池本体に対する電磁弁,調圧バルブ(減圧器など),コンプレッサ,ブロワ,ポンプ,エジェクタのような補機が有する可動部品である。可動部品は、例えば、電磁弁や調圧バルブにおける可動子(コア)や弁体、コンプレッサ,ブロワ,ポンプにおける回転体(羽根車(ファン,ロータ))などである。また、コンプレッサやポンプの回転体に駆動力を供給する電動機(モータ)が用意されている場合には、この電動機の回転子も可動部品として扱うことができる。
伝達機構は、水圧,油圧による力の伝達、ワイヤ(例えば金属ワイヤ)やケーブル類による力の伝達、歯車,プーリ,クランクによる力の伝達、これらの任意の組み合わせを用いて、可動部品に駆動力を伝達する。伝達機構は、既存のあらゆる機械要素の組み合わせを用いて、車両部材に対する外力や荷重の付加によって生じた力を可動部品に伝達できるようになっていれば良い。また、伝達機構には、これを構成する機械要素により、水や油のような流体を力の伝達媒体として利用するものも含まれる。
伝達機構は、可動部品に対する駆動力を、例えば、可動部品をその軸周りに(軸を中心
として)回転させる力や、可動部品をその軸方向で移動させる力として与える。このとき、伝達機構は、可動部品の氷結を取り除くのに適正な駆動力が伝達されるように、車両部材の運動や荷重によって生じた力を調整する調整機構(例えば歯車のギア比を用いた調整)を含むように構成することができる。
として)回転させる力や、可動部品をその軸方向で移動させる力として与える。このとき、伝達機構は、可動部品の氷結を取り除くのに適正な駆動力が伝達されるように、車両部材の運動や荷重によって生じた力を調整する調整機構(例えば歯車のギア比を用いた調整)を含むように構成することができる。
第1の態様によると、運転者が車両への乗車動作を行うと、伝達機構が車両部材の運動によって生じる力を燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力として伝達する。このとき、可動部品が氷結によって動作が困難な状態になっている場合には、この強制的な駆動によって可動状態(作動可能状態)となる。
これによって、燃料電池システムが起動される際には、可動部品が作動可能状態となっているので、円滑に燃料電池システムを起動させることができる。このように、第1の態様によれば、電力を消費することなく、氷結している燃料電池システムの可動部品を作動可能状態にすることができる。作動可能状態とは、可動部品が外力などの付与によってそれに与えられた本来の動作を行い得る(機能を発揮し得る)状態である。
また、燃料電池システムの制御装置は、第2の態様として、車両に対する運転者の乗車動作を検知する乗車動作検知手段と、燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力を供給する駆動力供給手段と、乗車動作が検知された場合に、駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる制御手段と、を備える。
乗車動作検知手段により検知される乗車動作は、例えば、運転席のドアノブの運動又はドアノブへの接触、運転席のドアの開動作及び/又は閉動作、運転席への腰掛け動作などである。乗車動作検知手段は、運転者の乗車動作を検出することができる限り、既存の様々なセンサ(光電センサ,変位/測長センサ,近接センサ,ロータリーエンコーダ,圧力センサなど)を適用することができる。
駆動力供給手段としては、既存の様々な電動機(ステッピングモータ,サーボモータ)を適用することができる。駆動力供給手段は、可動部品に対し、例えば、可動部品をその軸周りに回転させる駆動力や、可動部品をその軸方向に移動させる駆動力を与える。制御手段としては、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサを持つ制御装置を適用することができる。
第2の態様によれば、乗車動作検知手段によって運転者の乗車動作が検知されると、制御手段が燃料電池システムの可動部品に対する強制的な駆動力を駆動力供給手段に供給させる。このとき、可動部品が氷結によって動作が困難な状態となっていれば、この強制的な駆動によって作動可能状態となる。その後、燃料電池システムが起動される際には、可動部品が作動可能状態となっているので、円滑に燃料電池システムを起動させることができる。このように、第2の態様によれば、ヒータを適用する場合に比べて電力を消費することなく、氷結している燃料電池システムの可動部品を作動可能状態にすることができる。
第2の態様における制御装置は、外気温又は可動部品の温度を検知する温度検知手段(例えば、温度検知センサ)をさらに含んでいても良い。この場合、制御手段は、乗車動作検知手段により乗車動作が検知され、且つ温度検知手段で検知される温度が所定値以下であるときに、駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる。このようにすれば、温度検知手段で検知された温度が例えば氷点下の場合にのみ、駆動力供給手段が駆動力を供給する。これによって、消費電力を抑えることが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は例示であり、本
発明は実施形態の構成に限定されない。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明による燃料電池システムの制御装置の第1実施形態を示す図である。図1には、制御装置の第1実施形態が適用される車載燃料電池システムの一例が示されている。図1において、燃料電池本体1は、固体高分子電解質型燃料電池(PEFC)であり、複数のセルが積層されてなるセルスタックを備えている。各セルは、固体高分子電解質膜をアノード(燃料極)及びカソード(酸素(空気)極)が挟み、これらがさらにアノード側のセパレータ及びカソード側のセパレータで挟まれることによって構成されている。
発明は実施形態の構成に限定されない。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明による燃料電池システムの制御装置の第1実施形態を示す図である。図1には、制御装置の第1実施形態が適用される車載燃料電池システムの一例が示されている。図1において、燃料電池本体1は、固体高分子電解質型燃料電池(PEFC)であり、複数のセルが積層されてなるセルスタックを備えている。各セルは、固体高分子電解質膜をアノード(燃料極)及びカソード(酸素(空気)極)が挟み、これらがさらにアノード側のセパレータ及びカソード側のセパレータで挟まれることによって構成されている。
アノードには、燃料としての水素が供給され、カソードには、酸素が供給される。アノードに供給された水素は、アノードの触媒層における酸化反応によりプロトン(水素イオン)と電子とに分離され、プロトンは水分子とともに固体高分子電解質膜を通ってカソードに移動し、電子は外部回路を通ってカソードに移動する。カソードでは、その触媒層に供給された酸素と水素イオンと電子とによる還元反応により水が生成される。このようなアノード及びカソードにおける酸化及び還元反応によって発電が行われ、電力が燃料電池本体の外部回路を介して接続された図示せぬ負荷に供給される。
図1において、燃料電池システムは、燃料供給系として、水素ガスを高圧状態で貯蔵する高圧水素タンク2,高圧水素タンク2から供給される水素ガスを適正な圧力まで減圧する減圧器3,水素ガスを燃料電池本体1のアノードに供給するとともに、燃料電池本体1で消費されなかった残存水素を含む水素オフガスを新たに供給された水素ガスとともにアノードへ再供給する電動機械式の循環ポンプ4,燃料電池本体1と循環ポンプとの間の水素オフガスの流路(配管)と、これらの両者間における水素ガスの流路(配管)との間をバイパスする流路上に設けられたエジェクタ5,エジェクタ5に対する水素ガスの供給をオン/オフする制御弁6,及び、循環ポンプ4の吐出量及び制御弁6のオン/オフ制御を行う制御部7を備えている。
エジェクタ5は、ノズル部から高速で噴出される作動流体の巻き込み作用によって気体輸送を行う運動量輸送式ポンプであり、制御弁6が開状態となっているときに、高圧水素タンク2から供給される水素ガスを作動流体として燃料電池本体1からの水素オフガスを再び燃料電池本体1への供給流路へ導くように構成されている。制御弁6は、制御部7からの制御信号に応じて開閉動作を行う電磁弁である。
このような燃料供給系によると、制御部7は、燃料電池要求出力に応じて循環ポンプ4のガスの吐出量及び制御弁6の開閉動作をこれらに制御信号を与えることで制御する。即ち、制御部7は、要求される水素ガス循環量が小さい間は、制御弁6を閉じて循環ポンプ14のみで水素ガスを燃料電池本体1に供給する(循環ポンプ14の吐出量調整のみを行う)。これに対し、要求される水素ガスが循環ポンプ14の最大吐出量を超えると、制御部7は、制御弁6を開いて水素ガスをエジェクタ5に供給し、循環ポンプ14とエジェクタ5とにより水素ガスが燃料電池本体1に供給されるようにする。このようにして、要求される水素ガスの循環量が満たされるように構成されている。
一方、燃料電池システムは、酸化剤供給系として、酸化剤としての空気を燃料電池本体1のカソードに供給するエアコンプレッサ8を備える。燃料電池本体1から排出される空気は、例えば大気中に排気される。なお、エアコンプレッサ8の代わりにブロワが使用されても良い。
図1に示すような燃料電池システムでは、水素タンク2,減圧器3,循環ポンプ4,エジェクタ5,制御弁6,及びエアコンプレッサ8が燃料電池本体1に対する補機に相当する。これらの補機のうち、減圧器3,循環ポンプ4,制御弁6及びエアコンプレッサ8が
、可動部品を有している。これらの可動部品が氷点下において氷結し、動作が困難な状態になっていると、燃料電池システムを円滑に起動することができない。
、可動部品を有している。これらの可動部品が氷点下において氷結し、動作が困難な状態になっていると、燃料電池システムを円滑に起動することができない。
この問題を解決するため、図1に示すように、燃料電池システムの制御装置として、運転者の車両への乗車動作によって運動する車両部材10と、車両部材10の運動によって生じる力を、減圧器3,循環ポンプ4,制御弁6及びエアコンプレッサ8の各可動部品に対し、強制的な駆動力として伝達する伝達機構11とを備えている。車両部材10は、例えば、運転席のドアノブ,ドア,及び運転席のシートのうちの少なくとも1つである。以下、車両部材10及び伝達機構11の構成例を、図2〜図5を用いて説明する。
図2(A)は、第1実施形態における車両部材10及び伝達機構11の第1の構成例を示す図である。図2には、車両部材10としてのドア(又はドアノブ)12と、一端がドア12に取り付けられ、且つ他端が回転体14に取り付けられたワイヤ15と、ワイヤ15の一端と他端との間に設けられ、ワイヤ15の中間部を所定の位置に案内するととともにワイヤ15にテンションを与えるプーリ16と、回転体14から可動部品17に駆動力を伝達する駆動軸18を含んでいる。
ワイヤ15の一端は、ドア12の内側に、ドア12を回転(開閉)自在に枢支する枢軸13に対して直交する方向で取り付けられている。ワイヤ15の一端側は、運転者の乗車動作により外力が加えられ、ドア12が回転運動(開動作)を行うと、枢軸13の周りに巻き付くような状態となり、これによってワイヤ15がその一端側に引っ張られる状態となる。
一方、ワイヤ15の他端は、円盤状の回転体14の周面に取り付けられている。回転体14は、図示せぬ軸受けを介して両方向に回転可能な状態で支持されている。また、回転体14には、図示せぬバネにより、一方向に回転する付勢力が与えられている。これによって、ドア12の閉状態では、バネの付勢力により回転体14が一方向に回転してワイヤ15の他端側が回転体14の周面に巻き付き、所定のテンションがかかった状態となる。
一方、ドア12が開かれると、回転体14に巻き付いているワイヤ15がバネの付勢力に抗して引き出される。このとき、回転体14は、付勢された方向と逆方向に回転する。
回転体14は、可動部品17(例えば、コンプレッサ,ブロワ,ポンプの羽根車、減圧器の弁体など)に対し、駆動軸18を介して、可動部品17の回転軸と同軸で連結されている。
回転体14は、可動部品17(例えば、コンプレッサ,ブロワ,ポンプの羽根車、減圧器の弁体など)に対し、駆動軸18を介して、可動部品17の回転軸と同軸で連結されている。
但し、回転体14と可動部品17との一方に設けられた図示せぬラチェット機構により、可動部品17は、回転体14の逆方向の回転(ワイヤ15の引き出し方向への回転)に対しては一体に回転するが、一方向(ワイヤ15の巻き付き方向)の回転に対しては回転しない。これによって、可動部品17が補機としての本来の回転方向で回転する場合には、回転体14は回転しないように構成されている。
以上の構成により、運転者の乗車動作によりドア12が開かれると、ワイヤ15の一端側が引っ張られ、回転体14が逆方向に回転する。すると、回転体14の回転力が駆動軸18を介して可動部品17に対する強制的な駆動力(可動部品17を周方向に捻る力(トルク))として伝達され、可動部品17が回転体14と同方向に回転する。
このとき、図2(A)に示すように、可動部品17の周面と、その周囲の壁面19との間に氷(氷結部分)Xが生成され、可動部品17が氷結している(可動部品16が氷Xを介して壁面19に張り付ついている)場合には、可動部品17の回転により氷が剥がれ(可動部品17が壁面19から引き剥がされ)、可動部品17は可動状態となる。
その後、ドア12が閉じられると、バネの付勢力とワイヤ15の一端側の牽引力とが釣り合うまで回転体14が一方向に回転する。これによって、ワイヤ15の他端側が再び回転体14に巻き付けられた状態(ドア12が開けられる前の状態)になる。
このように、ワイヤ15,プーリ16,回転体14,及び駆動軸18による力の伝達機構11により、可動部品17の氷結を取り除くことができる。なお、ワイヤ15の両端間に位置する他の部材の状況に応じて、ワイヤ15の中間部を案内するプーリがさらに設けられていても良い。
第1の構成例は、可動部品17が電磁弁の可動子(コア)である場合にも適用可能である。電磁弁は、例えば、ソレノイド(電磁コイル)と、ソレノイド内に配置された可動子(コア)と、ソレノイドへの非通電時には弁座と当接して弁を閉じ、ソレノイドへの通電時には可動子の摺動により弁座から離脱して弁を開く弁体とを備え、弁の開閉により流体の供給/供給停止などを行うように構成されている。また、可動子の摺動によってスプールを突き動かし、流体の流路を切り替えるものがある。
このような構成を持つ電磁弁に第1の構成例が適用される場合には、例えば、図2(B)に示すように、回転体14及び駆動軸18は、可動子17Aの一端(開弁方向(図中矢印A方向)の端部)側に、可動子17Aと駆動軸18とが同軸となるように設けられる。
なお、可動子17Aは、図示していないが、他端側に取り付けられた弁体を有し、ソレノイド101への通電時には、一端側へ摺動し、弁体を弁座から離脱させることで、流体の供給が行われるように構成されている。
駆動軸18は、その周面から径方向に延出する当接部20を有し、可動子17Aの一端側の端面17aに設けられた鍵穴型の穴21(図2(C)参照)に挿入されている。これにより、回転体14が回転すると、駆動軸18の当接部20が穴21の内面に当接し、可動子17Aがその軸を中心として回転する。
このとき、図2(B)に示すように、ソレノイド101の内面と可動子17Aの周面との間に氷Xが生成されて可動子17Aがソレノイド101に張り付いた状態となっている場合には、可動子17Aの回転によって氷Xが可動子17Aから剥がれ、可動子17Aはソレノイド101内を摺動可能な状態となる。
なお、可動子17Aがソレノイド101への通電/通電停止に応じてソレノイド101内を摺動する場合には、駆動軸18は、可動子17Aの穴21に単に挿入された状態であり、その挿入深度は、可動子17Aの一端側への摺動を規制しない長さとなっている。このため、可動子17Aの開弁運動を妨げない。
図3は、第1実施形態における車両部材10及び伝達機構11の第2の構成例を示す図である。第2の構成例では、伝達機構11として、車両部材10に相当する運転席のシート22の下部に取り付けられた柱状部材23と、柱状部材23の下端が取り付けられた第1ピストン24と、燃料電池システムの可動部品としての電磁弁の可動子(コア)25をその軸方向で押圧するための第2ピストン26と、第1ピストン24による押圧力を第2ピストン26に伝達する伝達媒体としての流体(水又は油)でその内部が満たされた配管27と、第2ピストン26の位置を調整する調整室28及び第3ピストン29と、一端がフレームなどに固定され、他端が第1ピストン24に取り付けられて柱状部材23の軸方向(上下方向)に伸張/収縮し、第1ピストン24の位置を調整する引きバネ30と、を備えている。
シート22及び柱状部材23は、一体に構成されており、運転者がシート22の座部に着座すると、運転者からの荷重をうけてある程度沈み込むように構成されている。第1ピストン24は、柱状部材23の沈み込みにより、引きバネ30による(上昇方向への)付勢力に抗して第1シリンダ31内を降下し、配管27内の流体を押し下げる。第2ピストン26は、配管27内の流体圧を受けて外方に向けて押し出されるように第2シリンダ32内を移動するように構成されている。
第2ピストン26の外側の面は、可動子25の端面34aと対向する位置に配置されている。可動子25は、ソレノイド34内に一端側が挿入された状態となっており、ソレノイド34に対する通電が行われると、ソレノイド34内に引き込まれ(進出し)、可動子25の一端面に取り付けられた弁体を図示せぬ弁座に当接させて流体の流路を閉塞し、通電が停止されると、可動子25の一端側に取り付けられた図示せぬ復帰バネの付勢力によって、再び所定の位置まで退行するように構成されている。なお、通電時において、可動子25はある程度まで進出すると、その他端に設けられたフランジが他の部材と当接し、それ以上の進出が規制されるように構成されている。
第2ピストン26の外側の面には、第2ピストン26の外側の面から可動子25の他端面34aに向かって延出する突き棒33が固定されている。第2ピストン26が流体圧により第2シリンダ32内を外側へ向けて移動すると、突き棒33が可動子25の他端面34aと当接し、可動子25を押圧する。このとき、可動子25は、フランジが他の部材と当接して移動が規制されるまでソレノイド34内に押し込まれる。
従って、可動子25の周面とソレノイド34の内面との間に氷Xが生成され、可動子25が不可動状態となっていたとしても、突き棒33により可動子25が突き動かされることで、可動子25のソレノイド34に対する張り付き状態が解消され、可動子25が作動可能状態となる。
調整室28は、配管27と連通しており、第3ピストン29の下降/上昇によって、流体を配管から引き込む/排出するように構成されている。第3ピストン29は、燃料電池本体1の起動後に、図示せぬモータのような駆動力供給手段からの駆動力を受けて下降する。
このとき、配管27,第1シリンダ31及び第2シリンダ32内を満たす流体が調整室28に引き込まれ、第2ピストン26が内側(配管27側)に移動(図3では下降)する。これによって、突き棒33が可動子25から離れ、可動子25は、復帰バネの付勢力により、非通電時における位置まで復帰する。
一方、第1ピストン24は、例えば、伸張した引きバネ30がストッパとして機能することにより、第3ピストン29の下降によっては下降しないように構成されている。従って、第2ピストン26のみが、可動子25の動作を妨げない位置まで下降するとともに、シート22をさらに沈み込ませないように構成されている。
その後、燃料電池システムの運転が終了すると、第3ピストン29が上昇して調整室28に引き込んだ流体を配管27へ排出する。また、運転者がシート22から退くと、引きバネ30の付勢力により、第1ピストン24(,柱状部材23及びシート22)が上昇し、第1ピストン24及び第2ピストン26の位置が、運転者の着席前の状態に戻る。
図4は、第1実施形態における車両部材10及び伝達機構11の第3の構成例を示す図である。第3の構成例では、車両部材10として運転席の車両のドア101が適用されて
いる。また、伝達機構11として、ワイヤ35と、回転軸36と、平歯車37と、平歯車38と、駆動軸39とを含んでいる。また、可動部品として、電磁弁の可動子40が適用されている。
いる。また、伝達機構11として、ワイヤ35と、回転軸36と、平歯車37と、平歯車38と、駆動軸39とを含んでいる。また、可動部品として、電磁弁の可動子40が適用されている。
ワイヤ35の一端は、車両のドア101の内面101aに取り付けられており、他端は回転軸36に取り付けられている。回転軸36は、一方の端部が軸受けを介して図示せぬフレームなどで支持されており、一方向及びその逆方向に回転自在となっている。
回転軸36には、図示せぬバネにより、一方向に回転する付勢力が与えられており、ワイヤ35の他端側をその周面に巻き付けている。なお、ワイヤ35の中間部分は、プーリにより適宜の位置に案内するとともに、所定のテンションをワイヤ35の両端間に設けることができる。
回転軸36は、ドア101が閉状態から開状態になると(図4はドア101の開状態を実線で示し閉状態を破線で示す)、ワイヤ35の一端側が引っ張られることにより、バネの付勢力に抗して逆方向に回転する。
回転軸36には、平歯車37が同軸で固定されており、平歯車37の側方には、平歯車37と噛み合う平歯車38が配置されている。平歯車38は、その中心を同軸で貫通する駆動軸39と同軸で一体に回転するように構成されている。駆動軸39の一方の端部は、軸受けを介して回転自在に支持されている。
一方、駆動軸39の他方の端部は、可動子40と略同軸で、可動子40の端面40aに設けられた鍵穴状の穴41に挿入されている。駆動軸39の穴41への挿入部分は、図2(B)に示したような当接部を有している。
ワイヤ35がドア101で引っ張られることにより回転軸36が回転すると、平歯車37が回転軸36と一体に回転し、この回転力が平歯車38に伝達される。平歯車38は駆動軸39と一体に回転する。このとき、駆動軸39に設けられた当接部が可動子40の内面を押圧することで、可動子40がその軸周りに回転する駆動力が可動子40に伝達される。このとき、可動子40の周面に氷結部分ができていれば、その氷結部分は可動子40の回転によって除去される。
その後、ドア101が閉じられると、ワイヤ35の回転軸36から引き出された部分は、再び回転軸36に巻き取られ、回転軸36を逆方向に回転させるための所定のテンションが維持される。なお、回転軸36と平歯車37とがラチェット機構を介して連結され、平歯車37が回転軸36の逆方向への回転時のみ回転するように構成しても良い。
図5は、第1実施形態における車両部材10及び伝達機構11の第4の構成例を示す図である。第4の構成例では、車両部材10として運転席のシート42が適用されている。
シート42の下部には、シート42へ運転者が座ることによる荷重を受けて下方へ移動し、荷重が除かれると図示せぬ引きバネの復帰力により上昇する柱状部材43が取り付けられている。柱状部材43の周面には、歯(ラック)が設けられている。
シート42の下部には、シート42へ運転者が座ることによる荷重を受けて下方へ移動し、荷重が除かれると図示せぬ引きバネの復帰力により上昇する柱状部材43が取り付けられている。柱状部材43の周面には、歯(ラック)が設けられている。
柱状部材43の側方には、柱状部材43に刻まれた歯(ラック)と噛み合う歯を持つ歯車(ピニオン)44が設けられている。歯車44は、柱状部材43の下降時に柱状部材43の歯と噛み合うことで一方向(図5では時計回り方向)に回転するように構成されている。
歯車44には、歯車44と一体に回転する回転軸45が同軸で設けられている。回転軸45の端部には、歯車44と平行に配置されたプーリ46が取り付けられており、歯車4
4及び回転軸45とともに回転するように構成されている。
4及び回転軸45とともに回転するように構成されている。
一方、図5に示す第4の構成例では、燃料電池システムの可動部品として、コンプレッサやポンプの回転体(ファンやロータのような羽根車)47が適用されている。回転体47には、回転体の回転軸と同軸の駆動軸48が取り付けられており、駆動軸48には同軸でプーリ49が両方向に回転自在に取り付けられている。
プーリ46とプーリ49との間には、Vベルトのような無端ベルト50が掛け渡されている。これによって、プーリ46の一方向への回転力が無端ベルト50を介してプーリ48に伝達されると、プーリ48の一方向への回転力が駆動軸48を介して回転体47に対する駆動力として回転体47に伝達される。これによって、回転体47はプーリ48の回転方向と同方向で回転する。このとき、回転体47がその周囲の壁面や他の部材との間で生成された氷により不可動状態となっていたとしても、回転体47が駆動軸48からの強制的な駆動力を受けて回転することで、氷が除去され、作動可能状態となる。
なお、回転体47は、図示しないラチェット機構を介して駆動軸48と連結されており、駆動軸48からの駆動力を受けて回転する方向と逆方向に回転することにより、流体の輸送や送出を行うように構成されている。従って、回転体47が流体輸送又は送出のための回転方向に回転する場合には、その回転力はプーリ48に伝達されない。その後、運転者がシート42から退くと、柱状部材43が引きバネの付勢力により上昇し、元の位置に戻る。なお、ピニオン及びラックによる構成に代えて、柱状部材43の周面に斜めの歯が刻まれ、歯車44にこの斜めの歯と噛み合う歯が設けられ、柱状部材43の上下動に応じて歯車44が回転するように構成されていても良い。
なお、可動部品が伝達機構11からの駆動力を得て回転する方向は、その回転に必要なエネルギが小さくなると考えられる方向に定めるのが好ましい。可動部品に氷結箇所ができた場合、可動部品が持つ形状(例えばロータが持つ羽の形状)から、回転方向の違いによって氷による抵抗が異なり、可動部品の回転に必要なエネルギが異なる場合があると考えられるからである。また、可動部品には、悪影響が生じない限り、高い駆動力が伝達されるように構成される。
第1〜第4の構成例によって、減圧器3が持つ弁体,循環ポンプ4やエアコンプレッサ8が有する回転体,制御弁6が持つ可動子などの可動部品を、氷結による不可動状態や動作が困難な状態から作動可能状態にすることができる。
また、エジェクタ5がノズルからの流体の噴射量を調整するための可動部品としてのニードルを持つ場合には、そのニードルに対し、第1〜第4の構成例で示した原理を用いて、ニードルがその軸を中心として回転したり、軸方向に移動したりするための強制的な駆動力を、伝達機構11により伝達することができる。
図1に示すように、燃料電池システムが可動部品を持つ複数の補機を有している場合には、一つの車両部材10の運動によって生じる力が、複数の補機の可動部品,あるいは複数の可動部品を持つ少なくとも1つの補機に対して伝達されるように構成される。
例えば、ドアの運動により生じる力が、循環ポンプ4及びエアコンプレッサ8の各回転体に伝達されるように構成することができる。或いは、燃料電池システムが複数の電磁弁(複数の可動子を持つ電磁弁)を持つ場合において、各電磁弁(可動子)に対し、第2の構成で示したようなシートの沈み込み運動による力が流体圧を介して伝達されるように構成することができる。
また、上述したように、運転者の車両に対する乗車動作によって運動する複数の車両部材10(ドアノブ,ドア,シート)がある場合には、車両部材毎に生じる力が、個別の伝達機構によって、少なくとも1つの可動部品に伝達されるように構成することができる。例えば、第1の構成例に示したようなドアノブ又はドアの運動により生じる力が循環ポンプ及び/又はエアコンプレッサ8に伝達されるとともに、第2の構成例で示したようなシートへの荷重が制御弁6の可動子に伝達されるように構成することができる。
第1実施形態によると、車両の運転者が車両及び燃料電池システムを起動させる場合には、運転者は車両に乗り込む。このとき、運転者は、車両の運転席のドアのドアノブを持ち上げてドアを開け、車内に入って運転席のシートに座り、ドアを閉める。
このとき、車両が氷点下で放置されていたような場合には、各可動部品が結露水などによって生じた氷によって氷結し、不可動状態又は動作が困難な状態となっていることがある。これに対し、運転者の乗車動作に伴うドアノブ,ドア及びシートの運動が、減圧器3,循環ポンプ4,制御弁6,エアコンプレッサ8の各可動部品に対し、強制的な駆動力として伝達され、各可動部品が駆動する。各可動部品が駆動することで、氷結が取り除かれ、各可動部品は適正に動作可能な作動可能状態となる。従って、運転者は、その後において、車両及び燃料電池システムを円滑に起動させることが可能となる。
ここで、車両部材10及び伝達機構11が第1〜第4の構成例に示されるように構成されることにより、可動部品の氷結状態の解除には電力が使用されていない。このため、燃料電池システムの起動時に電力を使用しなくてすむ。
もっとも、第2の構成例では、第3ピストン29を降下させるために、モータの駆動力を使用する場合がある。このようなモータの消費電力は、可動部品にヒータによる熱を所定時間与え続けて氷結を解凍する場合の消費電力に比べて、少ないものとすることができる。従って、第2の構成例が適用される場合でも、消費電力量を抑えることができる。
なお、第1実施形態における燃料電池システムの複数の可動部品のうちの少なくとも1つが、ヒータを用いた解凍により氷結状態が解除される構成となっていても良い。例えば、減圧器3がヒータによる解凍で氷結状態が解除され、且つ循環ポンプ4,制御弁6及びエアコンプレッサ8は車両部材10及び伝達機構11で氷結状態が解除されるように構成されていても良い。
このように、燃料電池システムの制御装置は、燃料電池システムに含まれる少なくとも1つの可動部品を対象とするように構成することができる。この場合には、全ての可動部品に対してヒータによる解凍が適用される場合に比べて、消費電力量を抑えることができる。
また、第1実施形態における燃料電池システムの制御装置が、さらに、次のような構成を備えるように構成することができる。即ち、制御装置が、外気温及び/又は可動部品の温度を検知する温度検知手段(例えば温度検知センサ)と、車両部材−伝達機構間,伝達機構−可動部品間,及び伝達機構上の少なくとも1つにおいて、車両部材−可動部品間の力の伝達経路を接続/切断する伝達経路接続/切断手段(例えば、伝達経路上の機械要素間の連結/連結解除を行うマグネットクラッチ(電磁式軸継手))と、外気温及び/又は可動部品の温度が所定値(例えば0℃)以下である場合に上記の力の伝達経路を接続し、そうでない場合には、伝達経路を切断する制御手段(例えば、CPU(ECU: Electric Control
Unit))を含み、所定温度以下の環境下でのみ、車両部材−可動部品間が力の伝達経路で結ばれ、氷結状態を解除するための駆動力が可動部品に伝達されるように構成することができる。
Unit))を含み、所定温度以下の環境下でのみ、車両部材−可動部品間が力の伝達経路で結ばれ、氷結状態を解除するための駆動力が可動部品に伝達されるように構成することができる。
伝達経路接続/切断手段としてマグネットクラッチが適用される場合には、例えば、図2(A)における回転体14と、可動部品17との間に駆動軸の連結/切り離しを行うマグネットクラッチが設けられ、所定の条件下(例えば、外気温や可動部品の表面温度が0℃以下)でのみマグネットクラッチに対する通電が行われて駆動軸が連結され、車両部材と可動部品とが連結されるように構成することができる。
〔第2実施形態〕
図6は、本発明による燃料電池システムの制御装置の第2実施形態を示す図であり、本制御装置が適用される燃料電池システムの一例が示されている。図6に示す第2実施形態の構成は、第1実施形態と同様の構成を含んでいる。このため、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
図6は、本発明による燃料電池システムの制御装置の第2実施形態を示す図であり、本制御装置が適用される燃料電池システムの一例が示されている。図6に示す第2実施形態の構成は、第1実施形態と同様の構成を含んでいる。このため、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
図6において、燃料電池システム自体の構成は、第1実施形態と同じである。これに対し、制御装置の構成として、運転者の車両への乗車動作を検知するセンサ51と、外気温を検知する温度検知センサ52と、減圧器3,循環ポンプ4,制御弁6及びエアコンプレッサの各可動部品に供給すべき駆動力を発するモータ54と、各可動部品にモータ54からの強制的な駆動力を伝達する伝達機構11Aと、センサ51及び温度検知センサ52からのセンサ出力に基づいてモータ54の動作を制御する第2制御部53を備える。
センサ51は、運転者が車両へ乗車する際の動作によって、 (1)運転者の乗車動作によって特定の車両部材10が運動したこと、(2)運転者の乗車動作によって特定の車両部材が荷重を受けたこと、(3)運転者が特定の車両部材10に接触したこと、の少なくとも1つを検知するセンサである。
センサ51は、少なくとも1つの特定の車両部材10について設けられる。特定の車両部材10は、例えば、第1実施形態で説明したような、運転席のドアノブ,ドア,及びシートなどである。ドアノブやドアの運動が乗車動作として検知される場合には、ドアノブやドアの運動に伴う物理量の変化を検知するセンサ51として、測距センサ,近接センサ,ロータリーエンコーダなどの様々なセンサを適用することができる。
また、センサ51として、運転者がシートに着座したことを検知する圧力センサや、歪みセンサなどを適用することができる。さらに、センサ51として、運転者がドアノブなどに触れたことを検知するタッチセンサを適用することもできる。さらに、車両にワイヤレスキーシステムが適用されている場合には、センサ51がワイヤレスキーからの無線による解錠信号を乗車動作として検知するように構成することもできる。
ここでは、センサ51として、運転席のドアに対する距離の変化を検出する光学式の測距センサが適用されているものとする。例えば、センサ51は、図7に示すように、車内に配置され、運転席のドア102の開閉動作に応じた距離の変化を検知し、検知した距離を示すセンサ出力信号を第2制御部53に与える。温度検知センサ52は、図7に示すように、外気温を検知し、検知した外気温を示すセンサ出力信号を第2制御部53に与える。
モータ54としては、ステッピングモータやサーボモータを適用することができる。ここでは、モータ54としてサーボモータが適用されており、第2制御部53からの駆動開始/駆動停止などの制御信号を受け取り、制御信号に基づいて動作する。
モータ54から出力される動力は、伝達機構11Aにより分岐して各可動部品に伝達される。図7は、第2実施形態における伝達機構11Aの構成例を示す図である。図7に示
すように、モータ54からの動力は、直接に又は図示せぬ減速器などを経て、プーリ55の回転軸56を回転させる。プーリ55は、プーリ57と無端ベルト58を介して連結されており、回転軸56と一体に回転するプーリ55の回転力は、無端ベルト58を介してプーリ57に伝達される。
すように、モータ54からの動力は、直接に又は図示せぬ減速器などを経て、プーリ55の回転軸56を回転させる。プーリ55は、プーリ57と無端ベルト58を介して連結されており、回転軸56と一体に回転するプーリ55の回転力は、無端ベルト58を介してプーリ57に伝達される。
プーリ57は、駆動軸59に同軸で一体に回転するようにされており、駆動軸59は、直接に又はラチェット機構を介して可動部品60(例えば、コンプレッサなどの回転体、電磁弁の可動子,弁体など)と同軸で連結されている。これによって、可動部品60は、プーリ57の回転による力を駆動軸59から受け取り、軸中心で回転する。このとき、可動部品60の周囲に生成された氷Xによって可動部品60が氷結していれば、その氷結状態が解除され、作動可能状態となる。
また、伝達機構11Aは、例えば、図2〜図5に示したような構成を次のように変形することで構成することができる。例えば、図2に示す第1の構成例は、モータ54によりワイヤ15がその一端側に牽引される構成に変形される。また、図3に示す第2の構成例は、第1ピストン24の上下動がモータ5からの駆動力を得て行うように構成される。この場合、調整室28や第3ピストン29は不要となる。
また、図4に示す第3の構成例は、回転軸36がモータ54からの駆動力を受けて回転するように変形される。そして、図5に示す第4の構成例は、歯車44,回転軸45,プーリ46のいずれかが、モータ54からの駆動力を受けて回転するように変形される。以上のような変形に係る構成が伝達機構11Aにおける駆動力の分岐先において適用されることで、モータ54からの駆動力が各可動部品に伝達されるように構成されている。
第2制御部53は、CPU,主記憶,補助記憶,入出力インタフェース等からなり、CPUが補助記憶に記憶されたプログラムを主記憶にロードして実行することにより、センサ51及び温度検知センサ52の出力に基づき、モータ54による駆動力の供給開始/停止を制御する。
図8は、第2制御部53による処理を示すフローチャートである。図8において、第2制御部53は、処理を開始すると、センサ51からのセンサ出力信号に基づき、乗車動作があったか否かを判定する(ステップS01)。
第2制御部53は、センサ出力信号からドア102の距離を測定し、距離が増加して所定の閾値を超えた場合には、乗車動作があったと判定し、そうでなければ乗車動作がないと判定する。もっとも、距離に基づく乗車動作の有無の判断条件は適宜設定可能である。乗車動作があったと判定されない場合(S01;No)には、処理がステップS01に戻る。
これに対し、第2制御部53は、乗車動作があったと判定した場合(S01;Yes)には、センサ52のセンサ出力信号から外気温を測定し、測定結果が所定の閾値(例えば0℃)以下か否かを判定する(ステップS02)。このとき、外気温が閾値を上回る場合(S01;No)には、第2制御部53は、処理をステップS01に戻す。
これに対し、外気温が閾値以下である場合(S02;Yes)には、第2制御部53は、モータ54に対し、駆動開始の制御信号を与える(ステップS03)。これによって、モータ54からの強制的な駆動力が、減圧器3,循環ポンプ4,制御弁6,及びエアコンプレッサ8の各可動部品に伝達され、これらが駆動することで、これらの氷結状態が解除され、作動可能状態となる。
第2制御部53は、氷結状態の解除に必要と認められる時間が経過すると、モータ54に駆動停止の制御信号を与え、モータ54を停止させる。これによって、電力の浪費が抑えられるようになっている。その後、第2制御部53は処理をステップS01に戻す。
第2実施形態によると、センサ51が運転者の乗車動作を検知する乗車動作検知手段として機能し、温度検知センサ52が、外気温を検知する温度検知手段として機能し、モータ54が可動部品に強制的な駆動力を与える駆動力供給手段として機能し、第2制御部53が、乗車動作が検知され且つ外気温が所定の温度以下である場合に駆動力供給手段による駆動力の供給を開始させる制御手段として機能する。
これによって、各可動部品の氷結状態を解消し、円滑に燃料電池システムを起動させることが可能となる。また、モータ54の駆動時間は、可動部品の強制駆動による氷結解除に必要な時間に抑えられているので、ヒータによる可動部品の解凍を行う場合に比べて、消費電力量を抑えることができる。
なお、第2実施形態は、次のような変形が可能である。図7に示したフローチャートにおいて、ステップS01とステップS02との順番は、相互に入れ替わっていても良い。また、温度検知センサ52が、可動部品に設けられ、外気温の代わりに可動部品の温度(例えば表面温度)が検知され、温度が所定の閾値(例えば0℃)以下であり、且つ乗車動作が検知された場合に、モータ54からの駆動力が当該可動部品に供給されるようにしても良い。また、外気温と可動部品の温度の双方が検知され、双方が閾値以下であるか否かが第2制御部53で判定されるようにしても良い。
また、複数の可動部品毎に温度検知センサ52が設けられ、可動部品のみにモータ54からの駆動力が伝達されるように構成しても良い。この場合、モータ54から各可動部品間の駆動力の伝達経路上のそれぞれにマグネットクラッチが設けられ、第2制御部53が駆動力を伝達すべき可動部品に対する駆動力の伝達経路上に位置するマグネットクラッチを連結状態にする。
また、複数のモータ54が用意され、各モータ54が少なくとも1つの可動部品に対して、駆動力を供給するように構成されていても良い。もっとも、モータ54の数は可能な限り少なくするのが好ましい。また、図6に示す制御部7と第2制御部53とは、一つの制御装置を用いて構成されるようにしても良い。
さらに、相互に異なる複数の乗車動作(例えば、ドアノブの持ち上げ、ドアを開く、シートに着座)をそれぞれ検知する複数のセンサ51が用意され、第2制御部53がこれらのセンサ出力から乗車動作が認められる場合にのみモータ54を駆動させるように構成することで、乗車動作検知の精度を上げることができる。
〔参考形態〕
図9は、燃料電池システムの制御装置の参考形態を示す図である。図9において、制御装置は、燃料電池システムが搭載された車両に対する運転者の乗車動作を検知する検知センサ61と、外気温を検知する温度検知センサ62と、燃料電池システムの可動部品の表面温度を検知する温度検知センサ63と、可動部品の周囲に配置される電熱線を含むヒータ64,65と、ヒータ64,65に電力を供給する電源装置66と、検知センサ61及び温度検知センサ62のセンサ出力に基づいて、電源66をオン/オフ制御する制御装置67とを備える。
図9は、燃料電池システムの制御装置の参考形態を示す図である。図9において、制御装置は、燃料電池システムが搭載された車両に対する運転者の乗車動作を検知する検知センサ61と、外気温を検知する温度検知センサ62と、燃料電池システムの可動部品の表面温度を検知する温度検知センサ63と、可動部品の周囲に配置される電熱線を含むヒータ64,65と、ヒータ64,65に電力を供給する電源装置66と、検知センサ61及び温度検知センサ62のセンサ出力に基づいて、電源66をオン/オフ制御する制御装置67とを備える。
図9には、燃料電池システムの可動部品として、電磁弁の可動子(コア)68と、コンプレッサやポンプの回転体(ファンやロータなど)69とが示されている。ヒータ64は可動
子68の周囲に配置され、ヒータ65は回転体69の周囲に配置されている。
子68の周囲に配置され、ヒータ65は回転体69の周囲に配置されている。
検知センサ61は、運転者の乗車動作として、(1)ワイヤレスキーなどからの解錠信号又はこれによる解錠,(2)車両の運転席のドアの錠へのキー挿入,(3)運転席のドアノブへの接触又はドアノブの運動,(4)ドアの開閉運動,(5)運転席のシートに対する荷重増加や歪みの発生などをそれぞれ検知する複数のセンサの集合で構成される。検知センサ61で検知されたそれぞれの乗車動作を示すセンサ出力信号は制御装置67に与えられる。
温度検知センサ62は、外気温を検知し、外気温を示すセンサ出力信号を制御装置67に与える。温度検知センサ63は、可動部品毎に用意される。ここでは、各温度検知センサ63は、可動子68及び回転体69のそれぞれの温度(例えば表面温度)を検知し、これらを示すセンサ出力信号が制御装置67に与えられる。なお、温度検知センサ63は、複数の可動部品の中から代表的な1以上の可動部品が選択され、選択された可動部品に対してのみ用意されるようにしても良い。
ヒータ64,65は、電熱線により可動子68及び回転体69をそれぞれ加熱し、可動子68の周面に発生している氷結部分Yや、回転体の周囲や回転軸の周りに発生している氷結部分Yを解凍する。電源装置66は、ヒータ毎の通電のオン/オフスイッチを有しており、オン/オフスイッチの制御は、制御装置67によって行われる。
制御装置67は、CPU,主記憶,補助記憶,入出力インタフェースなどからなり、CPUが補助記憶に記憶されたプログラムを実行することによって、図10に示すような処理を行う。図10は、制御装置67による処理を示すフローチャートである。
図10において、制御装置67は、処理を開始すると、乗車動作があったか否かを判定する(ステップS11)。即ち、制御装置67は、検知センサ61から、(1)ワイヤレスキーなどによる解錠,又は(2)ドアへのキー挿入(キーによる解錠)を示すセンサ出力信号と、(3)ドアノブへの接触,(4)ドアの開閉,(5)シートへの着座をそれぞれ示すセンサ出力信号と、があった場合に、運転者の乗車動作があったと判定する。運転者の乗車動作がない場合(S11;No)には、処理がS11に戻る。
これに対し、運転者の乗車動作があった場合には、制御装置67は、温度検知センサ62,63からのセンサ出力信号に基づき、外気温が閾値(例えば0℃)以下であり、且つ可動子68又は回転体69の温度が閾値(例えば0℃)以下であるとの条件が満たされるか否かを判定する(ステップS12)。このとき、上記条件が満たされない場合(S12;No)には、処理がS11に戻る。
これに対し、上記条件が満たされる場合(S12;Yes)には、制御装置67は、温度が閾値以下であった可動部品に対するヒータをオンにする信号を電源装置66に与え続け、該当するヒータをオンにする。例えば、可動子68と回転体69の一方のみの温度が閾値以下であった場合には、その一方に対応するヒータ(ヒータ64とヒータ65との一方)のみに対するオン信号を与え続ける。これに対し、可動子68と回転体69の双方の温度が閾値以下である場合には、ヒータ64及びヒータ65に対するオン信号を与え続ける。
その後、制御装置67は、温度検知センサ63からのセンサ出力信号に基づき、ヒータをオンにした可動部品の温度を監視する(ステップS13及びステップS14のループ処理)。そして、温度が所定の閾値(例えば0℃)より高くなった可動部品があると(ステップS14;Yes)、その可動部品に対応するヒータに対するオン信号の出力を停止し(オフ信号を与え)、当該可動部品に対するヒータによる加熱を停止させる(ステップS15)。ステップS14及びS15の処理は、可動部品毎に行われる。
なお、上述したフローチャートにおいて、ステップS11とステップS12との順序は逆になっていても良い。また、ステップS11において、上記の(1)〜(5)の動作の中から選択される任意の1以上を示すセンサ出力があった場合に、乗車動作があったと判定するようにしても良い。この場合、選択されなかった動作を検知するセンサは不要である。
また、ステップS12において、部品温度のみが判定に使用されるようにしても良い。この場合、外気温の温度検知センサ62は不要となる。なお、ヒータをオンにする閾値とオフにする閾値とは相互に異なっていても良い。また閾値が可動部品毎に異なっていても良い。
参考形態によると、外気温及び可動部品(可動子68,回転体69)の温度がともに閾値以下の環境下で運転者の乗車動作が行われると、ヒータがオンにされて可動部品が加熱され、その可動部品に生じている氷結部分Yが解凍(解氷)される。従って、運転者が燃料電池システムを円滑に起動させることができる。
図11(A)は、参考形態に対する比較例を示すタイムチャートであり、図11(B)は、参考形態を示すタイムチャートである。但し、図11は氷点下の環境下が前提となっている。比較例では、車両のスタータのスイッチがオンにされると同時に、可動部品に対するヒータがオンにされる。このため、スタータがオンにされてから可動部品が作動可能温度に達するまでに時間が必要となる。
これに対し、参考形態では、乗車信号(運転者の乗車動作があったと判定するためのセンサ出力信号)が検知センサ61から出力され、制御装置67で認識(乗車信号オン)されると同時に、可動部品に対するヒータがオンにされる。即ち、スタータよりも早い段階でヒータがオンにされる。従って、乗車信号がオンになってからスタータがオンにされるまでの時間だけ、可動部品に対する解凍処理が早く行われることになる。
従って、図11(B)に示すように、乗車信号がオンになってからスタータがオンになるまでの間に可動部品の解凍処理が終わっていれば、スタータがオンにされるとすぐに、可動部品は適正に作動することができる。このようにして、燃料電池システムの起動を円滑にすることができる。
なお、第1実施形態及び第2実施形態で説明した構成は、本発明の目的を逸脱しない範囲内で、適宜組み合わせることができる。また、当該範囲内で、参考形態で示した構成を第1実施形態や第2実施形態の構成の一部に適用することも可能である。
X,Y 氷結部分
1 燃料電池本体
10 車両部材
11 伝達機構
12 ドアノブ又はドア(車両部材)
14 回転体
15,35 ワイヤ
16,46,49 プーリ
17,60 可動部品
17A,25,40 可動子(コア)
18,39,48 駆動軸
22,42 シート(車両部材)
23,43 柱状部材
24 第1ピストン
26 第2ピストン
27 配管
28 調整室
29 第3ピストン
30 引きバネ
31 第1シリンダ
32 第2シリンダ
36 回転軸
37,38 平歯車
47 回転体(可動部品)
50 無端ベルト
51 センサ(乗車動作検知手段)
52 温度検知センサ(温度検知手段)
53 第2制御部(制御手段)
54 モータ(駆動力供給手段)
101,102 ドア(車両部材)
1 燃料電池本体
10 車両部材
11 伝達機構
12 ドアノブ又はドア(車両部材)
14 回転体
15,35 ワイヤ
16,46,49 プーリ
17,60 可動部品
17A,25,40 可動子(コア)
18,39,48 駆動軸
22,42 シート(車両部材)
23,43 柱状部材
24 第1ピストン
26 第2ピストン
27 配管
28 調整室
29 第3ピストン
30 引きバネ
31 第1シリンダ
32 第2シリンダ
36 回転軸
37,38 平歯車
47 回転体(可動部品)
50 無端ベルト
51 センサ(乗車動作検知手段)
52 温度検知センサ(温度検知手段)
53 第2制御部(制御手段)
54 モータ(駆動力供給手段)
101,102 ドア(車両部材)
Claims (3)
- 車両に対する運転者の乗車動作によって運動する車両部材と、
前記車両部材の運動によって生じる力を前記車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力として伝達する伝達機構と
を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置。 - 車両に対する運転者の乗車動作を検知する乗車動作検知手段と、
前記車両に搭載された燃料電池システムの可動部品に強制的な駆動力を供給する駆動力供給手段と、
前記乗車動作検知手段によって前記乗車動作が検知された場合に、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御装置。 - 外気温及び/又は前記可動部品の温度を検知する温度検知手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記乗車動作検知手段により乗車動作が検知され、且つ前記温度検知手段で検知される温度が所定値以下であるときに、前記駆動力供給手段に駆動力の供給を開始させる
ことを特徴とする請求項2記載の燃料電池システムの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004067899A JP2005259464A (ja) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | 燃料電池システムの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004067899A JP2005259464A (ja) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | 燃料電池システムの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005259464A true JP2005259464A (ja) | 2005-09-22 |
Family
ID=35084989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004067899A Withdrawn JP2005259464A (ja) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | 燃料電池システムの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005259464A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007094380A1 (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
US8187757B2 (en) | 2005-08-16 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system including a gas-liquid separator and a circulation device |
-
2004
- 2004-03-10 JP JP2004067899A patent/JP2005259464A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8187757B2 (en) | 2005-08-16 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system including a gas-liquid separator and a circulation device |
WO2007094380A1 (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
JP2007220425A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
KR101036263B1 (ko) * | 2006-02-15 | 2011-05-23 | 도요타 지도샤(주) | 연료전지시스템 |
US8835066B2 (en) | 2006-02-15 | 2014-09-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Circulation system for a fuel cell |
DE112007000358B4 (de) | 2006-02-15 | 2019-07-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzellensystem |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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