JP2006200564A - Liquid fuel supply system - Google Patents
Liquid fuel supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006200564A JP2006200564A JP2005010278A JP2005010278A JP2006200564A JP 2006200564 A JP2006200564 A JP 2006200564A JP 2005010278 A JP2005010278 A JP 2005010278A JP 2005010278 A JP2005010278 A JP 2005010278A JP 2006200564 A JP2006200564 A JP 2006200564A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid fuel
- fuel
- liquid
- gas
- remaining amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
- F17C13/021—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the height as the parameter
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
- F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
- F17C2250/0421—Mass or weight of the content of the vessel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
本発明は、気体燃料であるボイルオフガスを利用する液体燃料消費装置に関する。 The present invention relates to a liquid fuel consuming apparatus using boil-off gas that is gaseous fuel.
液体水素を貯蔵する液体燃料貯蔵装置では、液体水素の凝固点が極めて低いことから、大型の冷却装置を用いて極低温に冷却しない限り、どのような断熱処理をしても液体燃料が気化したボイルオフガス(気体燃料)が発生する。特に、重量制限のある自動車に液体水素を貯蔵する場合、十分な冷却手段を設けることは実質上不可能であるため、ボイルオフガスが発生することを前提としてシステムを構成する必要がある。 In liquid fuel storage devices that store liquid hydrogen, since the freezing point of liquid hydrogen is extremely low, boil-off in which the liquid fuel is vaporized no matter what adiabatic treatment is performed unless it is cooled to a very low temperature using a large cooling device Gas (gaseous fuel) is generated. In particular, when liquid hydrogen is stored in an automobile having a weight limit, it is practically impossible to provide sufficient cooling means. Therefore, it is necessary to configure the system on the assumption that boil-off gas is generated.
従来、このような液体水素から発生するボイルオフガスを気体燃料として積極利用するものとして、例えば特開2003−56799号公報に記載されているように、液体燃料タンクから発生するボイルオフガスを昇圧器で昇圧し、昇圧されたボイルオフガスを、燃料電池に接続された高圧水素タンクに貯蔵するよう構成されたボイルオフガス処理装置があった(特許文献1)。 Conventionally, the boil-off gas generated from liquid hydrogen is actively used as a gaseous fuel. As described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-56799, the boil-off gas generated from a liquid fuel tank is boosted by a booster. There has been a boil-off gas processing apparatus configured to increase the pressure and store the boosted boil-off gas in a high-pressure hydrogen tank connected to a fuel cell (Patent Document 1).
その他、液体燃料不足時の警告を発する技術として、特開2000−292195号公報に記載されているように、現在地点から最寄りの液体燃料充填設備である水素スタンドまでの距離に基づいて燃料補給の必要時には警告を発するものがあった(特許文献2)。また特開2001−295996号公報に記載されたように、最後の水素貯蔵タンクから水素の供給を終了するときに警告灯を点灯するよう構成したものもあった(特許文献3)。さらに液体燃料を充填するための液体燃料充填設備との接続確認をする技術としては、特開2003−104498号公報に記載されているように、燃料コネクタの接続の状態信号に基づいて異常が判定された場合に液体燃料供給の遮断弁を閉じるように制御するものがあった(特許文献4)。
しかしながら、上記特許文献1に記載されたような液体燃料貯蔵装置では、液体燃料とボイルオフガスとが混在するため、正しく燃料の残量を把握してユーザに告知するかに課題があった。
However, in the liquid fuel storage device as described in
例えば、特許文献2や特許文献3に記載の装置では気体の水素ガスの残量に基づいて警告を発していたため、特許文献1に記載のような液体燃料を供給しボイルオフガスを利用するようなシステムでは正確な警告を行えない可能性があった。
For example, in the apparatuses described in
そこで、本発明は、液体燃料と気体燃料とが存在するシステムで正確に燃料残量を把握し警告することが可能な液体水素消費装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid hydrogen consuming apparatus capable of accurately grasping and warning the remaining amount of fuel in a system in which liquid fuel and gaseous fuel are present.
上記目的を達成するための本発明は、液体燃料が外部から供給される液体燃料消費装置であって、液体燃料の残量と当該液体燃料から気化した気体燃料の残量との合計値に基づいて総燃料残量を演算可能に構成されたことを特徴とする液体燃料消費装置である。 The present invention for achieving the above object is a liquid fuel consumption apparatus in which liquid fuel is supplied from the outside, and is based on a total value of the remaining amount of liquid fuel and the remaining amount of gaseous fuel vaporized from the liquid fuel. The liquid fuel consuming apparatus is configured to calculate the total remaining fuel amount.
液体燃料が供給されるが気体燃料を利用可能なシステムでは、液体燃料か気体燃料かのいずれか一方では正確な燃料残量が把握できないが、上記構成によれば、液体燃料の残量と気体燃料の残量との合計値に基づいて総燃料残量を演算するので、利用可能な燃料の総量を正確に把握でき、それに基づく告知も正しく行える。 In a system in which liquid fuel is supplied but gaseous fuel can be used, either the liquid fuel or the gaseous fuel cannot accurately grasp the remaining fuel amount. Since the total fuel remaining amount is calculated based on the total value with the remaining amount of fuel, the total amount of available fuel can be accurately grasped, and a notification based on it can also be performed correctly.
ここで「液体燃料」は液体水素その他ボイルオフガスが発生し気体燃料として利用可能なものであるが、液体水素に不純物(添加物)が混合している場合も含む。 Here, “liquid fuel” is liquid hydrogen or other boil-off gas that can be used as gaseous fuel, but includes cases where impurities (additives) are mixed with liquid hydrogen.
また「気体燃料」は、液体燃料から気化したものの他、当初から気体として供給されたものを含んでいてもよい。そのような場合、液体燃料と気体燃料とは異なる種類の燃料であってもよい。 Further, the “gaseous fuel” may include a gas fuel supplied from the beginning as well as a gas fuel vaporized. In such a case, the liquid fuel and the gaseous fuel may be different types of fuel.
ここで、具体的なシステムとしては、液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクと、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、を備えることが考えられる。この場合、液体燃料タンクには、液体燃料の他に気体燃料の一部が含まれている。液体燃料タンクに液体燃料が貯蔵される場合にはそこから気化した気体燃料も存在しうるからである。もちろん液体燃料タンクの数にも気体燃料タンクの数にも制限がなくいずれかまたは双方が複数存在する場合を含む。また液体燃料タンクのみを備え、液体燃料タンク中の液体燃料から必然的に発生するボイルオフガスを利用するよう構成されたシステムも含まれる。 Here, as a specific system, it is conceivable to include a liquid fuel tank that stores liquid fuel and a gaseous fuel tank that stores gaseous fuel. In this case, the liquid fuel tank contains part of the gaseous fuel in addition to the liquid fuel. This is because when liquid fuel is stored in the liquid fuel tank, gaseous fuel vaporized from the liquid fuel may also exist. Of course, the number of liquid fuel tanks and the number of gaseous fuel tanks are not limited, and there are cases where there are a plurality of either or both. Also included is a system that includes only a liquid fuel tank and is configured to utilize boil-off gas that is inevitably generated from the liquid fuel in the liquid fuel tank.
ここで、演算された総燃料残量に基づいて、当該総燃料残量に対応した告知をすることが考えられる。この告知には、総燃料残量が十分ある場合の告知と総燃料残量が少ない場合の告知とが含まれる。 Here, based on the calculated total fuel remaining amount, a notification corresponding to the total fuel remaining amount may be made. This notification includes a notification when the total fuel remaining amount is sufficient and a notification when the total fuel remaining amount is low.
後者の場合には、総燃料残量が所定の基準値以下である場合に告知をすることが考えられる。基準値よりも少ないことは燃料不足、いわゆるガス欠状態が近いことを示しているからである。ここで、この基準値を、液体燃料を供給する液体燃料供給所までの距離に基づいて変更するよう構成してもよい。液体燃料の補給できるまでに走行しなければならない距離が多いほど、早めに燃料補給の必要性を警告する必要があるからである。 In the latter case, it may be possible to notify when the total fuel remaining amount is equal to or less than a predetermined reference value. This is because less than the reference value indicates a shortage of fuel, that is, a so-called out-of-gas condition. Here, you may comprise so that this reference value may be changed based on the distance to the liquid fuel supply station which supplies liquid fuel. This is because the greater the distance that must be traveled before the liquid fuel can be refilled, the earlier it is necessary to warn of the need for refueling.
このようなシステムでは、例えば、液体燃料消費装置の位置を測位する位置測位装置を備え、測位された当該液体燃料消費装置の位置情報と液体燃料供給所の位置情報とに基づいて、液体燃料供給所までの距離を演算することが考えられる。上記構成によれば、両地点の位置情報から両地点間の距離が割り出せるからである。この距離は直線距離に基づいてもよいし、位置測位装置等が提供する経路情報から得られる走行予想距離に基づいてもよい。 In such a system, for example, a position measuring device that measures the position of the liquid fuel consuming device is provided, and the liquid fuel supply is performed based on the measured position information of the liquid fuel consuming device and the position information of the liquid fuel supply station. It is conceivable to calculate the distance to the place. This is because the distance between the two points can be determined from the position information of the two points according to the above configuration. This distance may be based on a straight line distance, or may be based on an estimated travel distance obtained from route information provided by a position positioning device or the like.
本発明は、液体燃料が外部から供給される液体燃料消費装置であって、当該液体燃料から気化した気体燃料の残量に基づいて当該液体燃料の充填量を制限可能に構成されている。液体燃料の充填量のみに基づくと過剰に液体燃料が供給され気化した気体燃料の量が多くなり過ぎる可能性があるが、上記構成によれば、気体燃料も利用する燃料と見なして気体燃料の残量に応じて液体燃料の充填量を減らすので、適正な量の燃料を充填可能である。 The present invention is a liquid fuel consumption device in which liquid fuel is supplied from the outside, and is configured to be able to limit the filling amount of the liquid fuel based on the remaining amount of gaseous fuel vaporized from the liquid fuel. Based on the amount of liquid fuel alone, there is a possibility that the amount of vaporized fuel that is excessively supplied and vaporized will increase too much. Since the filling amount of the liquid fuel is reduced according to the remaining amount, an appropriate amount of fuel can be filled.
ここで、液体燃料消費装置の移動速度または液体燃料充填機との通信状態の少なくとも一方に基づいて液体燃料の充填を許可することは好ましい。液体燃料を充填する場合には、当該液体燃料消費装置を搭載する移動体がほぼ停止したり、充填機との情報交換が可能なように通信が確立したりしていなければならない。この点、当該構成によれば、このような条件が満たされた場合に液体燃料の充填が許可されることになる。ここで、「充填の許可」とは、例えば液体燃料の充填口からの配管に設けられた遮断弁を開放するような場合である。 Here, it is preferable to permit filling of the liquid fuel based on at least one of the moving speed of the liquid fuel consuming device or the communication state with the liquid fuel filling machine. When filling with liquid fuel, the mobile body on which the liquid fuel consuming apparatus is mounted must be stopped or communication must be established so that information can be exchanged with the filling machine. In this regard, according to this configuration, when such a condition is satisfied, filling with liquid fuel is permitted. Here, “permission permission” refers to a case where, for example, a shutoff valve provided in a pipe from a liquid fuel filling port is opened.
また、液体燃料の残量または液体燃料充填機との通信状態の少なくとも一方に基づいて液体燃料の充填を禁止することは好ましい。液体燃料が十分に貯蔵された場合や充填機との情報交換ができなくなった場合には、それ以上液体燃料を充填し続けることは好ましくない。この点、当該構成によれば、このような状態になった場合には、液体燃料の充填が禁止される。ここで、「充填の禁止」とは、例えば液体燃料の充填口からの配管に設けられた遮断弁を閉鎖するような場合である。 Moreover, it is preferable to prohibit the filling of the liquid fuel based on at least one of the remaining amount of the liquid fuel or the communication state with the liquid fuel filling machine. When the liquid fuel is sufficiently stored or when it becomes impossible to exchange information with the filling machine, it is not preferable to continue filling the liquid fuel further. In this regard, according to this configuration, in such a state, filling with liquid fuel is prohibited. Here, “prohibition of filling” is, for example, a case where a shutoff valve provided in a pipe from a filling port for liquid fuel is closed.
本発明によれば、液体燃料の残量と当該液体燃料から気化した気体燃料の残量との合計値に基づいて総燃料残量を演算するので、利用可能な燃料の総量を正確に把握でき、それに基づく告知も正しく行える。 According to the present invention, since the total fuel remaining amount is calculated based on the total value of the remaining amount of liquid fuel and the remaining amount of gaseous fuel vaporized from the liquid fuel, the total amount of available fuel can be accurately grasped. And you can make a correct announcement based on it.
本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されることなく種々に変形して実施可能である。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are exemplifications of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments and can be variously modified and implemented.
図1に、本発明の液体燃料消費装置に相当する燃料電池システムのシステムブロック図を示す。当該燃料電池システムは、移動体である自動車に搭載されたもので、液体燃料として液体水素、気体燃料として液体水素から発生するボイルオフガス(水素ガス)を利用可能に構成されたものである。当該燃料電池システムは、液体水素の残量とボイルオフガスの残量との合計値に基づいて残量把握可能に構成されている。 FIG. 1 shows a system block diagram of a fuel cell system corresponding to the liquid fuel consuming apparatus of the present invention. The fuel cell system is mounted on an automobile as a moving body, and is configured to be able to use boil-off gas (hydrogen gas) generated from liquid hydrogen as liquid fuel and liquid hydrogen as gaseous fuel. The fuel cell system is configured to be able to grasp the remaining amount based on the total value of the remaining amount of liquid hydrogen and the remaining amount of boil-off gas.
図1に示すように、本燃料電池システムは、燃料電池スタック100に、気体燃料であるボイルオフガスを供給する水素ガス供給系1、酸化ガスである空気を供給する空気供給系2、燃料電池スタック100を冷却する冷却系3、燃料電池スタック100で発電された電力を充放電する電力系4、システム全体を制御する電源制御部5、及び自動車の位置を計測してドライバの走行補助をするナビゲーション装置6を備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system includes a hydrogen
水素ガス供給系1は、液体水素を貯蔵する液体燃料タンク10、及び液体水素から発生するボイルオフガスを貯蔵する気体燃料タンク11〜13を中心として構成されている。液体燃料タンク10は、真空二重構造を備えており、沸点が極めて低い(およそ20K)液体水素を貯蔵可能であり、ボイルオフガスをある程度の高圧まで貯蔵することが可能な耐圧構造を備えている。液体燃料タンク10及び気体燃料タンク11〜13の各々には、内圧がかなり高くなった場合に内圧を下げるためのリリーフ弁が設けられている。また、液体燃料タンク10には、液体燃料が液相で残留している量を調べるためのレベルゲージLGが電源制御部5から読み取り可能に設けられており、液体燃料の液面位置を計測することで液体燃料が液体として存在している量を電源制御部5に把握させることが可能になっている。気体燃料タンク11〜13はいずれも類似の構造を備えており、液体燃料タンク10からのボイルオフガスをある程度の高圧まで貯蔵可能に構成されている。
The hydrogen
これらタンク間を連通する配管・弁構造を説明する。液体燃料充填口FIから液体燃料タンク10までは液体燃料配管16が敷設され、液体燃料タンク10から気体燃料タンク11〜13の入口側までは充填配管17が互いに連通している。また気体燃料タンク11〜13の出口側は各タンクからのボイルオフガスを共通して供給するための供給配管18が互いに連通し、主配管19に接続されている。
The piping / valve structure communicating between these tanks will be described. A
液体燃料配管16は、液体燃料充填口FIから液体燃料タンク10への液体燃料供給通路であり、液体燃料充填時に利用されるものである。液体燃料配管16には、液体燃料充填口FI側から順に逆止弁RV1、RV2、手動弁H1、遮断弁L1が設けられている。液体燃料充填口FIは、液体燃料スタンドなどで液体水素充填機の供給ノズルを接続可能な構造を備え、液体水素充填機と当該燃料電池システムの電源制御部5と間で通信可能なように、図示しないコネクタも設けられている。逆止弁RV1及びRV2は直列接続された二重構造になっており、万一いずれかの弁においてシール不良等の弁不全が生じたとしても液体水素が逆流することを防止することが可能になっている。圧力センサp1及びp2は、逆止弁RV1及びRV2で区画される液体燃料配管16の各区間の圧力を計測するために設けられている。手動弁H1は、製造時の調整やサービス時に手動開閉されるサービス用弁であり、通常使用時には所定の開度で開弁されている。遮断弁L1は電源制御部5によって開閉制御が可能な電磁弁となっており、液体燃料供給時には開弁するよう制御されるものである。液体燃料タンク10の入口側にはタンク内圧、すなわち液体水素が気化して発生したボイルオフガスの圧力を計測するための圧力センサp3、及びボイルオフガスの内部温度を計測するための温度センサt1が設けられている。
The
充填配管17は、液体燃料タンク10と各気体燃料タンク11〜13とを連通させるものであり、液体燃料タンク10の出口近傍に手動弁H2が設けられている。また各気体燃料タンク11〜13に分岐した後の気体燃料タンク入口側には、各気体燃料タンクに対応させた逆止弁W1〜W3、手動弁H3〜H5がそれぞれ設けられている。逆止弁W1〜W3は、本実施形態では電源制御部5の制御に基づいて開閉するよう構成されているが、機械構造的に所定の開弁圧力となるよう設定され、その開弁圧力に達すると自動的に開弁するように構成する方がより好ましい。このように所定の開弁圧力で自動的に開弁するよう構成しておけば、逆止弁が壊れない限りにおいて、制御工程が不要であり、構造を簡単にできるからである。手動弁H3〜H5は、製造時の調整やサービス時に手動開閉されるサービス用弁であり、通常使用時には所定の開度で開弁維持されている。各気体燃料タンク11〜13の入口にはタンク内のボイルオフガス圧力を計測するための圧力センサp4〜p6、及び各タンクの内部温度を計測するための温度センサt2〜t4が設けられている。
The filling pipe 17 communicates the
供給配管18は、各気体燃料タンク11〜13を連通させ主配管19に接続するためのものである。供給配管18のうち各気体燃料タンク11〜13に対応した枝管部分には、調整弁R1〜R3、手動弁H6〜H8、遮断弁G1〜G3がそれぞれ対応づけられて設けられている。調整弁R1〜R3は、各気体燃料タンク11〜13から供給配管18への供給圧力をそれぞれ規定するもので、所定の差圧でボイルオフガスを出力するように調整されている。手動弁H6〜H8は、製造時の調整やサービス時に手動開閉されるサービス用弁であり、通常使用時には所定の開度で開弁維持されている。
The supply pipe 18 is for connecting the gaseous fuel tanks 11 to 13 to the
液体燃料配管16と供給配管18とは、遮断弁L2を介してバイパス可能になっている。これは液体燃料配管16内に残留しているボイルオフガスを速やかに遮断弁L2経由で供給配管18に供給し燃料電池スタック100で消費させるためである。
The
主配管19以降の構成について説明する。主配管19の上流側から順に、調圧弁R4,R5、遮断弁L3、燃料電池スタック100内の流路を経て、気液分離器14及び遮断弁SV4、水素ポンプ15、並びにパージ遮断弁L5が設けられ、水素ガスの循環経路を構成している。
The configuration after the
調圧弁R4及びR5は、供給配管18からのボイルオフガスを調圧して出力するように構成されている。シール不良に対応するため調圧弁R4及びR5は二重化されたものである。調圧弁R4やR5のいずれも、配管内が所定以上の圧力になった場合に減圧するためのリリーフ弁が設けられている。遮断弁L3は、発電の開始・停止に応じて開閉し、主配管19上でボイルオフガスの供給の有無を制御可能に構成される。圧力センサp10は、主配管19上流における供給配管18内の圧力を計測可能に設けられ、圧力センサp11は、燃料電池スタック100の内圧を計測可能に設けられている。
The pressure regulating valves R4 and R5 are configured to regulate and output the boil-off gas from the supply pipe 18. The pressure regulating valves R4 and R5 are duplicated in order to cope with a seal failure. Each of the pressure regulating valves R4 and R5 is provided with a relief valve for reducing the pressure when the pressure in the pipe becomes a predetermined pressure or higher. The shut-off valve L3 is configured to open and close in accordance with the start / stop of power generation, and to control whether boil-off gas is supplied on the
燃料電池スタック100は、単セルという発電構造体を複数積層したスタック構造を備える。各単セルは、MEA(Membrane Electrode Assembly)といわれる発電体を、燃料ガス(水素ガス、ボイルオフガス)、酸化ガス(空気)、冷却液の流路が設けられたセパレータ一対によって挟み込んだ構造を備えている。MEAは高分子電解質膜をアノード及びカソードの二つの電極を挟み込んで構成されている。アノードはアノード用触媒層を多孔質支持層状に設けてあり、カソードはカソード用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。
The
燃料電池スタック100のアノードに供給されたボイルオフガスは、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの燃料ガス流路を流れて、MEAのアノードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池スタック100から排出されたボイルオフガス(水素オフガス)は、気液分離器14に供給される。気液分離器14は、通常運転時において燃料電池スタック100の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を水素オフガス中から除去し、遮断弁L4を通じて外部に放出するように構成されている。水素ポンプ15は、水素オフガスを強制循環させて主配管19に戻すことにより、循環経路を構成している。パージ遮断弁L5は、パージ時に開放されるが、通常の運転状態及び配管内ガス漏れ判定時には遮断されている。パージ遮断弁SV5からパージされた水素オフガスは希釈器25を含む排気系で処理される。
The boil-off gas supplied to the anode of the
空気供給系2は、エアクリーナ21、コンプレッサ22、加湿器23、気液分離器24、希釈器25、及び消音器26を備えている。エアクリーナ21は、外気を浄化して燃料電システムに取り入れる。コンプレッサ22は、取り入れられた空気を電源制御部5の制御に従って圧縮し供給する空気量や空気圧を変更するようになっている。燃料電池スタック100のカソードに供給された空気は、ボイルオフガスと同じくマニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの空気流路を流れて、MEAのカソードにおいて電気化学反応を生じる。燃料電池スタック100から排出された空気(空気オフガス)加湿器23は圧縮された空気に対し、空気オフガスと水分の交換を行って適度な湿度を加える。燃料電池スタック100に供給された空気は、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの空気流路を流れて、MEAのカソードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池スタック100から排出された空気オフガスは、気液分離器24において過剰な水分が除去される。希釈器25は、パージ遮断弁L5から供給された水素オフガスを空気オフガスで混合・希釈し、酸化反応が生じ得ない濃度にまで均一化するよう構成されている。消音器26は、混合された排気ガスの騒音レベルを低減させて排出可能に構成されている。
The
冷却系3は、ラジエタ31、ファン32、冷却ポンプ33、冷却装置34、及びロータリーバルブC1〜C4を備えている。ラジエタ31は、多数の配管を備え、分流された冷却液がファン32の送風により強制空冷されるようになっている。冷却ポンプ33は、冷却液を燃料電池スタック100内部に循環供給されるようになっている。燃料電池スタック100内に入った冷却液は、マニホールド経由で各単セルに供給されセパレータの冷却液流路を流れ、発電によって生じる熱を奪うようになっている。冷却装置34はコンデンサ等を備えており、空冷を上回る冷却性能を備え、冷却液の温度を低下させることが可能になっている。
The
当該冷却系3は、冷却経路35〜37のいずれかをロータリーバルブC1またはC2を切り替えることで選択可能になっている。冷却経路35は、ラジエタ31による空冷無しで冷却液を冷却ポンプ33に供給する経路であり、冷却経路36は、ラジエタ31による強制空冷をする経路である。冷却経路37は、本発明の気体燃料タンク11〜13を冷却するための循環経路である。ロータリーバルブC1は、気体燃料タンク11〜13のための冷却経路37か、冷却経路35・36かを切り替えるものであり、ロータリーバルブC2は、気体燃料タンク11〜13から循環してきた冷却液を、空冷無しの冷却経路35を通すか、空冷させる冷却経路36を通すかを切り替えるものである。冷却経路37には、ロータリーバルブC3及びC4が設けられている。ロータリーバルブC3は気体燃料タンク11に冷却液を供給するか否かの選択を、ロータリーバルブC4は気体燃料タンク12に冷却液を供給するか否かの選択をするように構成されている。冷却経路37は、各気体燃料タンク11〜13においてボイルオフガスの入出力口付近(逆止弁W1〜3や調圧弁R1〜3付近)を冷却可能に配管されており、ボイルオフガスの温度を制御して圧力を低減させることが可能になっている。
The
特にロータリーバルブC1とC2は、起動時に冷却経路35に冷却液が循環するように制御される。起動時にラジエタ31や気体燃料タンク11〜13に冷却液が流れないようにすることで、温度差が大きい冷却液が供給されて生ずる熱衝撃によって破壊を抑制するためである。
In particular, the rotary valves C1 and C2 are controlled so that the coolant circulates in the
電力系4は、DC−DCコンバータ40、バッテリ41、トラクションインバータ42、トラクションモータ43、補機インバータ44,高圧補機45等を備えている。燃料電池スタック100は単セルが直列接続されて構成されるもので、そのアノードAとカソードCとの間に所定の高圧電圧(例えば約500V)が発生する。DC−DCコンバータ40は燃料電池スタック100の出力電圧と異なる端子電圧を有するバッテリ)41との間で双方向の電圧変換を行い、燃料電池スタック100の補助電源としてバッテリ41の電力を利用したり、または、燃料電池スタック100からの余剰電力をバッテリ41に充電したりすることが可能になっている。当該DC−DCコンバータ40は電源制御部5の制御に対応した端子間電圧を設定可能である。バッテリ41は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリーコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりが可能になっている。トラクションインバータ42は直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ43に供給するものである。トラクションモータ43は例えば三相モータであり、当該燃料電池システムが搭載される自動車の主動力源である。補機インバータ44は、高圧補機45を駆動するための直流−交流変換手段である。高圧補機45は、コンプレッサ22、水素ポンプ15、ファン32、冷却ポンプ33等の燃料電池システムの運転に必要な各種モータ類である。
The
電源制御部5は、RAM、ROM、インターフェース回路等を汎用コンピュータとしての構成を備えている。電源制御部5は、内蔵ROM等に格納されているソフトウェアプログラムを順次実行することにより、主として水素ガス供給系1、空気供給系2、冷却系3、電力系4を含む燃料電池システム全体を制御する他、当該燃料電池システムを本発明の液体燃料供給システムとして動作させることが可能になっている。また、電源制御部5は、ナビゲーション装置6と通信可能に構成されており、ナビゲーション装置6にコマンドを送信することで当該自動車の現在の位置情報を取得したり、最寄りの液体水素供給所(スタンド)の位置情報を取得したりができるようになっている。
The power
上記構成において、液体燃料タンク10に液体水素が充填されていた場合、外部の熱によって液体水素が気化してボイルオフガスが生じ、液体水素の液相上に充満する。このとき液体燃料タンク10は充填配管17によって気体燃料タンク11〜13に連通しているので、液体燃料タンク10内のボイルオフガスの圧力が逆止弁W1〜W3の各々に設定された開弁圧力に達すると、電源制御部5の制御により順に逆止弁が開弁され、気体燃料タンク11から気体燃料タンク12,気体燃料タンク13への順に充填されていく。このシステムの燃料残量は、これら液体燃料タンク10の液体水素残量と気体燃料タンク11〜13のボイルオフガス残量とによって把握できる。この残量把握処理は具体的には図3のフローチャートで後述する。
In the above configuration, when the
図2に、ナビゲーション装置のブロック図を示す。図2に示すように、ナビゲーション装置6は、位置情報制御部60、角速度センサ61、加速度センサ62、車輪速センサ63、DPS受信部64、表示制御部65、ディスプレイ66、ディスクドライブ67、入出力装置68等を備えて構成される。
FIG. 2 shows a block diagram of the navigation device. As shown in FIG. 2, the
位置情報制御部60は、ナビゲーション装置の中心的な制御部で、入出力装置、CPU(中央処理装置)、ROM、RAM等を備えて構成されている。角速度センサ61は、自動車の角速度を検知可能になっている。加速度センサ62は、当該自動車の加速度を検出可能になっている。車輪速センサ63は、当該自動車の車輪回転数を求めるもので、位置情報制御部60の積分処理によって走行距離を演算することが可能になっている。GPS受信部64は、特定のGPS規格に準拠したGPS衛星からの電波を受信し復号可能になっており、複数のGPS衛星からの電波を復号可能になっている。表示制御部65は、ディスプレイ66の画像表示を制御するものであり、ディスプレイ66に位置情報制御部60からの画像情報に基づく画像を表示させることが可能になっている。ディスクドライブ67は、地図情報を格納したDVD−ROMやCD−ROMを着脱自在に収納し情報の読み取りが可能になっている。入出力装置68は、所定の規格により電源表示部5とコマンドや情報の通信が可能になっている。ディスクドライブ67に供給されるDVD―ROMやCD−ROMには、地図情報の一部として、液体水素を充填可能な充填機が設けられている液体燃料供給所(スタンド)の位置情報が含まれているものとする。
The position
上記構成によって、位置情報制御部60は、GPS受信部64からのGPS衛星から把握される現在位置情報を角速度センサ61から把握される角速度、加速度センサ62から把握される加速度、車輪速センサ63から演算される走行距離に基づいて補正して現在位置を測位する。そして現在位置に対応する地図情報や経路情報マージデータまたは差分更新データをディスクドライブ67から読み込み、RAM等のメモリに格納する。そしてメモリ上の地図情報から得られる地図画像に現在位置情報を示すマーカ画像を合成し、表示制御部65において読み出し可能に画像メモリに更新可能に格納する。
With the above configuration, the position
ここで位置情報制御部60は、電源制御部5から、現在位置を求める所定のコマンドを受信すると、現在位置情報を送信し、また、最寄りの液体燃料供給所の位置情報を送信可能になっている。
When the position
図3乃至図5のフローチャートを参照しながら本実施形態における液体燃料消費方法を説明する。これらのフローチャートは、自動車の走行中か液体燃料充填中かに限らず、定期的に実施される。ステップS1〜S13のメインモジュールが、本発明に関する液体燃料充填の許可・禁止処理に関する。またステップS20〜S29のサブモジュールが、本発明に関する総燃料残量演算及びそれに基づく警告処理に関する。ステップS30〜39のサブモジュールが、気体燃料であるボイルオフガス量に応じて気体燃料タンクの容量(数量)を変更する容量変更処理に関する。これら処理の前提条件として、液体燃料配管16の遮断弁L1は閉鎖されているものとする。
The liquid fuel consumption method in the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. These flowcharts are periodically performed regardless of whether the vehicle is traveling or liquid fuel is being charged. The main modules in steps S1 to S13 relate to permission / prohibition processing for liquid fuel filling according to the present invention. Further, the sub-modules in steps S20 to S29 relate to the total fuel remaining amount calculation and warning processing based thereon based on the present invention. The submodule of steps S30 to 39 relates to a capacity changing process in which the capacity (quantity) of the gaseous fuel tank is changed according to the amount of boil-off gas that is gaseous fuel. As a precondition for these processes, the shutoff valve L1 of the
メインモジュールでは、ステップS1〜S11が、液体燃料充填中の処理となり、ステップS12及びS13が、運転中定期的に実施される処理となる。まず、液体燃料供給のための液体燃料充填口FIを覆う燃料蓋が開かれたか否かが調べられる(S1)。液体燃料供給のためにはまず燃料蓋を開けることが指示されることが前提だからである。燃料蓋が開けられていたら(S1:YES)、今度はそれが停車中に行われたものか否かが判断される(S2)。停車中ではない場合(S2:NO)走行中に誤って操作されただけと判断できるため何もしない。一方、停車中であった場合(S2:YES)、実際に液体燃料供給処理が要求されたものと判断でき、液体燃料スタンドで液体燃料の充填機と接続するための処理に移行する。 In the main module, steps S1 to S11 are processes during filling with liquid fuel, and steps S12 and S13 are processes that are periodically performed during operation. First, it is checked whether or not the fuel cover covering the liquid fuel filling port FI for supplying liquid fuel has been opened (S1). This is because it is premised on that it is instructed to first open the fuel lid for supplying liquid fuel. If the fuel cover has been opened (S1: YES), it is next determined whether or not it was performed while the vehicle was stopped (S2). If the vehicle is not stopped (S2: NO), nothing is done because it can be determined that the vehicle has been erroneously operated while traveling. On the other hand, when the vehicle is stopped (S2: YES), it can be determined that the liquid fuel supply process is actually requested, and the process proceeds to a process for connecting to the liquid fuel filling machine at the liquid fuel stand.
次いで燃料電池システムが運転中であるか、すなわち燃料電池スタック100において発電中であるかが検査される(S3)。燃料電池システムが運転中である場合には(S3:YES)、燃料電池システムの運転を停止させる。例えば高圧補機45を停止して各遮断弁を閉鎖し、空気や水素ガスが燃料電池スタック100に供給されないようにする。
Next, it is inspected whether the fuel cell system is in operation, that is, whether the
次いで液体水素を充填する充填機との通信が確立したかが検査される(S5)。通信が確立できない場合には(S5:NO)そのまま処理を抜ける。 Next, it is inspected whether communication with a filling machine for filling liquid hydrogen has been established (S5). If communication cannot be established (S5: NO), the process is left as it is.
上記一連の処理で、燃料蓋が開いている場合(S1:NO)、停車中でない場合(S2:NO)、及び充填機との通信が確立できない場合(S5:NO)はいずれも遮断弁L1が開弁されることはなく、液体燃料の供給が禁止され、図4と図5で後述する燃料残量計算処理(S12)と容量変更処理(S13)のみが実施されることになる。 In the above series of processes, the shut-off valve L1 is used when the fuel cover is open (S1: NO), when the vehicle is not stopped (S2: NO), and when communication with the filling machine cannot be established (S5: NO). Is not opened, the supply of liquid fuel is prohibited, and only the remaining fuel amount calculation process (S12) and the capacity change process (S13) described later with reference to FIGS. 4 and 5 are performed.
さて、正しく充填機と電気的に接続され所定のプロトコルに従って通信の同期が取れ、正しくデータの送受信が行えるようになったら(S5:YES)、液体燃料の供給を許可するため、遮断弁L1が開放される(S6)。そして液体燃料充填口FIからの液体水素を液体燃料配管16経由で液体燃料タンク10に充填可能な状態になったら、液体水素要求信号が充填機に送信される(S7)。
Now, when the communication with the filling machine is correctly connected and communication is synchronized according to a predetermined protocol and data can be correctly transmitted and received (S5: YES), the shutoff valve L1 is set to permit the supply of liquid fuel. It is opened (S6). When liquid hydrogen from the liquid fuel filling port FI can be filled into the
液体水素要求信号を受信したら充填機は液体水素の液体燃料充填口FIからの注入を開始する。但し、燃料残量計算処理は、液体燃料の充填中はもちろん、自動車の走行中、つまり燃料の消費中も提起的に実施されるものである。液体燃料充填中は、燃料残量計算処理(S8)と容量変更処理(S9)が継続される。これらについては図4と図5で後述する。 Upon receiving the liquid hydrogen request signal, the filling machine starts injecting liquid hydrogen from the liquid fuel filling port FI. However, the remaining fuel amount calculation process is performed not only during the filling of the liquid fuel but also during the driving of the automobile, that is, during the consumption of the fuel. During the liquid fuel filling, the remaining fuel amount calculation process (S8) and the capacity change process (S9) are continued. These will be described later with reference to FIGS.
液体水素が順当に液体燃料タンク10に充填され、液体燃料タンク10がフル充填状態であることを示す全充填信号が出力されていれば(S10:YES)、充填機に対して液体水素の供給を停止するように要求する液体水素停止要求信号が出力され、充填に関する全てのバルブ、つまり遮断弁L1、逆止弁W1〜W3が閉鎖され、処理が終了する(S11)。
If liquid hydrogen is filled in the
以上の処理が終了したら、充填機の接続が解除され、燃料蓋が閉められて、再び当該燃料電池システムを運転させることが可能になる。電源制御部5は必要に応じて遮断弁G1〜G3を開放してボイルオフガスを供給配管18及び主配管19経由で燃料電池スタック100に供給すればよい。
When the above processing is completed, the filling machine is disconnected, the fuel cover is closed, and the fuel cell system can be operated again. The power
以降は、必要に応じて充填された液体水素またはボイルオフガスが利用されていく。すなわち、使用条件に合致した場合に遮断弁G1〜G3が圧力に応じて開放され、気体燃料タンク13から12、さらに11へと順にボイルオフガスが放出され利用されていく。 Thereafter, liquid hydrogen or boil-off gas filled as required is used. That is, when the use conditions are met, the shutoff valves G1 to G3 are opened according to the pressure, and the boil-off gas is sequentially released from the gaseous fuel tank 13 to 12, and further used.
図4に、本発明に係る燃料残量計算処理のフローチャートを示す。当該処理は、図3のメインモジュールで、液体燃料充填時(S8)にも通常運転時(S12)にも実施されるものである。 FIG. 4 shows a flowchart of the remaining fuel amount calculation process according to the present invention. This processing is performed in the main module of FIG. 3 both when filling liquid fuel (S8) and during normal operation (S12).
図4において、まず各タンク内のボイルオフガス残量が計算される。気体燃料タンク11〜13のそれぞれについて、圧力センサp4〜p6の計測値に基づいて内圧が求められ、温度センサt2〜t4の計測値に基づいてタンク内温度が求められ、求められたタンク内圧とタンク内温度とに基づいて、各気体燃料タンク11〜13のそれぞれに充填され、または残留しているボイルオフガスの量Q1〜Q3が演算される(S20)。 In FIG. 4, first, the remaining amount of boil-off gas in each tank is calculated. For each of the gaseous fuel tanks 11 to 13, the internal pressure is obtained based on the measured values of the pressure sensors p4 to p6, the tank internal temperature is obtained based on the measured values of the temperature sensors t2 to t4, and the obtained tank internal pressure and Based on the temperature in the tank, the amounts Q1 to Q3 of the boil-off gas filled in or remaining in each of the gaseous fuel tanks 11 to 13 are calculated (S20).
また液体燃料タンク10については、液体燃料タンク10に設けられたレベルゲージLGが参照され、液体燃料タンク10内部の液体水素の液面位置が計測され、それに基づいて液相の液体水素の残量Q4が計算される。その液体水素の残量Q4の残りの空間が気相であるボイルオフガスの容積として把握できる。そこで液体燃料タンク10に設けられた圧力センサp3と温度センサt1とに基づいてこの気相のボイルオフガスの内圧と温度が演算され、液体燃料タンク10の内部のボイルオフガスの残量Q5が演算される(S21)。
As for the
そしてステップS20で求めた気体燃料タンク11〜13中のボイルオフガス残量Q1〜Q3と、ステップS21で求めた液体燃料タンク10の気相部分のボイルオフガス残量Q5とを合計して、気体燃料の総量Q6が求められる(S22)。次いでステップS21で求められた液体燃料タンク10内の液体水素の残量Q4から、この液体水素が気化した場合に得られるボイルオフガスの総量Q7を換算する(S23)。この換算には、ステップS20やS21におけるボイルオフガスの残量と同等に扱うため、温度や圧力の条件を一致させた場合の残量として演算される。このようにして把握された気相状態のボイルオフガス総残量Q6と液相の液体水素のボイルオフガスへの換算量Q7との合計値が利用可能な総燃料残量となる。なお、ここでは液体燃料の液量を気体燃料であるボイルオフガスの容積に換算していたが、逆にボイルオフガスの容量を液相の液体燃料の液量に換算して総燃料残量を把握してもよい。
Then, the boil-off gas remaining amount Q1 to Q3 in the gaseous fuel tanks 11 to 13 obtained in step S20 and the boil-off gas remaining amount Q5 in the gas phase portion of the
次いで、算出された総燃料残量に基づいて、警告の要否は判断される。まず、総量Q6+Q7の燃料残量でどのくらいの走行可能かを示す走行可能距離D1が演算される(S24)。これは当該自動車について平均的に把握されている燃費等の情報に基づいて計算可能である。 Next, the necessity of warning is determined based on the calculated total fuel remaining amount. First, a travelable distance D1 is calculated which indicates how much the vehicle can travel with the total amount of fuel Q6 + Q7 (S24). This can be calculated on the basis of information such as fuel economy that is averaged for the vehicle.
次いでナビゲーション装置6に現在位置を問い合わせるコマンドが送信され、返信された現在位置情報から現在位置Pcが取得される(S25)。同様に、取得された現在位置Pcの直近の液体燃料供給所の位置Psについてもナビゲーション装置6に問い合わせのコマンドが送信され、液体燃料供給所の位置Psが所得される(S26)。そして現在位置Pcと液体燃料供給所の位置Psとに基づいて両者の距離D2が計算される(S27)。この計算は、単純に現在位置Pcと液体燃料供給所の位置Psとの直線距離を求めてもよいし、この二つの位置間を結ぶ道路を結んだ経路長をナビゲーション装置6に問い合わせることで求めてもよい。
Next, a command for inquiring about the current position is transmitted to the
両地点の距離が得られたら、ステップS24で算出した現在の燃料残量で走行可能な距離D1と、直近の液体燃料供給所までの距離D2とを比較する(S28)。このとき単純に両距離を比較すると、直近の液体燃料供給所を通過してしまった場合や道に迷った場合に燃料が無くなり、いわゆるガス欠状態になってしまう可能性がある。このため一定のマージンβを設け、余裕を持って燃料残量警告ができるように比較する。 When the distance between the two points is obtained, the distance D1 that can be traveled with the current remaining fuel amount calculated in step S24 is compared with the distance D2 to the nearest liquid fuel supply station (S28). If the two distances are simply compared at this time, there is a possibility that the fuel will run out if the vehicle has passed through the latest liquid fuel supply station or if it has lost its way, resulting in a so-called out-of-gas condition. For this reason, a constant margin β is provided, and the comparison is performed so that the remaining fuel warning can be given with a margin.
走行可能距離D1が直近の液体燃料供給所までの距離D2とマージンβとの合計より大きい場合(S28:NO)、まだ十分な燃料残量があるものとして処理を終了する。一方、走行可能距離D1が直近の液体燃料供給所までの距離D2とマージンβとの合計以下になってきた場合(S28:YES)、そろそろ液体燃料供給所に向かうべきことをドライバに知らせる必要がある。そのために適当な燃料不足警告が行われる(S29)。この燃料不足警告は、例えば燃料切れランプを点灯させる等が考えられる。 If the travelable distance D1 is greater than the sum of the distance D2 to the nearest liquid fuel supply station and the margin β (S28: NO), the process is terminated assuming that there is still sufficient fuel remaining. On the other hand, when the travelable distance D1 becomes equal to or less than the sum of the distance D2 to the nearest liquid fuel supply station and the margin β (S28: YES), it is necessary to inform the driver that it is time to go to the liquid fuel supply station. is there. Therefore, an appropriate fuel shortage warning is issued (S29). As this fuel shortage warning, for example, a fuel out lamp may be turned on.
図5に、容積変更処理のフローチャートを示す。この容積変更処理は、ボイルオフガスの残量に応じて、利用する気体燃料タンクの数(充填容積)を変更していく処理であり、図3のメインモジュールにおいて、液体燃料充填時(S9)にも通常運転時(S13)にも実施されるものである。 FIG. 5 shows a flowchart of the volume changing process. This volume changing process is a process of changing the number of gas fuel tanks to be used (filling volume) in accordance with the remaining amount of boil-off gas. In the main module of FIG. 3, at the time of liquid fuel filling (S9). Are also carried out during normal operation (S13).
まず、燃料残量計算処理(図4)で得られた液体燃料タンク10のボイルオフガス残量Q5が、所定値Qa以上である場合(S30:YES)、逆止弁W1〜W3の全てが開放される(S31)。この所定値Qaとは、液体燃料タンク10の内部がかなり高圧になっている状態におけるボイルオフガス量であり、液体燃料タンク10のみならず気体燃料タンク11にもボイルオフガスを分散して充填していくべきボイルオフガス量のしきい値である。
First, when the remaining boil-off gas amount Q5 of the
全逆止弁W1〜W3を開放する必要が無かった場合、つまり液体燃料タンク10のボイルオフガス量Q5が所定値Qaより小さい場合(S30:NO)、容量変更処理の本体に移行する。最初に、気体燃料タンク11についてのボイルオフガス残量Q1が所定値Qb以下かが判定される。ボイルオフガス残量Q1が所定値Qb以下の場合には(S32:YES)、逆止弁W1が開放される(S33)。この処理に基づき、充填時には優先的に気体燃料タンク11へボイルオフガスが充填配管17経由で充填されていき、消費時にはこの気体燃料タンク11からボイルオフガスの利用が行われる。所定値Qbは、気体燃料タンク12にもボイルオフガスを充填していくべき場合のボイルオフガス量のしきい値である。
When it is not necessary to open all the check valves W1 to W3, that is, when the boil-off gas amount Q5 of the
また気体燃料タンク11のボイルオフガス残量Q1が前記所定量Qbより大きく、かつ、所定値Qcより小さい範囲では(S34:YES)、気体燃料タンク11の逆止弁W1が閉鎖され、逆止弁W2が開放される(S35)。この処理により、気体燃料タンク12への優先的なボイルオフガスの充填や気体燃料タンク12からのボイルオフガスの優先利用が可能になる。この所定値Qcは、気体燃料タンク13にもボイルオフガスを充填していくべき場合のボイルオフガス量のしきい値である。 When the remaining amount B1 of the boil-off gas in the gaseous fuel tank 11 is larger than the predetermined amount Qb and smaller than the predetermined value Qc (S34: YES), the check valve W1 of the gaseous fuel tank 11 is closed and the check valve is closed. W2 is released (S35). This process enables preferential filling of the gaseous fuel tank 12 with the boil-off gas and preferential use of the boil-off gas from the gaseous fuel tank 12. The predetermined value Qc is a threshold value of the boil-off gas amount when the gaseous fuel tank 13 should be filled with the boil-off gas.
さらに気体燃料タンク12のボイルオフガス残量Q2が前記所定量Qcより大きく、かつ、所定量Qdより小さい範囲では(S36:YES)、気体燃料タンク12の逆止弁W2が閉鎖され、逆止弁W3が開放される(S37)。この処理により、気体燃料タンク13への優先的なボイルオフガスの充填や気体燃料タンク13からのボイルオフガスの優先利用が可能になる。ここで、所定値Qdは、気体燃料タンク13も含めて全ての気体燃料タンク11〜13がフル充填状態となったことを示すボイルオフガス量のしきい値である。 Further, when the remaining amount B2 of the boil-off gas in the gaseous fuel tank 12 is larger than the predetermined amount Qc and smaller than the predetermined amount Qd (S36: YES), the check valve W2 of the gaseous fuel tank 12 is closed, and the check valve W3 is released (S37). By this processing, it becomes possible to preferentially fill the gas fuel tank 13 with the boil-off gas and to preferentially use the boil-off gas from the gas fuel tank 13. Here, the predetermined value Qd is a threshold value of the boil-off gas amount indicating that all the gaseous fuel tanks 11 to 13 including the gaseous fuel tank 13 have been fully filled.
そして気体燃料タンク13のボイルオフガス残量Q3が所定量Qdを超えている場合(S38:YES)、逆止弁W3が閉鎖される。全ての気体燃料タンク11〜13が充填されている状態である。 When the remaining boil-off gas amount Q3 in the gaseous fuel tank 13 exceeds the predetermined amount Qd (S38: YES), the check valve W3 is closed. In this state, all the gaseous fuel tanks 11 to 13 are filled.
以上、本実施形態によれば、液体燃料充填時には、液体燃料の残量Q4(Q7)と気体燃料の残量Q6との合計値に基づいて総燃料残量を演算するので、利用可能な燃料の総量を正確に把握でき、それに基づく告知も正しく行える。 As described above, according to the present embodiment, when the liquid fuel is filled, the total fuel remaining amount is calculated based on the total value of the remaining amount Q4 (Q7) of the liquid fuel and the remaining amount Q6 of the gaseous fuel. The total amount can be accurately grasped, and the announcement based on it can be performed correctly.
また本実施形態によれば、総燃料残量に基づいて、当該総燃料残量が不足する旨の告知を行えるので、ガス欠状態を未然に防ぐことが可能となる。 Further, according to the present embodiment, since it is possible to notify that the total fuel remaining amount is insufficient based on the total fuel remaining amount, it is possible to prevent a gas shortage state in advance.
また本実施形態によれば、液体燃料供給所までの距離D2と、総燃料残量により走行可能な距離D1との比較に基づいて警告の有無を判断するので、所定の燃料残量になった場合に一律に警告する場合に比べ、より正確で柔軟性のある警告が可能である。 Further, according to the present embodiment, the presence or absence of a warning is determined based on a comparison between the distance D2 to the liquid fuel supply station and the distance D1 that can be traveled based on the total fuel remaining amount. More accurate and flexible warnings are possible than when warnings are uniform.
さらに本実施形態によれば、気体燃料も利用する燃料と見なして気体燃料の残量に応じて液体燃料の充填量を制限するので、適正な量の燃料を充填可能である。 Furthermore, according to the present embodiment, the amount of liquid fuel is limited according to the remaining amount of the gaseous fuel on the assumption that the gaseous fuel is also used, so that an appropriate amount of fuel can be filled.
さらにまた本実施形態によれば、自動車が停車中か、及び液体燃料充填機との通信状態が確立されたかに基づいて充填を許可する遮断弁L1の開閉を制御するので、正しく充填可能条件を判定することが可能である。 Furthermore, according to the present embodiment, the opening / closing of the shutoff valve L1 that permits filling is controlled based on whether the vehicle is stopped and the communication state with the liquid fuel filling machine is established. It is possible to determine.
また本実施形態によれば、ボイルオフガスの量に応じて気体燃料タンク11〜13の有効無効が制御され、気体燃料であるボイルオフガスを充填するための容積が変更される。この一連の処理によって、ボイルオフガスの量が相対的に少ないときは少ない容積で、ボイルオフガスの量が相対的に多くなるに連れそれに応じた容積でボイルオフガスを充填するように容積を変更していくことができ、燃料電池スタック100の入口における供給圧力をある程度以上に保つことができる。
Moreover, according to this embodiment, the validity of the gaseous fuel tanks 11-13 is controlled according to the amount of boil-off gas, and the volume for filling the boil-off gas which is gaseous fuel is changed. By this series of processing, the volume is changed so that the boil-off gas is filled at a small volume when the amount of the boil-off gas is relatively small and as the boil-off gas is relatively large. Therefore, the supply pressure at the inlet of the
また実施形態によれば、各逆止弁W1〜W3の開弁圧力が互いに異なるように設定されているので、開弁圧力を低く設定した逆止弁W1に対応づけられた気体燃料タンク11から順にボイルオフガスが充填されていき、ボイルオフガスの量に応じて気体燃料タンク全体の容積を変更させることができる。 Further, according to the embodiment, since the valve opening pressures of the check valves W1 to W3 are set to be different from each other, from the gaseous fuel tank 11 associated with the check valve W1 with the valve opening pressure set low. The boil-off gas is filled in order, and the volume of the entire gaseous fuel tank can be changed according to the amount of the boil-off gas.
さらに実施形態によれば、当初のボイルオフガスの量Q5が所定値Qaよりも大きい場合に、複数の気体燃料タンク11〜13にボイルオフガスを同時に充填可能に構成したので、ボイルオフガスの量が相対的に多かった場合に大きな充填容積を確保で、充填圧力を極端に高めることなくボイルオフガスの充填が行える。 Furthermore, according to the embodiment, when the initial amount B5 of the boil-off gas is larger than the predetermined value Qa, the boil-off gas can be filled in the plurality of gaseous fuel tanks 11 to 13 at the same time. In the case of a large amount, a large filling volume can be ensured, and the boil-off gas can be filled without extremely increasing the filling pressure.
さらにまた実施形態によれば、液体燃料配管16を燃料電池スタック100に連通する主配管19と連結させる遮断弁L2を備えたので、液体燃料配管16中のボイルオフガスを優先的に燃料電池スタック100に供給可能であり、液体水素の利用効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the embodiment, since the shutoff valve L2 for connecting the
(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、燃料蓋が開いていること、停車中であること、充填機との通信ができたことの全ての条件を満たした場合に液体燃料の充填を許可したが、これらのうちいずれか一つの条件で充填を許可してもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and applied.
For example, in the above embodiment, the liquid fuel is allowed to be charged when all the conditions that the fuel cover is open, the vehicle is stopped, and the communication with the filling machine can be satisfied. Filling may be permitted under any one of the conditions.
また、上記実施形態では、ガス欠の判断をナビゲーション装置6の情報を利用して実施していたが、現在の総燃料残量と最寄りの液体燃料供給所までに必要な燃料量との関係を把握できれば十分であるため、必ずしもナビゲーション装置の補助を必要としない。例えば、外部から与えられる燃料供給に関する位置情報を利用することも可能である。
In the above embodiment, the lack of gas is determined using the information of the
また、上記実施形態では、取り扱う液体燃料として液体水素を例にして説明しているが、沸点が比較的低く、ボイルオフガスの発生が予想される燃料であれば、同様の思想を適用可能である。 In the above embodiment, liquid hydrogen is described as an example of the liquid fuel to be handled. However, the same idea can be applied to any fuel that has a relatively low boiling point and is expected to generate boil-off gas. .
さらに本発明は、燃料電池システムを搭載する車両、船舶、航空機などの移動体のみならず、ビル、家屋などの閉空間に定置された燃料電池システムにも適用することが出来る。 Furthermore, the present invention can be applied not only to a moving body such as a vehicle, a ship, and an aircraft equipped with a fuel cell system, but also to a fuel cell system placed in a closed space such as a building or a house.
1 水素ガス供給系、2 空気供給系、3 冷却系、4 電力系、5 制御部、6 ナビゲーション装置、100 燃料電池スタック、10 液体燃料タンク、11〜13 気体燃料タンク、14、24 気液分離器、15 水素ポンプ、21 エアクリーナ、22 コンプレッサ、23 加湿器、25 希釈器、26 消音器、31 ラジエタ、32 ファン、33 冷却ポンプ、34 冷却装置、40 DC−DCコンバータ、41 バッテリ、42 トラクションインバータ、43 トラクションモータ、44 補機インバータ、45 高圧補機、60 位置情報制御部、61 角速度センサ、62 加速度センサ、63 車輪速センサ、64 DPS受信部、65 表示制御部、66 ディスプレイ、67 ディスクドライブ、68 入出力(I/O)装置、FI 液体燃料充填口、RV1、RV2、W1〜W3 逆止弁、L1〜5、G1〜G3 遮断弁、R1〜5 調圧弁、C1〜C4 ロータリーバルブ、p1〜p6,p10,p11 圧力センサ、t1〜t6 温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
液体燃料の残量と当該液体燃料から気化した気体燃料の残量との合計値に基づいて総燃料残量を演算可能に構成されたことを特徴とする液体燃料消費装置。 A liquid fuel consuming device in which liquid fuel is supplied from the outside,
A liquid fuel consuming apparatus configured to be able to calculate a total fuel remaining amount based on a total value of a remaining amount of liquid fuel and a remaining amount of gaseous fuel vaporized from the liquid fuel.
前記気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、を備え、
前記液体燃料タンクには、前記液体燃料の他に前記気体燃料の一部が含まれている、請求項1に記載の液体燃料消費装置。 A liquid fuel tank for storing the liquid fuel;
A gaseous fuel tank for storing the gaseous fuel,
The liquid fuel consuming apparatus according to claim 1, wherein the liquid fuel tank includes a part of the gaseous fuel in addition to the liquid fuel.
測位された当該液体燃料消費装置の位置情報と前記液体燃料供給所の位置情報とに基づいて、前記液体燃料供給所までの距離を演算する、請求項5に記載の液体燃料消費装置。 A position positioning device for positioning the position of the liquid fuel consumption device;
The liquid fuel consumption device according to claim 5, wherein a distance to the liquid fuel supply station is calculated based on the measured position information of the liquid fuel consumption device and the position information of the liquid fuel supply station.
当該液体燃料から気化した気体燃料の残量に基づいて当該液体燃料の充填量を制限可能に構成されたことを特徴とする液体燃料消費装置。 A liquid fuel consuming device in which liquid fuel is supplied from the outside,
A liquid fuel consumption device configured to be able to limit a filling amount of the liquid fuel based on a remaining amount of gaseous fuel vaporized from the liquid fuel.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005010278A JP2006200564A (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Liquid fuel supply system |
PCT/JP2006/301081 WO2006078047A1 (en) | 2005-01-18 | 2006-01-18 | Liquid fuel consumption device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005010278A JP2006200564A (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Liquid fuel supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006200564A true JP2006200564A (en) | 2006-08-03 |
Family
ID=36692415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005010278A Pending JP2006200564A (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Liquid fuel supply system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006200564A (en) |
WO (1) | WO2006078047A1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078076A (en) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Suzuki Motor Corp | Fuel supply device of fuel cell system |
KR100847782B1 (en) | 2007-07-05 | 2008-07-23 | 한국가스공사 | Estimating method for lng of the total stock in lng storing tank |
JP2010204010A (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Kubota Corp | Indicator device for remaining amount in tank |
EP2457762A1 (en) * | 2009-07-21 | 2012-05-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel system and vehicle |
JP2018538495A (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-27 | エンジーEngie | Method and system for calculating the free standing time of an uncooled tank containing LNG in real time |
JP2020056416A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社ネリキ | Valve device and valve device location confirmation system |
JP2021524412A (en) * | 2018-05-18 | 2021-09-13 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフトBayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vehicles with a pressure vessel system and how to drive a vehicle |
US11588163B2 (en) | 2020-07-30 | 2023-02-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell mount apparatus |
DE102012218994B4 (en) | 2012-10-18 | 2024-02-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for determining the filling level of a cryogenic pressure tank |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5474436B2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | Gas filling system |
CN104678874B (en) * | 2014-12-09 | 2017-11-07 | 上海三进科技发展有限公司 | A kind of blowing type liquid level telemetry system |
DE102022114781B4 (en) * | 2022-06-13 | 2024-02-08 | Daimler Truck AG | Method for operating a fuel cell system of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, and motor vehicle |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10176796A (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-30 | Makoto Ikegami | Storage tank for lng |
JP2000009298A (en) * | 1998-06-23 | 2000-01-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Inventory management method for liquefied natural gas storage facility |
JP2002257618A (en) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Toyota Motor Corp | Method for detecting storage condition of mixed fuel tank |
JP2003056799A (en) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Honda Motor Co Ltd | Boil off-gas treating device |
-
2005
- 2005-01-18 JP JP2005010278A patent/JP2006200564A/en active Pending
-
2006
- 2006-01-18 WO PCT/JP2006/301081 patent/WO2006078047A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078076A (en) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Suzuki Motor Corp | Fuel supply device of fuel cell system |
KR100847782B1 (en) | 2007-07-05 | 2008-07-23 | 한국가스공사 | Estimating method for lng of the total stock in lng storing tank |
JP2010204010A (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Kubota Corp | Indicator device for remaining amount in tank |
CN102470750B (en) * | 2009-07-21 | 2015-11-25 | 丰田自动车株式会社 | Fuel system and vehicle |
EP2457762A4 (en) * | 2009-07-21 | 2013-09-18 | Toyota Motor Co Ltd | Fuel system and vehicle |
US8844662B2 (en) | 2009-07-21 | 2014-09-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel system and vehicle |
EP2457762A1 (en) * | 2009-07-21 | 2012-05-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel system and vehicle |
DE102012218994B4 (en) | 2012-10-18 | 2024-02-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for determining the filling level of a cryogenic pressure tank |
JP2018538495A (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-27 | エンジーEngie | Method and system for calculating the free standing time of an uncooled tank containing LNG in real time |
US10962175B2 (en) | 2015-12-18 | 2021-03-30 | Engie | Method and system for calculating, in real-time, the duration of autonomy of a non-refrigerated tank containing LNG |
JP2021524412A (en) * | 2018-05-18 | 2021-09-13 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフトBayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vehicles with a pressure vessel system and how to drive a vehicle |
JP7339281B2 (en) | 2018-05-18 | 2023-09-05 | バイエリッシェ モトーレン ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフト | Vehicles with Pressure Vessel Systems and Methods of Driving Vehicles |
JP2020056416A (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社ネリキ | Valve device and valve device location confirmation system |
JP7313028B2 (en) | 2018-09-28 | 2023-07-24 | 株式会社ネリキ | Valve device and valve device position confirmation system |
US11588163B2 (en) | 2020-07-30 | 2023-02-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell mount apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006078047A1 (en) | 2006-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006200564A (en) | Liquid fuel supply system | |
US8956778B2 (en) | Cathode flow split control and pressure control for a vehicle fuel cell power system | |
US10008728B2 (en) | Fuel cell system and mobile article | |
US8962208B2 (en) | Predictive cathode compressor speed control in a fuel cell power system | |
US8227123B2 (en) | Fuel cell system and current control method with PI compensation based on minimum cell voltage | |
US8268501B2 (en) | Fuel cell system, control method therefor, and movable body | |
JP5833808B2 (en) | Moving body | |
US20080110514A1 (en) | Fuel Tank System | |
KR101086375B1 (en) | Fuel cell system and its operation method | |
CN101399355B (en) | Open-loop system and method for fuel cell stack start-up with low-voltage source | |
US8263270B2 (en) | Fuel cell vehicle and water discharging method for fuel cell vehicle | |
US8652699B2 (en) | Fuel cell system | |
JP3572455B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2011001991A (en) | Hydrogen filling system | |
US20080166607A1 (en) | Fuel Cell System and Transporting Equipment Including the Same | |
US7335430B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4748381B2 (en) | Anomaly detection device | |
JP2006200563A (en) | Liquid fuel supply system | |
US8889311B2 (en) | Cathode pressure control utilizing a capacitance model | |
US9142846B2 (en) | Fuel cell system and fuel cell activation method | |
JP2006207654A (en) | Fuel supply system | |
JP2007193993A (en) | Fuel cell system and its control method | |
JP2008071539A (en) | Fuel battery system and fluid distribution method of fuel battery stack | |
US11695137B2 (en) | Fuel cell vehicle and method of stopping the same | |
JP5074723B2 (en) | Fuel cell system and starting method thereof |