JP2006313664A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池車両に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell vehicle.
従来、固体高分子型燃料電池(以下、燃料電池とする)を搭載した燃料電池車両、例えば燃料電池自動車では、燃料電池から排出される排出酸化剤ガスなどの排出ガスを燃料電池車両の外部に排出する場合には、燃料電池車両の後方から排出している。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a fuel cell vehicle equipped with a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter referred to as a fuel cell), for example, a fuel cell vehicle, exhaust gas such as exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell vehicle. When discharging, it is discharged from the rear of the fuel cell vehicle.
しかし、燃料電池車両の後方から排出ガスを排出する場合、燃料電池から燃料電池車両の外部へ排出ガスを排出するための排出路の長さが長くなる。外気温度が低い場合、例えば氷点下での運転時などには排出路内で徐々に排出ガスの温度が下がり、排出ガス中の水が凍結し、排出路の内壁に氷が付着するおそれがある。そのため流路抵抗が大きくなり、排出ガスの流れが悪くなるといった問題点がある。 However, when exhaust gas is discharged from the rear of the fuel cell vehicle, the length of the discharge path for discharging the exhaust gas from the fuel cell to the outside of the fuel cell vehicle becomes long. When the outside air temperature is low, for example, when operating below freezing, the temperature of the exhaust gas gradually decreases in the discharge path, water in the exhaust gas freezes, and ice may adhere to the inner wall of the discharge path. Therefore, there is a problem that the flow path resistance is increased and the flow of exhaust gas is deteriorated.
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、例えば氷点下での運転時などに、排出路における水の凍結を防止し、排出ガスを燃料電池車両の外部へ排出することを目的とする。 The present invention was devised to solve such problems. For example, when operating under freezing, water is prevented from freezing in the discharge passage, and exhaust gas is discharged outside the fuel cell vehicle. With the goal.
本発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電する燃料電池を備えた燃料電池車両において、燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出する第1排出路と、燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出し、第1排出路よりも長さが短い第2排出路と、第1排出路内でのカソードから排出されるガスの流路抵抗を推定する流路抵抗推定手段と、第1排出路または第2排出路と燃料電池との連結を選択的に切り替える切換手段と、を備える。そして切換手段は、流路抵抗が所定値よりも大きい場合に、燃料電池と第2排出路とを連結する。 In the present invention, in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas, a first discharge path for discharging gas discharged from the cathode of the fuel cell to the outside, and discharge from the cathode of the fuel cell. A second discharge path having a shorter length than the first discharge path, and a flow path resistance estimation means for estimating a flow path resistance of the gas discharged from the cathode in the first discharge path And a switching means for selectively switching the connection between the first discharge path or the second discharge path and the fuel cell. The switching means connects the fuel cell and the second discharge path when the flow path resistance is greater than a predetermined value.
本発明によると、燃料電池のカソードから排出されるガスを第1排出路に流し、例えば排出酸化剤ガス中に含まれる水が凍結し、流路抵抗が大きくなる恐れがある場合に、第1排出路よりも長さが短い第2排出路を用いて排出酸化剤ガスを燃料電池車両から排出するので、例えば氷点下時でも第1排出路内の凍結を防止して、排出酸化剤ガスを燃料電池車両の外部へ排出することができる。 According to the present invention, when the gas discharged from the cathode of the fuel cell flows through the first discharge path, for example, when water contained in the exhaust oxidant gas is frozen and the flow path resistance may increase, the first Since the discharged oxidant gas is discharged from the fuel cell vehicle using the second discharge path that is shorter than the discharge path, for example, freezing in the first discharge path is prevented even when the temperature is below freezing, and the discharged oxidant gas is used as fuel. It can be discharged outside the battery vehicle.
本発明の第1実施形態の燃料電池車両に搭載する燃料電池システムの概略構成について図1を用いて説明する。なお、この実施形態では燃料電池自動車について説明するが、燃料電池自動車に限られることはない。 A schematic configuration of a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, although this embodiment demonstrates a fuel cell vehicle, it is not restricted to a fuel cell vehicle.
この実施形態は水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池1と、燃料電池1のアノード2から排出される排出水素を循環させる循環流路10と、燃料電池1のカソード3から排出される排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出するための排出路20と、切替弁(切替手段)4を介して排出路20と連結し、カソード3から排出される排気ガスを燃料電池自動車の後方より外部へ排出する第1排出路21と、切替弁4を介して排出路20と連結し、カソード3から排出される排気ガスを燃料電池自動車の下部から排出する第2排出路22と、を備える。また、循環流路10と排出路20を連結する連結路11を備え、連結路11にはパージ弁(開閉弁)5を配設する。
In this embodiment, a
燃料電池1は固体高分子電解質膜を有する固体高分子型燃料電池であり、動作温度が約70℃と比較的低く、燃料電池1から排出される排出燃料ガス、排出酸化剤ガスの温度はエンジンなどの内燃機関を搭載した車両よりも低い。なお、燃料電池1は燃料電池自動車の前側に搭載する。
The
循環流路10には、排出水素を循環させる水素循環ポンプ6と、アノード2から排出される排出水素中の水素濃度を検出する水素濃度センサ(燃料ガス濃度検出手段)7と、を備える。
The
排出路20には、排出空気中の水分を凝縮し、凝縮水を蓄える水回収装置8を備える。
The
水回収装置8は、排出空気中の水分を分離させる気液分離装置を有しており、これによって分離した水分を凝縮し、凝縮水を蓄える装置である。蓄えられた水は加湿器(図示せず)へ供給し、燃料電池1へ供給する水素、または空気を加湿するために利用する。また、水回収装置8に蓄えられた水が規定水量よりも多くなると、ドレインバルブ(図示せず)から燃料電池自動車の外部へ排出する。水回収装置8を通った排出空気中には気液分離装置によって分離されなかった水分が含まれる。
The
切替弁4は、燃料電池1付近に設けられ、燃料電池自動車の運転状態に応じて排出路20と、第1排出路21または第2排出路22との連通状態を選択的に切り替える。
The
第1排出路21は、切替弁4から燃料電池自動車の後方まで延びる排出路であり、その途中に第1排出路21の温度を検出する温度センサ(温度検出手段)30を備える。第1排出路21は、カソード3から排出される排出空気と循環流路10によって循環する排出水素中に窒素などの不純ガスが多く混入した場合の排出水素とを燃料電池自動車の後方から外部へ排出する。第1排出路21の内壁は排気ガス中に含まれる水が内壁に付着し難いように、例えば撥水剤などを塗布し、撥水処理などを施す。また、例えば氷点下時などに水が凍結することを防止するために第1排出路21の外壁を断熱部材、保温材で覆う。第1排出路21は熱伝導性の低い部材を用いることが望ましい。なお、ここでは燃料電池自動車の後方から排出空気などを燃料電池自動車の外部へ排出したが、燃料電池自動車の燃料電池自動車の横方向から排出しても良い。
The
第2排出路22は開口部が切替弁4よりも鉛直方向下側に位置し、切替弁4から鉛直方向下向きに延びる排出路である。つまり、第2排出路22は燃料電池自動車の前側に位置し、開口部が地面を向いた排出路である。そのため排出空気中に含まれる水分が液化した場合でも、重力によって水が速やかに燃料電池自動車の外部へ排出することができる。また、第2排出路22は第1排出路21よりも長さが短く、カソード3から排出される排出空気を、第1排出路21を用いる場合よりも短い時間で燃料電池自動車の外部へ排出することができる。そのため気温が低い場合などに第2排出路22を用いて排出空気を排出することで、燃料電池自動車の内部における水の凍結を抑制することができる。第2排出路22も第1排出路21と同様に内壁に撥水処理を施し、外壁を断熱部材、保温材などで覆う。なお、第2排出路22は、開口部が切替弁4よりも鉛直方向下側に位置し、重力によって水を燃料電池自動車の外部へ排出できれば良く、鉛直方向下向きに延設する形状に限られることはない。第2排出路22は熱伝導性の低い部材を用いることが望ましい。
The
また、温度センサ30によって検出する温度によって、切替弁4による第1排出路21または第2排出路22と排出路20との連通状態を切り替え、パージ弁5の開閉を制御するコントローラ40を備える。
In addition, a
以上の構成によって、カソード3から排出される排出空気を切替弁4によって第1排出路21または第2排出路22から燃料電池自動車の外部へ排出する。
With the above configuration, the exhaust air discharged from the
次にコントローラ40による切替弁4、パージ弁5の制御について図2のフローチャートを用いて説明する。
Next, control of the
ステップS100では、温度センサ30によって第1排出路21の温度Tを検出する。そして温度Tと所定温度T1とを比較して、温度Tが所定温度T1よりも高い場合には、ステップS101へ進み、温度Tが所定温度T1よりも低い場合には、ステップS106ヘ進む。所定温度T1は、カソード3から排出された排出空気を第1排出路21に導入した場合に、排出空気中に含まれる水が第1排出路21内で凍結する温度であり、実験などにより予め設定する温度である(ステップS100が流路抵抗推定手段を構成する)。
In step S100, the
ステップS101では、温度Tが所定温度T1よりも高いので、切替弁4によって排出路20と第1排出路21とを連通する。温度Tが所定温度T1よりも高い場合には、排出空気中の水分が第1排出路21内で凍結しないので、第1排出路21を用いて燃料電池自動車の後方から排出空気を排出する。
In step S101, since the temperature T is higher than the predetermined temperature T1, the
なお、所定温度T1を例えば運転者が冷房を使用する一般的な温度としても良い。これにより冷房を使用した場合に、排出空気を第1排出路21を用いて燃料電池自動車の後方から排出するので、排出空気によってキャビン内部が温まるのを防止し、空調の負担を小さくすることができる。
The predetermined temperature T1 may be a general temperature at which the driver uses cooling. As a result, when cooling is used, exhaust air is discharged from the rear of the fuel cell vehicle using the
ステップS102では、水素濃度センサ7によってアノード2を循環している排出水素中の水素濃度dを検出する。そして水素濃度dが所定濃度d1よりも低い場合にはステップS103へ進む。所定濃度d1は予め設定された濃度であり、燃料電池1における発電効率を十分に高く維持できる水素濃度である。
In step S <b> 102, the hydrogen concentration d in the discharged hydrogen circulating through the
ステップS103では水素濃度dが所定濃度d1よりも低い、つまり排出水素中に不純ガスが多く混入しているので、パージ弁5を開き第1排出路21を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。
In step S103, the hydrogen concentration d is lower than the predetermined concentration d1, that is, a large amount of impure gas is mixed in the discharged hydrogen, so the
ステップS104では水素濃度センサ7によって排出水素中の水素濃度dを検出する。そして検出した水素濃度dと所定濃度d2とを比較して、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなるとステップS105へ進む。所定濃度d2はステップS102における所定濃度d1よりも高い濃度である。なお、所定濃度d2を所定濃度d1と等しい濃度としても良い。
In step S104, the hydrogen concentration d in the discharged hydrogen is detected by the
ステップS105では、パージ弁5を閉じて、アノード2から排出された排出水素を循環流路10によってアノード2へ循環させる。
In step S <b> 105, the
ステップS102からステップS105までの制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第1排出路21を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第1排出路21によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、水素が車体の内部に混入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
By the control from step S102 to step S105, when the hydrogen concentration in the discharged hydrogen is low, the discharged hydrogen is discharged outside the fuel cell vehicle using the
一方、ステップS106では、温度Tが所定温度T1よりも低いので、切替弁4によって排出路20と第2排出路22とを連通する。温度Tが所定温度T1よりも低い場合には、排出空気中の水が第1排出路21内で凍結する恐れがあるので、第1排出路21よりも切替弁4から燃料電池自動車の外部までの長さが短い第2排出路22を用いて排出空気を排出する。これによって排出空気中の水の凍結を防止することができる。また、燃料電池自動車の前側に位置する第2排出路22から排出空気を排出するので、低温時に燃料電池自動車を下面側から排出空気によって温めることができる。
On the other hand, in step S106, since the temperature T is lower than the predetermined temperature T1, the
ステップS107では、水素濃度センサ7によってアノード2を循環している排出水素中の水素濃度dを検出する。そして水素濃度dが所定濃度d1よりも低い場合には、ステップS108へ進む。水素濃度dが所定濃度d1よりも高い場合には、この制御を終了する。
In step S107, the
ステップS108では、切替弁4によって排気管20と第1排出路21とを連通し、またパージ弁5を開く。これによって水素濃度dが低くなった排出水素を第1排出路21を用いて燃料電池自動車の外部へ排出する。
In step S108, the switching
第2排出路22は、燃料電池自動車の前側に設けられているので、第2排出路22から燃料電池自動車の外部へ排出水素を排出すると、排出水素中に含まれる微量の水素が燃料電池自動車の内部へ入り、空気中の酸素と反応して発熱する恐れがあり、燃料電池自動車が劣化する恐れがある。そのためこの実施形態では、排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する場合には、第1排出路21を用いて燃料電池自動車の後方から排出することで発熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
Since the
また、この場合にはアノード2から排出水素が排出され、カソード3から排出空気が排出されるので、第1排出路21では圧力が高くなり、流速が早くなる。そのため排出空気中の水分の温度が低くなり凍結する前に排出水素または排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。また、第1排出路21の内壁に氷が付着している場合には、付着した氷を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
Further, in this case, the discharged hydrogen is discharged from the
ステップS109では、水素濃度センサ7によって排出水素中の水素濃度dを検出し、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなるとステップS110へ進む。
In step S109, the
ステップS110では、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなったので、切替弁4によって排出路20と第2排出路22とを連通し、パージ弁5を閉じる。これによりアノード2から排出された排出水素を循環流路10によって循環させる。
In step S110, since the hydrogen concentration d is higher than the predetermined concentration d2, the switching
以上の制御によって、第1排出路21の温度Tが所定温度T1よりも高い場合にはカソード3から排出される排出空気を、第1排出路21を用いて燃料電池自動車の後方から排出し、温度Tが所定温度T1よりも低い場合には排出空気を第1排出路21よりも短い第2排出路22を用いて排出する。これにより、燃料電池自動車において、排出路内での水の凍結を防止して、排出空気を排出することができる。
By the above control, when the temperature T of the
また、排出水素中の水素濃度が低くなった場合には、第1排出路21を用いて燃料電池自動車の後方から排出することで、排出水素が燃料電池自動車内部に混入して燃料電池自動車の劣化を抑制することができる。
Further, when the hydrogen concentration in the discharged hydrogen becomes low, the discharged hydrogen is mixed into the fuel cell vehicle by discharging from the rear of the fuel cell vehicle using the
なお、燃料電池1に要求される負荷が大きい場合、つまり排出空気中に含まれる水分が多い場合に、切替弁4によって排出空気を第2排出路22から排出しても良い。排出空気中に含まれる水量が多い場合には、第1排出路21よりも長さが短い第2排出路22から排出空気を排出することで、排出路内での水の凍結を防止することができる。
Note that when the load required for the
また、切替弁4、第1排出路21、第2排出路22を加熱する加熱装置を設け、切替弁4などの凍結を防止しても良い。
In addition, a heating device that heats the switching
本発明の第1実施形態の効果について説明する。 The effect of 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
この実施形態では、燃料電池1のカソード3から排出される排出空気を燃料電池自動車の外部に排出する第1排出路21と、第1排出路21よりも長さが短い第2排出路222とを備える。また、カソード3から排出された排出空気の流れを第1排出路21または第2排出路22に選択的に切り替える切替弁4を備える。そして第1排出路21の温度Tが所定温度T1よりも低い場合には、排出空気を第2排出路22から排出することで、排出空気中の水の凍結させずに燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
In this embodiment, a
第1排出路21を燃料電池自動車の後方部まで延設し、第1排出路22を燃料電池自動車の下面に設け、第1排出路21の温度Tが所定温度T1よりも高い場合には、排出空気を第1排出路21を用いて燃料電池自動車の外部へ排出することで、排出空気によって燃料電池自動車が温まることを防止することができる。
When the
第2排出路22を鉛直方向下向きに配設することで、第2排出路22内で凝縮した水を重力によって燃料電池自動車の外部へ排出することができ、第2排出路22内での水の凍結を抑制することができる。また、第2排出管22は燃料電池自動車の前側に設けてあり、第2排出路22から排出された排出空気によって燃料電池自動車を下面側から温めることができる。
By arranging the
アノード2を循環する排出水素中に不純ガスが混入し、排出水素中の水素濃度dが所定濃度d1よりも低下した場合には、パージ弁5を開き、切替弁4によって排出路20と第1排出路21とを連通し、排出水素を第1排出路21から排出する。排出水素を第1排出路21から排出することで、排出水素が燃料電池自動車の内部へ混入することを防止することができ、酸素との反応による発熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
When impure gas is mixed into the exhausted hydrogen circulating through the
次に本発明の第2実形態の燃料電池自動車に搭載する燃料電池システムの概略構成を図3を用いて説明する。この実施形態は排出路20に圧力センサ31を備える。また、燃料電池1の発電状態を検出する電流センサ32を備える。その他の構成は第1実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。
Next, a schematic configuration of the fuel cell system mounted on the fuel cell vehicle according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment includes a
コントローラ40による切替弁4、パージ弁5の制御動作について図4のフローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池自動車を起動した直後は切替弁4によって排出路20と第1排出路21とが連通している。
The control operation of the switching
ステップS200では、前回の制御でセットされたフラグfが0かどうか判定する。そして前回の制御においてセットされたフラグfが0の場合、すなわち前回の制御において後述するステップS201において圧力センサ31によって検出された圧力Pが所定圧力P1よりも大きいと判定した場合、または後述するステップS214において温度Tが所定温度T1よりも高いと判定した場合には、ステップS201へ進み、前回の制御においてセットされたフラグfが1の場合、すなわち前回の制御において後述するステップS214において温度Tが所定温度T1よりも低いと判定した場合にはステップS209に進む。なお、燃料電池自動車を起動した最初の制御ではステップS201へ進む。
In step S200, it is determined whether or not the flag f set in the previous control is zero. If the flag f set in the previous control is 0, that is, if it is determined that the pressure P detected by the
ステップS201では、電流センサ32によって燃料電池1が発電している電流密度Iを検出する。
In step S201, the
ステップS202では、圧力センサ31によって排出路20内の圧力Pを検出し、第1排出路21の出口圧力(ここでは、大気圧とする)との差圧、すなわち第1排出路21における圧力損失ΔPを算出する。また、図5に示すマップから第1排出路21の内壁に氷が付着していない場合の第1排出路21における所定圧力損失ΔP1をステップS201によって検出した電流密度Iに応じて算出する。図5は予め実験などによって作成されたマップである。なお、所定圧力損失ΔP1は変動幅を持たせてもよい。すなわち所定圧力損失ΔP1は第1排出路21の内壁に氷が多少付着した場合の圧力損失としてもよい。
In step S202, the pressure P in the
ステップS203では、圧力損失ΔPと所定圧力損失ΔP1とを比較する。そして、圧力損失ΔPが所定圧力損失ΔP1よりも大きい場合、つまり現在の第1排出路21における圧力損失ΔPが第1排出路21に氷が付着していない場合の所定圧力損失ΔP1よりも大きい場合には、ステップS209に進み、圧力損失ΔPが所定圧力損失ΔP1よりも小さい場合には、ステップS204へ進む(ステップS200からステップS203が流路抵抗推定手段を構成する)。
In step S203, the pressure loss ΔP is compared with the predetermined pressure loss ΔP1. When the pressure loss ΔP is larger than the predetermined pressure loss ΔP1, that is, when the current pressure loss ΔP in the
ステップS204では、水素濃度センサ7によってアノード2を循環している排出水素中の水素濃度dを検出する。そして水素濃度dが所定濃度d1よりも低い場合にはステップS205へ進み、水素濃度dが所定濃度d1よりも高い場合にはステップS208へ進む。所定濃度d1は予め設定された濃度であり、燃料電池1における発電を十分に行うことのできる水素濃度である。
In step S204, the
ステップS205では水素濃度dが所定濃度d1よりも低い、つまり排出水素中に不純ガスが混入しているので、パージ弁5を開き第1排出路21を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。
In step S205, the hydrogen concentration d is lower than the predetermined concentration d1, that is, impure gas is mixed in the discharged hydrogen, so the
ステップS206では水素濃度センサ7によって排出水素中の水素濃度dを検出する。そして検出した水素濃度dと所定濃度d2とを比較して、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなるとステップS207へ進む。所定濃度d2はステップS204における所定濃度d1よりも高い濃度である。なお、所定濃度d2を所定濃度d1と等しい濃度としても良い。
In step S206, the
ステップS207では、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなったので、パージ弁5を閉じて、アノード2から排出された排出水素を循環流路10によってアノード2へ循環させる。その後ステップS208へ進む。
In step S207, since the hydrogen concentration d has become higher than the predetermined concentration d2, the
ステップS204からステップS207までの制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第1排出路21を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第1排出路21によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、水素が車体の内部へ侵入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
By the control from step S204 to step S207, when the hydrogen concentration in the discharged hydrogen is low, the discharged hydrogen is discharged to the outside of the fuel cell vehicle using the
ステップS208では、フラグfを0にセットし、この制御を終了する。 In step S208, the flag f is set to 0, and this control is finished.
一方、ステップS200において、前回の制御においてセットされたフラグfが1と判定された場合、またはステップS203において圧力損失ΔPが所定圧力損失ΔP1よりも大きい場合には、ステップS209に進む。そして、ステップS209では切替弁4によって排出路20と第2排出路22とを連通する。前回の制御で第1排出路21の温度Tが所定温度T1よりも低いと判定され、またはステップS203において圧力損失ΔPが所定圧力損失ΔP1よりも大きい場合には、排出路20と第2排出路22とを連通することで、第1排出路21内における水の凍結を防止することができる。また、排出空気によって燃料電池自動車を温めることができる。
On the other hand, if it is determined in step S200 that the flag f set in the previous control is 1, or if the pressure loss ΔP is larger than the predetermined pressure loss ΔP1 in step S203, the process proceeds to step S209. In step S209, the
ステップS210では、水素濃度センサ7によってアノード2を循環している排出水素中の水素濃度dを検出する。そして水素濃度dが所定濃度d1よりも低い場合には、ステップS211へ進み、水素濃度dが所定濃度d1よりも高い場合には、ステップS214へ進む。
In step S210, the
ステップS211では、切替弁4によって排気管20と第1排出路21とを連通し、またパージ弁5を開く。これによって水素濃度dが低くなった排出水素を、第1排出路21を用いて燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する場合には、第1排出路21を用いることで、燃料電池自動車の内部への排出水素の混入を防止し、燃料電池自動車の劣化を防止することができる。また、第1排出路21の内壁に氷が付着している場合には、排出水素と排出空気とによって内壁に付着した氷を燃料電池自動車の外部へ排出することができる。
In step S211, the switching
ステップS212では、水素濃度センサ7によって排出水素中の水素濃度dを検出し、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなるとステップS213へ進む。
In Step S212, the hydrogen concentration d in the discharged hydrogen is detected by the
ステップS213では、水素濃度dが所定濃度d2よりも高くなったので、パージ弁5を閉じる。これによりアノード2から排出された排出水素を循環流路10によって循環させる。
In step S213, since the hydrogen concentration d is higher than the predetermined concentration d2, the
ステップS210からステップS213の制御によって、排出水素中の水素濃度が低い場合に第1排出路21を用いて排出水素を燃料電池自動車の外部へ排出する。排出水素を第1排出路21によって燃料電池自動車の外部へ排出するので、排出水素が燃料電池自動車の内部へ混入し、酸素との反応によって生じる熱などによる燃料電池自動車の劣化を防止することができる。
By the control from step S210 to step S213, when the hydrogen concentration in the discharged hydrogen is low, the discharged hydrogen is discharged to the outside of the fuel cell vehicle using the
ステップS214では、温度センサ30によって温度Tを検出し、所定温度T1と比較する。そして温度Tが所定温度T1よりも高い場合にはステップS215へ進み、温度Tが所定温度T1よりも低い場合にはステップS217へ進む。
In step S214, the temperature T is detected by the
ステップS215では、切替弁4によって排出路20と第1排出路21とを連通させる。
In step S215, the switching
ステップS216ではフラグfを0にセットしてこの制御を終了する。 In step S216, the flag f is set to 0 and this control is terminated.
ステップS217では、切替弁4によって排出路20と第2排出路22とを連通させる。
In step S217, the switching
ステップS218では、フラグfを1にセットしてこの制御を終了する。 In step S218, the flag f is set to 1 and this control is finished.
ステップS214からステップS218の制御では、温度センサ30によって検出した温度Tに基づいて、排出路20と第1排出路21または第2排出路22との連通状態を制御し、次回の制御のステップS200で読み込むフラグfをセットする。
In the control from step S214 to step S218, the communication state between the
以上の制御によって、第1排出路21の内壁に氷が付着した場合に圧力センサ30によって検出した圧力に基づいて第1排出路21の圧力損失ΔPを検出し、圧力損失ΔPが所定所定圧力損失ΔP1よりも大きい場合には、第2排出路22を用いて排出空気を燃料電池自動車の外部へ排出する。
With the above control, the pressure loss ΔP of the
本発明の第2実施形態の効果について説明する。 The effect of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
この実施形態では、第1実施形態の効果に加えて圧力センサ30によって検出した圧力に基づいて第1排出路21内の圧力損失ΔPを算出し、圧力損失ΔPによって切替弁4による第1排出路21または第2排出路22と、排出路20との連通状態を切り替えることで、第1排出路21内での氷などの付着を正確に判定することができる。
In this embodiment, the pressure loss ΔP in the
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and improvements that can be made within the scope of the technical idea.
燃料電池を搭載した車両に利用することができる。 It can be used for a vehicle equipped with a fuel cell.
1 燃料電池
2 アノード
3 カソード
4 切替弁(切替手段)
5 パージ弁(開閉弁)
7 水素濃度センサ(燃料ガス濃度検出手段)
10 循環流路
11 連結路
20 排出路
21 第1排出路
22 第2排出路
30 温度センサ(温度検出手段)
31 圧力センサ(圧力検出手段)
40 コントローラ
DESCRIPTION OF
5 Purge valve (open / close valve)
7 Hydrogen concentration sensor (Fuel gas concentration detection means)
DESCRIPTION OF
31 Pressure sensor (pressure detection means)
40 controller
Claims (10)
前記燃料電池のカソードから排出されるガスを外部に排出する第1排出路と、
前記燃料電池の前記カソードから排出されるガスを外部に排出し、前記第1排出路よりも長さが短い第2排出路と、
前記第1排出路内での前記カソードから排出されるガスの流路抵抗を推定する流路抵抗推定手段と、
前記第1排出路または第2排出路と前記燃料電池との連結を選択的に切り替える切換手段と、を備え、
前記切換手段は、前記流路抵抗が所定値よりも大きい場合に、前記燃料電池と前記第2排出路とを連結することを特徴とする燃料電池車両。 In a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas,
A first discharge path for discharging gas discharged from the cathode of the fuel cell to the outside;
A gas discharged from the cathode of the fuel cell to the outside, a second discharge path shorter in length than the first discharge path;
Channel resistance estimating means for estimating channel resistance of gas discharged from the cathode in the first discharge channel;
Switching means for selectively switching the connection between the first discharge path or the second discharge path and the fuel cell;
The switching means connects the fuel cell and the second discharge path when the flow path resistance is larger than a predetermined value.
前記第2排出路は、車体下面に設けることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車両。 The first discharge path extends to the rear of the vehicle body,
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the second discharge path is provided on a lower surface of the vehicle body.
前記切換手段は、前記第1排出路の温度が所定温度よりも低い場合に、前記燃料電池と前記第2排出路とを連結することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の燃料電池車両。 The flow path resistance estimation means includes temperature detection means for detecting the temperature of the first discharge path,
4. The switch according to claim 1, wherein when the temperature of the first discharge path is lower than a predetermined temperature, the switching unit connects the fuel cell and the second discharge path. The fuel cell vehicle described.
前記切換手段は、前記圧力損失が所定圧力損失よりも大きい場合に、前記燃料電池と前記第2排出路とを連結することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の燃料電池車両。 The flow path resistance estimation means includes a pressure loss calculation means for calculating a pressure loss in the first discharge path,
The fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching means connects the fuel cell and the second discharge path when the pressure loss is larger than a predetermined pressure loss. Battery powered vehicle.
前記循環流路を流れる前記排出燃料ガス中の燃料ガス濃度を検出する燃料ガス濃度検出手段と、
前記循環流路と前記第1排出路とを連結する連結路と、
前記連結路に配設する開閉弁と、を備え、
前記排出燃料ガス中の前記燃料ガス濃度が、所定濃度よりも低くなると前記開閉弁を開き、前記第1排出路より前記排出燃料ガスを排出することを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の燃料電池車両。 A circulation flow path for circulating the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell;
Fuel gas concentration detection means for detecting the fuel gas concentration in the exhaust fuel gas flowing through the circulation flow path;
A connection path connecting the circulation path and the first discharge path;
An on-off valve disposed in the connection path,
7. The exhaust gas according to claim 1, wherein when the fuel gas concentration in the exhaust fuel gas becomes lower than a predetermined concentration, the on-off valve is opened and the exhaust fuel gas is discharged from the first discharge path. The fuel cell vehicle according to one.
前記水量が所定量よりも多い場合に、前記燃料電池と前記第2排出路とを連結することを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の燃料電池車両。 Water amount detecting means for detecting the amount of water contained in the gas discharged from the cathode,
The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein the fuel cell and the second discharge path are connected when the amount of water is greater than a predetermined amount.
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