JP2008041547A - Fuel cell vehicle and method of controlling fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle which can exhaust out water generated in a fuel cell stack by switching a plurality of exhausting mouths while a vehicle is not in operation under a low temperature environment, and to provide a method of controlling the fuel cell vehicle. <P>SOLUTION: When an outer temperature is lower than a predetermined value and a vehicle is not in operation, the controlling means to control to exhaust out water generated in a fuel cell stack switches to exhaust out generated water for one or a plurality of the exhausting mouths out of a plurality of the exhausting mouths for a predetermined time and, after the predetermined time is over, switches a plurality of the exhausting mouths respectively to exhaust water for a predetermined time from the other one or a plurality of the exhausting mouths from which generated water have not been exhausted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池を電力源として搭載する車両及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a vehicle equipped with a fuel cell as a power source and a control method thereof.

従来、燃料電池を搭載する車両では、発電で発生した水を車体後部へと延出する排気管を通じて外部へ排水することが知られている。また、発電で発生した水を、気液分離器で分離し、その分離された水を回収タンクに一旦蓄えてから複数の放水口から放出する技術についても知られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, in a vehicle equipped with a fuel cell, it is known that water generated by power generation is drained to the outside through an exhaust pipe extending to the rear part of the vehicle body. There is also known a technique in which water generated by power generation is separated by a gas-liquid separator, and the separated water is temporarily stored in a recovery tank and then discharged from a plurality of water outlets (see, for example, Patent Document 1). ).

特開2005−153853号公報JP 2005-153853 A

低温環境下において車両を停止し、発電で発生した水を排気管や複数の放水口を通じて外部に排水するときには、排水時間が長くその排水量が多いほど、排出口周辺に生成される氷雪の量は多くなる。   When the vehicle is stopped in a low-temperature environment and the water generated by power generation is drained to the outside through the exhaust pipe and multiple outlets, the longer the drainage time and the greater the amount of drainage, the more ice and snow is generated around the outlet. Become more.

そのため、低温環境下で車両を停止し、排気管や複数の放出口を通じて一斉に連続して排水を行うと、排出口周辺に生成される氷雪量が多くなってしまうという課題があった。   Therefore, when the vehicle is stopped in a low temperature environment and drainage is performed continuously through the exhaust pipe and the plurality of discharge ports, there is a problem that the amount of ice and snow generated around the discharge port increases.

本発明は、燃料電池を電力源として搭載する車両において、燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出する複数の排出口と、外気温を検出する外気温検出手段と、車両が停止中であるか否かを判断する車両停止検知手段と、外気温が低温であって、かつ車両が停止中である場合には前記複数の排出口を切り替えながら生成水を外部に排出する制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。   The present invention relates to a vehicle equipped with a fuel cell as a power source, a plurality of outlets for discharging water generated by the fuel cell to the outside, an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, Vehicle stop detection means for determining whether or not the vehicle is stopped, and control for discharging the generated water to the outside while switching the plurality of discharge ports when the outside air temperature is low and the vehicle is stopped And a control means for performing the above.

本発明において、制御手段は、所定期間毎に排出口を切り替え、燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出することが好適である。   In the present invention, it is preferable that the control means switches the discharge port every predetermined period and discharges the water generated by the fuel cell to the outside.

本発明において、制御手段は、複数の排出口のうち何れか1又は複数の排出口から燃料電池で副次的に生成される水を所定期間だけ外部に排出し、その所定期間経過後は、まだ生成水が排出されていない他の1又は複数の排出口から水を所定期間だけ外部に排出するように順次切替えていくことが好適である。   In the present invention, the control means discharges water that is secondary generated by the fuel cell from any one or more of the plurality of discharge ports to the outside for a predetermined period, and after the predetermined period has elapsed, It is preferable to sequentially switch so that water is discharged to the outside only for a predetermined period from one or a plurality of other outlets from which the generated water has not yet been discharged.

本発明において、所定期間は、3秒以内であることが好適である。   In the present invention, the predetermined period is preferably within 3 seconds.

かかる構成によれば、燃料電池で副次的に生成される水が各排出口から一斉に連続して排出されることはないため、各排出口周辺に多量の氷雪が生成されることを防止することができる。   According to such a configuration, water generated secondary by the fuel cell is not continuously discharged from each outlet at the same time, so that a large amount of ice and snow is prevented from being generated around each outlet. can do.

本発明において、制御手段は、複数の排出口毎の水の排出量に基づいて複数の排出口を切替え、燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出することが好適である。   In the present invention, it is preferable that the control means switches the plurality of discharge ports on the basis of the water discharge amount for each of the plurality of discharge ports, and discharges the water generated by the fuel cell to the outside.

本発明において、制御手段は、複数の排出口のうち、何れか1又は複数の排出口から燃料電池で副次的に生成される水を所定基準量だけ外部に排出し、その排出が終了すると、まだ水が排出されていない他の1又は複数の排出口から同様に水を所定基準量だけ外部に排出するように順次切替えていくことが好適である。   In the present invention, the control means discharges water generated by the fuel cell from any one or more of the plurality of discharge ports to the outside by a predetermined reference amount, and when the discharge ends. It is preferable to sequentially switch so that water is discharged to the outside by a predetermined reference amount in the same manner from one or a plurality of other outlets from which water has not yet been discharged.

かかる構成によれば、各排出口から排出される水の量を外部環境に影響を与えない程度の量とすることで、排出口周辺に多量の氷雪が生成されることを防止できる。   According to such a configuration, it is possible to prevent a large amount of ice and snow from being generated around the discharge port by setting the amount of water discharged from each discharge port to an amount that does not affect the external environment.

本発明は、燃料電池を電力源として搭載する車両の制御方法において、外気温が低温であって、かつ車両が停止中である場合には、複数の排出口を切り替えながら燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出することを特徴とする。   The present invention relates to a method for controlling a vehicle in which a fuel cell is mounted as a power source, and when the outside air temperature is low and the vehicle is stopped, the fuel cell performs a secondary operation while switching a plurality of discharge ports. It is characterized by discharging the water generated in the outside.

本発明の制御方法において、所定期間毎に複数の排出口を切り替え、燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出することが好適である。   In the control method of the present invention, it is preferable to switch a plurality of discharge ports every predetermined period and discharge the water generated by the fuel cell to the outside.

本発明の制御方法において、複数の排出口毎の水の排出量に基づいて複数の排出手段を切り替え、燃料電池で副次的に生成される水を外部に排出することが好適である。   In the control method of the present invention, it is preferable to switch a plurality of discharge means based on the discharge amount of water at each of the plurality of discharge ports, and discharge water generated secondary by the fuel cell to the outside.

本発明によれば、低温環境下で車両を停止したときに、排出口周辺に多量の氷雪が生成されることを防止できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a vehicle is stopped in a low-temperature environment, it can prevent that a lot of ice and snow are produced | generated around a discharge port.

「実施形態1」
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。
Embodiment 1”
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の燃料電池を電力源として搭載した車両70の搭載機器の配置を例示する配置図である。本発明の実施形態における車両70は、燃料電池スタック10、制御部30、コンプレッサ12、水素タンク14、排気管16、複数の制御弁18a〜18f及びそれらの下流側に設けられた排出口20a〜20f、前輪32a,32b、後輪34a,34bを備える。   FIG. 1 is a layout diagram illustrating the layout of equipment mounted on a vehicle 70 in which the fuel cell of the present invention is mounted as a power source. The vehicle 70 according to the embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 10, a control unit 30, a compressor 12, a hydrogen tank 14, an exhaust pipe 16, a plurality of control valves 18a to 18f, and discharge ports 20a to 20 provided downstream thereof. 20f, front wheels 32a and 32b, and rear wheels 34a and 34b.

本実施形態においては、燃料電池スタック10は車両70前方側に配置されており、その更に前方には燃料電池スタック10に酸化剤である空気を供給するためのコンプレッサ12が配置されている。そして、燃料電池スタック10の後方には燃料電池スタック10に燃料ガスである水素ガスを供給するための水素タンク14が配置されている。なお、本実施形態においては、車両70の搭載機器の配置を図1に例示するような構成としたが、各搭載機器の配置はこれに限らず種々の変更が可能であることは勿論であり、例えば燃料電池スタック10を車両70中央や車両70後方側に配置しても良いし、水素タンク14を車両70中央や車両前方側に配置しても良い。ここで、燃料電池スタック10は、単セルを複数積層して構成されている。個々の単セルは、電解質膜(例えば高分子膜)が、アノード電極とカソード電極で挟持され、さらにその両側をセパレータで挟み込む構造となっている。上記単セルの構造は、従来より広く知られている燃料電池の単セル構造と同様である。   In the present embodiment, the fuel cell stack 10 is disposed on the front side of the vehicle 70, and a compressor 12 for supplying air as an oxidant to the fuel cell stack 10 is disposed further forward. A hydrogen tank 14 for supplying hydrogen gas, which is a fuel gas, to the fuel cell stack 10 is disposed behind the fuel cell stack 10. In the present embodiment, the arrangement of the mounted devices of the vehicle 70 is configured as illustrated in FIG. 1, but the arrangement of the mounted devices is not limited to this, and various changes can be made. For example, the fuel cell stack 10 may be disposed at the center of the vehicle 70 or the rear side of the vehicle 70, and the hydrogen tank 14 may be disposed at the center of the vehicle 70 or the front side of the vehicle. Here, the fuel cell stack 10 is configured by stacking a plurality of single cells. Each single cell has a structure in which an electrolyte membrane (for example, a polymer membrane) is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and both sides thereof are sandwiched between separators. The structure of the unit cell is the same as the unit cell structure of a fuel cell that has been widely known.

そして燃料電池スタック10は、燃料である水素ガス及び酸化剤である空気の供給を受けて電力を発電する。上述の水素ガス及び空気の供給系統については、図2を参照しながら後述する。   The fuel cell stack 10 generates electric power by receiving supply of hydrogen gas as a fuel and air as an oxidant. The hydrogen gas and air supply system will be described later with reference to FIG.

上記発電時の電気化学反応に伴い、燃料電池スタック10では水が副次的に生成され、その生成水は排気管16を通じて複数の排出口20a〜20fから排出される。ここで、制御部30と接続されている制御弁18a〜18fが制御部30からの信号によって開閉動作し、複数の排出口20a〜20fから水が排出されることになるが、その詳細な動作については後述する。   Along with the electrochemical reaction during the power generation, water is secondarily generated in the fuel cell stack 10, and the generated water is discharged from the plurality of discharge ports 20 a to 20 f through the exhaust pipe 16. Here, the control valves 18a to 18f connected to the control unit 30 are opened and closed by a signal from the control unit 30, and water is discharged from the plurality of discharge ports 20a to 20f. Will be described later.

本実施形態においては、排気管16は複数に分岐され、それぞれ分岐された排気管に複数の排出口20a〜20fを備える構成としているが、各排出口20a〜20fは局所的な氷雪生成を防止するために所定の間隔を空けて設けることが好ましい。また、本実施形態においては、排出口20a〜20fが6個設けられているが、これらの個数は6個には限定されず、例えば4個などの6個未満の数としても良いし、10個などの6個を越える個数としても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   In the present embodiment, the exhaust pipe 16 is branched into a plurality of parts, and each of the branched exhaust pipes includes a plurality of outlets 20a to 20f. However, each of the outlets 20a to 20f prevents local generation of ice and snow. Therefore, it is preferable to provide a predetermined interval. In the present embodiment, six discharge ports 20a to 20f are provided. However, the number is not limited to six. For example, the number may be less than six, such as four. Of course, the number may be more than six, and various changes are possible.

図2は、本発明の車両70に搭載される燃料電池システムの構成の概略を示す図である。本実施形態における燃料電池システムは、燃料電池スタック10と、燃料電池スタック10に燃料ガスである水素ガスを供給する水素供給系統50と、燃料電池スタック10に酸化剤である空気を供給する空気供給系統60と、燃料電池スタック10の空気極(カソード極)からの排気ガス(未反応の空気)とともに空気極での反応(2H+1/2O→HO)によって生成される水を外部に放出する放出系統80とを備える。 FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system mounted on the vehicle 70 of the present invention. The fuel cell system according to the present embodiment includes a fuel cell stack 10, a hydrogen supply system 50 that supplies hydrogen gas that is a fuel gas to the fuel cell stack 10, and an air supply that supplies air that is an oxidant to the fuel cell stack 10. Water generated by the reaction (2H + + 1 / 2O 2 → H 2 O) at the air electrode together with the exhaust gas (unreacted air) from the system 60 and the air electrode (cathode electrode) of the fuel cell stack 10 is externally supplied. And a release system 80 for releasing the product.

水素供給系統50は、燃料電池スタック10を構成する複数の各セルの燃料極(アノード)に水素タンク14からの水素ガスを供給する水素供給路52と、未反応の水素ガスを水素供給路52に戻す水素再循環路54と、その未反応水素ガスを水素供給路52に送るための水素再循環ポンプ42とを備える。   The hydrogen supply system 50 includes a hydrogen supply path 52 that supplies hydrogen gas from the hydrogen tank 14 to the fuel electrode (anode) of each of the plurality of cells that constitute the fuel cell stack 10, and a hydrogen supply path 52 that supplies unreacted hydrogen gas. And a hydrogen recirculation pump 42 for sending the unreacted hydrogen gas to the hydrogen supply passage 52.

空気供給系統60は、コンプレッサ12によって圧送される空気を加湿器40により加湿して燃料電池スタック10を構成する複数の各セルの空気極(カソード)に供給する空気供給路62と、空気極からの排気ガスを空気極での反応によって生成される水とともに排出する排気ガス排出路64とを備える。その排気ガスは、加湿器40に供給されてコンプレッサ12から圧送される供給空気を加湿する。   The air supply system 60 humidifies the air pumped by the compressor 12 by the humidifier 40 and supplies the air to the air electrode (cathode) of each of the plurality of cells constituting the fuel cell stack 10. The exhaust gas discharge path 64 for discharging the exhaust gas together with water generated by the reaction at the air electrode. The exhaust gas is supplied to the humidifier 40 and humidifies the supply air pressure-fed from the compressor 12.

放出系統80は、燃料電池スタック10から排出される排気ガス及び水を外部に放出するための排気管16と、複数の制御弁18a〜18fと排出口20a〜20fとを備える。制御弁18a〜18fは制御部30と接続されており、制御部30によって弁の開閉が制御されるようになっている。また、制御部30には車両70の車速を検出するための車速センサ101と外気の温度を検出するための外気温センサ102が接続されている。   The discharge system 80 includes an exhaust pipe 16 for discharging exhaust gas and water discharged from the fuel cell stack 10 to the outside, a plurality of control valves 18a to 18f, and discharge ports 20a to 20f. The control valves 18a to 18f are connected to the control unit 30, and the control unit 30 controls the opening and closing of the valves. Further, a vehicle speed sensor 101 for detecting the vehicle speed of the vehicle 70 and an outside air temperature sensor 102 for detecting the temperature of outside air are connected to the control unit 30.

車両70が通常の走行を行っているときは、制御弁18a〜18fは開状態になり、複数の排出口20a〜20fから燃料電池スタック10で生成される水を排気ガスとともに一斉に外部に排出する。ここで、制御弁18a〜18fの開度は全開でも良いし、走行状態に応じて調整された開度でも良いし、種々の変形が可能であることは勿論である。   When the vehicle 70 is traveling normally, the control valves 18a to 18f are opened, and water generated in the fuel cell stack 10 is discharged together with the exhaust gas from the plurality of discharge ports 20a to 20f all at once. To do. Here, the opening degree of the control valves 18a to 18f may be fully open, or may be an opening degree that is adjusted according to the running state, and various modifications are possible.

次に、車両70が停止中であって、かつ外気温度が所定値以下、例えば外気温度が0度以下の場合における制御弁18a〜18fの動作について説明する。この場合は、制御部30からの信号によって制御弁18a〜18fのうち何れか1つの制御弁を所定期間だけ開状態にし、他の制御弁を閉じる。そして、該1つの制御弁の下流側に配置されている1の排出口から燃料電池スタック10で生成された水を排気ガスとともに外部に排出する。ここで、開状態にある1つの制御弁の弁開度は全開であっても良いし、外気温に対応させて調整した開度であっても良く、種々の変形が可能であることは勿論である。   Next, the operation of the control valves 18a to 18f when the vehicle 70 is stopped and the outside air temperature is a predetermined value or less, for example, the outside air temperature is 0 degrees or less will be described. In this case, one of the control valves 18a to 18f is opened for a predetermined period by a signal from the control unit 30, and the other control valves are closed. And the water produced | generated by the fuel cell stack 10 is discharged | emitted outside with exhaust gas from one discharge port arrange | positioned downstream of this one control valve. Here, the valve opening degree of one control valve in the open state may be fully open, or may be an opening degree adjusted in accordance with the outside air temperature, and various modifications are possible. It is.

上述した所定期間は例えば3秒以内に設定することができ、かかる設定にすると、各排出口から一斉に連続して水が排出されないため、排出口周辺に多量の氷雪が生成されることを防止できる。   The above-mentioned predetermined period can be set, for example, within 3 seconds. With this setting, water is not continuously discharged from each discharge port at the same time, thus preventing a large amount of ice and snow from being generated around the discharge port. it can.

上記所定期間を経過すると、開状態になっていた1つの制御弁は閉じられ、次に該1つの制御弁以外の他の複数の制御弁のうちの1つが所定期間だけ開状態になり、その制御弁の下流側に設けられた1つの排出口から水を外部に排出する。以下、同様に制御弁18a〜18fを順に切り替えて各排出口20a〜20fから所定期間だけ水を排気ガスとともに排出していく。   When the predetermined period elapses, one control valve that has been in an open state is closed, and then one of the other control valves other than the one control valve is in an open state for a predetermined period. Water is discharged to the outside from one outlet provided on the downstream side of the control valve. Thereafter, similarly, the control valves 18a to 18f are sequentially switched to discharge water together with the exhaust gas from the discharge ports 20a to 20f for a predetermined period.

次に、制御部30によって実行される制御弁18a〜18fの切替制御について説明する。図3は、制御部30により実行される制御弁18a〜18fの切替制御の一例を示すフローチャートである。   Next, switching control of the control valves 18a to 18f executed by the control unit 30 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the switching control of the control valves 18a to 18f executed by the control unit 30.

この制御弁18a〜18fの切替制御は、先ずステップS201において外気温センサ102からの信号によって外気温が所定値以下であるか否かが判断され、外気温が所定値以下であると判断された場合は、次のステップS202に進む。所定値以下でないと判断された場合は、制御弁18a〜18fの切替制御は実行されない。外気温の所定値は例えば0度としても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   In the switching control of the control valves 18a to 18f, first, in step S201, it is determined whether or not the outside air temperature is a predetermined value or less by a signal from the outside air temperature sensor 102, and it is determined that the outside air temperature is a predetermined value or less. If so, the process proceeds to the next step S202. When it is determined that it is not less than the predetermined value, the switching control of the control valves 18a to 18f is not executed. The predetermined value of the outside air temperature may be 0 degrees, for example, and can be changed variously.

ステップS202においては、車速センサ101からの信号によって車両70が停止状態であるか否かが判断され、車両70が停止状態であると判断された場合は、次のステップS203に進む。車両70が停止状態でないと判断された場合は、制御弁の切替制御は行われない。   In step S202, it is determined whether or not the vehicle 70 is in a stopped state based on a signal from the vehicle speed sensor 101. If it is determined that the vehicle 70 is in a stopped state, the process proceeds to the next step S203. When it is determined that the vehicle 70 is not in a stopped state, the control valve switching control is not performed.

ステップS203においては、制御弁18a〜18fのうち何れか1つの制御弁を開状態にし、他の制御弁を閉じてステップS204に進む。このとき、燃料電池スタック10で生成された水は、該開状態の1つの制御弁の下流側に設けられた1つの排出口から外部に排出される。   In step S203, any one of the control valves 18a to 18f is opened, the other control valves are closed, and the process proceeds to step S204. At this time, water generated in the fuel cell stack 10 is discharged to the outside from one discharge port provided on the downstream side of the one control valve in the open state.

ステップS204においては、該1つの制御弁の開状態が所定期間経過したか否か判断され、所定期間経過したときはステップS205に進む。   In step S204, it is determined whether or not the open state of the one control valve has elapsed for a predetermined period. When the predetermined period has elapsed, the process proceeds to step S205.

ステップS205においては、該1つの制御弁を閉じてステップS206に進む。   In step S205, the one control valve is closed, and the process proceeds to step S206.

ステップS206においては、開状態になっていた制御弁以外の他の制御弁のうち、何れか1つの制御弁を開状態にし、その他の制御弁を閉じてステップS207に進む。   In step S206, one of the control valves other than the control valve that has been in the open state is opened, the other control valves are closed, and the process proceeds to step S207.

ステップS207においては、ステップS206で開状態になっていた1つの制御弁の該開状態が所定期間経過したか否か判断され、所定期間経過したときはステップS208に進む。   In step S207, it is determined whether or not the open state of one control valve that has been open in step S206 has passed a predetermined period. When the predetermined period has passed, the process proceeds to step S208.

ステップS208においては、該1つの制御弁を閉じてステップS209に進む。   In step S208, the one control valve is closed, and the process proceeds to step S209.

ステップS209においては、全ての制御弁18a〜18fの下流側に設けられた各排出口20a〜20fからの排水が終了したか否かが判断される。排水が終了したか否かは、例えば全ての制御弁18a〜18fが所定期間開状態になったか否かによって判断することができるが、これに限らず、種々の変更が可能であることは勿論である。そして、排水が終了していないと判断された場合は、ステップS206に進み、排水が終了したと判断されるまでステップS206〜ステップS208の工程が繰り返し行われる。そして、排水が終了したと判断されたときは、制御弁の切替制御を終了する。   In step S209, it is determined whether or not the drainage from each of the discharge ports 20a to 20f provided on the downstream side of all the control valves 18a to 18f is completed. Whether or not drainage has ended can be determined, for example, based on whether or not all the control valves 18a to 18f have been opened for a predetermined period. However, the present invention is not limited to this, and various changes can be made. It is. If it is determined that drainage has not ended, the process proceeds to step S206, and steps S206 to S208 are repeated until it is determined that drainage has ended. When it is determined that the drainage has ended, the control valve switching control is ended.

本実施形態によれば、低温環境下で車両を停止したときに、各排出口20a〜20fから一斉に連続して水が排出されることが無く、各排出口20a〜20fから外部環境に影響を与えない程度に水を排出することができるため、排出口周辺に多量の氷雪が生成されることを防止できる。   According to the present embodiment, when the vehicle is stopped in a low temperature environment, water is not continuously discharged from the respective discharge ports 20a to 20f, and the external environment is affected from each of the discharge ports 20a to 20f. Therefore, it is possible to prevent a large amount of ice and snow from being generated around the discharge port.

本実施形態においては、複数の制御弁18a〜18fの切替が1周し、全ての制御弁18a〜18fが所定期間ずつ開状態になったときに制御弁の切り替えを終了する例を中心に説明したが、各制御弁が開状態になっている所定期間を例えば1秒に設定し、切替を3周行って各排出口からの総排出時間を外部環境に影響を与えない程度の時間である3秒以内に設定するという構成であっても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   In the present embodiment, the description will focus on an example in which the switching of the control valves is terminated when the switching of the plurality of control valves 18a to 18f makes one round and all the control valves 18a to 18f are opened for a predetermined period. However, the predetermined period during which each control valve is open is set to 1 second, for example, and the switching is performed three times so that the total discharge time from each discharge port does not affect the external environment. Of course, it may be configured to be set within 3 seconds, and various changes are possible.

本実施形態においては、制御弁18a〜18fを1つずつ切り替えていく例を中心に説明したが、例えば弁を2個又は3個ずつ切り替えていく構成であっても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   In the present embodiment, the example of switching the control valves 18a to 18f one by one has been mainly described. However, for example, the configuration may be such that two or three valves are switched, and various modifications are possible. Of course.

本実施形態においては、車速センサ101によって車両70が停止状態であるか否かを判断する例を中心に説明したが、例えばイグニションキーの入切によって車両の停止状態を判断する構成であっても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   In the present embodiment, the example in which the vehicle speed sensor 101 determines whether or not the vehicle 70 is in a stopped state has been mainly described. However, for example, even if the vehicle is stopped by turning on and off the ignition key, Of course, various changes are possible.

「実施形態2」
図4は、本発明の別の実施形態に係る燃料電池を電力源として搭載した車両90の搭載機器の配置を例示する配置図である。図5は、本発明の別の実施形態に係る車両90が搭載する燃料電池システムの構成の概略を示す図である。該実施形態においては、車体後方に延出する分岐しない1本の排気管16に複数の気液分離器22a〜22fがそれぞれ設けられており、分離された水は気液分離器22a〜22fに貯留され、制御弁24a〜24fの開閉動作によって排出口26a〜26fから外部に排出される。気液分離器22a〜22fは図示しない水位センサを備えており、該水位センサは制御部30と接続されている。また、排気弁16の下流端には、分離された排気ガスを外部に排出するための排気弁28が設けられており、該排気弁28は制御部と接続されている。他の構成は上述の実施形態と同一であるため、重複する部分については説明を省略する。
“Embodiment 2”
FIG. 4 is a layout diagram illustrating the layout of equipment mounted on a vehicle 90 in which a fuel cell according to another embodiment of the present invention is mounted as a power source. FIG. 5 is a diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system mounted on a vehicle 90 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of gas-liquid separators 22a to 22f are respectively provided in one non-branching exhaust pipe 16 extending rearward of the vehicle body, and the separated water is supplied to the gas-liquid separators 22a to 22f. It is stored and discharged to the outside from the discharge ports 26a to 26f by opening and closing operations of the control valves 24a to 24f. The gas-liquid separators 22 a to 22 f include a water level sensor (not shown), and the water level sensor is connected to the control unit 30. Further, an exhaust valve 28 for discharging the separated exhaust gas to the outside is provided at the downstream end of the exhaust valve 16, and the exhaust valve 28 is connected to a control unit. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, description of overlapping portions will be omitted.

図5において、車両が停止中であって、かつ外気温度が所定値以下、例えば外気温度が0度以下の場合における制御弁18a〜18fの動作について説明する。   In FIG. 5, the operation of the control valves 18a to 18f when the vehicle is stopped and the outside air temperature is a predetermined value or less, for example, the outside air temperature is 0 degrees or less will be described.

かかる場合は、制御部30からの信号によって制御弁24a〜24fのうち何れか1つの制御弁を開状態にし、他の制御弁を閉じる。そして、気液分離器22a〜22fの水位センサからの信号に基づき、所定基準量の水が該1つの制御弁の下流側に設けられた1つの排出口から排出されたと判断されたときは、該1つの制御弁を閉じる。   In such a case, one of the control valves 24a to 24f is opened by a signal from the control unit 30, and the other control valves are closed. Then, based on the signals from the water level sensors of the gas-liquid separators 22a to 22f, when it is determined that a predetermined reference amount of water has been discharged from one discharge port provided on the downstream side of the one control valve, Close the one control valve.

次に、該1つの制御弁以外の他の制御弁のうちの1つが開状態になり、上記と同様に所定基準量の水が1つの排出口から排出される。以下、同様に制御弁24a〜24fを順に切り替えて各排出口26a〜26fから所定基準量だけ水を排出していく。この所定基準量は、外気温が低温環境下においても各排出口周辺に多量の氷雪が生成されない、外部環境に影響を与えない程度の量であることが好ましい。   Next, one of the other control valves other than the one control valve is opened, and a predetermined reference amount of water is discharged from one discharge port as described above. Hereinafter, similarly, the control valves 24a to 24f are sequentially switched to discharge water by a predetermined reference amount from the discharge ports 26a to 26f. The predetermined reference amount is preferably an amount that does not affect the external environment so that a large amount of ice and snow is not generated around each outlet even when the outside air temperature is low.

ここで、気液分離器22a〜22fで分離された排気ガスは、排気弁28から外部に排出されることになるが、上記切替動作が終了したときは該排気弁28を閉じても良いし、開状態にして外部と通気させる構成であっても良い。また、排気弁28の開度は全開でも所定の調整開度であっても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。   Here, the exhaust gas separated by the gas-liquid separators 22a to 22f is discharged to the outside from the exhaust valve 28. However, when the switching operation is completed, the exhaust valve 28 may be closed. Alternatively, it may be configured to be opened and vented to the outside. Further, the opening degree of the exhaust valve 28 may be fully opened or a predetermined adjustment opening degree, and it is needless to say that various changes can be made.

次に、制御部30によって実行される制御弁24a〜24fの切替制御について説明する。図6は制御部30により実行される制御弁24a〜24fの切替制御の一例を示すフローチャートである。   Next, switching control of the control valves 24a to 24f executed by the control unit 30 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of switching control of the control valves 24a to 24f executed by the control unit 30.

ステップS301〜ステップS303は、上述の実施形態1と同様であるため、説明を省略する。ステップS304においては、気液分離器22a〜22fの水位センサからの信号に基づき、開状態の1つの制御弁の下流側に設けられた1つの排出口から所定基準量の水が排出されたか否かが判断され、所定基準量の水が排出されたと判断されたときはステップS305に進み、ステップS305においては、該開状態の1つの制御弁を閉じてステップS306に進む。   Steps S301 to S303 are the same as those in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted. In step S304, based on the signals from the water level sensors of the gas-liquid separators 22a to 22f, whether or not a predetermined reference amount of water has been discharged from one outlet provided on the downstream side of one open control valve. When it is determined that a predetermined reference amount of water has been discharged, the process proceeds to step S305, and in step S305, one open control valve is closed and the process proceeds to step S306.

ステップS306においては、開状態になっていた制御弁以外の他の制御弁のうち、何れか1つを開状態にし、その他の制御弁を閉じてステップS307に進む。   In step S306, any one of the control valves other than the control valve that has been opened is opened, the other control valves are closed, and the process proceeds to step S307.

ステップS307においては、上記ステップS304と同様に、気液分離器22a〜22fの水位センサからの信号に基づき、開状態の1つの制御弁の下流側に設けられた1つの排出口から所定基準量の水が排出されたか否かが判断され、所定基準量の水が排出されたと判断されたときはステップS308に進み、該1つの制御弁を閉じてステップS309に進む。   In step S307, similarly to step S304, based on the signals from the water level sensors of the gas-liquid separators 22a to 22f, a predetermined reference amount is output from one discharge port provided on the downstream side of one open control valve. When it is determined whether or not a predetermined amount of water has been discharged, the process proceeds to step S308, the one control valve is closed, and the process proceeds to step S309.

ステップS309においては、全ての制御弁24a〜24fの下流側に設けられた各排出口26a〜26fからの排水が終了したか否かが判断される。排水が終了したか否かは、例えば気液分離器22a〜22fの水位センサからの信号に基づき、全ての制御弁24a〜24fの下流側に設けられた各排出口26a〜26fからそれぞれ所定基準量の水が排出されたか否かによって判断することができるが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論である。そして、排水が終了していないと判断された場合は、ステップS306に進み、排水が終了したと判断されるまでステップS306〜ステップS308の工程が繰り返し行われる。そして、排水が終了したと判断されたときは、制御弁24a〜24fの切替制御を終了する。   In step S309, it is determined whether or not the drainage from each of the discharge ports 26a to 26f provided on the downstream side of all the control valves 24a to 24f is completed. Whether or not the drainage is completed is determined based on, for example, signals from the water level sensors of the gas-liquid separators 22a to 22f from the discharge ports 26a to 26f provided on the downstream side of all the control valves 24a to 24f. Although it can be determined by whether or not the amount of water has been discharged, it is needless to say that the present invention is not limited to this, and various modifications are possible. If it is determined that drainage has not ended, the process proceeds to step S306, and steps S306 to S308 are repeated until it is determined that drainage has ended. Then, when it is determined that the drainage is finished, the switching control of the control valves 24a to 24f is finished.

上記構成によれば、低温環境下で車両を停止したときに、外部環境に影響を与えない程度の量だけ各排出口26a〜26fから水が排出されるため、排出口周辺に多量の氷雪が生成されるのを防止できる。   According to the above configuration, when the vehicle is stopped in a low temperature environment, water is discharged from each of the discharge ports 26a to 26f by an amount that does not affect the external environment. It can be prevented from being generated.

本実施形態においては、車両後方に延出する分岐しない1本の排気管16に複数の気液分離器22a〜22gと制御弁24a〜24fと排出口26a〜26fとがそれぞれ設けられている例を中心に説明したが、例えば、排気管16を複数に分岐させて、該分岐した排気管にそれぞれ気液分離器等を設ける構成であっても良い。   In the present embodiment, an example in which a plurality of gas-liquid separators 22a to 22g, control valves 24a to 24f, and discharge ports 26a to 26f are provided in one non-branching exhaust pipe 16 extending rearward of the vehicle, respectively. However, for example, the exhaust pipe 16 may be branched into a plurality of parts, and a gas-liquid separator or the like may be provided in each of the branched exhaust pipes.

本実施形態においては、複数の制御弁24a〜24fの切替が1周して、制御弁24a〜24fの下流側に設けられた排出口26a〜26fから所定基準量の水が排出されたときに制御弁24a〜24fの切替を終了する例を中心に説明したが、例えば、1つの制御弁の1回当たりの開動作に伴ってその下流側に設けられた1つの排出口から排出される水の量を所定基準量よりも下回る量に設定し、制御弁24a〜24fの切替を複数周行って各排出口24a〜24fからの水の総排出量は外部環境に影響を与えない所定基準量以内に設定するという構成であっても良い。   In the present embodiment, when the switching of the plurality of control valves 24a to 24f makes one round and a predetermined reference amount of water is discharged from the discharge ports 26a to 26f provided on the downstream side of the control valves 24a to 24f. The example of ending the switching of the control valves 24a to 24f has been mainly described. However, for example, water discharged from one discharge port provided on the downstream side with one opening operation of one control valve. The amount of water is set to an amount lower than a predetermined reference amount, and the control valves 24a to 24f are switched a plurality of times so that the total discharge amount of water from each discharge port 24a to 24f does not affect the external environment. It may be configured to be set within.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、例えば実施形態1と実施形態2とを組み合わせた形態としても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, For example, it is good also as a form which combined Embodiment 1 and Embodiment 2, and of this invention Needless to say, the present invention can be implemented in various forms without departing from the scope of the invention.

本発明の実施形態1に係る燃料電池を電力源として搭載した車両の搭載機器の配置図である。1 is a layout diagram of a vehicle-mounted device in which a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention is mounted as a power source. 本発明の実施形態1に係る車両が搭載する燃料電池システムの構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system mounted on a vehicle according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る制御部より実行される制御弁の切替制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining switching control of the control valve performed by the control part which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る燃料電池を電力源として搭載した車両の搭載機器の配置図である。FIG. 6 is a layout diagram of a vehicle-mounted device on which a fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention is mounted as a power source. 本発明の実施形態2に係る車両が搭載する燃料電池システムの構成概略図である。It is the structure schematic of the fuel cell system which the vehicle concerning Embodiment 2 of this invention mounts. 本発明の実施形態2に係る制御部より実行される制御弁の切替制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining switching control of the control valve performed by the control part which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池スタック、12 コンプレッサ、14 水素タンク、16 排気管、18a〜18f,24a〜24f 制御弁、20a〜20f,26a〜26f 排出口、22a〜22f 気液分離器、28 排気弁、30 制御部、32a,32b 前輪 34a,34b 後輪、40 加湿器、42 水素再循環ポンプ、50 水素供給系統、52 水素供給路、54 水素再循環路、60 空気供給系統、62 空気供給路、64 排気ガス排出路、70,90 車両、80 放出系統、101 車速センサ、102 外気温センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell stack, 12 Compressor, 14 Hydrogen tank, 16 Exhaust pipe, 18a-18f, 24a-24f Control valve, 20a-20f, 26a-26f Exhaust port, 22a-22f Gas-liquid separator, 28 Exhaust valve, 30 control Part, 32a, 32b front wheel 34a, 34b rear wheel, 40 humidifier, 42 hydrogen recirculation pump, 50 hydrogen supply system, 52 hydrogen supply path, 54 hydrogen recirculation path, 60 air supply system, 62 air supply path, 64 exhaust Gas exhaust path, 70, 90 vehicle, 80 release system, 101 vehicle speed sensor, 102 outside air temperature sensor.

Claims (10)

燃料電池を電力源として搭載する車両において、
燃料電池から生成される水を外部に排出する複数の排出口と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
車両が停止中であるか否かを判断する車両停止検知手段と、
外気温が所定値以下であって、かつ車両が停止中である場合には前記複数の排出口を切り替えながら前記生成水を外部に排出する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする車両。
In a vehicle equipped with a fuel cell as a power source,
A plurality of outlets for discharging water generated from the fuel cell to the outside;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
Vehicle stop detection means for determining whether or not the vehicle is stopped;
Control means for performing control to discharge the generated water to the outside while switching the plurality of discharge ports when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined value and the vehicle is stopped. vehicle.
前記制御手段は、所定期間毎に前記複数の排出口を切り替え、前記生成水を外部に排出することを特徴とする請求項1に記載の車両。   The vehicle according to claim 1, wherein the control unit switches the plurality of discharge ports every predetermined period and discharges the generated water to the outside. 前記制御手段は、前記複数の排出口のうち、何れか1又は複数の排出口から所定期間だけ前記生成水を外部に排出し、
前記所定期間経過後は、まだ前記生成水が排出されていない他の1又は複数の排出口から所定期間だけ前記生成水を外部に排出するように順次切替えていくことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両。
The control means discharges the generated water to the outside only for a predetermined period from any one or a plurality of discharge ports among the plurality of discharge ports.
2. After the predetermined period has elapsed, the generated water is sequentially switched to be discharged to the outside only for a predetermined period from one or a plurality of other outlets from which the generated water has not yet been discharged. Or the vehicle according to 2;
前記所定期間は、3秒以内であることを特徴とする請求項3に記載の車両。   The vehicle according to claim 3, wherein the predetermined period is within 3 seconds. 前記制御手段は、前記複数の排出口毎の前記生成水の排出量に基づいて前記複数の排出口を切替え、前記生成水を外部に排出することを特徴とする請求項1に記載の車両。   2. The vehicle according to claim 1, wherein the control unit switches the plurality of discharge ports based on a discharge amount of the generated water for each of the plurality of discharge ports, and discharges the generated water to the outside. 前記制御手段は、前記複数の排出口のうち、何れか1又は複数の排出口から所定基準量の前記生成水を外部に排出し、
その排出が終了すると、まだ前記生成水が排出されていない他の1又は複数の排出口から所定基準量の前記生成水を外部に排出するように順次切替えていくことを特徴とする請求項1又は5に記載の車両。
The control means discharges the generated water of a predetermined reference amount to the outside from any one or a plurality of discharge ports among the plurality of discharge ports,
2. When the discharge is completed, the product water is sequentially switched so that a predetermined reference amount of the generated water is discharged from one or more other outlets from which the generated water has not yet been discharged. Or the vehicle according to 5;
前記車両は、前記燃料電池より生成された水を貯留する複数の貯留手段を更に備え、該貯留した水を前記複数の排出口から外部に排出することを特徴とする請求項1乃至6に記載の車両。   7. The vehicle according to claim 1, further comprising a plurality of storage means for storing water generated from the fuel cell, and discharging the stored water to the outside from the plurality of discharge ports. Vehicle. 燃料電池を電力源として搭載する車両の制御方法において、
外気温が所定値以下であって、かつ車両が停止中である場合には、燃料電池から生成される水を外部に排出する複数の排出口を切り替えながら前記生成水を外部に排出することを特徴とする車両の制御方法。
In a control method for a vehicle equipped with a fuel cell as a power source,
When the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined value and the vehicle is stopped, the generated water is discharged outside while switching a plurality of outlets for discharging water generated from the fuel cell to the outside. A vehicle control method characterized by the above.
所定期間毎に前記複数の排出口を切り替え、前記生成水を外部に排出することを特徴とする請求項8に記載の車両の制御方法。   The vehicle control method according to claim 8, wherein the plurality of discharge ports are switched at predetermined intervals to discharge the generated water to the outside. 前記複数の排出口毎の前記生成水の排出量に基づいて前記複数の排出口を切り替え、前記生成水を外部に排出することを特徴とする請求項8に記載の車両の制御方法。   The vehicle control method according to claim 8, wherein the plurality of discharge ports are switched based on a discharge amount of the generated water for each of the plurality of discharge ports, and the generated water is discharged to the outside.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017157449A (en) * 2016-03-02 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

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