JP2010198944A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correspond to downsizing of a lid. <P>SOLUTION: A fuel cell system is equipped with a hydrogen tank 100 stocking hydrogen gas, a supply inlet 200 supplying the hydrogen gas to the hydrogen tank, the lid 220 covering an outside of the supply inlet, a pipe 300 connecting the hydrogen tank to the supply inlet, a pressure sensor 320 arranged in the pipe, a communication device 700 to communicate with a hydrogen supplying device outside, and a control part 400 adjusting a quantity of supply of hydrogen to the hydrogen tank by performing communication with the hydrogen supplying device. When a hydrogen pressure detected by the pressure sensor changes its value by more than a predetermined value during supply of the hydrogen gas, the control part begins to communicate with the hydrogen supplying device 80. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池における燃料タンクに燃料ガスを充填に関するものである。   The present invention relates to filling a fuel tank in a fuel cell with fuel gas.

燃料電池システムでは、燃料ガスとして水素が用いられている。一般に、水素は、高圧タンクに充填される。ガスは圧縮すると高温になるので、外部のガス充填装置と、燃料電池システムとの間で、通信を行いながら、温度、圧力が適正な範囲内で水素を補給することが好ましい。ガス充填装置との通信の開始時期を検知するための方法として、例えば、特許文献1に記載の方法が知られている。   In the fuel cell system, hydrogen is used as a fuel gas. Generally, hydrogen is filled in a high pressure tank. Since gas becomes high temperature when compressed, it is preferable to supply hydrogen within an appropriate range of temperature and pressure while communicating between an external gas filling device and the fuel cell system. As a method for detecting the start time of communication with the gas filling device, for example, a method described in Patent Document 1 is known.

特開2006−141122号公報JP 2006-141122 A

しかし、従来の技術では、リッドスイッチを用いていたため、リッドの小型化が困難である、あるいは、リッドを小型化すると、リッドスイッチの取り付けが困難になるという問題があった。   However, in the prior art, since a lid switch is used, it is difficult to reduce the size of the lid, or when the size of the lid is reduced, it is difficult to attach the lid switch.

本発明は、上記課題の少なくとも1つを解決し、リッドの小型化に対応することを目的とする。   An object of the present invention is to solve at least one of the above-described problems and cope with downsizing of the lid.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
燃料電池システムであって、水素ガスを貯蔵するための水素タンクと、前記水素タンクに水素ガスを補給するための補給口と、前記補給口の外側を覆うリッドと、前記水素タンクと前記補給口とを繋ぐ配管と、前記配管中に配置される圧力センサと、外部の水素ガス補給装置と通信をするための通信装置と、前記水素ガス補給装置と通信を行って、前記水素タンクへの水素補給量を調整するための制御部と、を備え、前記水素ガスの補給時に前記圧力センサにより検知される圧力が予め定められた値以上変化したときに、前記制御部は前記水素ガス補給装置との通信を開始する、燃料電池システム。
この適用例によれば、リッドスイッチが不要となるため、リッドの小型化に対応することが可能である。
[Application Example 1]
A fuel cell system, a hydrogen tank for storing hydrogen gas, a supply port for supplying hydrogen gas to the hydrogen tank, a lid that covers the outside of the supply port, the hydrogen tank, and the supply port And a pressure sensor arranged in the pipe, a communication device for communicating with an external hydrogen gas replenishing device, and a hydrogen gas replenishing device for communicating with the hydrogen tank. A control unit for adjusting the replenishment amount, and when the pressure detected by the pressure sensor when the hydrogen gas is replenished changes by a predetermined value or more, the control unit is configured with the hydrogen gas replenishment device. Fuel cell system that starts communication.
According to this application example, since the lid switch is not necessary, it is possible to cope with downsizing of the lid.

燃料電池を搭載した車両への水素の補給を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the replenishment of hydrogen to the vehicle carrying a fuel cell. 燃料電池の水素補給口近傍を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the hydrogen replenishment port vicinity of a fuel cell. 水素補給口から水素タンクまでの構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure from a hydrogen supply port to a hydrogen tank. 第2の実施例における水素の補給を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically hydrogen replenishment in a 2nd Example. 第2の実施例の燃料電池の水素補給口近傍を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the hydrogen supply port vicinity of the fuel cell of a 2nd Example.

[第1の実施例]
図1は、燃料電池を搭載した車両への水素の補給を模式的に示す説明図である。車両10は、水素タンク100と、水素補給口200と、水素補給管300と、電子制御装置400(「ECU400」とも呼ぶ。)と、水素補給口開口レバー500と、赤外線通信装置700と、を備える。水素補給管300は、水素タンク100と、水素補給口200とをつなぎ、内部にセンサ320を備える。ここで、センサ320には、圧力センサや温度センサが含まれる。水素補給口開口レバー500は、運転席近傍に配置されている。水素補給口開口レバー500と水素補給口200のリッド(ふた、図示せず)との間は、ワイヤ510により接続されている。運転手あるいは、水素ステーションのサービスマンが、水素補給口開口レバー500を操作することにより、水素補給口200のリッドを開ける。赤外線通信装置700は、水素補給口200内に設けられ、水素補給口200と、赤外線通信装置700とは、通信ケーブル600により接続されている。水素補給口200のリッドが開けられると、その旨が赤外線通信装置700を介して、外部の水素補給装置80に伝えられる。また、ECU400と、水素補給管300内のセンサ320と、赤外線通信装置700とは、通信ケーブル600により接続されている。ECU400は、水素補給中における、水素補給管300内の水素の圧力や温度を取得し、赤外線通信装置700を介して、水素補給装置80に伝える。
[First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing hydrogen supply to a vehicle equipped with a fuel cell. The vehicle 10 includes a hydrogen tank 100, a hydrogen supply port 200, a hydrogen supply pipe 300, an electronic control device 400 (also referred to as “ECU 400”), a hydrogen supply port opening lever 500, and an infrared communication device 700. Prepare. The hydrogen supply pipe 300 connects the hydrogen tank 100 and the hydrogen supply port 200, and includes a sensor 320 inside. Here, the sensor 320 includes a pressure sensor and a temperature sensor. The hydrogen replenishing port opening lever 500 is disposed in the vicinity of the driver's seat. The hydrogen supply port opening lever 500 and the lid (lid, not shown) of the hydrogen supply port 200 are connected by a wire 510. A driver or a service person at the hydrogen station operates the hydrogen supply port opening lever 500 to open the lid of the hydrogen supply port 200. The infrared communication device 700 is provided in the hydrogen supply port 200, and the hydrogen supply port 200 and the infrared communication device 700 are connected by a communication cable 600. When the lid of the hydrogen replenishing port 200 is opened, that effect is transmitted to the external hydrogen replenishing device 80 via the infrared communication device 700. ECU 400, sensor 320 in hydrogen supply pipe 300, and infrared communication device 700 are connected by communication cable 600. The ECU 400 acquires the hydrogen pressure and temperature in the hydrogen supply pipe 300 during hydrogen supply, and transmits the hydrogen pressure and temperature to the hydrogen supply device 80 via the infrared communication device 700.

水素補給装置80は、水素供給用ホース820と、ノズル825と、赤外線通信装置870とを備える。ノズル825は、水素供給用ホース820の先端に設けられ、水素補給時に、車両10の水素補給口200に取り付けられる。赤外線通信装置870は、ノズル825の先端に設けられている。赤外線通信装置870は、水素補給時に、車両10の赤外線通信装置700と通信を行い、車両10から水素補給中の水素の温度や圧力を取得する。この通信を「充填通信」と呼ぶ。水素補給装置80は、水素の温度や圧力が適正な範囲内で車両10に水素の補給が行われるように、補給する水素の圧力を調整しながら、車両10に水素の補給を行う。   The hydrogen supply device 80 includes a hydrogen supply hose 820, a nozzle 825, and an infrared communication device 870. The nozzle 825 is provided at the tip of the hydrogen supply hose 820 and is attached to the hydrogen supply port 200 of the vehicle 10 when supplying hydrogen. The infrared communication device 870 is provided at the tip of the nozzle 825. The infrared communication device 870 communicates with the infrared communication device 700 of the vehicle 10 at the time of hydrogen supply, and acquires the temperature and pressure of hydrogen during hydrogen supply from the vehicle 10. This communication is called “filling communication”. The hydrogen replenishing device 80 replenishes the vehicle 10 with hydrogen while adjusting the pressure of hydrogen to be replenished so that the vehicle 10 is replenished with hydrogen within an appropriate range of temperature and pressure of hydrogen.

図2は、燃料電池の水素補給口近傍を模式的に示す説明図である。水素補給口200は、水素供給用ホース取付部210と、リッド220と、リッドオープナー230と、を備える。水素供給用ホース取付部210には、赤外線通信装置700が設けられている。本実施例では、リッドオープナー230として、電動オープナーを用いている。リッドオープナー230には、ワイヤ510と、通信ケーブル600とが接続されている。ワイヤ510によりリッドオープナー230が作動し、リッド220を開ける。このとき、リッドオープナー230から、リッドが作動した旨の信号が通信ケーブル600に発信される。この信号は、ECU400に伝送され、また、赤外線通信装置700及び赤外線通信装置870を介して、水素補給装置80に伝送される。これにより、車両10と水素補給装置80との間の充填通信が開始される。   FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the vicinity of the hydrogen supply port of the fuel cell. The hydrogen supply port 200 includes a hydrogen supply hose attachment portion 210, a lid 220, and a lid opener 230. The hydrogen supply hose attachment part 210 is provided with an infrared communication device 700. In this embodiment, an electric opener is used as the lid opener 230. A wire 510 and a communication cable 600 are connected to the lid opener 230. The lid opener 230 is actuated by the wire 510 to open the lid 220. At this time, a signal indicating that the lid is activated is transmitted from the lid opener 230 to the communication cable 600. This signal is transmitted to the ECU 400, and is transmitted to the hydrogen supply device 80 via the infrared communication device 700 and the infrared communication device 870. Thereby, the filling communication between the vehicle 10 and the hydrogen supply device 80 is started.

充填通信開始後、水素供給用ホース取付部210に、水素補給装置80の水素供給用ホース820が取り付けられ、水素の供給が開始される。   After the filling communication is started, the hydrogen supply hose 820 of the hydrogen supply device 80 is attached to the hydrogen supply hose attachment portion 210, and the supply of hydrogen is started.

図3は、水素補給口から水素タンクまでの構成を模式的に示す説明図である。水素補給管300は、補給弁310と、センサ320とを備える。補給弁310は、充填通信が開始された後に開き、水素タンク100と、水素補給管300とを連通する。センサ、320は、上述したように、圧力センサと温度センサを備える。圧力センサとしては、例えば、圧電素子や歪みゲージを用いたセンサを用いることが可能である。温度センサとしては、例えば、半導体センサや、熱電対を用いることが可能である。センサ320により取得された温度や圧力の情報は、ECU400に送られ、さらに、赤外線通信装置700を介して、水素補給装置80に伝送される。これにより、水素補給装置80は、車両10に供給する水素の圧力、流量、充填スピードを調整することが可能となる。   FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration from the hydrogen supply port to the hydrogen tank. The hydrogen supply pipe 300 includes a supply valve 310 and a sensor 320. The replenishment valve 310 is opened after the filling communication is started, and the hydrogen tank 100 and the hydrogen replenishment pipe 300 are communicated with each other. The sensor 320 includes a pressure sensor and a temperature sensor as described above. As the pressure sensor, for example, a sensor using a piezoelectric element or a strain gauge can be used. As the temperature sensor, for example, a semiconductor sensor or a thermocouple can be used. The temperature and pressure information acquired by the sensor 320 is sent to the ECU 400 and further transmitted to the hydrogen supply device 80 via the infrared communication device 700. As a result, the hydrogen replenishing device 80 can adjust the pressure, flow rate, and filling speed of the hydrogen supplied to the vehicle 10.

ECU400は、センサ320の圧力をモニタし、水素タンク100への水素充填量を判断する。ECU400は、圧力が一定以上になったときに、終了信号を発信する。この信号により、補給弁310が閉じられ、水素補給装置80からの水素の供給を終了させる。これにより、充填通信を終了させてもよい。また、水素補給装置80の補給終了スイッチ(図示せず)により、水素の補給を終了するとともに、充填通信を終了してもよい。   ECU 400 monitors the pressure of sensor 320 and determines the amount of hydrogen filling hydrogen tank 100. ECU 400 transmits an end signal when the pressure becomes a certain level or more. The supply valve 310 is closed by this signal, and the supply of hydrogen from the hydrogen supply device 80 is terminated. Thereby, the filling communication may be terminated. In addition, the replenishment end switch (not shown) of the hydrogen replenishing device 80 may terminate the replenishment of hydrogen and terminate the filling communication.

以上、本実施例では、リッド220のオープンを検知するためのリッドスイッチを独立して備えていない。一般に、リッドスイッチを配置するためには、その配置スペースが必要になるが、本実施例によれば、リッドスイッチを備えていないので、その配置スペースが不要となる。その結果、リッドの小型化に対応することが可能となる。また、リッドスイッチが不要なため、コストを下げることが可能となる。   As described above, in this embodiment, the lid switch for detecting the opening of the lid 220 is not independently provided. In general, in order to arrange the lid switch, an arrangement space is required. However, according to the present embodiment, since the lid switch is not provided, the arrangement space becomes unnecessary. As a result, it is possible to cope with downsizing of the lid. In addition, since a lid switch is unnecessary, the cost can be reduced.

[第2の実施例]
図4は、第2の実施例における水素の補給を模式的に示す説明図である。第2の実施例では、水素補給口開口レバー500の代わりに、水素補給口開口スイッチ505を備えている。水素補給口開口スイッチ505と、水素補給口200との通信に、通信ケーブル600を用いている。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing hydrogen supply in the second embodiment. In the second embodiment, a hydrogen supply port opening switch 505 is provided instead of the hydrogen supply port opening lever 500. A communication cable 600 is used for communication between the hydrogen supply port opening switch 505 and the hydrogen supply port 200.

図5は、第2の実施例の燃料電池の水素補給口近傍を模式的に示す説明図である。第1の実施例では、リッドオープナー230は、ワイヤ510により作動したが、第2の実施例では、通信ケーブル600からの電気信号により作動する。すなわち、運転手あるいは、水素ステーションのサービスマンが、水素補給口開口スイッチ505を操作すると、水素補給口開口スイッチ505は発信する。そのオープン信号は、リッドオープナー230に伝えられて、リッドオープナー230が作動してリッド220が開く。さらに、オープン信号は、ECU400に伝送され、また、赤外線通信装置700を介して、水素補給装置80に伝送される。これにより、車両10と水素補給装置80との間の充填通信が開始される。この実施例によっても、車両10と、水素補給装置80と、の間の充填通信を開始することが可能である。   FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the vicinity of the hydrogen supply port of the fuel cell of the second embodiment. In the first embodiment, the lid opener 230 is operated by the wire 510, but in the second embodiment, the lid opener 230 is operated by an electrical signal from the communication cable 600. That is, when the driver or a service person at the hydrogen station operates the hydrogen supply port opening switch 505, the hydrogen supply port opening switch 505 transmits. The open signal is transmitted to the lid opener 230, and the lid opener 230 is activated to open the lid 220. Further, the open signal is transmitted to the ECU 400 and is transmitted to the hydrogen supply device 80 via the infrared communication device 700. Thereby, the filling communication between the vehicle 10 and the hydrogen supply device 80 is started. Also according to this embodiment, it is possible to start filling communication between the vehicle 10 and the hydrogen supply device 80.

[第3の実施例]
第3の実施例の構成は、第1の実施例の構成とほぼ同じである。第3の実施例では、図2に示すリッドオープナー230は、電動オープナー以外の機械式オープナーであってもよい。リッドオープナー230に、通信ケーブル600が接続されていない。
[Third embodiment]
The configuration of the third embodiment is almost the same as the configuration of the first embodiment. In the third embodiment, the lid opener 230 shown in FIG. 2 may be a mechanical opener other than the electric opener. The communication cable 600 is not connected to the lid opener 230.

第3の実施例では、水素供給用ホース820が、水素供給用ホース取付部210に取り付けられた後、水素が供給開始される。水素が供給されると、水素補給管300内部の圧力が高くなる。ECU400は、この圧力をモニタし、予め定められた圧力以上変動したことを検知した場合に(例えば、1MPa上昇した場合に)、赤外線通信装置700を介して、水素補給装置80にその旨を伝送し、充填通信を開始する。   In the third embodiment, hydrogen supply is started after the hydrogen supply hose 820 is attached to the hydrogen supply hose attachment part 210. When hydrogen is supplied, the pressure inside the hydrogen supply pipe 300 increases. The ECU 400 monitors this pressure, and when detecting that the pressure has fluctuated more than a predetermined pressure (for example, when the pressure has increased by 1 MPa), transmits the fact to the hydrogen supply device 80 via the infrared communication device 700. Then, filling communication is started.

この実施例によれば、リッドスイッチが不要なため、リッドの小型化に対応することが可能となる。また、コストを低減することが可能となる。リッドオープナー230としては、従来のワイヤ式のリッドオープナーを用いることが可能である。   According to this embodiment, since the lid switch is unnecessary, it is possible to cope with the downsizing of the lid. Further, the cost can be reduced. As the lid opener 230, a conventional wire-type lid opener can be used.

10…車両
80…水素補給装置
100…水素タンク
200…水素補給口
210…水素供給用ホース取付部
220…リッド
230…リッドオープナー
300…水素補給管
310…補給弁
320…センサ
400…電子制御装置(ECU)
500…水素補給口開口レバー
505…水素補給口開口スイッチ
510…ワイヤ
600…通信ケーブル
700…赤外線通信装置
820…水素供給用ホース
870…赤外線通信装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle 80 ... Hydrogen supply device 100 ... Hydrogen tank 200 ... Hydrogen supply port 210 ... Hydrogen supply hose attachment part 220 ... Lid 230 ... Lid opener 300 ... Hydrogen supply pipe 310 ... Supply valve 320 ... Sensor 400 ... Electronic control device ( ECU)
500 ... Hydrogen supply port opening lever 505 ... Hydrogen supply port opening switch 510 ... Wire 600 ... Communication cable 700 ... Infrared communication device 820 ... Hydrogen supply hose 870 ... Infrared communication device

Claims (1)

燃料電池システムであって、
水素ガスを貯蔵するための水素タンクと、
前記水素タンクに水素ガスを補給するための補給口と、
前記補給口の外側を覆うリッドと、
前記水素タンクと前記補給口とを繋ぐ配管と、
前記配管中に配置される圧力センサと、
外部の水素ガス補給装置と通信をするための通信装置と、
前記水素ガス補給装置と通信を行って、前記水素タンクへの水素補給量を調整するための制御部と、
を備え、
前記水素ガスの補給時に前記圧力センサにより検知される圧力が予め定められた値以上変化したときに、前記制御部は前記水素ガス補給装置との通信を開始する、燃料電池システム。
A fuel cell system,
A hydrogen tank for storing hydrogen gas;
A supply port for supplying hydrogen gas to the hydrogen tank;
A lid covering the outside of the replenishing port;
Piping connecting the hydrogen tank and the replenishment port;
A pressure sensor disposed in the pipe;
A communication device for communicating with an external hydrogen gas supply device;
A controller for communicating with the hydrogen gas replenishing device and adjusting a hydrogen replenishment amount to the hydrogen tank;
With
The fuel cell system, wherein the control unit starts communication with the hydrogen gas replenishing device when a pressure detected by the pressure sensor when the hydrogen gas is replenished changes by a predetermined value or more.
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