JP2016081724A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2016081724A
JP2016081724A JP2014211953A JP2014211953A JP2016081724A JP 2016081724 A JP2016081724 A JP 2016081724A JP 2014211953 A JP2014211953 A JP 2014211953A JP 2014211953 A JP2014211953 A JP 2014211953A JP 2016081724 A JP2016081724 A JP 2016081724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
fuel
hydrogen gas
fuel gas
subsystem
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
Application number
JP2014211953A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英世 大森
Hideyo Omori
英世 大森
近藤　俊行
Toshiyuki Kondo
俊行 近藤
充生 高佐屋
Atsuo Takasaya
充生 高佐屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014211953A priority Critical patent/JP2016081724A/en
Publication of JP2016081724A publication Critical patent/JP2016081724A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To fill each of fuel gas tanks of a plurality of fuel cell subsystems with a fuel gas without excess or deficiency.SOLUTION: A fuel cell system A comprises a first fuel cell subsystem 1A and second fuel cell subsystem 1B. The respective fuel cell subsystems comprise fuel cell stacks 2A, 2B, hydrogen gas tanks 7A, 7B, hydrogen gas supply pipes 3A, 3B, pressure adjustment valves 4A, 4B, and hydrogen gas filling pipes 12A, 12B, respectively, where the hydrogen gas filling pipe 12A and hydrogen gas filling pipe 12B are connected to a single hydrogen gas filling port 13. A communication pipe 20 makes the hydrogen gas supply pipe's part upstream from the pressure adjustment valve in the first fuel cell subsystem and the hydrogen gas supply pipe's part upstream from the pressure adjustment valve in the second fuel cell subsystem communicate with each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

第１の燃料電池サブシステム及び第２の燃料電池サブシステムを備え、各燃料電池サブシステムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料ガスタンクと、燃料ガスタンク内の燃料ガスを燃料電池スタックに供給するための燃料ガス供給路と、を備えている、燃料電池システムが公知である（例えば、特許文献１参照）。   A first fuel cell subsystem and a second fuel cell subsystem, each fuel cell subsystem comprising: a fuel cell stack that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas; a fuel gas tank; A fuel cell system including a fuel gas supply path for supplying fuel gas in a fuel gas tank to a fuel cell stack is known (for example, see Patent Document 1).

特開２００６−３３１８７７号公報JP 2006-331877 A

ところで、特許文献１のように２つの燃料電池サブシステムを備えた燃料電池システムでは、一方の燃料電池サブシステムでのみ発電を行ったり、一方の燃料電池サブシステムの発電量と他方の燃料電池サブシステムの発電量とを互いに異ならせたりすることが可能である。その結果、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンク内の残存燃料ガス量と、第２の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンク内の残存燃料ガス量とが互いに異なるおそれがある。すなわち、燃料ガスタンクへの燃料ガスの充填が開始される時点での燃料ガスタンク内の圧力を初期圧力と称すると、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクの初期圧力と第２の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクの初期圧力とが互いに異なるおそれがある。第１の燃料電池サブシステムの燃料電池スタックの発電効率と第２の燃料電池サブシステムの燃料電池スタックの発電効率とが互いに異なる場合にも同様な状態になりうる。   By the way, in a fuel cell system including two fuel cell subsystems as in Patent Document 1, power generation is performed only in one fuel cell subsystem, or the power generation amount of one fuel cell subsystem and the other fuel cell subsystem. It is possible to make the power generation amount of the system different from each other. As a result, the residual fuel gas amount in the fuel gas tank of the first fuel cell subsystem may be different from the residual fuel gas amount in the fuel gas tank of the second fuel cell subsystem. That is, when the pressure in the fuel gas tank at the start of filling of the fuel gas into the fuel gas tank is referred to as the initial pressure, the initial pressure of the fuel gas tank of the first fuel cell subsystem and the second fuel cell subsystem The initial pressure of the fuel gas tank may be different from each other. The same state can be obtained when the power generation efficiency of the fuel cell stack of the first fuel cell subsystem and the power generation efficiency of the fuel cell stack of the second fuel cell subsystem are different from each other.

一方、特許文献１のように第１の燃料電池サブシステム及び第２の燃料電池サブシステムを備えた燃料電池システムでは、各燃料ガスタンク内に燃料ガスを充填するための燃料ガス充填路が各燃料ガスタンクに連結され、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガス充填路と第２の燃料電池サブシステムの燃料ガス充填路とが共通の燃料ガス充填口に連結されていると考えられる。この場合、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンク及び第２の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクに燃料ガス充填口から燃料ガスを充填すると、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンク内の圧力及び第２の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンク内の圧力は互いに等しい圧力まで上昇する。そこで、この圧力があらかじめ定められた上限値に達するまで燃料ガスの充填を行う充填方法が考えられる。   On the other hand, in the fuel cell system including the first fuel cell subsystem and the second fuel cell subsystem as in Patent Document 1, the fuel gas filling path for filling the fuel gas in each fuel gas tank is provided for each fuel. It is considered that the fuel gas filling path of the first fuel cell subsystem and the fuel gas filling path of the second fuel cell subsystem are connected to a common fuel gas filling port connected to the gas tank. In this case, when fuel gas is filled in the fuel gas tank of the first fuel cell subsystem and the fuel gas tank of the second fuel cell subsystem from the fuel gas filling port, the pressure in the fuel gas tank of the first fuel cell subsystem and The pressure in the fuel gas tank of the second fuel cell subsystem rises to an equal pressure. Therefore, a filling method in which the fuel gas is filled until the pressure reaches a predetermined upper limit value can be considered.

ところが、第１の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクの初期圧力と第２の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクの初期圧力とが互いに異なっているときに上述の充填方法が行われると、初期圧力が低い方の燃料ガスタンクにおける圧力上昇幅が、初期圧力が高い方の燃料ガスタンクおける圧力上昇幅よりも大きくなる。その結果、初期圧力が低い方の燃料ガスタンクにおける温度上昇幅が、初期圧力が高い方の燃料ガスタンクにおける温度上昇幅よりも大きくなる。したがって、初期圧力が低い方の燃料ガスタンクにおける充填率（ＳＯＣ）が低くなる。すなわち、燃料ガスの充填量が少なくなってしまう。逆に、初期圧力が低い方の燃料ガスタンクの充填率が更に高い充填率になるまで燃料ガスの充填を継続すると、今度は、初期圧力が高い方の燃料ガスタンクの充填率が目標充填率を越え、更には１００％を越えるおそれがある。   However, if the above filling method is performed when the initial pressure of the fuel gas tank of the first fuel cell subsystem and the initial pressure of the fuel gas tank of the second fuel cell subsystem are different from each other, the initial pressure is low. The pressure increase width in the fuel gas tank of the one becomes larger than the pressure increase width in the fuel gas tank of the higher initial pressure. As a result, the temperature increase width in the fuel gas tank with the lower initial pressure becomes larger than the temperature increase width in the fuel gas tank with the higher initial pressure. Therefore, the filling rate (SOC) in the fuel gas tank having the lower initial pressure is lowered. That is, the amount of fuel gas filling is reduced. Conversely, if fuel gas filling is continued until the filling rate of the fuel gas tank with the lower initial pressure reaches a higher filling rate, the filling rate of the fuel gas tank with the higher initial pressure now exceeds the target filling rate. Furthermore, there is a risk of exceeding 100%.

本発明によれば、第１の燃料電池サブシステム及び第２の燃料電池サブシステムを備え、各燃料電池サブシステムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンク内の燃料ガスを前記燃料電池スタックに供給するために前記燃料ガスタンクに連結された燃料ガス供給路と、前記燃料ガス供給路内に配置され、前記燃料ガス供給路内の圧力を調節するための圧力調節弁と、前記燃料ガスタンク内に燃料ガスを充填するために前記燃料ガスタンクに連結された燃料ガス充填路と、を備えており、前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス充填路と前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス充填路とが共通の燃料ガス充填口に連結されている、燃料電池システムであって、前記第１の燃料電池サブシステムの前記圧力調節弁上流の前記燃料ガス供給路と前記第２の燃料電池サブシステムの前記圧力調節弁上流の前記燃料ガス供給路とを互いに連通する連通路を更に備える、燃料電池システムが提供される。   According to the present invention, a fuel cell stack including a first fuel cell subsystem and a second fuel cell subsystem, each fuel cell subsystem generating electric power through an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas. A fuel gas tank, a fuel gas supply path connected to the fuel gas tank for supplying the fuel gas in the fuel gas tank to the fuel cell stack, and the fuel gas supply path. A pressure regulating valve for regulating a pressure in the passage; and a fuel gas filling passage connected to the fuel gas tank for filling the fuel gas tank with the fuel gas; and the first fuel cell. A fuel cell system in which the fuel gas filling path of the subsystem and the fuel gas filling path of the second fuel cell subsystem are connected to a common fuel gas filling port. The fuel gas supply path upstream of the pressure control valve of the first fuel cell subsystem and the fuel gas supply path upstream of the pressure control valve of the second fuel cell subsystem. There is provided a fuel cell system further comprising a communication passage.

複数の燃料電池サブシステムの燃料ガスタンクに燃料ガスをそれぞれ過不足なく充填することができる。   Fuel gas tanks of a plurality of fuel cell subsystems can be filled with fuel gas without excess or deficiency.

燃料電池システムの全体図である。1 is an overall view of a fuel cell system. 本発明による別の実施例を示す燃料電池システムの全体図である。It is a general view of the fuel cell system which shows another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例を示す燃料電池システムの全体図である。It is a general view of the fuel cell system which shows another Example by this invention.

図１を参照すると、燃料電池システムＡは第１の燃料電池サブシステム１Ａ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂを備える。
第１の燃料電池サブシステム１Ａは燃料電池スタック２Ａを備え、燃料電池スタック２Ａは互いに積層された複数の燃料電池単セルを備える。燃料電池スタック２Ａには、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池スタック２Ａに供給するための水素ガス供給管３Ａが連結される。水素ガス供給管３Ａ内には、水素ガス供給管３Ａ内の圧力を調節するための電磁式の圧力調節弁４Ａが配置される。また、水素ガス供給管３Ａは供給マニホルド５Ａに連結される。供給マニホルド５Ａはそれぞれ対応する供給枝管６Ａを介して複数、例えば４つの水素ガスタンク７Ａに連結される。水素ガスタンク７Ａ内には水素ガスがそれぞれ充填されている。供給枝管６Ａ内には電磁式の遮断弁８Ａが配置される。水素ガスタンク７Ａは更に、充填枝管９Ａを介して充填マニホルド１０Ａに連結される。充填枝管９Ａ内には、充填マニホルド１０Ａから水素ガスタンク７Ａに向けてのみ流通可能な逆止弁１１Ａが配置される。一方、燃料電池スタック２Ａには、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック２Ａに供給するための空気供給管（図示しない）が連結される。 Referring to FIG. 1, the fuel cell system A includes a first fuel cell subsystem 1A and a second fuel cell subsystem 1B.
The first fuel cell subsystem 1A includes a fuel cell stack 2A, and the fuel cell stack 2A includes a plurality of fuel cell single cells stacked on each other. A hydrogen gas supply pipe 3A for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell stack 2A is connected to the fuel cell stack 2A. An electromagnetic pressure control valve 4A for adjusting the pressure in the hydrogen gas supply pipe 3A is arranged in the hydrogen gas supply pipe 3A. The hydrogen gas supply pipe 3A is connected to the supply manifold 5A. The supply manifold 5A is connected to a plurality of, for example, four hydrogen gas tanks 7A through corresponding supply branch pipes 6A. The hydrogen gas tank 7A is filled with hydrogen gas. An electromagnetic shut-off valve 8A is arranged in the supply branch pipe 6A. The hydrogen gas tank 7A is further connected to a filling manifold 10A via a filling branch pipe 9A. A check valve 11A that can flow only from the filling manifold 10A toward the hydrogen gas tank 7A is arranged in the filling branch pipe 9A. On the other hand, an air supply pipe (not shown) for supplying air as an oxidant gas to the fuel cell stack 2A is connected to the fuel cell stack 2A.

同様に、第２の燃料電池サブシステム１Ｂは燃料電池スタック２Ａを備え、燃料電池スタック２Ｂは互いに積層された複数の燃料電池単セルを備える。燃料電池スタック２Ｂには、水素ガスを燃料電池スタック２Ｂに供給するための水素ガス供給管３Ｂが連結される。水素ガス供給管３Ｂ内には、水素ガス供給管３Ｂ内の圧力を調節するための電磁式の圧力調節弁４Ｂが配置される。また、水素ガス供給管３Ｂは供給マニホルド５Ｂに連結される。供給マニホルド５Ｂはそれぞれ対応する供給枝管６Ｂを介して複数、例えば４つの水素ガスタンク７Ｂに連結される。水素ガスタンク７Ｂ内には水素ガスがそれぞれ充填されている。供給枝管６Ｂ内には電磁式の遮断弁８Ｂが配置される。水素ガスタンク７Ｂは更に、充填枝管９Ｂを介して充填マニホルド１０Ｂに連結される。充填枝管９Ｂ内には、充填マニホルド１０Ｂから水素ガスタンク７Ｂに向けてのみ流通可能な逆止弁１１Ｂが配置される。一方、燃料電池スタック２Ｂには、空気を燃料電池スタック２Ｂに供給するための空気供給管（図示しない）が連結される。   Similarly, the second fuel cell subsystem 1B includes a fuel cell stack 2A, and the fuel cell stack 2B includes a plurality of fuel cell single cells stacked on each other. A hydrogen gas supply pipe 3B for supplying hydrogen gas to the fuel cell stack 2B is connected to the fuel cell stack 2B. An electromagnetic pressure control valve 4B for adjusting the pressure in the hydrogen gas supply pipe 3B is disposed in the hydrogen gas supply pipe 3B. The hydrogen gas supply pipe 3B is connected to the supply manifold 5B. The supply manifolds 5B are connected to a plurality of, for example, four hydrogen gas tanks 7B through corresponding supply branch pipes 6B. The hydrogen gas tank 7B is filled with hydrogen gas. An electromagnetic shut-off valve 8B is disposed in the supply branch pipe 6B. The hydrogen gas tank 7B is further connected to a filling manifold 10B via a filling branch pipe 9B. A check valve 11B that can flow only from the filling manifold 10B to the hydrogen gas tank 7B is disposed in the filling branch pipe 9B. On the other hand, an air supply pipe (not shown) for supplying air to the fuel cell stack 2B is connected to the fuel cell stack 2B.

ここで、水素ガス供給管３Ａ，３Ｂ、供給マニホルド５Ａ，５Ｂ、及び供給枝管６Ａ，６Ｂは、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ内の水素ガスを燃料電池スタック２Ａ，２Ｂにそれぞれ供給するために水素ガスタンク７Ａ，７Ｂにそれぞれ連結された水素ガス供給路と考えることができる。また、水素ガス充填管１２Ａ，１２Ｂ、充填マニホルド１０Ａ，１０Ｂ、及び充填枝管９Ａ，９Ｂは、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ内に水素ガスを充填するために水素ガスタンク７Ａ，７Ｂに連結された水素ガス充填路と考えることができる。   Here, the hydrogen gas supply pipes 3A and 3B, the supply manifolds 5A and 5B, and the supply branch pipes 6A and 6B are used to supply the hydrogen gas in the hydrogen gas tanks 7A and 7B to the fuel cell stacks 2A and 2B, respectively. It can be considered as a hydrogen gas supply path connected to 7A and 7B, respectively. The hydrogen gas filling pipes 12A and 12B, the filling manifolds 10A and 10B, and the filling branch pipes 9A and 9B are hydrogen gas connected to the hydrogen gas tanks 7A and 7B in order to fill the hydrogen gas tanks 7A and 7B with hydrogen gas. It can be considered as a filling path.

第１の燃料電池サブシステム１Ａの充填マニホルド１０Ａ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂの充填マニホルド１０Ｂはそれぞれ対応する水素ガス充填管１２Ａ，１２Ｂを介して共通の水素ガス充填口１３に連結される。   The filling manifold 10A of the first fuel cell subsystem 1A and the filling manifold 10B of the second fuel cell subsystem 1B are connected to a common hydrogen gas filling port 13 through corresponding hydrogen gas filling pipes 12A and 12B, respectively. .

供給マニホルド５Ａ，５Ｂには、供給マニホルド５Ａ，５Ｂ内の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ１４ＳＡ，１４ＳＢがそれぞれ取り付けられる。また、充填マニホルド１０Ａ，１０Ｂには、充填マニホルド１０Ａ，１０Ｂ内の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ１４ＬＡ，１４ＬＢがそれぞれ取り付けられる。   Pressure sensors 14SA and 14SB for detecting the pressure in the supply manifolds 5A and 5B are attached to the supply manifolds 5A and 5B, respectively. Further, pressure sensors 14LA and 14LB for detecting pressures in the filling manifolds 10A and 10B are attached to the filling manifolds 10A and 10B, respectively.

更に図１を参照すると、燃料電池システムＡは電動車両駆動用の電気モータ１６を備える。この電気モータ１６は第１の燃料電池サブシステム１Ａの燃料電池スタック２Ａ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂの燃料電池スタック２Ｂに電気的に接続される。   Still referring to FIG. 1, the fuel cell system A includes an electric motor 16 for driving an electric vehicle. The electric motor 16 is electrically connected to the fuel cell stack 2A of the first fuel cell subsystem 1A and the fuel cell stack 2B of the second fuel cell subsystem 1B.

燃料電池システムＡは更に、第１の燃料電池サブシステム１Ａの圧力調節弁４Ａ上流の水素ガス供給管３Ａと、第２の燃料電池サブシステム１Ｂの圧力調節弁４Ｂ上流の水素ガス供給管３Ｂとを互いに連通する連通管２０を更に備える。   The fuel cell system A further includes a hydrogen gas supply pipe 3A upstream of the pressure control valve 4A of the first fuel cell subsystem 1A, and a hydrogen gas supply pipe 3B upstream of the pressure control valve 4B of the second fuel cell subsystem 1B. Are further provided with a communication pipe 20 communicating with each other.

さて、第１の燃料電池サブシステム１Ａにおいて、燃料電池スタック２Ａに水素ガスを供給すべきときには、遮断弁８Ａ及び圧力調節弁４Ａが開弁される。その結果、水素ガスタンク７Ａから水素ガスが燃料電池スタック２Ａに供給される。燃料電池スタック２Ａに水素ガス及び空気が供給されると、燃料電池スタック２Ａにおいて電気化学反応（Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−，（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ）が起こり、電気エネルギが発生される。同様に、第２の燃料電池サブシステム１Ｂにおいて、燃料電池スタック２Ｂに水素ガスを供給すべきときには、遮断弁８Ｂ及び圧力調節弁４Ｂが開弁される。その結果、水素ガスタンク７Ｂから水素ガスが燃料電池スタック２Ａに供給される。燃料電池スタック２Ｂに水素ガス及び空気が供給されると、燃料電池スタック２Ｂにおいて上述の電気化学反応が起こり、電気エネルギが発生される。 In the first fuel cell subsystem 1A, when hydrogen gas is to be supplied to the fuel cell stack 2A, the shutoff valve 8A and the pressure control valve 4A are opened. As a result, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas tank 7A to the fuel cell stack 2A. When hydrogen gas and air are supplied to the fuel cell stack 2A, an electrochemical reaction (H 2 → 2H + + 2e − , (1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O) occurs in the fuel cell stack 2A. Electric energy is generated. Similarly, in the second fuel cell subsystem 1B, when hydrogen gas is to be supplied to the fuel cell stack 2B, the shutoff valve 8B and the pressure control valve 4B are opened. As a result, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas tank 7B to the fuel cell stack 2A. When hydrogen gas and air are supplied to the fuel cell stack 2B, the above-described electrochemical reaction occurs in the fuel cell stack 2B, and electric energy is generated.

第１の燃料電池サブシステム１Ａの燃料電池スタック２Ａで発生された電気エネルギ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂの燃料電池スタック２Ｂで発生された電気エネルギはそれぞれ電気モータ１６に送られ、電気モータ１６が駆動される。その結果、電動車両が駆動される。   The electric energy generated in the fuel cell stack 2A of the first fuel cell subsystem 1A and the electric energy generated in the fuel cell stack 2B of the second fuel cell subsystem 1B are respectively sent to the electric motor 16, and the electric motor 16 is driven. As a result, the electric vehicle is driven.

この電動車両は例えばバスのような大型車から構成される。すなわち、図１に示される燃料電池システムＡは大型車を駆動するのに適している。一方、第１の燃料電池サブシステム１Ａ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂはそれぞれ、例えば乗用車のような小型車を駆動するのに適している。したがって、図１に示される燃料電池システムＡは、小型車を駆動するのに適した燃料電池システムを組み合わせることにより形成されるということになる。このようにすると、大型車を駆動するのに適した燃料電池システムの開発コスト及び製造コストを低減することができる。   This electric vehicle is composed of a large vehicle such as a bus. That is, the fuel cell system A shown in FIG. 1 is suitable for driving a large vehicle. On the other hand, each of the first fuel cell subsystem 1A and the second fuel cell subsystem 1B is suitable for driving a small vehicle such as a passenger car. Therefore, the fuel cell system A shown in FIG. 1 is formed by combining fuel cell systems suitable for driving small cars. If it does in this way, development cost and manufacturing cost of a fuel cell system suitable for driving a large-sized car can be reduced.

ところで、上述したように、燃料電池スタック２Ａ，２Ｂに水素ガスを供給すべきときには遮断弁８Ａ，８Ｂが開弁される。図１に示される燃料電池システムＡでは、第１の燃料電池サブシステム１Ａの水素ガス供給管３Ａと、第２の燃料電池サブシステム１Ｂの水素ガス供給管３Ｂとが連通管２０により互いに連通されているので、第１の燃料電池サブシステム１Ａの遮断弁８Ａ及び第２の燃料電池サブシステム１Ｂ遮断弁８Ｂが同時に開弁されると、第１の燃料電池サブシステム１Ａの水素ガスタンク７Ａ内の圧力と、第２の燃料電池サブシステム１Ｂの水素ガスタンク７Ｂ内の圧力とが互いにほぼ等しくなる。   By the way, as described above, when hydrogen gas is to be supplied to the fuel cell stacks 2A and 2B, the shutoff valves 8A and 8B are opened. In the fuel cell system A shown in FIG. 1, the hydrogen gas supply pipe 3A of the first fuel cell subsystem 1A and the hydrogen gas supply pipe 3B of the second fuel cell subsystem 1B are connected to each other by a communication pipe 20. Therefore, when the shutoff valve 8A of the first fuel cell subsystem 1A and the shutoff valve 8B of the second fuel cell subsystem 1B are simultaneously opened, the hydrogen gas tank 7A of the first fuel cell subsystem 1A The pressure and the pressure in the hydrogen gas tank 7B of the second fuel cell subsystem 1B are substantially equal to each other.

その結果、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂへの水素ガスの充填が開始される時点での水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ内の圧力を初期圧力と称すると、第１の燃料電池サブシステム１Ａの水素ガスタンク７Ａの初期圧力と、第２の燃料電池サブシステム１Ｂの水素ガスタンク７Ｂの初期圧力とが互いにほぼ等しくなっている。したがって、水素ガスタンク７Ａへの充填と水素ガスタンク７Ｂへの充填とが互いにほぼ同様に行われることになる。すなわち、水素ガスタンク７Ａ内に充填された水素ガス量と水素ガスタンク７Ｂ内に充填された水素ガス量とは互いにほぼ等しくなっており、したがって水素ガスタンク７Ａの水素ガス充填率ＳＯＣと水素ガスタンク７Ｂの水素ガス充填率ＳＯＣとは互いにほぼ等しくなっている。このため、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ両方に水素ガスを十分に充填することができ、過剰に充填されるのを阻止することができる。   As a result, if the pressure in the hydrogen gas tanks 7A and 7B at the time when filling of the hydrogen gas into the hydrogen gas tanks 7A and 7B is started is referred to as initial pressure, the initial value of the hydrogen gas tank 7A of the first fuel cell subsystem 1A The pressure and the initial pressure of the hydrogen gas tank 7B of the second fuel cell subsystem 1B are substantially equal to each other. Therefore, the filling of the hydrogen gas tank 7A and the filling of the hydrogen gas tank 7B are performed in substantially the same manner. That is, the amount of hydrogen gas charged in the hydrogen gas tank 7A and the amount of hydrogen gas charged in the hydrogen gas tank 7B are substantially equal to each other. Therefore, the hydrogen gas filling rate SOC of the hydrogen gas tank 7A and the hydrogen gas of the hydrogen gas tank 7B are substantially equal. The gas filling rate SOC is substantially equal to each other. For this reason, it is possible to sufficiently fill both the hydrogen gas tanks 7A and 7B with hydrogen gas and to prevent the hydrogen gas tanks 7A and 7B from being excessively filled.

なお、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂに水素ガスを充填すべきときには、水素ガス充填口１３から水素ガスが充填される。この水素ガスは水素ガス充填管１２Ａ，１２Ｂ、充填マニホルド１０Ａ，１０Ｂ、及び充填枝管９Ａ，９Ｂをそれぞれ介して水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ内に流入する。水素ガス充填方法の一例では、水素ガスタンク７Ａ内の圧力及び水素ガスタンク７Ｂ内の圧力のいずれか一方があらかじめ定められた上限圧力に達したら水素ガスの充填が終了される。別の例では、水素ガスタンク７Ａ，７Ｂ内の圧力から水素ガスタンク７Ａの水素ガス充填率ＳＯＣ及び水素ガスタンク７Ｂの水素ガス充填率ＳＯＣがそれぞれ算出され、算出された水素ガス充填率ＳＯＣが水素ステーションに送信され、いずれか一方の水素ガス充填率ＳＯＣがあらかじめ定められた上限充填率に達したら水素ステーションでの水素ガスの充填が終了される。   When the hydrogen gas tanks 7A and 7B are to be filled with hydrogen gas, the hydrogen gas is filled from the hydrogen gas filling port 13. The hydrogen gas flows into the hydrogen gas tanks 7A and 7B through the hydrogen gas filling pipes 12A and 12B, the filling manifolds 10A and 10B, and the filling branch pipes 9A and 9B, respectively. In an example of the hydrogen gas filling method, the filling of the hydrogen gas is terminated when one of the pressure in the hydrogen gas tank 7A and the pressure in the hydrogen gas tank 7B reaches a predetermined upper limit pressure. In another example, the hydrogen gas filling rate SOC of the hydrogen gas tank 7A and the hydrogen gas filling rate SOC of the hydrogen gas tank 7B are calculated from the pressures in the hydrogen gas tanks 7A and 7B, respectively, and the calculated hydrogen gas filling rate SOC is stored in the hydrogen station. When one of the hydrogen gas filling rates SOC reaches a predetermined upper limit filling rate, the filling of hydrogen gas at the hydrogen station is terminated.

図２は、本発明による別の実施例を示している。この実施例では、連通管２０内に電磁式の開閉弁２１が配置され、第１の燃料電池サブシステム１Ａの水素ガス供給管３Ａと第２の燃料電池サブシステム１Ｂの水素ガス供給管３Ｂとの間の連通及び遮断が切り換え可能になっている。すなわち、開閉弁２１が開弁されると、水素ガス供給管３Ａと水素ガス供給管３Ｂとが連通管２０により互いに連通される。これに対し、開閉弁２１が閉弁されると、水素ガス供給管３Ａと水素ガス供給管３Ｂとの間の連通が遮断される。このように水素ガス供給管３Ａと水素ガス供給管３Ｂとの間の連通が遮断されると、燃料電池システムＡにおいて水素ガスの漏れの有無を検査する場合に、第１の燃料電池サブシステム１Ａと第２の燃料電池サブシステム１Ｂとを別個に検査することができる。   FIG. 2 shows another embodiment according to the present invention. In this embodiment, an electromagnetic on-off valve 21 is disposed in the communication pipe 20, and a hydrogen gas supply pipe 3A of the first fuel cell subsystem 1A and a hydrogen gas supply pipe 3B of the second fuel cell subsystem 1B are provided. Communication between and disconnection between the two can be switched. That is, when the on-off valve 21 is opened, the hydrogen gas supply pipe 3 </ b> A and the hydrogen gas supply pipe 3 </ b> B are communicated with each other through the communication pipe 20. On the other hand, when the on-off valve 21 is closed, the communication between the hydrogen gas supply pipe 3A and the hydrogen gas supply pipe 3B is blocked. When the communication between the hydrogen gas supply pipe 3A and the hydrogen gas supply pipe 3B is cut off as described above, the first fuel cell subsystem 1A is used when the fuel cell system A is inspected for hydrogen gas leakage. And the second fuel cell subsystem 1B can be inspected separately.

図３は、本発明による更に別の実施例を示している。この実施例では、第１の燃料電池サブシステム１Ａの圧力調節弁４Ａ上流の水素ガス供給管３Ａと、第２の燃料電池サブシステム１Ｂの圧力調節弁４Ｂ上流の水素ガス供給管３Ｂとが一対の連通管２０ａ，２０ｂにより互いに連結される。一方の連通管２０ａ内には水素ガス供給管３Ａから水素ガス供給管３Ｂへのみ流通可能な逆止弁２２ａが配置され、他方の連通管２０ｂ内には水素ガス供給管３Ｂから水素ガス供給管３Ａへのみ流通可能な逆止弁２２ｂが配置される。この場合、水素ガスタンク７Ａ内の圧力と水素ガスタンク７Ｂ内の圧力との差が逆止弁２２ａ，２２ｂの開弁圧を越えるまでは逆止弁２２ａ，２２ｂは開弁されず、したがって水素ガス供給管３Ａと水素ガス供給管３Ｂとは互いに連通されない。一方、水素ガスタンク７Ａ内の圧力と水素ガスタンク７Ｂ内の圧力との差が逆止弁２２ａ，２２ｂの開弁圧を越えると逆止弁２２ａ，２２ｂが開弁され、したがって水素ガス供給管３Ａと水素ガス供給管３Ｂとが互いに連通される。   FIG. 3 shows a further embodiment according to the invention. In this embodiment, a pair of a hydrogen gas supply pipe 3A upstream of the pressure control valve 4A of the first fuel cell subsystem 1A and a hydrogen gas supply pipe 3B upstream of the pressure control valve 4B of the second fuel cell subsystem 1B are paired. The communication pipes 20a and 20b are connected to each other. A check valve 22a that can flow only from the hydrogen gas supply pipe 3A to the hydrogen gas supply pipe 3B is arranged in one communication pipe 20a, and the hydrogen gas supply pipe from the hydrogen gas supply pipe 3B to the hydrogen gas supply pipe in the other communication pipe 20b. A check valve 22b that can flow only to 3A is arranged. In this case, the check valves 22a and 22b are not opened until the difference between the pressure in the hydrogen gas tank 7A and the pressure in the hydrogen gas tank 7B exceeds the valve opening pressure of the check valves 22a and 22b. The pipe 3A and the hydrogen gas supply pipe 3B are not communicated with each other. On the other hand, when the difference between the pressure in the hydrogen gas tank 7A and the pressure in the hydrogen gas tank 7B exceeds the valve opening pressure of the check valves 22a and 22b, the check valves 22a and 22b are opened, so that the hydrogen gas supply pipe 3A and The hydrogen gas supply pipe 3B communicates with each other.

Ａ 燃料電池システム
１Ａ 第１の燃料電池サブシステム
１Ｂ 第２の燃料電池サブシステム
２Ａ，２Ｂ 燃料電池スタック
３Ａ，３Ｂ 水素ガス供給管
４Ａ，４Ｂ 圧力調節弁
７Ａ，７Ｂ 水素ガスタンク
１２Ａ，１２Ｂ 水素ガス充填管
１３ 水素ガス充填口
２０ 連通管 A fuel cell system 1A first fuel cell subsystem 1B second fuel cell subsystem 2A, 2B fuel cell stack 3A, 3B hydrogen gas supply pipe 4A, 4B pressure regulating valve 7A, 7B hydrogen gas tank 12A, 12B hydrogen gas filling Pipe 13 Hydrogen gas filling port 20 Communication pipe

Claims (5)

第１の燃料電池サブシステム及び第２の燃料電池サブシステムを備え、
各燃料電池サブシステムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンク内の燃料ガスを前記燃料電池スタックに供給するために前記燃料ガスタンクに連結された燃料ガス供給路と、前記燃料ガス供給路内に配置され、前記燃料ガス供給路内の圧力を調節するための圧力調節弁と、前記燃料ガスタンク内に燃料ガスを充填するために前記燃料ガスタンクに連結された燃料ガス充填路と、を備えており、
前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス充填路と前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス充填路とが共通の燃料ガス充填口に連結されている、
燃料電池システムであって、
前記第１の燃料電池サブシステムの前記圧力調節弁上流の前記燃料ガス供給路と前記第２の燃料電池サブシステムの前記圧力調節弁上流の前記燃料ガス供給路とを互いに連通する連通路を更に備える、
燃料電池システム。 A first fuel cell subsystem and a second fuel cell subsystem;
Each fuel cell subsystem includes a fuel cell stack that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, a fuel gas tank, and the fuel gas in the fuel gas tank to supply the fuel cell stack with the fuel gas. A fuel gas supply path connected to the fuel gas tank; a pressure control valve disposed in the fuel gas supply path for adjusting the pressure in the fuel gas supply path; and the fuel gas tank is filled with the fuel gas. And a fuel gas filling path connected to the fuel gas tank,
The fuel gas filling path of the first fuel cell subsystem and the fuel gas filling path of the second fuel cell subsystem are connected to a common fuel gas filling port;
A fuel cell system,
A communication path that communicates the fuel gas supply path upstream of the pressure control valve of the first fuel cell subsystem and the fuel gas supply path upstream of the pressure control valve of the second fuel cell subsystem; Prepare
Fuel cell system. 前記連通路内に開閉弁を配置し、前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路と前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路との間の連通及び遮断を切り換え可能にした、請求項１に記載の燃料電池システム。   An on-off valve is disposed in the communication path, and the communication and blocking between the fuel gas supply path of the first fuel cell subsystem and the fuel gas supply path of the second fuel cell subsystem can be switched. The fuel cell system according to claim 1. 前記連通路が一対の連通路を備え、一方の前記連通路内に、前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路から前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路へのみ流通可能な逆止弁を配置し、他方の前記連通路内に、前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路から前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料ガス供給路へのみ流通可能な逆止弁を配置した、請求項１に記載の燃料電池システム。   The communication path includes a pair of communication paths, and only one of the communication paths from the fuel gas supply path of the first fuel cell subsystem to the fuel gas supply path of the second fuel cell subsystem. A non-returnable check valve is arranged, and only the flow from the fuel gas supply path of the second fuel cell subsystem to the fuel gas supply path of the first fuel cell subsystem is placed in the other communication path. The fuel cell system according to claim 1, wherein possible check valves are arranged. 前記第１の燃料電池サブシステムの前記燃料電池スタックで発生された電力及び前記第２の燃料電池サブシステムの前記燃料電池スタックで発生された電力により共通の電気モータが駆動される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の燃料電池システム。   The common electric motor is driven by the power generated in the fuel cell stack of the first fuel cell subsystem and the power generated in the fuel cell stack of the second fuel cell subsystem. 4. The fuel cell system according to any one of items 1 to 3. 大型車を駆動するのに適している、請求項１から４までのいずれか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, which is suitable for driving a large vehicle.
JP2014211953A 2014-10-16 2014-10-16 Fuel cell system Pending JP2016081724A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014211953A JP2016081724A (en) 2014-10-16 2014-10-16 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014211953A JP2016081724A (en) 2014-10-16 2014-10-16 Fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016081724A true JP2016081724A (en) 2016-05-16

Family

ID=55956390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014211953A Pending JP2016081724A (en) 2014-10-16 2014-10-16 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016081724A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503467A (en) * 2011-12-22 2015-02-02 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Microcapillary film and foam suitable for fluid transfer by capillary action
WO2017208044A1 (en) * 2016-05-30 2017-12-07 Carrier Corporation Single point filling for an independent refrigeration unit driven by a separate engine
JP2019071183A (en) * 2017-10-06 2019-05-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019146368A (en) * 2018-02-21 2019-08-29 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
JP2019149234A (en) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019149267A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019149247A (en) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019153523A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019153525A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
CN111212971A (en) * 2017-08-18 2020-05-29 开利公司 Natural gas box pressure control for transport refrigeration unit
JP7429805B2 (en) 2020-05-28 2024-02-08 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Method for supplying fuel to a fuel cell system and fuel cell system assembly

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503467A (en) * 2011-12-22 2015-02-02 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Microcapillary film and foam suitable for fluid transfer by capillary action
RU2721362C1 (en) * 2016-05-30 2020-05-19 Кэрриер Корпорейшн Transport refrigerating plant and operation method of transport refrigerating unit
WO2017208044A1 (en) * 2016-05-30 2017-12-07 Carrier Corporation Single point filling for an independent refrigeration unit driven by a separate engine
US10960757B2 (en) 2016-05-30 2021-03-30 Carrier Corporation Single point filling for an independent refrigeration unit driven by a separate engine
US11667229B2 (en) 2017-08-18 2023-06-06 Carrier Corporation Natural gas tank pressure control for transport refrigeration unit
CN111212971B (en) * 2017-08-18 2023-01-31 开利公司 Natural gas box pressure control for transport refrigeration unit
CN111212971A (en) * 2017-08-18 2020-05-29 开利公司 Natural gas box pressure control for transport refrigeration unit
JP2019071183A (en) * 2017-10-06 2019-05-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019146368A (en) * 2018-02-21 2019-08-29 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
JP7077657B2 (en) 2018-02-26 2022-05-31 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019149247A (en) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019149234A (en) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019149267A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019153525A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2019153523A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP7087457B2 (en) 2018-03-06 2022-06-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP7429805B2 (en) 2020-05-28 2024-02-08 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Method for supplying fuel to a fuel cell system and fuel cell system assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016081724A (en) Fuel cell system
US8973624B2 (en) Compressed hydrogen fueling control valve
CN101572320B (en) Hydrogen supply system for fuel cell and method for controlling the same
JP2013200019A (en) Fuel gas filling method
JP4984329B2 (en) Valve device and fuel cell system for high pressure tank
US20170358809A1 (en) Electric power supply system, mobile object, and electric power supply method
JP5534192B2 (en) Gas tank system and vehicle
CN106571479B (en) A kind of fuel cell system and its halt control method
JP5041066B2 (en) Fuel system and vehicle
JP4941730B2 (en) Fuel supply device and vehicle
US20180013156A1 (en) Redox flow battery
JP2014192046A (en) Method for controlling fuel cell system
JP5668645B2 (en) Fuel cell system
US11371657B2 (en) Hydropack system
WO2008062805A1 (en) Fuel supply system
JP2014126150A (en) High-pressure gas utilization system
CN105552407B (en) The residual fuel amount display methods and fuel cell vehicle of fuel cell system
CN110785883B (en) System for rebalancing pressure differentials in anode exhaust systems of fuel cells with associated water seals
JP2007305326A (en) Fuel cell vehicle
JP2018113154A (en) Fuel cell system
JP2016062667A (en) Fuel cell system
JP2004327297A (en) Fuel charge control system
KR102532653B1 (en) Hydrogen refueling system and method
JP2009168166A (en) Valve device for high-pressure tank and fuel cell system
CN113903951A (en) Hydrogen supply integrated device for multi-stack fuel cell system