JP3988989B2 - How to stop the gas engine - Google Patents

How to stop the gas engine Download PDF

Info

Publication number
JP3988989B2
JP3988989B2 JP2002241395A JP2002241395A JP3988989B2 JP 3988989 B2 JP3988989 B2 JP 3988989B2 JP 2002241395 A JP2002241395 A JP 2002241395A JP 2002241395 A JP2002241395 A JP 2002241395A JP 3988989 B2 JP3988989 B2 JP 3988989B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
pressure
fuel cell
hydrogen
engine
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002241395A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004079451A (en
Inventor
晃一 高久
秀一 斗ヶ沢
山田　　晃
泰樹 吉田
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2002241395A priority Critical patent/JP3988989B2/en
Publication of JP2004079451A publication Critical patent/JP2004079451A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3988989B2 publication Critical patent/JP3988989B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池自動車、ＣＮＧ車等のガスを利用して稼動するガス利用機関を停止する際の停止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガスを燃料として、ガス消費装置１０１を稼動させるガス利用機関１００は、図５（ａ）のような構成を有する。即ち、ガス利用機関１００は、ガスを高圧で貯蔵するタンク１０２と、このタンク１０２からガス消費装置１０１にガスを供給するガス供給管１０５と、ガス供給管１０５の途中に設けられ、ガスをガス消費装置１０１の稼動に好適な圧力まで減圧するための減圧弁１０４と、ガスの供給を停止するために、減圧弁１０４とタンク１０２との間に設けられる遮断弁１０３とを備える。
【０００３】
ガス利用機関１００の稼動時には、遮断弁１０３が開弁されることでタンク１０２からガスが供給される。このガスは減圧弁１０４により所定圧力まで減圧された上でガス消費装置１０１に供給され、ガス消費装置１０１の稼動により消費される。
【０００４】
ガス利用機関１００を停止させる際には、遮断弁１０３を閉弁して、タンク１０２からガスの供給を停止する。あわせて、ガス消費装置１０１を停止する。通常の状態であれば、減圧弁上流側のガス供給管１０５ａに高圧のガスが封入された状態であっても、ガス供給管１０５ｂは、減圧弁の２次圧以上の圧力に上昇することがない。
【０００５】
ところが、減圧弁１０４に微小な異物（ゴミ等）が挟まったり、減圧弁１０４のシート不良等が発生すると、減圧弁上流側のガス供給管１０５ａの高圧のガスが、減圧弁１０４で減圧されずに減圧弁下流側のガス供給管１０５ｂにリークすることがある。
【０００６】
このようなリークに対応するために、特許文献１においては、減圧弁の下流側（減圧室）の圧力が所定圧力以上となった場合に、減圧弁の上流側の燃料遮断弁を閉弁する構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−４１６５１号公報（第８頁〜１２頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、ガス利用機関１００の運転中に減圧弁１０４の不良によって、減圧弁１０４よりも下流側の圧力が所定圧力以上になった場合に作動する保護装置であり、ガス利用機関１００の運転中の緊急遮断装置としては優れているものの、ガス利用機関１００の停止時に発生するようなリークについては考慮されていないという問題があった。
【０００９】
即ち、ガス利用機関１００の停止時においては、減圧弁１０４よりも上流側の遮断弁１０３を遮断することによってガス消費装置１０１へのガスの供給を遮断する装置が一般的であるが、このときに遮断弁１０３と減圧弁１０４との間に残留した高圧のガス、すなわち、タンク内に残留しているガス圧力と同等のガスが減圧弁１０４に掛かり続けることとなる。
このとき減圧弁１０４よりも下流側は、減圧弁１０４によって減圧されているので、上流側と比較し、低圧となっている。つまり、減圧弁１０４よりも上流側及び下流側で圧力差が生じ、前述した減圧弁不良が発生した状態でガス利用機関１００を停止してしまうと、ガス消費装置１０１を含む減圧弁１０４の下流側が高圧のガスに曝されるこことなる虞があった。
【００１０】
このような問題は、図５（ｂ）のように、減圧弁１０４の下流側に第２の遮断弁１０６を備えるガス利用機関１００’についても生じ得る。この場合には、減圧弁１０４と第２の遮断弁１０６との間のガス供給管１０５に、高圧のガスが封入されることとなり、ガス利用機関１００’の再起動時に、ガス消費装置１０１に高圧のガスが供給され、ガス消費装置１０１にダメージを与える虞があった。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、燃料電池自動車、ＣＮＧ車等のガス利用機関の停止中に、減圧弁の上流側に残留したガスが、減圧弁の下流側に流入したとしても、再起動時に高圧のガスが、ガス利用機関に供給されることを防止できるガス利用機関の停止方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、タンクに貯蔵されたガスを、ガス供給管を通じてガス消費装置に供給するガス利用機関において、前記ガス供給管に、前記ガス消費装置へ供給するガスを減圧する減圧弁、及び、前記減圧弁の上流側に前記ガス消費装置へ供給するガスを遮断する遮断弁を備え、前記減圧弁の閉弁状態において、前記減圧弁の上流側の高圧部から下流側の低圧部にガスが流入する不良が発生した場合に、前記ガス利用機関に対して停止指令が発せられると、前記ガス消費装置を稼動したまま前記遮断弁を閉じ、前記遮断弁と前記減圧弁との間の高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまで前記ガスを消費した後に前記ガス消費装置を停止することを特徴とするガス利用機関の停止方法である。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ガス利用機関に対して停止指令が発せられると、ガス消費装置は稼動状態を保ったまま、遮断弁が閉じられる。
これにより、遮断弁が閉じられた後も、高圧部におけるガスのガス圧力（高圧部ガス圧力）が所定圧力以下となるまで、ガス消費装置によりガス供給管中に残留するガスを消費することができる。
【００１４】
よって、たとえ、ガス利用機関が停止状態に置かれている間に、減圧弁の異物の挟み込みやシート不良等で高圧部から減圧弁の下流側の低圧部へガスが流入したとしても、低圧部におけるガスのガス圧力（低圧部ガス圧力）が所定圧力を超えて高くなり過ぎることがなく、再起動時に高圧のガスが供給されることでガス消費装置にダメージを与えることを防止できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記高圧部に設けられた圧力センサにより前記高圧部のガス圧力を測定することを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法である。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、ガス供給管の遮断弁と減圧弁との間の高圧部に圧力センサを設けたので、ガス利用機関に対して停止指令が発せられてから、ガス利用機関が停止するまでの間の高圧部ガス圧力の変化を測定して、高圧部ガス圧力が確実に所定圧力以下に減少するまで、ガス消費装置を稼動することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記高圧部のガス圧力を前記所定圧力以下にするまでの前記ガス消費装置の稼動時間を算出し、前記稼動時間が経過した後に前記ガス消費装置を停止させることを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法である。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、高圧部のガス圧力を所定圧力以下とするために要するガス消費装置の稼働時間を計算によって求め、遮断弁閉弁後、この稼働時間が経過するまで、ガス消費装置を稼動させることにより、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記稼動時間を前記タンク内のガス圧力に応じて算出することを特徴とする請求項３に記載のガス利用機関の停止方法である。
請求項４に記載の発明によれば、遮断弁が閉弁された際に、ガス供給管の高圧部に残留するガスの圧力を、タンク内に残留するガスのガス圧力により代表させることができる。これにより、圧力センサ等により高圧部のガス圧力を測定しなくとも、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記稼動時間を前記ガス消費装置の単位時間あたりの水素消費量から算出することを特徴とする請求項３に記載のガス利用機関の停止方法である。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、ガス消費装置の遮断弁閉弁後における稼働時間を、ガス消費装置により単位時間当たりに消費される水素消費量から求めるので、高圧部のガス圧力を圧力センサ等により直接測定しなくとも、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記高圧部のガス圧力が前記所定圧力以下となるまでに前記ガス消費装置により消費されるガス消費量を算出し、このガス消費量を消費した後に、前記ガス消費装置を停止することを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法である。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまでにガス消費装置により消費されるガス消費量を算出する。これにより、ガス消費装置の稼働時間に拠らずとも、高圧部ガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記ガス利用機関が燃料電池自動車であり、前記ガスが水素であり、前記ガス消費装置が燃料電池であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のガス利用機関の停止方法である。
請求項７に記載の発明によれば、水素を燃料ガスとする燃料電池により発電された電力で走行する燃料電池自動車に対して、本発明のガス利用機関の停止方法を好適に適用できる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記燃料電池自動車の停止時に、前記燃料電池を稼動したまま前記遮断弁を閉じ、前記高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまで前記水素を消費した後に前記燃料電池を停止し、発電された電力を充電手段に充電させることを特徴とする請求項７に記載のガス利用機関の停止方法である。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、燃料電池自動車に本発明のガス利用機関の停止方法を適用することで、停止指令後に燃料電池により発電された電力を充電手段に充電させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、適宜図面を参照して説明する。
第１実施形態においては、本発明をガス利用機関としての燃料電池自動車に適用した場合を例示する。
【００２８】
図１は、燃料電池自動車の機能ブロック図である。
燃料電池自動車は、燃料である水素を貯蔵するとともに、燃料電池２に対して水素を供給するための燃料供給系Ｆと、燃料電池２と、燃料電池２により発電された電力により、車輪を駆動するためのモータ１０と、燃料電池２により発電された電力を蓄えるための、２次電池やキャパシタ等からなる充電手段９とを含む。
【００２９】
燃料電池２は、アノード電極（不図示）とカソード電極（不図示）との間に固体高分子電解質膜（不図示）を挟持したものである。アノード電極には燃料である水素が供給され、固体高分子電解質膜において、水素はプロトンと電子とに解離する。この解離した電子を取り出すことにより発電を行う。
プロトンは、固体高分子電解質膜中を移動し、カソード電極において、酸化剤ガス（空気等）と接触することで酸化され水が生成される。
【００３０】
燃料供給系Ｆは、燃料である水素を高圧で貯蔵するタンク１と、このタンク１からガス消費装置である燃料電池２に水素を供給するガス供給管３と、ガス供給管３の途中に設けられ、水素を燃料電池２の稼動に好適な圧力まで減圧するための減圧弁４と、水素の供給を停止するために、減圧弁４とタンク１との間に設けられる遮断弁５とを備える。
【００３１】
ガス供給管３は、減圧弁４を境にして、遮断弁５と減圧弁４との間のガス供給管高圧部３ｂと、減圧弁４と燃料電池２との間のガス供給管低圧部３ａとに分かれている。ガス供給管低圧部３ａには、この部分の水素の圧力が許容限界以上となった場合に、燃料供給系Ｆの系外に水素を放出するための安全弁７が設けられている。また、ガス供給管高圧部３ｂには、この部分の水素の圧力を測定するための圧力センサ６が設けられている。
【００３２】
また、燃料供給系Ｆは、ＥＣＵ８を有している。ＥＣＵ８は、燃料電池自動車に対する停止指令が発せられた後に、圧力センサ６により計測されたガス供給管高圧部３ｂの圧力に応じて、燃料電池２の稼働を制御する。また、ＥＣＵ８は、燃料電池自動車に対する停止指令や起動指令を受けて遮断弁５の開閉を制御する。
【００３３】
ＥＣＵ８は、燃料電池自動車の起動指令を受けると、遮断弁５及び安全弁７を開弁し、タンク１に貯蔵された水素を燃料電池２に供給する。タンク１に貯蔵された圧縮水素は、減圧弁４により所望の圧力に減圧され、減圧された水素が燃料電池２に供給される。圧力センサ６は通常運転時において、タンク１に残留する水素量を検出するために用いられている。
【００３４】
続いて、図２を用いて、燃料電池自動車の停止時における第１実施形態の処理フローを説明する。先ず、ステップＳ１において、ＥＣＵ８は、イングニッションスイッチがＯＦＦにされると、燃料電池自動車に対して停止指令を発する。
【００３５】
すると、ステップＳ２において、ＥＣＵ８は、燃料電池２を稼動したまま、遮断弁５を閉弁し、タンク１からガス供給管３への水素の供給を停止する。
続いて、ＥＣＵ８は圧力センサ６の検出値を読み込み、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力（ＰH）を測定する（ステップＳ３）。
【００３６】
続いて、ステップＳ４では、ＥＣＵ８において、ステップＳ３で測定されたＰHと、予めＥＣＵ８に記憶されているガス供給管高圧部３ｂの水素圧力の所定圧力Ｐとが比較され、 “ＰH＞所定圧力Ｐ”の場合（Ｎ）には、処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ３とステップＳ４との間をループする。
【００３７】
このループ（Ｓ３〜Ｓ４）の間にも、燃料電池２は稼動しており、燃料電池２には、ガス供給管３に残留する水素が燃料として供給されることで、ガス供給管高圧部３ｂ内部の水素圧力ＰHが低下していく。即ち、ガス供給管低圧部３ａに残留する水素が、燃料電池２で消費されると、ガス供給管高圧部３ｂから減圧弁４を介してガス供給管低圧部３ａに水素が供給され、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力ＰHが低下していく。
【００３８】
また、このループ（Ｓ３〜Ｓ４）の間に燃料電池２により発電された電力はバッテリ等の充電手段９に充電される。このようにすることにより、ループ（Ｓ３〜Ｓ４）の間に燃料電池２により消費された水素を電力の形で充電手段９に蓄えることができ、燃料電池自動車の再起動時に図示しないコンプレッサ、モータ等の補器類を、円滑に起動することができる。
【００３９】
燃料電池２の稼動は、ステップＳ４において、“ＰH≦所定圧力Ｐ”と判断される（Ｙ）まで継続し、その後、処理はステップＳ５に移行し、ステップＳ５において、燃料電池２が停止される。
【００４０】
ここで、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力の所定圧力Ｐは、ステップＳ５が終了して、完全に燃料電池自動車が停止した時点でガス供給管高圧部３ｂに残留する水素が、減圧弁４の不具合により、この減圧弁４を介してガス供給管低圧部３ａへ移動することで、ガス供給管高圧部３ｂとガス供給管低圧部３ａとの水素圧力が等しくなったとしても、ガス供給管低圧部３ａの水素圧力が許容限界以下となるような水素圧力、例えば、前記した安全弁７が起動しないような水素圧力であればよい。
【００４１】
この所定圧力Ｐと、ガス供給管３の全容積Ｖallと、ガス供給管高圧部３ｂの容積ＶHと、ガス供給管低圧部３ａの容積ＶLと、ガス供給管低圧部３ａにおける水素の圧力ＰL、及び、許容限界の水素圧力Ｐalwとの間には下記（１）式の関係が成り立つ。
ｚＰ×ＶH＋ｚＰL×ＶL＝ｚＰalw×Ｖall・・・・・（１）
（ｚは、ガスの種類や圧力により決定される圧縮係数である。）
【００４２】
（１）式において、右辺は、ガス供給管３全体が、許容限界Ｐalwの圧力の水素で満たされたときに、ガス供給管３に存在する水素量を示している。一方、左辺は、ガス供給管低圧部３ａに存在する水素量（ｚＰL×ＶL）と、ガス供給管高圧部３ｂ（ｚＰ×ＶH）に所定圧力Ｐの圧力で存在する水素量とを別々に求めて加算したものである。
よって、（１）式をＰについて解くことにより、所定圧力Ｐを求めることができる。
【００４３】
尚、外気温が上昇して、水素がガス供給管３中で膨張することで水素の圧力が増加して許容限界Ｐalwを超えることも考えられるので、（１）式より求められる所定圧力Ｐには、外気温上昇分や圧力センサ６の誤差等のマージンを含めることが望ましい。
【００４４】
このように、第１実施形態では、燃料電池自動車の停止指令が発せられると、燃料電池２を稼動したまま遮断弁５を閉弁することで、ガス供給管３に残留する水素により燃料電池２を稼動し、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力を所定圧力Ｐ以下にまで低下させることができる。
【００４５】
尚、第１実施形態においては、所定圧力Ｐを安全弁７が作動しないような圧力に設定したが、所定圧力Ｐは、例えば、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素が、減圧弁４を介してガス供給管低圧部３ａへ移動することで、ガス供給管高圧部３ｂとガス供給管低圧部３ａとの水素圧力が等しくなったとしても、ガス供給管低圧部３ａにおける水素圧力が、燃料電池にダメージを与えないような水素圧力とすることも可能である。
【００４６】
これにより、たとえ、燃料電池自動車が停止状態に置かれている間に、減圧弁４の異物の挟み込みやシート不良等でガス供給管高圧部３ｂからガス供給管低圧部３ａへ水素が流入したとしても、ガス供給管低圧部３ａにおける水素の圧力が許容限界を超えて高くなり過ぎることがなく、停止時に安全弁７を開放してしまうような事態や、再起動時に許容圧力以上の水素が燃料電池２に供給されるような事態を避けることができる。
【００４７】
続いて、本発明の第２実施形態を、図３、図４を参照して説明する。
第２実施形態は、第１実施形態と同様に、本発明をガス利用機関としての燃料電池自動車に適用した場合を例示する。
【００４８】
図３は、燃料電池自動車を示す機能ブロック図である。
第２実施形態は、燃料供給系Ｆにおいて圧力センサ６が遮断弁５よりも上流に設けられている以外は第１実施形態と同様であるため、構成の説明を省略する。第２実施形態においては、圧力センサ６が遮断弁５よりも上流に設けられているので、停止指令が発せられて遮断弁５が閉弁された後に、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力を測定することができない。
【００４９】
そのため、第２実施形態では、遮断弁５が閉じられた際にガス供給管３に残留する水素量と、燃料電池２により単位時間あたりに消費される水素量とから、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力を所定圧力Ｐ以下とするために必要な燃料電池２の稼働時間Ｔを計算し、遮断弁５を閉弁した後、この稼働時間Ｔ以上の時間に渡って燃料電池２を稼動させる。
【００５０】
以下、図４を用いて、第２実施形態の処理フローを説明する。先ず、ステップＳ１１において、ＥＣＵ８は、イングニッションスイッチがＯＦＦされると、燃料電池自動車に対して停止指令を発する。
【００５１】
すると、ステップＳ１２において、ＥＣＵ８は、燃料電池２を稼動したまま、遮断弁５を閉弁し、タンク１からガス供給管３への水素の供給を停止する。
次に、ステップＳ１３において、ＥＣＵ８は、圧力センサ６の出力を読み取ることで、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力（ＰH’）を測定する。
尚、センサ６は、遮断弁５の上流側（タンク１）の圧力を測定するものであるが、遮断弁５を閉じた際のガス供給管高圧部３ｂの圧力はセンサ６で検出される圧力とほぼ同じである。
【００５２】
続いて、ステップＳ１４では、ＥＣＵ８内部において、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力を所定圧力Ｐ以下とするために必要な燃料電池２の稼働時間Ｔが計算される。
【００５３】
つまり、ステップＳ１３で測定されたＰH’と、（１）式より求められる所定圧力Ｐと、ガス供給管高圧部３ｂの容積ＶHと、単位時間あたりに燃料電池２により消費される水素流量Ｑとの間には、下記（２）式の関係が成り立つ。
（ｚＰH’−ｚＰ）×ＶH＝Ｑ×Ｔ・・・・（２）
（ｚは、ガスの種類や圧力により決定される圧縮係数である。）
【００５４】
（２）式において、左辺の（ｚＰH’−ｚＰ）×ＶHは、ガス供給管高圧部３ｂに存在する水素の圧力をＰH’から所定圧力Ｐまで減少させるために消費しなければならない水素量を示している。また、右辺のＱ×Ｔは、燃料電池２を稼働時間Ｔだけ稼動させたときに消費される水素量を示している。
【００５５】
よって、（２）式をＴについて解くことにより、ガス供給管高圧部３ｂの水素圧力を所定圧力Ｐ以下とするために必要な燃料電池２の稼働時間Ｔを求めることができる。
【００５６】
尚、（２）式において、ガス供給管高圧部３ｂの水素の圧力がＰH’から所定圧力Ｐまで減少する間に、ガス供給管低圧部３ａの水素圧力は一定に保たれているものと仮定する。
また、所定圧力Ｐ及び単位時間あたりに燃料電池２により消費される水素の流量Ｑは、予めＥＣＵ８に記憶されているものとする。
また、水素流量Ｑは燃料電池２の発電量に比例するので、この発電量から水素流量Ｑをマップ等により算出することも可能である。特に、燃料電池自動車のアイドル運転状態等のように、燃料電池２が一定の発電状態の場合には、水素流量Ｑとして固定値を採用することもできる。
【００５７】
続いて、ステップＳ１５において、燃料電池２を（２）式より求められた稼働時間Ｔ以上稼動する。例えば、遮断弁５を閉弁してから稼働時間Ｔの間、燃料電池２を稼動する。これにより、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力を所定圧力Ｐ以下にまで低下させる。
【００５８】
また、このステップＳ１５で燃料電池２により発電された電力は充電手段９に充電される。このようにすることにより、ステップＳ１５で燃料電池２により消費された水素を電力の形で充電手段９に蓄えることができ、燃料電池自動車の再起動時に補器類を、円滑に起動することができる。
その後ステップＳ１６において、燃料電池２を停止して処理が終了する。
【００５９】
このように、第２実施形態では、燃料電池自動車の停止指令が発せられると、燃料電池２を稼動したまま遮断弁５を閉弁し、燃料電池２を稼働時間Ｔ以上稼動させることで、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力を所定圧力Ｐ以下にまで低下させることができる。
尚、第２の実施形態では、（２）式を用いて稼働時間Ｔを算出したが、（２）式からガス供給管高圧部３ｂのガス圧力が所定圧力Ｐ以下となるような燃料電池２の水素消費量を算出し、予め定めた稼働時間Ｔから燃料電池による単位時間あたりの水素消費量を算出し、その単位時間当たりの水素消費量から燃料電池２の運転状態を可変することも可能である。このように構成することで、ガス供給管高圧部３ｂに残留する水素の圧力を所定圧力Ｐ以下にまで低下させることができることに加え、燃料電池自動車の停止指令から間を置くことなく、燃料電池２の運転を停止することができる。
【００６０】
これにより、たとえ、燃料電池自動車が停止状態に置かれている間に、減圧弁４の異物の挟み込みやシート不良等でガス供給管高圧部３ｂからガス供給管低圧部３ａへ水素が流入したとしても、ガス供給管低圧部３ａにおける水素の圧力が許容限界を超えて高くなり過ぎることがなく、再起動時に許容圧力以上の水素ガスが燃料電池２に供給されるような事態を避けることができる。
【００６１】
以上、本発明を燃料電池自動車に応用した場合について例示したが、本発明は、ＣＮＧ車や他のガス利用機関に好適に応用することが可能である。
また、図５（ｂ）にように、減圧弁１０４の下流側に第２の遮断弁１０６を備えるような実施形態とする場合は、ガス供給管高圧部１０５ａの圧力を下げてから第２の遮断弁１０６を閉じるようにすることで本発明の目的を達成することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、次のような顕著な効果を奏する。
本発明のガス利用機関の停止方法は、遮断弁が閉じられた後も、高圧部におけるガスのガス圧力が所定圧力以下となるまで、ガス消費装置によりガス供給管中に残留するガスを消費することができる。
よって、たとえ、ガス利用機関が停止状態に置かれている間に、減圧弁の異物の挟み込みやシート不良等で高圧部から低圧部へガスが流入したとしても、低圧部におけるガスのガス圧力が許容限界を超えて高くなり過ぎることがない（請求項１）。
【００６３】
本発明のガス利用機関の停止方法は、ガス利用機関に対して停止指令が発せられてから、ガス利用機関が停止するまでの間の高圧部ガス圧力の変化を圧力センサにより測定して、高圧部のガス圧力が確実に所定圧力以下に減少するまで、ガス消費装置を稼動することができる（請求項２）。
【００６４】
本発明のガス利用機関の停止方法は、遮断弁閉弁後に、高圧部のガス圧力を所定圧力以下に減少させるために要するガス消費装置の稼働時間を算出し、この稼働時間以上に渡ってガス消費装置を稼動させるので、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる（請求項３）。
【００６５】
本発明のガス利用機関の停止方法は、遮断弁が閉弁された際に、ガス供給管の高圧部に残留するガスの圧力を、タンク内に残留するガスのガス圧力により代表させることができる。これにより、圧力センサにより高圧部のガス圧力を測定しなくとも、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる（請求項４）。
【００６６】
本発明のガス利用機関の停止方法は、ガス消費装置の遮断弁閉弁後における稼働時間を、ガス消費装置により単位時間当たりに消費される水素消費量から求めるので、高圧部のガス圧力を圧力センサ等により測定しなくとも、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる（請求項５）。
【００６７】
本発明のガス利用機関の停止方法は、高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまでにガス消費装置により消費されるガス消費量を算出する。これにより、ガス消費装置の稼働時間に拠らずとも、高圧部のガス圧力を確実に所定圧力以下に減少させることができる（請求項６）。
【００６８】
本発明のガス利用機関の停止方法は、水素を燃料ガスとする燃料電池により発電された電力で走行する燃料電池自動車に対して好適に適用できる（請求項７）。
【００６９】
本発明のガス利用機関の停止方法は、停止指令後に燃料電池により発電された電力を充電手段に充電させる。これにより燃料電池自動車の再起動時に補器類を、円滑に起動することができる（請求項８）。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における燃料電池自動車の機能ブロック図である
【図２】第１実施形態の処理フローを説明するフローチャートである。
【図３】第２実施形態における燃料電池自動車の機能ブロック図である
【図４】第２実施形態の処理フローを説明するフローチャートである。
【図５】ガス利用機関の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ タンク
２ 燃料電池
３ ガス供給管
３ａ ガス供給管低圧部
３ｂ ガス供給管高圧部
４ 減圧弁
５ 遮断弁
６ 圧力センサ
７ 保護装置
８ ＥＣＵ
９ 充電手段
１０ モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stopping method when stopping a gas using engine that operates using gas such as a fuel cell vehicle and a CNG vehicle.
[0002]
[Prior art]
In general, a gas using engine 100 that operates a gas consuming apparatus 101 using gas as fuel has a configuration as shown in FIG. That is, the gas using engine 100 is provided with a tank 102 for storing gas at a high pressure, a gas supply pipe 105 for supplying gas from the tank 102 to the gas consuming device 101, and a gas supply pipe 105. A pressure reducing valve 104 for reducing the pressure to a pressure suitable for the operation of the consumption device 101 and a shutoff valve 103 provided between the pressure reducing valve 104 and the tank 102 are provided to stop the supply of gas.
[0003]
When the gas using engine 100 is in operation, the shutoff valve 103 is opened to supply gas from the tank 102. This gas is depressurized to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 104, supplied to the gas consuming apparatus 101, and consumed by the operation of the gas consuming apparatus 101.
[0004]
When the gas using engine 100 is stopped, the shutoff valve 103 is closed and the supply of gas from the tank 102 is stopped. At the same time, the gas consuming apparatus 101 is stopped. In a normal state, the gas supply pipe 105b may rise to a pressure equal to or higher than the secondary pressure of the pressure reducing valve even when a high pressure gas is sealed in the gas supply pipe 105a upstream of the pressure reducing valve. Absent.
[0005]
However, when a minute foreign matter (dust or the like) is caught in the pressure reducing valve 104 or a sheet failure of the pressure reducing valve 104 occurs, the high pressure gas in the gas supply pipe 105a on the upstream side of the pressure reducing valve is not depressurized by the pressure reducing valve 104. The gas supply pipe 105b on the downstream side of the pressure reducing valve may leak.
[0006]
In order to cope with such a leak, in Patent Document 1, when the pressure on the downstream side (pressure reduction chamber) of the pressure reducing valve becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the fuel cutoff valve on the upstream side of the pressure reducing valve is closed. The configuration is described.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-63-41651 (pages 8 to 12)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the invention described in Patent Document 1 is a protective device that operates when the pressure on the downstream side of the pressure reducing valve 104 exceeds a predetermined pressure due to a failure of the pressure reducing valve 104 during operation of the gas utilization engine 100. However, although it is excellent as an emergency shut-off device during operation of the gas using engine 100, there is a problem that a leak that occurs when the gas using engine 100 is stopped is not considered.
[0009]
That is, when the gas using engine 100 is stopped, a device that shuts off the gas supply to the gas consuming device 101 by shutting off the shutoff valve 103 upstream of the pressure reducing valve 104 is generally used. The high-pressure gas remaining between the shutoff valve 103 and the pressure reducing valve 104, that is, the gas equivalent to the gas pressure remaining in the tank continues to be applied to the pressure reducing valve 104.
At this time, since the pressure is reduced by the pressure reducing valve 104 on the downstream side from the pressure reducing valve 104, the pressure is lower than that on the upstream side. That is, if a pressure difference is generated on the upstream side and the downstream side of the pressure reducing valve 104 and the gas using engine 100 is stopped in a state where the above-described pressure reducing valve failure occurs, the downstream side of the pressure reducing valve 104 including the gas consuming device 101 is stopped. There was a risk that the side would be exposed to high pressure gas.
[0010]
Such a problem may also occur in the gas using engine 100 ′ including the second shutoff valve 106 on the downstream side of the pressure reducing valve 104 as shown in FIG. In this case, high-pressure gas is sealed in the gas supply pipe 105 between the pressure reducing valve 104 and the second shutoff valve 106, and the gas consuming apparatus 101 'is restarted when the gas using engine 100' is restarted. High-pressure gas is supplied, and there is a possibility that the gas consuming apparatus 101 may be damaged.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and the gas remaining on the upstream side of the pressure reducing valve is stopped downstream of the pressure reducing valve while the gas using engine such as the fuel cell vehicle and the CNG vehicle is stopped. Even if it flows in, it aims at providing the stop method of the gas utilization engine which can prevent that a high voltage | pressure gas is supplied to a gas utilization engine at the time of restart.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, in the gas utilization engine that supplies the gas stored in the tank to the gas consuming apparatus through the gas supply pipe, the gas supply pipe is depressurized to depressurize the gas supplied to the gas consuming apparatus. A shutoff valve for shutting off a gas supplied to the gas consuming device on the upstream side of the valve and the pressure reducing valve; In the closed state of the pressure reducing valve, when a failure occurs in which gas flows from a high pressure portion on the upstream side of the pressure reducing valve to a low pressure portion on the downstream side, When a stop command is issued to the gas-using engine, the shut-off valve is closed while the gas consuming device is in operation, and the gas pressure in the high-pressure portion between the shut-off valve and the pressure reducing valve becomes equal to or lower than a predetermined pressure. The gas consuming engine is stopped after the gas is consumed until the gas consuming device is stopped.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, when a stop command is issued to the gas utilization engine, the shutoff valve is closed while the gas consuming device is kept in an operating state.
As a result, even after the shutoff valve is closed, the gas consuming device consumes the gas remaining in the gas supply pipe until the gas pressure of the gas in the high pressure section (high pressure section gas pressure) becomes a predetermined pressure or less. it can.
[0014]
Therefore, even if gas flows from the high pressure section to the low pressure section on the downstream side of the pressure reducing valve due to a foreign object in the pressure reducing valve or a seat failure while the gas using engine is stopped, the low pressure section The gas pressure of the gas (low pressure gas pressure) does not exceed a predetermined pressure and does not become too high, and it is possible to prevent damage to the gas consuming device by supplying high pressure gas at the time of restart.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the method of stopping a gas utilizing engine according to the first aspect, wherein the gas pressure in the high pressure part is measured by a pressure sensor provided in the high pressure part.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, since the pressure sensor is provided in the high pressure portion between the shutoff valve and the pressure reducing valve of the gas supply pipe, the gas use engine is issued after the stop command is issued to the gas use engine. The gas consuming apparatus can be operated until the high pressure gas pressure is reliably reduced below a predetermined pressure by measuring the change in the high pressure gas pressure until the engine is stopped.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, the operation time of the gas consuming device until the gas pressure of the high pressure portion is made equal to or lower than the predetermined pressure is calculated, and the gas consuming device is stopped after the operating time has elapsed. The method of stopping a gas using engine according to claim 1.
[0018]
According to the invention of claim 3, the operation time of the gas consuming device required for making the gas pressure of the high pressure part equal to or lower than the predetermined pressure is obtained by calculation, and after the shut-off valve is closed, until this operation time elapses, By operating the gas consuming apparatus, the gas pressure in the high pressure section can be reliably reduced below a predetermined pressure.
[0019]
The invention according to claim 4 is the method of stopping a gas utilizing engine according to claim 3, wherein the operation time is calculated according to a gas pressure in the tank.
According to the invention described in claim 4, when the shut-off valve is closed, the pressure of the gas remaining in the high pressure portion of the gas supply pipe can be represented by the gas pressure of the gas remaining in the tank. . Accordingly, the gas pressure in the high pressure portion can be reliably reduced to a predetermined pressure or less without measuring the gas pressure in the high pressure portion with a pressure sensor or the like.
[0020]
The invention according to claim 5 is the method of stopping a gas using engine according to claim 3, wherein the operation time is calculated from a hydrogen consumption amount per unit time of the gas consuming apparatus.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, the operation time after the shutoff valve of the gas consuming device is closed is obtained from the hydrogen consumption consumed per unit time by the gas consuming device. Even if it is not directly measured by a sensor or the like, the gas pressure in the high-pressure part can be reliably reduced below a predetermined pressure.
[0022]
According to the sixth aspect of the present invention, the gas consumption consumed by the gas consuming device until the gas pressure of the high pressure portion becomes equal to or lower than the predetermined pressure is calculated, and after the gas consumption is consumed, the gas consumption is calculated. The method of stopping a gas using engine according to claim 1, wherein the consuming device is stopped.
[0023]
The invention according to claim 6 calculates the gas consumption amount consumed by the gas consuming device until the gas pressure in the high pressure portion becomes a predetermined pressure or less. Thereby, even if it does not depend on the operation time of a gas consumption apparatus, a high pressure part gas pressure can be reliably reduced below to a predetermined pressure.
[0024]
The invention according to claim 7 is characterized in that the gas utilization engine is a fuel cell vehicle, the gas is hydrogen, and the gas consuming device is a fuel cell. This is a method for stopping a gas-using engine according to any one of the above.
According to the seventh aspect of the present invention, the gas utilization engine stopping method of the present invention can be suitably applied to a fuel cell vehicle that runs on electric power generated by a fuel cell using hydrogen as a fuel gas.
[0025]
According to an eighth aspect of the present invention, when the fuel cell vehicle is stopped, the shutoff valve is closed while the fuel cell is in operation, and the hydrogen is consumed until the gas pressure of the high pressure portion becomes a predetermined pressure or less. 8. The method of stopping a gas using engine according to claim 7, wherein the fuel cell is stopped and the generated electric power is charged by the charging means.
[0026]
According to the eighth aspect of the present invention, the power generated by the fuel cell after the stop command can be charged by the charging means by applying the gas utilization engine stop method of the present invention to the fuel cell vehicle.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a fuel cell vehicle as a gas utilization engine is illustrated.
[0028]
FIG. 1 is a functional block diagram of a fuel cell vehicle.
The fuel cell vehicle stores hydrogen as a fuel and drives wheels by a fuel supply system F for supplying hydrogen to the fuel cell 2, the fuel cell 2, and electric power generated by the fuel cell 2. And a charging means 9 including a secondary battery and a capacitor for storing electric power generated by the fuel cell 2.
[0029]
The fuel cell 2 has a solid polymer electrolyte membrane (not shown) sandwiched between an anode electrode (not shown) and a cathode electrode (not shown). Hydrogen, which is a fuel, is supplied to the anode electrode, and in the solid polymer electrolyte membrane, hydrogen dissociates into protons and electrons. Electric power is generated by taking out the dissociated electrons.
Protons move through the solid polymer electrolyte membrane, and are oxidized by contact with an oxidant gas (such as air) at the cathode electrode to generate water.
[0030]
The fuel supply system F is provided in the middle of the tank 1 for storing hydrogen as a fuel at a high pressure, a gas supply pipe 3 for supplying hydrogen from the tank 1 to a fuel cell 2 as a gas consuming device, and a gas supply pipe 3. A pressure reducing valve 4 for depressurizing hydrogen to a pressure suitable for operation of the fuel cell 2, and a shutoff valve 5 provided between the pressure reducing valve 4 and the tank 1 for stopping the supply of hydrogen. .
[0031]
The gas supply pipe 3 has a pressure reducing valve 4 as a boundary, a gas supply pipe high pressure portion 3b between the shutoff valve 5 and the pressure reducing valve 4, and a gas supply pipe low pressure portion 3a between the pressure reducing valve 4 and the fuel cell 2. It is divided into and. The gas supply pipe low-pressure part 3a is provided with a safety valve 7 for releasing hydrogen out of the fuel supply system F when the hydrogen pressure in this part exceeds an allowable limit. The gas supply pipe high-pressure part 3b is provided with a pressure sensor 6 for measuring the hydrogen pressure in this part.
[0032]
The fuel supply system F has an ECU 8. The ECU 8 controls the operation of the fuel cell 2 according to the pressure of the gas supply pipe high-pressure part 3b measured by the pressure sensor 6 after the stop command is issued to the fuel cell vehicle. The ECU 8 controls the opening and closing of the shutoff valve 5 in response to a stop command or start command for the fuel cell vehicle.
[0033]
When the ECU 8 receives the start command of the fuel cell vehicle, the ECU 8 opens the shut-off valve 5 and the safety valve 7 and supplies the hydrogen stored in the tank 1 to the fuel cell 2. The compressed hydrogen stored in the tank 1 is decompressed to a desired pressure by the decompression valve 4, and the decompressed hydrogen is supplied to the fuel cell 2. The pressure sensor 6 is used to detect the amount of hydrogen remaining in the tank 1 during normal operation.
[0034]
Next, the processing flow of the first embodiment when the fuel cell vehicle is stopped will be described with reference to FIG. First, in step S1, the ECU 8 issues a stop command to the fuel cell vehicle when the ignition switch is turned off.
[0035]
Then, in step S <b> 2, the ECU 8 closes the shutoff valve 5 while operating the fuel cell 2, and stops the supply of hydrogen from the tank 1 to the gas supply pipe 3.
Subsequently, the ECU 8 reads the detection value of the pressure sensor 6, and the pressure of hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure part 3b (P H ) Is measured (step S3).
[0036]
Subsequently, in step S4, the ECU 8 measures P measured in step S3. H Is compared with a predetermined pressure P of the hydrogen pressure of the gas supply pipe high pressure portion 3b stored in the ECU 8 in advance. H If> predetermined pressure P ″ (N), the process returns to step S3 and loops between step S3 and step S4.
[0037]
The fuel cell 2 is also operating between the loops (S3 to S4). Hydrogen remaining in the gas supply pipe 3 is supplied to the fuel cell 2 as fuel, so that the gas supply pipe high-pressure portion 3b. Internal hydrogen pressure P H Will go down. That is, when the hydrogen remaining in the gas supply pipe low-pressure part 3a is consumed in the fuel cell 2, hydrogen is supplied from the gas supply pipe high-pressure part 3b to the gas supply pipe low-pressure part 3a via the pressure reducing valve 4. Hydrogen pressure P of the pipe high pressure part 3b H Will go down.
[0038]
Moreover, the electric power generated by the fuel cell 2 during this loop (S3 to S4) is charged in the charging means 9 such as a battery. In this way, the hydrogen consumed by the fuel cell 2 during the loop (S3 to S4) can be stored in the charging means 9 in the form of electric power, and the compressor and motor (not shown) when the fuel cell vehicle is restarted Etc. can be started smoothly.
[0039]
The operation of the fuel cell 2 is performed in step S4 by “P H ≦ Continued until (predetermined pressure P ″) is determined (Y). Thereafter, the process proceeds to step S5, and in step S5, the fuel cell 2 is stopped.
[0040]
Here, the predetermined pressure P of the hydrogen pressure in the gas supply pipe high-pressure part 3b is such that the hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure part 3b when the fuel cell vehicle is completely stopped after step S5 is completed Even if the hydrogen pressure in the gas supply pipe high-pressure part 3b and the gas supply pipe low-pressure part 3a becomes equal by moving to the gas supply pipe low-pressure part 3a via the pressure reducing valve 4 due to the problem of The hydrogen pressure may be a hydrogen pressure at which the hydrogen pressure in the low pressure portion 3a is less than the allowable limit, for example, a hydrogen pressure at which the safety valve 7 described above does not start.
[0041]
This predetermined pressure P and the total volume V of the gas supply pipe 3 all And the volume V of the gas supply pipe high-pressure part 3b H And the volume V of the gas supply pipe low-pressure part 3a L And the hydrogen pressure P in the gas supply pipe low-pressure part 3a L And the allowable hydrogen pressure P alw The following equation (1) is established.
zP × V H + ZP L × V L = ZP alw × V all (1)
(Z is a compression coefficient determined by the type and pressure of gas.)
[0042]
In the equation (1), the right side indicates that the entire gas supply pipe 3 is within the allowable limit P. alw It shows the amount of hydrogen present in the gas supply pipe 3 when it is filled with hydrogen at a pressure of 2. On the other hand, the left side shows the amount of hydrogen (zP) present in the gas supply pipe low-pressure part 3a. L × V L ) And gas supply pipe high pressure section 3b (zP × V) H ) Separately obtained and added to the amount of hydrogen present at a predetermined pressure P.
Therefore, the predetermined pressure P can be obtained by solving the equation (1) for P.
[0043]
It should be noted that as the outside air temperature rises and hydrogen expands in the gas supply pipe 3, the hydrogen pressure increases and the allowable limit P alw Therefore, it is desirable that the predetermined pressure P obtained from the equation (1) includes a margin such as an increase in the outside air temperature and an error of the pressure sensor 6.
[0044]
As described above, in the first embodiment, when a stop command for the fuel cell vehicle is issued, the shutoff valve 5 is closed while the fuel cell 2 is in operation, so that the fuel cell 2 is supplied with hydrogen remaining in the gas supply pipe 3. The pressure of hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure part 3b can be reduced to a predetermined pressure P or lower.
[0045]
In the first embodiment, the predetermined pressure P is set such that the safety valve 7 does not operate. However, for example, the hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure portion 3b is transferred to the predetermined pressure P via the pressure reducing valve 4. Even if the hydrogen pressure in the gas supply pipe high-pressure part 3b and the gas supply pipe low-pressure part 3a becomes equal by moving to the gas supply pipe low-pressure part 3a, the hydrogen pressure in the gas supply pipe low-pressure part 3a It is also possible to set the hydrogen pressure so as not to cause damage.
[0046]
As a result, even if the fuel cell automobile is in a stopped state, hydrogen flows into the gas supply pipe low pressure part 3a from the gas supply pipe high pressure part 3b due to the foreign matter caught in the pressure reducing valve 4 or a seat failure. However, the hydrogen pressure in the gas supply pipe low pressure part 3a does not become too high exceeding the allowable limit, and the situation where the safety valve 7 is opened at the time of stoppage or the hydrogen exceeding the allowable pressure at the time of restarting is a fuel cell. 2 can be avoided.
[0047]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As in the first embodiment, the second embodiment exemplifies the case where the present invention is applied to a fuel cell vehicle as a gas utilization engine.
[0048]
FIG. 3 is a functional block diagram showing a fuel cell vehicle.
Since the second embodiment is the same as the first embodiment except that the pressure sensor 6 is provided upstream of the shutoff valve 5 in the fuel supply system F, the description of the configuration is omitted. In the second embodiment, since the pressure sensor 6 is provided upstream of the shut-off valve 5, the hydrogen pressure in the gas supply pipe high-pressure portion 3b is increased after a stop command is issued and the shut-off valve 5 is closed. It cannot be measured.
[0049]
Therefore, in the second embodiment, from the amount of hydrogen remaining in the gas supply pipe 3 when the shut-off valve 5 is closed and the amount of hydrogen consumed per unit time by the fuel cell 2, the gas supply pipe high-pressure portion 3b. After calculating the operating time T of the fuel cell 2 necessary for the hydrogen pressure of the fuel to be equal to or lower than the predetermined pressure P and closing the shut-off valve 5, the fuel cell 2 is operated for a time longer than the operating time T. .
[0050]
Hereinafter, the processing flow of the second embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S11, the ECU 8 issues a stop command to the fuel cell vehicle when the ignition switch is turned off.
[0051]
Then, in step S <b> 12, the ECU 8 closes the shutoff valve 5 while operating the fuel cell 2, and stops the supply of hydrogen from the tank 1 to the gas supply pipe 3.
Next, in step S13, the ECU 8 reads the output of the pressure sensor 6 to thereby detect the pressure of hydrogen remaining in the gas supply pipe high pressure portion 3b (P H ') Measure.
The sensor 6 measures the pressure on the upstream side (tank 1) of the shutoff valve 5, but the pressure of the gas supply pipe high pressure portion 3b when the shutoff valve 5 is closed is the pressure detected by the sensor 6. Is almost the same.
[0052]
Subsequently, in step S14, the operation time T of the fuel cell 2 necessary for setting the hydrogen pressure in the gas supply pipe high-pressure portion 3b to a predetermined pressure P or less is calculated in the ECU 8.
[0053]
That is, P measured in step S13 H ', The predetermined pressure P obtained from the equation (1), and the volume V of the gas supply pipe high pressure portion 3b. H And the hydrogen flow rate Q consumed by the fuel cell 2 per unit time, the relationship of the following equation (2) is established.
(ZP H '-ZP) × V H = Q × T (2)
(Z is a compression coefficient determined by the type and pressure of gas.)
[0054]
In the formula (2), the left side (zP H '-ZP) × V H P represents the pressure of hydrogen present in the gas supply pipe high pressure section 3b. H It shows the amount of hydrogen that must be consumed in order to reduce from 'to a predetermined pressure P. Further, Q × T on the right side indicates the amount of hydrogen consumed when the fuel cell 2 is operated for the operating time T.
[0055]
Therefore, by solving the equation (2) for T, the operating time T of the fuel cell 2 necessary for setting the hydrogen pressure in the gas supply pipe high pressure portion 3b to be equal to or lower than the predetermined pressure P can be obtained.
[0056]
In the equation (2), the hydrogen pressure in the gas supply pipe high pressure portion 3b is P H It is assumed that the hydrogen pressure in the gas supply pipe low pressure portion 3a is kept constant while decreasing from 'to the predetermined pressure P.
Further, it is assumed that the predetermined pressure P and the flow rate Q of hydrogen consumed by the fuel cell 2 per unit time are stored in the ECU 8 in advance.
Further, since the hydrogen flow rate Q is proportional to the power generation amount of the fuel cell 2, it is also possible to calculate the hydrogen flow rate Q from this power generation amount using a map or the like. In particular, when the fuel cell 2 is in a constant power generation state, such as an idling operation state of a fuel cell vehicle, a fixed value can be adopted as the hydrogen flow rate Q.
[0057]
Subsequently, in step S15, the fuel cell 2 is operated for an operation time T or more obtained from the equation (2). For example, the fuel cell 2 is operated for an operation time T after the shut-off valve 5 is closed. As a result, the pressure of hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure portion 3b is reduced to a predetermined pressure P or lower.
[0058]
In addition, the electric power generated by the fuel cell 2 in step S15 is charged in the charging means 9. In this way, the hydrogen consumed by the fuel cell 2 in step S15 can be stored in the charging means 9 in the form of electric power, and the auxiliary devices can be started smoothly when the fuel cell vehicle is restarted. it can.
Thereafter, in step S16, the fuel cell 2 is stopped and the process is terminated.
[0059]
As described above, in the second embodiment, when a stop command for the fuel cell vehicle is issued, the shutoff valve 5 is closed while the fuel cell 2 is operated, and the fuel cell 2 is operated for the operation time T or longer. The pressure of hydrogen remaining in the supply pipe high-pressure portion 3b can be reduced to a predetermined pressure P or less.
In the second embodiment, the operation time T is calculated using the equation (2). However, the fuel cell 2 in which the gas pressure in the gas supply pipe high-pressure portion 3b is equal to or lower than the predetermined pressure P from the equation (2). It is also possible to calculate the hydrogen consumption per unit time, calculate the hydrogen consumption per unit time by the fuel cell from the predetermined operating time T, and vary the operating state of the fuel cell 2 from the hydrogen consumption per unit time It is. With this configuration, in addition to being able to reduce the pressure of hydrogen remaining in the gas supply pipe high-pressure portion 3b to a predetermined pressure P or less, the fuel cell can be used without any delay from the stop command for the fuel cell vehicle. The operation of 2 can be stopped.
[0060]
As a result, even if the fuel cell automobile is in a stopped state, hydrogen flows into the gas supply pipe low pressure part 3a from the gas supply pipe high pressure part 3b due to the foreign matter caught in the pressure reducing valve 4 or a seat failure. However, the hydrogen pressure in the gas supply pipe low-pressure part 3a does not exceed the allowable limit, and it is possible to avoid a situation in which hydrogen gas exceeding the allowable pressure is supplied to the fuel cell 2 at the time of restart. .
[0061]
As mentioned above, although the case where this invention was applied to the fuel cell vehicle was illustrated, this invention can be applied suitably to a CNG vehicle and other gas utilization engines.
Further, as shown in FIG. 5B, when the second shut-off valve 106 is provided on the downstream side of the pressure reducing valve 104, the second pressure is reduced after the pressure of the gas supply pipe high-pressure portion 105a is lowered. By closing the shut-off valve 106, the object of the present invention can be achieved.
[0062]
【The invention's effect】
The present invention has the following remarkable effects.
In the method for stopping a gas-using engine according to the present invention, gas remaining in the gas supply pipe is consumed by the gas consuming device until the gas pressure of the gas in the high-pressure portion becomes a predetermined pressure or less even after the shut-off valve is closed. be able to.
Therefore, even if gas flows into the low-pressure part from the high-pressure part due to a foreign object in the pressure-reducing valve or a defective seat while the gas-using engine is stopped, the gas pressure of the gas in the low-pressure part is It does not become too high beyond the allowable limit (Claim 1).
[0063]
The gas utilization engine stop method of the present invention measures the change in the gas pressure of the high pressure section from when a stop command is issued to the gas utilization engine until the gas utilization engine stops, The gas consuming apparatus can be operated until the gas pressure in the section is reliably reduced below a predetermined pressure (claim 2).
[0064]
The method for stopping a gas-using engine according to the present invention calculates the operating time of the gas consuming device required to reduce the gas pressure in the high-pressure section to a predetermined pressure or less after the shut-off valve is closed, and the gas over the operating time is calculated. Since the consuming device is operated, the gas pressure in the high pressure section can be reliably reduced to a predetermined pressure or lower (claim 3).
[0065]
According to the gas utilization engine stopping method of the present invention, when the shutoff valve is closed, the pressure of the gas remaining in the high pressure portion of the gas supply pipe can be represented by the gas pressure of the gas remaining in the tank. . As a result, the gas pressure in the high-pressure part can be reliably reduced below a predetermined pressure without measuring the gas pressure in the high-pressure part with a pressure sensor.
[0066]
In the method for stopping a gas using engine according to the present invention, the operation time after the shutoff valve of the gas consuming device is closed is obtained from the amount of hydrogen consumed per unit time by the gas consuming device. Even if it does not measure with a sensor etc., the gas pressure of a high voltage | pressure part can be reliably reduced below to a predetermined pressure (Claim 5).
[0067]
The method for stopping a gas-using engine according to the present invention calculates a gas consumption amount consumed by the gas consuming device until the gas pressure in the high-pressure portion becomes equal to or lower than a predetermined pressure. As a result, the gas pressure in the high-pressure part can be reliably reduced to a predetermined pressure or less without depending on the operating time of the gas consuming apparatus.
[0068]
The method of stopping a gas using engine of the present invention can be suitably applied to a fuel cell vehicle that travels with electric power generated by a fuel cell using hydrogen as a fuel gas.
[0069]
According to the gas utilization engine stopping method of the present invention, the charging means charges the electric power generated by the fuel cell after the stop command. Accordingly, the auxiliary devices can be started smoothly when the fuel cell vehicle is restarted (claim 8).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a fuel cell vehicle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing flow of the first embodiment.
FIG. 3 is a functional block diagram of a fuel cell vehicle according to a second embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing flow of the second embodiment.
FIG. 5 is a functional block diagram of a gas utilization engine.
[Explanation of symbols]
1 tank
2 Fuel cell
3 Gas supply pipe
3a Gas supply pipe low pressure section
3b High pressure section of gas supply pipe
4 Pressure reducing valve
5 Shut-off valve
6 Pressure sensor
7 Protection device
8 ECU
9 Charging means
10 Motor

Claims (8)

タンクに貯蔵されたガスを、ガス供給管を通じてガス消費装置に供給するガス利用機関において、前記ガス供給管に、前記ガス消費装置へ供給するガスを減圧する減圧弁、及び、前記減圧弁の上流側に前記ガス消費装置へ供給するガスを遮断する遮断弁を備え、
前記減圧弁の閉弁状態において、前記減圧弁の上流側の高圧部から下流側の低圧部にガスが流入する不良が発生した場合に、前記ガス利用機関に対して停止指令が発せられると、前記ガス消費装置を稼動したまま前記遮断弁を閉じ、前記遮断弁と前記減圧弁との間の高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまで前記ガスを消費した後に前記ガス消費装置を停止することを特徴とするガス利用機関の停止方法。In a gas utilization engine that supplies a gas stored in a tank to a gas consuming device through a gas supply pipe, a pressure reducing valve that depressurizes a gas supplied to the gas consuming device, and an upstream of the pressure reducing valve. A shut-off valve for shutting off the gas supplied to the gas consuming device on the side,
In the closed state of the pressure reducing valve, when a failure occurs in which gas flows from the upstream high pressure portion to the downstream low pressure portion, a stop command is issued to the gas using engine. The shutoff valve is closed while the gas consuming device is in operation, and the gas consuming device is stopped after consuming the gas until the gas pressure in the high-pressure portion between the shutoff valve and the pressure reducing valve is equal to or lower than a predetermined pressure. A method for stopping a gas using engine. 前記高圧部に設けられた圧力センサにより前記高圧部のガス圧力を測定することを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法。The method for stopping a gas-using engine according to claim 1, wherein the gas pressure in the high-pressure part is measured by a pressure sensor provided in the high-pressure part. 前記高圧部のガス圧力を前記所定圧力以下となるまでの前記ガス消費装置の稼動時間を算出し、前記稼動時間が経過した後に前記ガス消費装置を停止させることを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法。2. The operation time of the gas consuming apparatus until the gas pressure of the high pressure part becomes equal to or lower than the predetermined pressure is calculated, and the gas consuming apparatus is stopped after the operating time has elapsed. To shut down the gas engine. 前記稼動時間を前記タンク内のガス圧力に応じて算出することを特徴とする請求項３に記載のガス利用機関の停止方法。4. The method of stopping a gas using engine according to claim 3, wherein the operation time is calculated according to a gas pressure in the tank. 前記稼動時間を前記ガス消費装置の単位時間あたりの水素消費量から算出することを特徴とする請求項３に記載のガス利用機関の停止方法。4. The method of stopping a gas using engine according to claim 3, wherein the operation time is calculated from a hydrogen consumption amount per unit time of the gas consuming apparatus. 前記高圧部のガス圧力が前記所定圧力以下となるまでに前記ガス消費装置により消費されるガス消費量を算出し、このガス消費量を消費した後に、前記ガス消費装置を停止することを特徴とする請求項１に記載のガス利用機関の停止方法。Calculating a gas consumption amount consumed by the gas consuming device until the gas pressure of the high-pressure section becomes equal to or lower than the predetermined pressure, and consuming the gas consumption amount, and then stopping the gas consuming device. The method for stopping a gas using engine according to claim 1. 前記ガス利用機関が燃料電池自動車であり、前記ガスが水素であり、前記ガス消費装置が燃料電池であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のガス利用機関の停止方法。The gas utilization engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas utilization engine is a fuel cell vehicle, the gas is hydrogen, and the gas consuming device is a fuel cell. How to stop. 前記燃料電池自動車の停止時に、前記燃料電池を稼動したまま前記遮断弁を閉じ、前記高圧部のガス圧力が所定圧力以下となるまで前記水素を消費した後に前記燃料電池を停止し、発電された電力を充電手段に充電させることを特徴とする請求項７に記載のガス利用機関の停止方法。When the fuel cell vehicle was stopped, the shutoff valve was closed while the fuel cell was operating, and the hydrogen was consumed until the gas pressure in the high pressure portion became a predetermined pressure or less, and then the fuel cell was stopped to generate power. 8. The method of stopping a gas using engine according to claim 7, wherein the charging means is charged with electric power.
JP2002241395A 2002-08-22 2002-08-22 How to stop the gas engine Expired - Fee Related JP3988989B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002241395A JP3988989B2 (en) 2002-08-22 2002-08-22 How to stop the gas engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002241395A JP3988989B2 (en) 2002-08-22 2002-08-22 How to stop the gas engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004079451A JP2004079451A (en) 2004-03-11
JP3988989B2 true JP3988989B2 (en) 2007-10-10

Family

ID=32023887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002241395A Expired - Fee Related JP3988989B2 (en) 2002-08-22 2002-08-22 How to stop the gas engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3988989B2 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321030A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 Toyota Motor Corp Fuel gas storage and supply apparatus
JP4520876B2 (en) * 2005-02-10 2010-08-11 本田技研工業株式会社 High pressure gas supply system
JP2006236799A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp Fuel cell system and operation method of fuel cell system
KR100645690B1 (en) 2005-04-12 2006-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Method for shutting down a fuel cell system and fuel cell apparatus using the same
JP4806953B2 (en) 2005-04-14 2011-11-02 トヨタ自動車株式会社 FUEL CELL SYSTEM, ITS OPERATION METHOD, AND FUEL CELL VEHICLE
JP2006310217A (en) 2005-05-02 2006-11-09 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP5115685B2 (en) * 2005-12-16 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and method for stopping operation
JP2007207743A (en) * 2006-01-06 2007-08-16 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2007188712A (en) * 2006-01-12 2007-07-26 Yamaha Motor Co Ltd Fuel cell system, and electric-motor coach having the same
JP5471010B2 (en) * 2008-09-04 2014-04-16 日産自動車株式会社 FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
JP5517281B2 (en) * 2009-02-13 2014-06-11 セイコーインスツル株式会社 Fuel cell system
JP4977752B2 (en) 2009-12-24 2012-07-18 川崎重工業株式会社 Control device and control method for gas engine
JP5762263B2 (en) * 2011-11-28 2015-08-12 本田技研工業株式会社 Gas supply system
JP2014114792A (en) * 2012-12-12 2014-06-26 Denso Corp Fuel injection control device of internal combustion engine, and fuel injection system of vehicle
JP6117551B2 (en) * 2012-12-27 2017-04-19 日産自動車株式会社 Pressure regulator and fuel cell system
JP7116587B2 (en) * 2018-05-11 2022-08-10 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 FUEL SUPPLY CONTROL DEVICE, GAS ENGINE, GAS ENGINE CONTROL METHOD, AND PROGRAM
CN110594592B (en) * 2019-10-24 2021-04-13 衢州职业技术学院 Energy-saving multi-air-compressor air supply system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004079451A (en) 2004-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3988989B2 (en) How to stop the gas engine
KR101958119B1 (en) Fuel cell system and hydrogen leak decision method in fuel cell system
US10079397B2 (en) Method of detecting leakage of reactive gas of fuel cell and fuel cell system
JP5070685B2 (en) Fuel cell system, gas leak detection device and gas leak detection method
JP4507584B2 (en) Fuel cell system
JP4883360B2 (en) Fuel cell system
WO2007013668A1 (en) Fuel cell system
JP4506644B2 (en) Fuel gas consumption system and gas leak detection method of fuel gas consumption system
US10629930B2 (en) Fuel cell system and control method therefor
KR20090036594A (en) Fuel cell system and method of diagnosing on-off valve
JP2007048577A (en) Fuel cell system and fuel gas leak judging method for fuel cell system
JP2005302563A (en) Control unit of fuel cell
JP2007048496A (en) Fuel cell system and fuel cell scavenging method
US20100221624A1 (en) Fuel cell system
JP2004127748A (en) Fuel cell system
JP2018195374A (en) Fuel cell system
US20230116856A1 (en) Method for Compensating for a Temperature-Induced Rise in Pressure in an Anode Section of a Fuel-Cell System
JP2006322345A (en) Pressure fluctuation suppressing device and pressure fluctuation suppressing method
JP2006324213A (en) Fuel cell system
JP5115685B2 (en) Fuel cell system and method for stopping operation
JP2004100583A (en) Method for stopping and starting gas fuel supplying apparatus, and the gas fuel supplying apparatus
JP2009094000A (en) Fuel cell system
JP2005337419A (en) High-pressure gas supplying device
CN113169359B (en) Method for reducing carbon corrosion in a fuel cell stack and motor vehicle
JP2010255746A (en) Gas supply system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070614

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070711

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070713

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3988989

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130727

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140727

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees