JP4613194B2

JP4613194B2 - 燃料電池車両

Info

Publication number: JP4613194B2
Application number: JP2007191233A
Authority: JP
Inventors: 浩之阿部
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2027-07-23
Also published as: JP2009027889A

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。詳しくは、燃料電池を搭載した燃料電池車両に関する。

近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、この燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、燃料電池で発電した電力でこの反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。

この燃料電池のアノード電極に反応ガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極に反応ガスとしての酸素を含む空気を供給すると、電気化学反応により発電する。

ところで、このような燃料電池システムを搭載した燃料電池車両では、衝突等により配線や配管が破損すると漏電やガス漏れが発生するおそれがある。

この問題を解決するため、以下のような構成が提案されている。すなわち、燃料電池車両に衝突を検知する２つの衝突検知センサを設け、さらに、燃料電池から電気負荷に至る高電圧系の経路と、反応ガス供給装置から燃料電池に至るガス系の経路と、に遮断装置を設ける。そして、制御装置は、２つの衝突検知センサのそれぞれから衝突検知信号が出力された場合に、衝突が発生したと判定し、遮断装置を駆動して、高電圧系の経路およびガス系の経路を遮断する（特許文献１参照）。

この構成によれば、衝突検知センサで衝突が検知されると、高電圧系の経路およびガス系の経路を遮断するので、衝突等が発生しても、漏電やガス漏れが発生するのを防止できる。
また、２つの衝突検知センサのそれぞれから衝突検知信号が出力された場合に遮断装置を駆動するので、衝突検知センサの誤作動やノイズの発生により、車両が衝突していないにもかかわらず、１つの衝突検知センサから衝突検知信号が出力されても、誤って遮断装置を駆動するのを防止できる。

特開２００６−１８２３００号公報

しかしながら、以上の燃料電池システムでは、衝突検知センサに至る信号線と遮断装置に至る信号線とは、別々のコネクタを用いて制御装置に接続される。よって、衝突検知センサに至る信号線のコネクタが脱落すると、車両が衝突しても、制御装置が衝突検知信号を受信できない場合がある。そのため、コネクタの脱落を検知するセンサが必要となっており、部品点数の削減が要請されている。

本発明は、部品点数を削減できる燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池車両（例えば、後述の燃料電池車両１）は、反応ガスを反応させて発電を行う燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、当該燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置（例えば、後述の水素タンク２０）と、車両の衝突を検知すると、衝突検知信号を出力する衝突検知装置（例えば、後述の衝突検知ユニット４０）と、供給信号を受信しない場合に、前記反応ガス供給装置から前記燃料電池への反応ガスの供給を遮断する第１遮断装置（例えば、後述の電磁弁２２）と、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信しない場合、前記第１遮断装置に供給信号を送信し、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信した場合、供給信号の送信を中止する制御手段（例えば、後述の制御装置５０）と、を備え、前記衝突検知装置は、第１信号線（例えば、後述の第１信号線４１）により前記制御手段に接続され、当該第１信号線を介して、前記制御手段に衝突検知信号を出力し、前記第１遮断装置は、第２信号線（例えば、後述の第２信号線２３）により前記制御手段に接続され、当該第２信号線を介して、前記制御手段から供給信号を受信する燃料電池車両であって、前記制御手段には、第１コネクタ（例えば、後述の第１コネクタ５２）が設けられ、前記第１信号線および前記第２信号線は、前記第１コネクタに嵌合可能な第２コネクタ（例えば、後述の第２コネクタ５３）にまとめて取り付けられ、前記第２コネクタが前記第１コネクタに嵌合すると、前記第１信号線および前記第２信号線が前記制御手段に接続され、前記第２コネクタと前記第１コネクタとの嵌合が解除されると、前記第１信号線および前記第２信号線と前記制御手段との接続が解除され、前記第１遮断装置は反応ガスの供給を遮断することを特徴とする。

この発明によれば、第１信号線および第２信号線を、第１コネクタに嵌合する第２コネクタにまとめて取り付けた。そして、第２コネクタが第１コネクタに嵌合すると、第１信号線および第２信号線が制御手段に接続される。また、第２コネクタと第１コネクタとの嵌合が解除されると、第１信号線および第２信号線と制御手段との接続が解除される。
よって、第２コネクタが第１コネクタから脱落すると、制御手段は、衝突検知装置からの衝突検知信号を受信できないが、供給信号を第１遮断装置に送信することもできない。その結果、第１遮断装置は、供給信号を受信しないこととなり、反応ガスの供給を遮断する。
このように、第２コネクタが脱落すると、第１遮断装置が自動的に反応ガスの供給を遮断するので、ガス漏れを防止でき、部品点数を削減できる。

この場合、前記反応ガス供給装置は、反応ガス供給経路（例えば、後述の反応ガス供給経路２１）を介して、前記燃料電池に反応ガスを供給し、前記第１遮断装置は、当該反応ガス供給経路上に設けられた少なくとも１つの電磁弁であることが好ましい。

この発明によれば、第１遮断装置を、反応ガス供給経路上に設けられた少なくとも１つの電磁弁としたので、確実に反応ガスを遮断できる。

この場合、前記燃料電池は、負荷（例えば、後述の負荷３０）に電力を供給し、第３信号線（例えば、後述の第３信号線３３）により前記制御手段に接続され、当該第３信号線を介して、前記制御手段から供給信号を受信可能であり、供給信号を受信しない場合に、前記燃料電池から前記負荷に供給される電力を遮断する第２遮断装置（例えば、後述の電気的接点３２）をさらに備え、前記制御手段は、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信しない場合、前記第２遮断装置に供給信号を送信し、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信した場合、供給信号の送信を中止し、前記第３信号線は、前記第１信号線および前記第２信号線とともに、前記第２コネクタにまとめて取り付けられ、前記第２コネクタが前記第１コネクタに嵌合すると、前記第３信号線が前記制御手段に接続され、前記第２コネクタと前記第１コネクタとの嵌合が解除されると、前記第３信号線と前記制御手段との接続が解除され、前記第２遮断装置は電力の供給を遮断することが好ましい。

この発明によれば、第１信号線および第２信号線とともに、第３信号線を第２コネクタにまとめて取り付けた。そして、第２コネクタが第１コネクタに嵌合すると、第３信号線が制御手段に接続され、第２コネクタと第１コネクタとの嵌合が解除されると、第３信号線と制御手段との接続が解除される。
よって、この第２コネクタが第１コネクタから脱落すると、制御手段は、衝突検知装置からの衝突検知信号を受信できないが、供給信号を第２遮断装置に送信することもできない。その結果、第２遮断装置は、供給信号を受信しないこととなり、電力の供給を遮断する。
このように、第２コネクタが脱落すると、第２遮断装置が自動的に電力の供給を遮断するので、漏電を防止でき、部品点数を削減できる。

この場合、前記燃料電池は、電力経路（例えば、後述の電力経路３１）を介して、前記負荷に電力を供給し、前記第２遮断装置は、当該電力経路上に設けられた少なくとも１つの電気的接点であることが好ましい。

この発明によれば、第２遮断装置を、電力経路上に設けられた少なくとも１つの電気的接点としたので、燃料電池から負荷に流れる電流を確実に遮断できる。

この場合、前記負荷は、電力を蓄電可能な蓄電装置（例えば、後述の高圧バッテリ３０Ｂ）であることが好ましい。

この発明によれば、負荷として電力を蓄電可能な蓄電装置を設けたので、燃料電池から蓄電装置に流れる電流を確実に遮断できる。

本発明によれば、第１信号線および第２信号線を、第１コネクタに嵌合する第２コネクタにまとめて取り付けた。よって、この第２コネクタが第１コネクタから脱落すると、制御手段は、衝突検知装置からの衝突検知信号を受信できないが、供給信号を第１遮断装置に送信することもできない。その結果、第１遮断装置は、供給信号を受信しないこととなり、反応ガスの供給を遮断する。このように、第２コネクタが脱落すると、第１遮断装置が自動的に反応ガスの供給を遮断するので、ガス漏れを防止でき、部品点数を削減できる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１のブロック図である。
燃料電池車両１は、燃料電池１０、反応ガス供給装置としての水素タンク２０、負荷３０、衝突検知装置としての衝突検知ユニット４０、および、制御手段としての制御装置５０を備える。

燃料電池１０は、反応ガスとしての水素ガスおよび空気（エア）を反応させて発電を行う。
水素タンク２０は、水素ガスが貯蔵され、燃料電池１０に反応ガスとしての水素ガスを供給する。水素タンク２０は、反応ガス供給経路２１により燃料電池１０に接続され、この反応ガス供給経路２１を介して、燃料電池１０に水素ガスを供給する。

負荷３０は、燃料電池１０からの電力で駆動する複数のデバイスからなる。負荷３０は、電力経路３１により燃料電池１０に接続され、燃料電池１０は、この電力経路３１を介して、負荷３０に電力を供給する。

衝突検知ユニット４０は、燃料電池車両１のＳＲＳエアバッグシステムを構成するものであり、車両の衝突を検知すると、衝突検知信号を出力する。衝突検知ユニット４０は、第１信号線４１により制御装置５０に接続され、この第１信号線４１を介して、制御装置５０に衝突検知信号を出力する。

反応ガス供給経路２１には、２つの第１遮断装置としての電磁弁２２が設けられている。電磁弁２２は、それぞれ、反応ガス供給経路２１を開閉するものであり、第２信号線２３により制御装置５０に接続され、この第２信号線２３を介して、制御装置５０から供給信号を受信する。電磁弁２２は、供給信号を受信しない場合に、水素タンク２０から燃料電池１０への水素ガスの供給を遮断する。

電力経路３１には、第２遮断装置としての電気的接点３２が設けられている。電気的接点３２は、電力経路３１を断続するものであり、第３信号線３３により制御装置５０に接続され、この第３信号線３３を介して、制御装置５０から供給信号を受信する。電気的接点３２は、供給信号を受信しない場合に、燃料電池１０から負荷３０に供給される電力を遮断する。

制御装置５０は、衝突検知ユニット４０から衝突検知信号を受信しない場合、電磁弁２２および電気的接点３２に供給信号を送信し、衝突検知ユニット４０から衝突検知信号を受信した場合、供給信号の送信を中止する。

次に、電磁弁２２の具体的な構成について説明する。
図２は、燃料電池車両１のガス系のブロック図である
反応ガス供給経路２１の途中には、レギュレータ２５が設けられ、このレギュレータ２５よりも上流側には、第１電磁弁２２Ａが設けられている。また、反応ガス供給経路２１には、第１電磁弁２２Ａをバイパスするバイパス経路２４が設けられ、このバイパス経路２４には、第２電磁弁２２Ｂが設けられている。
また、反応ガス供給経路２１のうちレギュレータ２５よりも下流側には、第３電磁弁２２Ｃが設けられている。

燃料電池車両１のガス系の動作は、以下のようになる。
初期状態では、電磁弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、閉じた状態である。第１電磁弁２２Ａは、上流側と下流側との圧力差が大きいと開かないため、この状態から、まず、第２電磁弁２２Ｂを開いて、バイパス経路２４に水素ガスを流通させ、第１電磁弁２２Ａの上流側と下流側との圧力差を低減する。

その後、第１電磁弁２２Ａを開いて、水素タンク２０からレギュレータ２５まで水素ガスを導入する。
次に、レギュレータ２５により、この水素ガスの圧力を低下させて、第３電磁弁２２Ｃに導入し、続いて、第３電磁弁２２Ｃを開いて、燃料電池１０に水素ガスを供給する。
このように第１電磁弁２２Ａ、第２電磁弁２２Ｂ、および第３電磁弁２２Ｃを、順次、開いていくことで、各電磁弁デバイス２２Ａ〜２２Ｃの上流側と下流側との圧力差を小さくして、起動時間を短縮する。

電磁弁２２としては、上述の第１電磁弁２２Ａ、第２電磁弁２２Ｂ、および第３電磁弁２２Ｃのいずれでもよい。

次に、電気的接点３２の具体的な構成について説明する。
図３は、燃料電池車両１の高電圧系のブロック図である。
ここで、上述の負荷３０として、モータ３０Ａおよび高圧バッテリ３０Ｂがある。

モータ３０Ａは、電力経路３１Ａにより燃料電池１０に接続され、燃料電池１０は、電力経路３１Ａを介して、モータ３０Ａに電力を供給する。電力経路３１Ａには、燃料電池コンタクタ３７およびインバータ３４が設けられる。

燃料電池コンタクタ３７は、電力経路３１Ａを断続する。
インバータ３４は、燃料電池１０に接続されて電力を直流から交流に変換する。
モータ３０Ａは、インバータ３４に接続されてこのインバータ３４から出力される交流電力により駆動する。

高圧バッテリ３０Ｂは、電力経路３１Ｂにより、モータ３０Ａと並列になるように燃料電池１０に接続される。燃料電池１０は、この電力経路３１Ｂを介して、高圧バッテリ３０Ｂに電力を供給する。電力経路３１Ｂには、バッテリコンタクタ３５およびＤＣ／ＤＣコンバータ３６が設けられる。

高圧バッテリ３０Ｂは、電力を蓄電するとともにこの蓄電した電力を出力する。
バッテリコンタクタ３５は、電力経路３１Ｂを断続する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、高圧バッテリ３０Ｂから出力された電力を昇圧する。

燃料電池車両１の高電圧系の動作は、以下のようになる。
燃料電池１０で発電した電力は、インバータ３４で直流から交流に変換されてモータ３０Ａに供給され、この交流電力により、モータ３０Ａが駆動する。また、燃料電池１０で発電した電力は、高圧バッテリ３０Ｂに蓄電され、この蓄電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で昇圧された後、インバータ３４を介して、モータ３０Ａに供給される。
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の昇圧動作を制御することによって、モータ３０Ａに供給する電力を燃料電池１０と高圧バッテリ３０Ｂとで配分する。

電気的接点３２としては、上述の燃料電池コンタクタ３７、インバータ３４、バッテリコンタクタ３５、およびＤＣ／ＤＣコンバータ３６のいずれでもよい。

図４は、制御装置５０の分解斜視図である。
制御装置５０の筐体５１には、第１コネクタ５２が設けられ、この第１コネクタ５２には、第２コネクタ５３が嵌合可能となっている。第２コネクタ５３には、上述の第１信号線４１、第２信号線２３、および第３信号線３３がまとめて取り付けられている。
この第２コネクタ５３を第１コネクタ５２に嵌合することで、これら信号線４１、２３、３３は、制御装置５０に接続される。

第２コネクタ５３が第１コネクタ５２に嵌合すると、第１信号線４１、第２信号線、および第３信号線３３が制御装置５０に接続される。
また、第２コネクタ５３と第１コネクタ５２との嵌合が解除されると、制御装置５０と第１信号線４１、第２信号線、および第３信号線３３との接続が解除される。すると、電磁弁２２は、水素タンク２０から燃料電池１０への水素ガスの供給を遮断し、電気的接点３２は、燃料電池１０から負荷３０に供給される電力を遮断する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第１信号線４１、第２信号線２３、および第３信号線３３を第２コネクタ５３にまとめて取り付けた。よって、この第２コネクタ５３が第１コネクタ５２から脱落すると、制御装置５０は、衝突検知ユニット４０からの衝突検知信号を受信できないが、供給信号を電磁弁２２および電気的接点３２に送信することもできない。その結果、電磁弁２２は、供給信号を受信しないこととなり、水素ガスの供給を遮断する。このように、第２コネクタ５３が脱落すると、電磁弁２２および電気的接点３２が、自動的に、水素ガスおよび電力の供給を遮断するので、ガス漏れを防止でき、部品点数を削減できる。

（２）反応ガス供給経路２１上に２つの電磁弁を設けたので、確実に水素ガスを遮断できる。

（３）電力経路３１上に電気的接点３２を設けたので、燃料電池１０から負荷３０に流れる電流を確実に遮断できる。

（４）負荷３０として高圧バッテリ３０Ｂを含めたので、燃料電池１０から高圧バッテリ３０Ｂに流れる電流を確実に遮断できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、衝突検知ユニット４０を、ＳＲＳエアバッグシステムを構成するデバイスとしたが、これに限らず、高電圧系およびガス系の経路の遮断をするために専用に設けてもよい。

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両のブロック図である。前記実施形態に係る燃料電池車両のガス系のブロック図である。前記実施形態に係る燃料電池車両の高電圧系のブロック図である。前記実施形態に係る燃料電池車両の制御手段の分解斜視図である。

符号の説明

１燃料電池車両
１０燃料電池
２０水素タンク（反応ガス供給装置）
２１反応ガス供給経路
２２電磁弁（第１遮断装置）
２３第２信号線
３０負荷
３０Ｂ高圧バッテリ（蓄電装置）
３１電力経路
３２電気的接点（第２遮断装置）
３３第３信号線
４０衝突検知ユニット（衝突検知装置）
４１第１信号線
５０制御装置（制御手段）
５２第１コネクタ
５３第２コネクタ

Claims

反応ガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
当該燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、
車両の衝突を検知すると、衝突検知信号を出力する衝突検知装置と、
供給信号を受信しない場合に、前記反応ガス供給装置から前記燃料電池への反応ガスの供給を遮断する第１遮断装置と、
前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信しない場合、前記第１遮断装置に供給信号を送信し、衝突検知信号を受信した場合、前記衝突検知装置から供給信号の送信を中止する制御手段と、を備え、
前記衝突検知装置は、第１信号線により前記制御手段に接続され、当該第１信号線を介して、前記制御手段に衝突検知信号を出力し、
前記第１遮断装置は、第２信号線により前記制御手段に接続され、当該第２信号線を介して、前記制御手段から供給信号を受信する燃料電池車両であって、
前記制御手段には、第１コネクタが設けられ、
前記第１信号線および前記第２信号線は、前記第１コネクタに嵌合可能な第２コネクタにまとめて取り付けられ、
前記第２コネクタが前記第１コネクタに嵌合すると、前記第１信号線および前記第２信号線が前記制御手段に接続され、
前記第２コネクタと前記第１コネクタとの嵌合が解除されると、前記第１信号線および前記第２信号線と前記制御手段との接続が解除され、前記第１遮断装置は反応ガスの供給を遮断することを特徴とする燃料電池車両。
請求項１に記載の燃料電池車両において、
前記反応ガス供給装置は、反応ガス供給経路を介して、前記燃料電池に反応ガスを供給し、
前記第１遮断装置は、当該反応ガス供給経路上に設けられた少なくとも１つの電磁弁であることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１または２に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池は、負荷に電力を供給し、
第３信号線により前記制御手段に接続され、当該第３信号線を介して、前記制御手段から供給信号を受信可能であり、供給信号を受信しない場合に、前記燃料電池から前記負荷に供給される電力を遮断する第２遮断装置をさらに備え、
前記制御手段は、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信しない場合、前記第２遮断装置に供給信号を送信し、前記衝突検知装置から衝突検知信号を受信した場合、供給信号の送信を中止し、
前記第３信号線は、前記第１信号線および前記第２信号線とともに、前記第２コネクタにまとめて取り付けられ、
前記第２コネクタが前記第１コネクタに嵌合すると、前記第３信号線が前記制御手段に接続され、
前記第２コネクタと前記第１コネクタとの嵌合が解除されると、前記第３信号線と前記制御手段との接続が解除され、前記第２遮断装置は電力の供給を遮断することを特徴とする燃料電池車両。
請求項３に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池は、電力経路を介して、前記負荷に電力を供給し、
前記第２遮断装置は、当該電力経路上に設けられた少なくとも１つの電気的接点であることを特徴とする燃料電池車両。
請求項４に記載の燃料電池車両において、
前記負荷は、電力を蓄電可能な蓄電装置であることを特徴とする燃料電池車両。