(57)【要約】【課題】  燃料電池車への水素ガスの供給ステーションの設置数が少ないという現状に鑑みて、燃料電池車で走行中に燃料ボンベに燃料切れが発生して、直ちには燃料供給ステーションでの燃料充填が行えない場合でも、走行を続行でき安全を確保できる燃料電池車を得る。【解決手段】  主水素ボンベ４の燃料から電力を発生する燃料電池１と、この燃料電池１で発生された電力を充電するとともに電力を放電するバッテリー９と、燃料電池１およびバッテリー９から供給される電力により車両を駆動するモータ２とを備えた燃料電池車において、前記主水素ボンベ４にこの主水素ボンベ４内の圧力を計測する圧力計６を接続するとともに、副水素ボンベ５を搭載し、前記圧力計６で検出される主水素ボンベ４内の圧力が所定値以下に低下したときに副水素ボンベ５を燃料電池１に接続するよう切り替える制御装置１０を設けた。【選択図】        図１
2005158567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主水素ボンベの燃料から電力を発生する燃料電池と、この燃料電池で発生された電力を充電するとともに電力を放電するバッテリーと、燃料電池およびバッテリーから供給される電力により車両を駆動するモータとを備えた燃料電池車において、前記主水素ボンベにこの主水素ボンベ内の圧力を計測する圧力計を接続するとともに、副水素ボンベを搭載し、前記圧力計で検出される主水素ボンベ内の圧力が所定値以下に低下したときに副水素ボンベを燃料電池に接続するよう切り替える制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池車。
【請求項２】
前記副水素ボンベは車両に着脱自在なカセットタイプのものであり、燃料充填装置が接続する充填口は主水素ボンベにのみ連通し、主水素ボンベと副水素ボンベとはそれぞれ弁を介して燃料電池に選択的に接続されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車。
【請求項３】
前記副水素ボンベは車両に固定的に内蔵され、燃料充填装置が接続する充填口および燃料電池は主水素ボンベと副水素ボンベとにそれぞれ弁を介して選択的に接続されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素ガスを燃料とする燃料電池車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の燃料としては、ガソリンや軽油など石油系燃料が使用されているが、将来の石油供給の不安定、窒素酸化物などの有害ガスの排出がもたらす健康への影響、二酸化炭素の排出がもたらす地球温暖化への影響などの懸念から、公害発生のおそれのない新しいクリーンエネルギーとして水素を使用する水素自動車が注目されている。
【０００３】
この水素自動車などの燃料電池車（ＦＣ車）等に供給する水素を生成するには、従来、液体や気体燃料を数百度以上の高温状態とし、このとき発生するその蒸気から水素ガスを取り出すようにしている。そして、こうして生成された水素ガスを燃料供給ステーションに設置した燃料充填装置に貯留し、ここから燃料自動車に搭載してある燃料ボンベに充填する。
【０００４】
燃料電池車は前記のように水素などの気体燃料を貯留した燃料ボンベとこれに接続する燃料電池を搭載し、この燃料電池からの水素を酸素と反応させ、このとき発電される電力を駆動源としている。
【０００５】
前記先行技術は当業者間で従来から行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記燃料供給ステーションに設置する燃料充填装置は、水素発生装置、圧縮機、蓄圧器および充填器などで構成されるが、これら水素の充填設備を新設することは、膨大な費用と敷地が必要となるため、設置が容易ではない。このため、現在のガソリンステーションと比較して燃料補給拠点が少なく、燃料自動車での走行中に燃料切れが発生すると、直ちには燃料補給ができないことが多く、かかる場合には走行不能となり、安全面でも問題が生じる。
【０００７】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、燃料電池車への水素ガスの供給ステーションの設置数が少ないという現状に鑑みて、燃料電池車で走行中に燃料ボンベに燃料切れが発生して、直ちには燃料供給ステーションでの燃料充填が行えない場合でも、走行を続行でき安全を確保できる燃料電池車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は前記従来例の不都合を解消するため、請求項１記載の発明は、主水素ボンベの燃料から電力を発生する燃料電池と、この燃料電池で発生された電力を充電するとともに電力を放電するバッテリーと、燃料電池およびバッテリーから供給される電力により車両を駆動するモータとを備えた燃料電池車において、前記主水素ボンベにこの主水素ボンベ内の圧力を計測する圧力計を接続するとともに、副水素ボンベを搭載し、前記圧力計で検出される主水素ボンベ内の圧力が所定値以下に低下したときに副水素ボンベを燃料電池に接続するよう切り替える制御装置を設けたことを要旨とするものである。
【０００９】
請求項１記載の本発明によれば、走行中に主水素ボンベ内の水素が少なくなって圧力低下が圧力計で検出されると、この圧力計からの出力を受けて制御装置からの出力により副水素ボンベが燃料電池に接続される。よって、燃料電池は副水素ボンベから水素の供給を受け、走行を続行できる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記副水素ボンベは車両に着脱自在なカセットタイプのものであり、燃料充填装置が接続する充填口は主水素ボンベにのみ連通し、主水素ボンベと副水素ボンベとはそれぞれ弁を介して燃料電池に選択的に接続されることを要旨とするものである。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、主水素ボンベ内の水素が少なくなった場合、弁を切り替えることにより副水素ボンベが燃料電池に接続されるが、副水素ボンベをカセットタイプとすることで、副水素ボンベのセットや副水素ボンベが空になった場合の交換が燃料供給ステーションなどの定まった場所でなくても容易に行える。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記副水素ボンベは車両に固定的に内蔵され、燃料充填装置が接続する充填口および燃料電池は主水素ボンベと副水素ボンベとにそれぞれ弁を介して選択的に接続されることを要旨とするものである。
【００１３】
請求項３記載の本発明によれば、主水素ボンベ内の水素が少なくなった場合、弁を切り替えることにより副水素ボンベが燃料電池に接続されるが、副水素ボンベを内蔵式とすることにより、燃料供給ステーションでの主水素ボンベのガス充填時に副水素ボンベの充填も行えばよく、カセット式の場合のように副水素ボンベを交換する必要がなく、交換の手間が省ける。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の燃料電池車は、燃料電池車への水素ガスの供給ステーションの設置数が少ないという現状に鑑みて、燃料電池車で走行中に燃料ボンベに燃料切れが発生して、直ちには燃料供給ステーションでの燃料充填が行えない場合でも、主たるボンベとは別に補助用の副ボンベを搭載したから、主ボンベの燃料が少なくなっても直ちに副ボンベに切り替えることで走行を続行でき安全を確保できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明の燃料電池車の第１実施形態を示す駆動制御のブロック図であり、燃料電池車（ＦＣ車）は駆動源として水素ガスを貯留した燃料電池１とこの発明の水素をもとにして発電された電気により駆動するモータ２を搭載するものであり、燃料電池１には第１の弁３ａを介して主水素ボンベ４が、また、第２の弁３ｂを介して副水素ボンベ５がそれぞれ並列して接続される。
【００１６】
この第１実施形態では前記副水素ボンベ５はカセットタイプのものとして燃料電池車に着脱自在に装着した。
【００１７】
前記主水素ボンベ４にこのボンベ内の圧力を計測する圧力計６を接続するとともに、燃料供給ステーションに設置してある燃料充填装置に接続する充填口７を接続する。図中８は燃料充填装置の充填ノズルが充填口７に正しく接続されたかを検知する接続センサーを示す。
【００１８】
前記燃料電池１にここからの余剰の電気を蓄電するバッテリー９を接続し、このバッテリー９はさらに充填や駆動の制御を行う制御装置１０に接続する。
【００１９】
制御装置１０にはバッテリー９の他に、前記燃料電池１、燃料電池車を始動するためのスタートスイッチ１１、燃料切れなどを報知する報知器１２が接続される。
【００２０】
次に、図２のフローチャートにもとづいて燃料電池車の走行方法を説明する。燃料電池車を走行させるには、スタートスイッチ１１をオンすれば（ステップ１）、このスタートスイッチ１１からのオン信号を受けて制御装置１０からの出力で第１の弁３ａが開き（ステップ２）、主水素ボンベ４と燃料電池１とが連通して主水素ボンベ４に貯留されている水素ガスが燃料電池１に供給される。
【００２１】
これにより発電されてモータ２が駆動し走行する。走行中は圧力計６で主水素ボンベ４内の圧力が検出され、制御装置１０に入力されている。圧力の値が所定値以下に低下すると、制御装置１０では主水素ボンベ４内の水素ガスが少なくなってきたものと判断して（ステップ３）報知器１２に出力し、これにより、報知器１２から燃料切れが報知される。
【００２２】
同時に制御装置１０からの出力で第１の弁３ａが閉じ、第２の弁３ｂが開いて燃料電池１と空になった主水素ボンベ４との接続が遮断されると同時に補助の副水素ボンベ５が燃料電池１に接続される（ステップ４）。これにより、走行中に主水素ボンベ４が空になっても副水素ボンベ５から燃料が供給されるから、走行が続行する。
【００２３】
スタートスイッチ１１をオフして（ステップ５）自動車を停車すれば、第２の弁３ｂは閉じ（ステップ６）、燃料電池１への水素ガスの供給が停止する。補助用の副水素ボンベ５は燃料供給ステーションなどで新規のものと適宜交換すればよい。
【００２４】
なお、燃料電池１で発電された余剰の電気はバッテリー９に蓄電されて、始動時や過負荷時などに使用される。
【００２５】
図３は第２実施形態を示し、燃料電池１に主水素ボンベ４とは別に補助用の副水素ボンベ５を並列的に接続する構成は第１実施形態と同様であるが、この第２実施形態は、副水素ボンベ５を内蔵タイプとするもので、この副水素ボンベ５は自動車内に固定的に設置する。
【００２６】
そして、第１の弁３ａが接続された主水素ボンベ４と第２の弁３ｂが接続された副水素ボンベ５とが並列に接続され、この並列接続された配管が第３の弁３ｃを介して燃料電池１に接続される。図中６ａは副水素ボンベ５に接続された圧力計を示す。
【００２７】
前記第３の弁３ｃと、第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂとの間に、充填口７に連通する配管を接続して、この充填口７が第１の弁３ａまたは第２の弁３ｂを介して主水素ボンベ４または副水素ボンベ５に選択的に接続されるように構成する。
【００２８】
次に図４のフローチャートにもとづいて第２実施形態の走行動作を説明する。燃料電池車を走行させるには、スタートスイッチ１１をオンすれば（ステップ１１）、このスタートスイッチ１１からのオン信号を受けて制御装置１０からの出力で第１の弁３ａと第３の弁３ｃが開き（ステップ１２）、主水素ボンベ４と燃料電池１とが連通して主水素ボンベ４に貯留されている水素ガスが燃料電池１に供給される。
【００２９】
これにより発電されてモータ２が駆動し走行する。走行中は圧力計６で主水素ボンベ４内の圧力が検出され、制御装置１０に入力されている。圧力の値が所定値以下に低下すると、制御装置１０では主水素ボンベ４内の水素ガスが少なくなってきたものと判断して（ステップ１３）報知器１２に出力し、これにより、報知器１２から燃料切れが報知される。
【００３０】
同時に制御装置１０からの出力で第１の弁３ａが閉じ、第２の弁３ｂが開いて燃料電池１と空になった主水素ボンベ４との接続が遮断されると同時に補助の副水素ボンベ５が燃料電池１に接続される（ステップ１４）。これにより、走行中に主水素ボンベ４が空になっても副水素ボンベ５から燃料が供給されるから、走行が続行する。
【００３１】
スタートスイッチ１１をオフして（ステップ１５）自動車を停車すれば、第２の弁３ｂおよび第３の弁３ｃは閉じ（ステップ１６）、燃料電池１への水素ガスの供給が停止する。
【００３２】
このようにして副水素ボンベ５内の水素ガスを使用することで主水素ボンベ４だけでなく副水素ボンベ５も燃料が少なくなるが、これら主水素ボンベ４および副水素ボンベ５に水素ガスを充填する方法を図５のフローチャートについて説明する。燃料供給ステーションまで自動車を走行させ、ここに設置してある燃料充填装置の充填ノズルを自動車の充填口７に接続する（ステップ１７）。この接続は充填口７に設けたある接続センサー８で検出され、接続が確認される。
【００３３】
充填ノズルが充填口７に正しく接続されていれば、主水素ボンベ４の側の第１の弁３ａが開き（ステップ１８）、充填口７から供給される水素ガスが第１の弁３ａを通って主水素ボンベ４に供給される。主水素ボンベ４内の圧力は圧力計６で計測され、所定圧に達すれば満充填されたものと判断され（ステップ１９）、第１の弁３ａが閉じて主水素ボンベ４に対する充填が終了する。
【００３４】
同時に第２の弁３ｂが開いて副水素ボンベ５に対する充填が開始する（ステップ２０）。副水素ボンベ５内の圧力は圧力計６ａで計測され、所定圧に達すれば満充填されたものと判断され（ステップ２１）、第２の弁３ｂが閉じて（ステップ２２）副水素ボンベ５に対する充填が終了する。
【００３５】
このようにして主水素ボンベ４と副水素ボンベ５に対して燃料供給ステーションにおいてここに設置の燃料充填装置から水素ガスが充填される。
【００３６】
なお、この燃料充填装置は、水素ガス充填専用の燃料供給ステーションに固定的なものとして設置してもよいが、現行のガソリン燃料などを給油するガソリンステーションに設置することも考えられ、かかる場合は、可搬式のものとして、例えば下部にキャスターを取り付けた燃料貯留タンクの上にカバーで計量機構収納室を形成し、この収納室内に各計量機構を設け、カバーを収納室の前部を覆う前部カバーと後部を覆う後部カバーとに分割し、前部カバーは燃料貯留タンクに固定し、後部カバーはスライド機構により燃料貯留タンクにスライド自在にかつ取り外し可能に取り付けるものとする。
【００３７】
よって、かかる可搬式の燃料充填装置であれば、新規に水素ガス充填のための専用の燃料供給ステーションが設置されるまでの救済策として、現行の給油所に設置しても従来のガソリンなどの給油の妨げになることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の燃料電池車の第１実施形態を示す駆動制御のブロック図である。
【図２】この発明の燃料電池車の第１実施形態を示す走行動作のフローチャートである。
【図３】この発明の燃料電池車の第２実施形態を示す駆動制御のブロック図である。
【図４】この発明の燃料電池車の第２実施形態を示す走行動作のフローチャートである。
【図５】この発明の燃料電池車の第２実施形態を示す燃料充填動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…燃料電池                    ２…モータ
３ａ…第１の弁                  ３ｂ…第２の弁
３ｃ…第３の弁                  ４…主水素ボンベ
５…副水素ボンベ                ６、６ａ…圧力計
７…充填口                      ８…接続センサー
９…バッテリー                  １０…制御装置
１１…スタートスイッチ          １２…報知器
【図１】
2005158567.tif 000003
【図２】
2005158567.tif 000004
【図３】
2005158567.tif 000005
【図４】
2005158567.tif 000006
【図５】
2005158567.tif 000007