(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の水素タンクを含む燃料電池用水素供給装置の制御方法において、
第１〜ｎ個の水素タンクを連結させる高圧ラインに高圧水素を提供し、第１〜ｎ個の水素タンク内に水素が充填される水素充填段階と、
車両走行時、第１〜ｎ個の水素タンク中、燃料電池スタック側に近い第１水素タンクの水素のみが燃料電池スタックに供給される水素供給段階と、
車両の駐停車時、前記第１水素タンクと連結された第２〜ｎ水素タンクから第１水素タンクに水素が注入される水素補充段階と、を含み、
前記水素充填段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブと、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブが高圧水素の圧力により開かれ、各水素タンク内に高圧水素が充填され、
前記水素供給段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブを開に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブは閉に制御し、第１水素タンク内の水素のみが燃料電池スタックに供給され、
前記水素補充段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブを閉に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブは開に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンク内の高圧水素が前記第１水素タンク内に補充され、
前記第１〜ｎ個の水素タンク内の水素圧力が最低使用圧力に落ちる場合、前記第１水素タンクのインタンクレギュレータのソレノイドバルブと前記第２〜ｎ個の水素タンクのソレノイドバルブを全て開に制御し、各水素タンク内の水素残量を使用することを特徴とする燃料電池用水素供給装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池用水素供給装置の制御方法に係り、より詳しくは、マルチ水素タンクを有する水素供給装置において、一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを装着し、残りの水素タンクにはソレノイドバルブを装着し、走行時にソレノイドバルブを制御することで水素供給が安定的に行われる燃料電池用水素供給装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池システムは電気エネルギーを発生させる燃料電池スタック、燃料電池スタックに燃料となる水素を供給する燃料供給システム、燃料電池スタックに電気化学反応に必要な酸化剤である空気中の酸素を供給する空気供給システム、燃料電池スタックの運転温度を制御する熱及び水管理システムなどを含めて構成されている。
【０００３】
前記燃料供給システム、すなわち水素供給システムの水素タンクには３５０ｂａｒ程度の高圧圧縮水素が貯蔵されており、この貯蔵された圧縮水素は水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブのオン／オフによって高圧ラインに放出された後、外装型レギュレータで３５０ｂａｒから１０ｂａｒに減圧されて燃料電池スタックに供給される。
【０００４】
燃料電池システムの水素タンクに対する水素貯蔵方法は高圧圧縮（３５０ｂａｒまたは７００ｂａｒ圧縮）方式を採択しており、外装型レギュレータの使用により各々のソレノイドバルブに連結された高圧ラインに、走行中に３５０ｂａｒまたは７００ｂａｒの圧力が常に印加される。これにより圧力が常にかけられる部分のフィッティング、バルブ、チューブの耐久性に影響を及ぼすものとなる。
【０００５】
このような点を勘案し、外装型レギュレータの代りに、インタンクレギュレータを適用することにより、高圧ラインの削除ができるのでシステム運用時に安全性を向上させ、システムの簡素化及び原価低減効果なども期待できる。
【０００６】
しかし、インタンクレギュレータはシングルタンクシステムにおいて効果的であり、マルチタンクシステムでは各々タンクにインタンクレギュレータを適用することによって、原価が増加するという短所がある。
【０００７】
そこで、大型のシングルタンクシステムを適用する場合もあるが、この大型のシングルタンクシステムを搭載するためには、車両の車体及びシャーシに別途の搭載空間を最適に設計しなければならず、さらにシングルタンクはその体積が大きいため、周辺部品とパッケージングさせる困難がある。
【０００８】
従って、シングルタンクに比べてその体積が小さいタンクを数個搭載するマルチタンク方式の場合は、自由に車体及びシャーシを設計することができ、周辺部品とのパッケージングに有利なので、原価低減と合わせて、マルチタンク方式を採択することが好ましい。
【特許文献１】特開２００６−２６９３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、水素タンクを１個以上適用するマルチ水素タンクシステムにおいて、一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを装着し、残りの水素タンクにはソレノイドバルブを装着し、走行時にソレノイドバルブの制御を通して燃料電池スタックに水素供給が安定的に行われるようにした燃料電池用水素供給装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による燃料電池用水素供給装置の制御方法は、複数個の水素タンクを含む燃料電池用水素供給装置の制御方法において、第１〜ｎ個の水素タンクを連結させる高圧ラインに高圧水素を提供し、第１〜ｎ個の水素タンク内に水素が充填される水素充填段階と、車両走行時、第１〜ｎ個の水素タンク中、燃料電池スタック側に近い第１水素タンクの水素のみが燃料電池スタックに供給される水素供給段階と、車両の駐停車時、前記第１水素タンクと連結された第２〜ｎ水素タンクから第１水素タンクに水素が注入される水素補充段階と、を含み、前記水素充填段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブと、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブが高圧水素の圧力により開かれ、各水素タンク内に高圧水素が充填され、前記水素供給段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブを開に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブは閉に制御し、第１水素タンク内の水素のみが燃料電池スタックに供給され、前記水素補充段階は、前記第１水素タンクの入口部に装着されたインタンクレギュレータのソレノイドバルブを閉に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンクの入口部に装着されたソレノイドバルブは開に制御し、前記第２〜ｎ個の水素タンク内の高圧水素が前記第１水素タンク内に補充され、前記第１〜ｎ個の水素タンク内の水素圧力が最低使用圧力に落ちる場合、前記第１水素タンクのインタンクレギュレータのソレノイドバルブと前記第２〜ｎ個の水素タンクのソレノイドバルブを全て開に制御し、各水素タンク内の水素残量を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る燃料電池用水素供給装置の制御方法によると、水素タンクを１個以上適用するマルチ水素タンクシステムにおいて、燃料電池スタックに近い一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを装着し、残りの水素タンクにはソレノイドバルブのみを装着し、走行時に各水素タンクのソレノイドバルブのオン／オフ制御を通して燃料電池スタックに水素供給が安定的に行われる。
【００１７】
特に、一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを適用するため、大きな原価低減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池用水素供給装置及びその制御方法について説明する。
【実施例】
【００１９】
本発明は複数個の水素タンク、すなわち、第１〜ｎ個の水素タンクを含むマルチ水素タンクシステムにおいて、燃料電池スタックに近い一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを装着し、残りの水素タンクにはソレノイドバルブのみを装着させた点にその構成上の主眼点がある。従って、従来のマルチ水素タンクシステムでは、各水素タンクにインタンクレギュレータを適用するので費用がかかったが、本発明は一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを適用するため、大きな原価低減ができる。
【００２０】
本発明の理解を助けるために、複数個の水素タンク、すなわち、第１〜ｎ個の水素タンクを２個の水素タンクに限定して説明する。燃料電池スタックに近い水素タンクを第１水素タンクと称し、第１水素タンクと高圧ラインに連結される水素タンクを第２水素タンクと称することにする。
【００２１】
図１〜４に示すように、燃料電池スタック２０に近い第１水素タンク１０の入口部に、第１ソレノイドバルブ１２を有するインタンクレギュレータ１４が装着される。第２水素タンク１６の入口部には第２ソレノイドバルブ１８のみが装着される。
【００２２】
この時、第１水素タンク１０と第２水素タンク１６の入口部は互いに高圧ライン２２に連結され、具体的にはインタンクレギュレータ１４と第２ソレノイドバルブ１８が互いに高圧ライン２２に連結される。
【００２３】
もちろん、インタンクレギュレータ１４の出口側はまた別の低圧レギュレータ２４を通して燃料電池スタック２０の燃料極側と連結される。
【００２４】
このように複数個の水素タンク中、燃料電池スタックに近い一つの水素タンクにのみインタンクレギュレータを装着することによって、水素供給のための制御方法を新しい方式で適用しなければならない。
【００２５】
そこで、本発明では、水素充填時、車両走行時、車両駐停車時ごとに第１水素タンク１０のインタンクレギュレータ１４に内装された第１ソレノイドバルブ１２と、第２水素タンク１６に装着された第２ソレノイドバルブ１８に対するオン／オフ制御を通して、燃料電池スタック２０に対する水素供給を安定的に行っている。
【００２６】
ここで、本発明による燃料電池水素供給装置の制御方法を具体的に説明すると下記の通りである。
【００２７】
＜水素充填段階＞
図１は本発明による燃料電池水素供給装置であり、水素充填段階が行われる状態を説明する概略図である。
【００２８】
図１に示すように、第１及び第２水素タンク１０、１６の入口部、すなわち、第１水素タンク１０のインタンクレギュレータ１４と第２水素タンク１６の第２ソレノイドバルブ１８間に連結された高圧ライン２２に別途の充填ライン２６を連結させる。
【００２９】
そこで、水素充填所の水素貯蔵タンク（図示せず）からの高圧水素が充填ライン２６及び高圧ライン２２に供給された後、この時の高圧水素が有する圧力によりインタンクレギュレータ１４に内蔵された第１ソレノイドバルブ１２が自動で開かれて第１水素タンク１０内に高圧水素が充填され、これと同時に第２水素タンク１６の第２ソレノイドバルブ１８も高圧水素の圧力により自動で開かれて第２水素タンク１６内に高圧水素が充填される。
【００３０】
更に詳しくは、第１及び第２ソレノイドバルブ１２、１８は電源の印加なしに圧力差、すなわち高圧水素の圧力により自動で開かれ、第１及び第２水素タンク１０、１６に対する高圧水素の充填が行われる。
【００３１】
＜水素供給段階＞
水素供給段階は、車両の走行時に燃料電池スタックに水素が供給される段階を言う。
【００３２】
図２は本発明による燃料電池水素供給装置であり、水素供給段階が行われる状態を説明する概略図である。
【００３３】
前記のように、第１及び第２水素タンク１０、１６に高圧水素が充填された状態で車両の走行が行われる場合、インタンクレギュレータ１４に内蔵された第１ソレノイドバルブ１２は開に制御され、同時に第２水素タンク１６の第２ソレノイドバルブ１８は閉に制御される。
【００３４】
従って、第１水素タンク１０内の高圧水素のみが排出されると同時に、インタンクレギュレータ１４により低圧（約１０ｂａｒ）に調節された後、燃料電池スタック２０の燃料極に供給される。
【００３５】
＜水素補充段階＞
水素補充段階は車両駐停車時、第２水素タンク内の高圧水素が第１水素タンクに補充される段階を言う。
【００３６】
図３は本発明による燃料電池水素供給装置であり、水素補充段階が行われる状態を説明する概略図である。
【００３７】
前記のように、車両の走行時、第１水素タンク１０内の水素のみが燃料電池スタック２０に供給されるため、その量が減るほかなく、従って車両の駐停車時に第２水素タンク１６内の水素を第１水素タンク１０に再充填させる。
【００３８】
すなわち、第１水素タンク１０の入口部に装着されたインタンクレギュレータ１４の第１ソレノイドバルブ１２を閉に制御し、第２水素タンク１６の入口部に装着された第２ソレノイドバルブ１８を開に制御し、第２水素タンク１６内の高圧水素が高圧ライン２２に沿って第１水素タンク１０内に補充され、この時の充填は第１および第２水素タンク１０、１６内の水素圧力が、同圧となるまで行われる。
【００３９】
従って、水素充填段階後、水素供給段階と水素補充段階が反復的に行われると、第１及び第２水素タンクの水素圧力が低圧、すなわち、最低使用圧力に落ちる。
【００４０】
第１及び第２水素タンク１０、１６内の水素圧力が最低使用圧力（１０ｂａｒ）に落ちると、第１水素タンク１０のインタンクレギュレータ１４の第１ソレノイドバルブ１２と、第２水素タンク１６の第２ソレノイドバルブ１８を全て開に制御し、第１及び第２水素タンク１０、１６内の水素残量を全て排出させて使用することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、水素供給を安定的に行なえる燃料電池用水素供給装置及びその制御方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による燃料電池用水素供給装置であり、水素充填状態を説明する概略図である。
【図２】本発明による燃料電池水素供給装置であり、水素供給段階を説明する概略図である。
【図３】本発明による燃料電池水素供給装置であり、水素補充段階を説明する概略図である。
【図４】本発明による燃料電池水素供給装置であり、各水素タンクの水素圧力が低圧に落ちた場合、水素残量を使用することを説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    第１水素タンク
１２    第１ソレノイドバルブ
１４    インタンクレギュレータ
１６    第２水素タンク
１８    第２ソレノイドバルブ
２０    燃料電池スタック
２２    高圧ライン
２４    低圧レギュレータ
２６    充填ライン
【図１】
0005368733.tif 000002
【図２】
0005368733.tif 000003
【図３】
0005368733.tif 000004
【図４】
0005368733.tif 000005