JP2005123035A - Power supply system using fuel cell car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池車を用いた給電システムに関し、詳しくは、液体水素を利用する燃料電池を搭載した車両の電力を家庭等の車外設備に有効利用するものである。 The present invention relates to a power supply system using a fuel cell vehicle, and more particularly, to effectively use electric power of a vehicle equipped with a fuel cell using liquid hydrogen for a vehicle or the like outside the home.
従来、水素と酸素を反応させて発電する燃料電池車では、車両に液体水素を貯留した液体水素タンクを搭載している。液体水素は、沸点が−252.8℃と極めて低温であり外気との温度差が大きいため、外気からの熱が液体水素タンクに伝わり、液体水素を蒸発させてしまう。液体水素は蒸発すると約800倍の体積に膨張するため、液体水素タンク内の圧力は徐々に上昇し、所定の圧力に到達した場合にはタンク壁に高圧負荷が掛かり危険であるため、液体水素タンクに通常取り付けられている安全弁から水素ガスを外部に放出している。 Conventionally, in a fuel cell vehicle that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen, a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen is mounted on the vehicle. Since liquid hydrogen has an extremely low boiling point of −252.8 ° C. and a large temperature difference from the outside air, the heat from the outside air is transferred to the liquid hydrogen tank and the liquid hydrogen is evaporated. Since liquid hydrogen expands to a volume of about 800 times when it evaporates, the pressure in the liquid hydrogen tank gradually increases, and when it reaches a predetermined pressure, a high-pressure load is applied to the tank wall, which is dangerous. Hydrogen gas is released to the outside from a safety valve normally attached to the tank.
このように、蒸発・膨張した水素を一定量以上は燃料電池車内に保存することは不可能なため、長期間(例えば数週間)にわたり家庭の車庫に駐車したまま燃料電池車を運転しないときは水素ガスの放出を行わざるを得ず、エネルギーを無駄に損失してしまうという問題や水素放出時の爆発の危険性などの問題が生じている。 In this way, it is impossible to store a certain amount or more of evaporated and expanded hydrogen in the fuel cell vehicle. Therefore, when the fuel cell vehicle is not operated while parked in a home garage for a long period (for example, several weeks). There is a problem that hydrogen gas must be released and energy is lost unnecessarily, and there is a risk of explosion when hydrogen is released.
特開2002−83607号公報では、高分子電解質型燃料電池を搭載した電気自動車で帰宅した際に、該電気自動車を住宅に接続し、住宅側に電力を供給するシステムが開示されている。
しかしながら、液体水素タンク内の水素の蒸発量が少ない場合にまで車両側の燃料電池から住宅側に電力を供給するとすれば、未だ液体状態である水素を敢えて気化させて燃料電池で反応させなければならず、本来、車両の駆動用に用いるべきエネルギーを住宅側で使用することとなり、車両の走行可能距離を短縮してしまう問題が発生する。
However, if power is supplied from the fuel cell on the vehicle side to the house until the amount of hydrogen evaporation in the liquid hydrogen tank is small, hydrogen that is still in a liquid state must be vaporized and reacted in the fuel cell. In other words, the energy that should be originally used for driving the vehicle is used on the house side, which causes a problem of shortening the travelable distance of the vehicle.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、燃料電池車に搭載された液体水素のうち、車外に放出せざるを得なくなった水素ガスを有効に利用して車外設備に電力を供給すると共に、水素を必要以上に車外設備用に消費しないようにすることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and supplies electric power to equipment outside the vehicle by effectively using hydrogen gas that must be discharged outside the vehicle out of the liquid hydrogen installed in the fuel cell vehicle. At the same time, it is an object to prevent hydrogen from being consumed more than necessary for equipment outside the vehicle.
上記課題を解決するため、本発明は、燃料電池車で発生される電力を車外設備用の電力として利用するシステムであって、
上記燃料電池車は、液体水素を燃料として貯留する液体水素タンクと、該液体水素タンクから供給された水素を反応させて発電する燃料電池と、該液体水素タンク内の水素蒸発量を検知する蒸発量検知手段とを備え、
上記車外設備は、直流を交流に変換するDC/AC変換部と、電気機器あるいは蓄電装置と、該DC/AC変換部と上記機器との間に介設されると共に上記蒸発量検知手段からの信号を受信する制御装置とを備え、
上記燃料電池車の上記燃料電池と上記車外設備の上記DC/AC変換部とを電気接続する接続部を設け、上記制御装置で上記液体水素タンク内の水素蒸発量が所定量を超えると検知されると、上記燃料電池で発生させた電力を該接続部を介して上記機器あるいは蓄電装置に供給可能とすることを特徴とする燃料電池車を用いた給電システムを提供している。
In order to solve the above problems, the present invention is a system that uses electric power generated in a fuel cell vehicle as electric power for equipment outside the vehicle,
The fuel cell vehicle includes a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen as fuel, a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank, and an evaporation that detects the amount of hydrogen evaporation in the liquid hydrogen tank. A quantity detecting means,
The facility outside the vehicle is interposed between a DC / AC converter that converts direct current to alternating current, an electrical device or a power storage device, the DC / AC converter and the device, and from the evaporation amount detecting means. A control device for receiving a signal,
A connecting portion for electrically connecting the fuel cell of the fuel cell vehicle and the DC / AC conversion portion of the outside facility is provided, and the control device detects that the hydrogen evaporation amount in the liquid hydrogen tank exceeds a predetermined amount. Then, the electric power feeding system using the fuel cell vehicle characterized by enabling the electric power generated in the fuel cell to be supplied to the device or the power storage device through the connecting portion is provided.
上記構成とすると、液体水素タンク内で外熱により液体水素が蒸発して水素ガスが発生し、蒸発量検知手段により検知された水素の蒸発量が所定量を超えると、蒸発検知手段から蒸発量の信号を受信した制御装置の指令により、液体水素タンク内の水素ガスを使用して燃料電池が作動され、その発電された電力が接続部を介して車外設備側に供給され、電気機器あるいは蓄電装置へ電力供給することができる。よって、車外に放出するしかなかった液体水素タンク内の水素ガスを有効に利用してエネルギー効率を高めることができる。しかも、液体水素タンク内の蒸発量が所定量を超えない場合には車外設備用に水素を利用しないこととしているので、車外に放出しなくてもすむ水素まで必要以上に消費してしまう事態を回避することが可能となる。 With the above configuration, liquid hydrogen is evaporated by external heat in the liquid hydrogen tank to generate hydrogen gas, and when the amount of hydrogen detected by the evaporation amount detection unit exceeds a predetermined amount, the evaporation amount from the evaporation detection unit The fuel cell is operated using the hydrogen gas in the liquid hydrogen tank in response to the command of the control device that has received the signal, and the generated electric power is supplied to the outside facility side through the connection portion, and the The device can be powered. Therefore, the energy efficiency can be increased by effectively using the hydrogen gas in the liquid hydrogen tank that has only been released to the outside of the vehicle. In addition, when the evaporation amount in the liquid hydrogen tank does not exceed the predetermined amount, hydrogen is not used for the facility outside the vehicle, so that the hydrogen that does not need to be released outside the vehicle is consumed more than necessary. It can be avoided.
上記車外設備の上記制御装置は別設備に接続され、上記燃料電池からの電力を別設備に供給可能としている。 The control device of the facility outside the vehicle is connected to another facility and can supply power from the fuel cell to the other facility.
上記構成とすると、上記蒸発量検知手段で検知される水素蒸発量が所定値を超えている場合において、車外設備での電力使用量が少なく電力を供給する必要性が乏しい場合でも、当該車外設備以外の別設備に電力を供給することにより対応することができる。また、この場合、上記車外設備の近くの設備に電力を供給してもよいし、近くの電柱等の公共配電網に電力供給して電力会社から対価を得るようにしても好適である。 With the above configuration, when the amount of hydrogen evaporation detected by the evaporation amount detection means exceeds a predetermined value, even if the amount of power used in the facility outside the vehicle is small and the need to supply power is poor, the facility outside the vehicle This can be dealt with by supplying electric power to other equipment. In this case, it is also possible to supply power to equipment near the above-mentioned facility outside the vehicle, or to supply power to a public power distribution network such as a nearby power pole to obtain compensation from the power company.
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、蒸発量検知手段により検知された液体水素タンク内の水素蒸発量が所定量を超えると、蒸発検知手段からの信号を受信した制御装置により、液体水素タンク内の水素ガスを使用して燃料電池が作動され、その発電された電力が接続部を介して車外設備側に供給されて電気機器あるいは蓄電装置の電力として使用することができる。したがって、液体水素タンク内の水素蒸発量が所定量を超えない場合には車外設備用として水素を利用することはなく、車外に放出しなくてもすむ水素まで必要以上に車外設備用に消費してしまうことを防止することができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, when the hydrogen evaporation amount in the liquid hydrogen tank detected by the evaporation amount detection unit exceeds a predetermined amount, the control device that has received a signal from the evaporation detection unit. The fuel cell is operated using the hydrogen gas in the liquid hydrogen tank, and the generated electric power is supplied to the facility outside the vehicle via the connecting portion and can be used as electric power for the electric device or the power storage device. Therefore, if the amount of hydrogen evaporation in the liquid hydrogen tank does not exceed the predetermined amount, hydrogen is not used for equipment outside the vehicle, and hydrogen that does not need to be released outside the vehicle is consumed more than necessary for equipment outside the vehicle. Can be prevented.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は燃料電池車11で発生される電力を家庭(車外設備)12用の電力として利用する給電システム10の全体図を示す。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall view of a
燃料電池車11は、液体水素を燃料として貯留する液体水素タンク14と、液体水素タンク14から供給された水素を酸素と反応させて発電する燃料電池13と、液体水素タンク14内の圧力を検知することにより水素蒸発量を取得するための圧力センサ(蒸発量検知手段)15と、燃料電池13と電力線W1で接続されると共に圧力センサ15と信号線W2で接続される入出力部17とを備え、該入出力部17から先端にコネクタ28を設けたケーブル19を導出している。
なお、ケーブル19は家庭12側から導出して、燃料電池車11の入出力部17でコネクタ接続するようにしてもよい。
The
The
家庭12は、コネクタ18を嵌合接続する接続部20と、直流をAC100Vの交流に変換するDC/AC変換部21と、家庭内の電気製品である電気機器23、24と、蓄電装置25と、DC/AC変換部21と電気機器23、24及び蓄電装置25との間に介設される制御装置22とを備え、制御装置22は送電線W3を介して電柱26に接続されている。
The
制御装置22は、図2に示すように、接続部20に電力線W1で接続される電力入力部29と、接続部20に信号線W2で接続される信号入出力部28と、スイッチ部31および判断部30を有する制御部27と、電力供給の切替を入力する入力手段34とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
判断部30は、信号入出力部28に接続され、燃料電池車11の圧力センサ15からの信号を受信して液体水素タンク14内の圧力が所定値を超えた場合にスイッチ部をONとして電気機器23、24側あるいは電柱26側に電力を供給させる。また、判断部30は、入力手段34に接続されており、入力手段34からの切替入力に従って電気機器23、24側あるいは電柱26側のどちらかに給電するようスイッチ部31に切替指令を行っている。
The
詳しくは、図3に示すように、スイッチ部31は、回路を遮断/接続する第1リレー部32と、電気機器23、24側あるいは電柱26側のいずれかに給電回路を切替する第2リレー部33とを備え、圧力センサ15からの信号により液体水素タンク14内の圧力が所定値を超えたと判断部30が判断した場合に第1リレー部32を閉じる一方、液体水素タンク14内の圧力が所定値を超えない場合には、第1リレー部32を開いたままとする構成としている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
また、ユーザが入力手段34から電気機器23、24および蓄電装置25側に給電することを選択して入力した場合には、判断部30より第2リレー部33を電気機器23、24および蓄電装置25側の回路に切り替える一方、電柱26側に給電することを選択して入力した場合には、判断部30より第2リレー部33を電柱26側の回路に切り替える構成としている。
In addition, when the user selects and inputs power from the
次に、給電システム10の使用手順について説明する。
燃料電池車11を家庭12の車庫に駐車した状態でケーブル19のコネクタ18を家庭12の接続部20に接続する。そして、制御装置22の入力手段34で給電先を例えば電気機器23、24側を選択して入力し、スイッチ部31の第2リレー部33を切り替える。
Next, a procedure for using the
The
その後、時間の経過と共に外熱の影響により液体水素タンク14内の液体水素が蒸発して、液体水素タンク14内の圧力が次第に上昇していく。この間、タンク14内の圧力データが圧力センサ15から信号線W2により入出力部17→ケーブル19→コネクタ18→接続部20→DC/AC変換部21を経て制御装置22に随時送信される。
Thereafter, with the passage of time, the liquid hydrogen in the
そして、制御装置22の判断部30において液体水素タンク14内の圧力が所定値を超えた場合には、水素の蒸発量が所定量を超えたとみなして、スイッチ部31の第1リレー部32を閉じると共に、判断部30から信号入出力部28→DC/AC変換部21→接続部20→ケーブル19→入出力部17を経て燃料電池13に作動命令が送信され、電力線W1を通じて家庭12内の電気機器23、24に給電される。よって、従来は液体水素タンクの安全弁を開いて車外に放出するしかなかった水素ガスを有効利用することができる。なお、上記所定値は、液体水素タンク14の強度低下を引き起こさないような値に設定する必要があるが、使用されるタンクの種類に応じて設定値は変わるものとする。また、電気機器23、24に給電せずに蓄電装置25に給電して蓄電しても好適である。
When the pressure in the
また、燃料電池13での発電が進んで液体水素タンク14内の圧力が低下し、該圧力が上記所定値以下となった場合には、圧力センサ15からの信号を受信した制御装置22の判断部30により第1リレー部32が開かれると共に、燃料電池13の発電が停止される。このように、液体水素タンク14内の蒸発量が所定量を超えない場合、即ち、安全のために液体水素タンク14外に水素ガスを放出する必要のない場合には、家庭12用に水素ガスを利用しないようにしているので、水素ガスを必要以上に消費するのを好適に防止することができる。
Further, when power generation in the
次に、家庭12の電気機器23、24での電力使用量が少なく電力を供給する必要性が乏しい場合であって、充電装置25を使用しない場合あるいは充電装置25がない場合には、入力手段34で給電先として電柱26側を選択することで判断部30により第2リレー部33を電柱26側の回路へ切り替えて、公共配電網に電力供給して電力会社から対価を得るようにすることができる。
また、給電先を公共配電網の電柱26とせずに、家庭12の近隣の別家庭へ給電してもよい。
Next, in the case where the amount of power used in the
Further, power may be supplied to another home near the
10 給電システム
11 燃料電池車
12 家庭(車外設備)
13 燃料電池
14 液体水素タンク
15 圧力センサ(蒸発量検知手段)
17 入出力部
18 コネクタ
19 ケーブル
20 接続部
21 DC/AC変換部
22 制御装置
23、24 電気機器
25 蓄電装置
26 電柱(別設備)
27 制御部
28 信号入出力部
29 電力入力部
30 判断部
31 スイッチ部
34 入力手段
10
13
17 Input /
27
Claims (2)
上記燃料電池車は、液体水素を燃料として貯留する液体水素タンクと、該液体水素タンクから供給された水素を反応させて発電する燃料電池と、該液体水素タンク内の水素蒸発量を検知する蒸発量検知手段とを備え、
上記車外設備は、直流を交流に変換するDC/AC変換部と、電気機器あるいは蓄電装置と、該DC/AC変換部と上記機器との間に介設されると共に上記蒸発量検知手段からの信号を受信する制御装置とを備え、
上記燃料電池車の上記燃料電池と上記車外設備の上記DC/AC変換部とを電気接続する接続部を設け、上記制御装置で上記液体水素タンク内の水素蒸発量が所定量を超えると検知されると、上記燃料電池で発生させた電力を該接続部を介して上記機器あるいは蓄電装置に供給可能とすることを特徴とする燃料電池車を用いた給電システム。 A system that uses electric power generated by a fuel cell vehicle as electric power for an external facility,
The fuel cell vehicle includes a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen as fuel, a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank, and an evaporation that detects the amount of hydrogen evaporation in the liquid hydrogen tank. A quantity detecting means,
The facility outside the vehicle is interposed between a DC / AC converter that converts direct current to alternating current, an electrical device or a power storage device, the DC / AC converter and the device, and from the evaporation amount detecting means. A control device for receiving a signal,
A connecting portion for electrically connecting the fuel cell of the fuel cell vehicle and the DC / AC conversion portion of the outside facility is provided, and the control device detects that the hydrogen evaporation amount in the liquid hydrogen tank exceeds a predetermined amount. Then, the electric power generation system using the fuel cell vehicle is characterized in that the electric power generated by the fuel cell can be supplied to the device or the power storage device through the connecting portion.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005353383A (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | S X L Corp | Fuel cell system for building |
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2003
- 2003-10-16 JP JP2003356808A patent/JP2005123035A/en not_active Withdrawn
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JP2005353383A (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | S X L Corp | Fuel cell system for building |
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