[发明专利]燃料电池系统及其燃料气体供给方法以及移动体

说明书

技术领域

本发明涉及具有利用加强层覆盖内衬的外周面而成的罐的燃料电池系统等。

背景技术

例如，在车载的燃料电池系统中，罐内的氢气供给至燃料电池，氢气在燃料电池中与氧气反应而被消耗。由此，产生电力，使用于行驶。并且，在因消耗而罐内的氢气剩余量减少了的情况下，使车辆靠近氢站，从氢站向罐填充氢气。

在此，在从罐供给即放出氢气的情况下，罐内的压力及温度下降。另一方面，在向罐填充氢气时，罐内的压力及温度上升。另外，这种罐的构造通常利用确保耐压性的加强层覆盖气体不透过性的内衬的外周面而成（例如参照专利文献1）。例如，加强层由碳化纤维强化塑料（CFRP：carbon fiber-reinforced plastics）构成，该CFRP是通过缠绕成型法（filament winding method）等卷绕在内衬的外周面上而形成的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2006-226511号公报。

发明内容

但是，特别在制造了树脂内衬制的罐的情况下，由于内衬和CFRP的弹性模量和线膨胀系数不同，内衬收缩，在内衬和CFRP之间产生间隙。另外，即使在制造阶段不产生间隙，因供给氢气而使罐内的压力及温度下降时，有时也会与上述同样，内衬收缩而产生间隙。并且，该间隙的大小具有在温度越低或压力越低的条件下越大的趋势。

当在以具有这样的间隙的状态下向罐填充氢气时，通过所填充的氢气使收缩了的内衬膨胀而填埋间隙。但是，可能因该膨胀量的大小等对内衬作用大的负荷。

关于这一点，为了防止产生间隙，考虑将内衬和CFRP粘接的改进方法。但是，这一改进方法因为内衬发生局部变形而会局部地作用负荷，而不优选。

因此，本发明的目的在于提供能够降低因填充而作用于内衬的负荷的燃料电池系统及其燃料气体供给方法以及移动体。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明的燃料电池系统具备：燃料电池；罐，具有内衬及形成于该内衬的外周面的加强层，该罐用于贮存燃料气体；和调整装置，调整从罐向燃料电池供给的燃料气体的供给量；信息取得部，取得与罐内的压力及温度相关的信息；计算部，基于所述信息取得部在燃料电池系统运转中取得的信息，算出内衬和加强层之间的间隙量；和决定部，基于算出的间隙量，决定是否限制供给量。

另外，本发明的移动体具备本发明的燃料电池系统，能够从处于移动体的外部的气站向罐填充燃料气体。

根据本发明，根据间隙量决定限制供给量，在执行了该限制的情况下，能够抑制罐内的温度降低速度及压力降低速度。由此，抑制了间隙量的扩大，因而在燃料电池系统的运转停止后向罐填充了燃料气体时，能够抑制内衬的膨胀量。这样，根据本发明，在填充前的燃料电池系统的运转阶段，通过按照间隙量积极地限制供给量，能够降低填充时对内衬的负荷。

优选，计算部基于该燃料电池系统运转中的罐内的温度变化量及压力变化量，还算出间隙量在规定时间后的预测值。决定部还基于预测值决定是否限制供给量。

根据该结构，能够逐渐限制供给量。例如，与不按照预测值限制供给量的情况相比，在按照预测值限制供给量的情况下，能够减小与当前的（燃料电池系统运转中的）间隙量相对应的供给量的限制量。由此，例如在燃料电池的要求输出变大那样的移动体的加速时，能够减轻用户的未加速的感觉。

优选，本发明的燃料电池系统具备：判定部，通过将与罐内的燃料气体相关的状态量和规定的基准值进行比较，判定罐内的燃料气体不足和/或该罐内的燃料气体可能不足；和显示部，在判定部判定为燃料气体不足和/或燃料气体可能不足时，显示该判定结果。判定部可以基于算出的间隙量来变更规定的基准值。

根据该结构，按照间隙量，来改变所谓的判定气体不足的基准。例如，如果在间隙量大的情况下，比间隙量小的情况更早地判定并显示气体不足这一情况，则能够使用户意识到要进行减少燃料气体的消耗量（供给量）这样的驾驶。由此，若限制燃料气体的供给量，则能够在填充前抑制间隙量的扩大。

更优选，上述的状态量是罐内的压力或燃料气体量。另外，优选判定部基于与信息取得部在燃料电池系统运转中取得的罐内的压力及温度有关的信息算出燃料气体量。

根据该结构，不仅能够将信息取得部所取得的信息应用于间隙量的计算，还能够应用于判定气体不足。