专利名称：燃料供给方法和燃料供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来将燃料供给到移动物体的燃料供给方法和一 种用于执行它的燃料供给装置。
背景技术：
近年来，燃料电池车辆的研发正在进行中，在所述燃料电池车辆 上搭载通过燃料气体(例如氢)和氧化气体(例如空气)的电化学反 应来发电的燃料电池作为取代发动机的能量源。例如，如日本专利公 开No. 3387070中公开的，在例如氢站等的燃料充填设备执行用于燃料 电池车辆的燃料的充填操作。在氢站中，燃料电池车辆的罐充满已经 通过压縮机加压的燃料。
发明内容
然而，对于上述的氢站，由于电力对于进行燃料的充填是必需的， 因此，在电力供应不可用的区域，或者在发生事故等等时电力供应故 障的情况下，不能实现燃料的充填。而且，尽管已经开发了使用在其 中预先充填氢的凝结物的移动站，但是氢仅仅能够充填到下述状态 车辆中的气体压力达到与电力故障时的凝结物中的压力水平相等的压 力水平。
考虑到上述情况作出了本发明，并且本发明的目标在于提供一种 燃料供给方法和燃料供给装置，该燃料供给方法和燃料供给装置能够 充分地将燃料供给到移动物体而不需要在移动物体外部的燃料供给设 备侧上的任何电源。
本发明提供一种用于将燃料供给或补充到移动物体的燃料供给方
法，在该方法中，将由搭载在移动物体上的，可供给电力的电力供给 单元输出的电力，供给到移动物体外部的燃料供给装置，并且燃料通 过燃料供给装置供给到移动物体，该燃料供给装置由从电力供给单元 供给的电力操纵。
而且，本发明提供一种用于将燃料供给或补充到移动物体的燃料 供给装置，该燃料供给装置配备有搭载在移动物体上用来存储燃料 的燃料存储容器；搭载在移动物体上的，可供给电力的电力供给单元； 对用于向所述燃料存储容器供给或补充燃料的移动物体外部的燃料供 给装置，输出来自所述电力供给单元的电力的电力输出单元；和控制 单元，它构造成通过从电力输出单元输出的电力操作燃料供给装置。
根据本发明的上述结构，即使在任何电力故障出现时，或者在电 力供给不可用的区域，将燃料从布置在移动物体外部的燃料供给装置 供给到移动物体也变为可能。
顺便提及，在前述的燃料供给方法和燃料供给装置中，接收从布 置在移动物体外部的燃料供给装置的燃料的供给的移动物体，和将电 力供给到布置在移动物体外部的燃料供给装置的移动物体可以由相同 的移动物体或者分离的移动物体构成。
而且，在前述的燃料供给方法和燃料供给装置中，电力可以直接 从移动物体供给到移动物体外部的燃料供给装置，然而，在静止的燃 料电池固定地搭载在布置在移动物体外部的燃料供给装置的周围，使 得电力从静止的燃料电池供给到燃料供给装置的替换情况下，通过静 止的燃料电池启动发电所必要的电力可从移动物体供给。
当前，"启动发电所必要的功率"指例如在启动时执行各种检查 (例如对气体泄漏的检查)所需求的电力，操纵多种辅助装置(例如 通过压縮机执行对阴极气体(氧化气体)或类似物进行压縮操作)所
必要的电力，和在启动时用来打开和关闭设在气流通道中的电磁阀等 所需求的电力。
在前述的燃料供给方法中，电力供给单元也可以是搭载在前述移 动物体上的电力存储器。而且，在前述的燃料供给装置中，前述的电 力供给单元也可以是电力存储器。
根据所述结构，即使在发电机搭载在移动物体上以致能够从发电 机输出电力的情况下，电力也能够供给到布置在移动物体外部的燃料 供给装置而不必启动发电机。
图1是示意性地说明本发明的实施例的视图。
具体实施例方式
下面，参照附图将说明本发明的实施例。图1中所示出的实施例
^根据本^"n日的2t施伤il的田；'欧M由她车顿的—存细'玄錄—龙図1由-附图标记1表示燃料电池车辆(移动物体)并且附图标记2表示氢站。
在车辆底盘la中，燃料电池车辆1配备有燃料电池(电力供给单 元)3，用于存储通过燃料电池3所生成的电力的二次电池(电力供给 单元，和电力存储器)4，和控制为燃料电池车辆1提供的整个装置和 单元系统的车辆控制器5。作为给予整个装置和单元系统的这样的控制 操作，例如，用于燃料电池3的电力生成控制操作，从燃料电池3到 二次电池4的充电控制，从二次电池4到车辆内外的电气负载的电力 供给控制操作等等被执行。
在燃料电池车辆1的车身la的外部设有高压氢罐(燃料存储容器) 6，该高压氢罐中被充填(供给)用作燃料电池3的燃料的氢。燃料电
池3和高压氢罐6通过燃料供给路径IO相连接，并且氢通过燃料供给
路径10从高压氢罐6供给到燃料电池3。
燃料电池3将从高压氢罐6供给的氢用作燃料气体，并且通过使 用通过氧化气体(空气)供给系统(未示出)供给的氧化气体氧化该 燃料气体而发电。通过燃料电池3产生的电力通过输出线路11充进二 次电池4中。顺便提及，开关12设在输出线路11中，从而通过合适 地打开或关闭该开关来控制电力的充电操作。
氢站2配备有在其中氢被封装的蓄压器14，用于压縮(加压)从 蓄压器14排放到气体管路15的氢从而将已加压的氢供给到燃料电池 车辆1的压縮机(燃料供给装置)16，和用来控制压縮机16的压縮机 控制器(控制单元)17。压縮机16配备有电动机16a，并且电力通过 电力线路18从压縮机控制器17供给到电动机16a。
此外，氢站2配备有用于控制包含压縮机控制器17的整个设备系 统的主控制器(控制单元)20。将来自外部商用电源的电力供给压縮 机控制器17，并且电力也通过电力线路19从压缩机控制器17供给到 主控制器20。顺便提及，在当前燃料充填系统固定地安装在供给电力 不可用的区域中的情况下，没有商用电力供给到压縮机控制器17。
主控制器20通过控制信号线路23与压縮机控制器17相连接，并 且控制信号通过控制信号线路23从主控制器20供给到压縮机控制器 17，以及误差信号检测信号从压縮机控制器17返回到主控制器20。
通过可拆卸地连接到燃料电池车辆1的气体供给管21执行从压縮 机16到搭载在燃料电池车辆1上的高压氢罐6中的氢的充填。当充填 氢时，气体供给管21与属于燃料电池车辆1的那侧上的气体供给管22 相连接，并且从蓄压器14的内部排放到气体管路15的氢通过压縮机 16被压縮且通过气体供给管21和22被充填到高压氢罐6中。提供下面的结构作为燃料电池车辆1和氢站2中的电力输出单元
30。燃料电池车辆l配备有DC/AC变换器31，用于对从燃料电池车 辆1供给到主控制器20的电力执行DC/AC变换；用于将电力从燃料 电池3供给到DC/AC变换器31的电力供给线路32和设在电力供给线 路32中的开关32a;以及用于将电力从二次电池4供给到DC/AC变换 器31的电力供给线路33和设在电力供给线路33中的开关33a。
除上述结构之外，电力输出单元30还配备有构成非接触的电力 供给装置35的电力供给侧的电力供给装置35a，该非接触的电力供给 装置35用于以非接触的方式将电力从燃料电池车辆1供给到氢站2; 和在非接触式的信号传输和接收装置36的燃料电池车辆侧的发射接收 器36a，该非接触式的信号发送和接收装置36用于以非接触的方式类 似地连接信号线。
氢站2配备有非接触的电力供给装置35的电力接收装置35b，和 在非接触式信号传输和接收装置36的氢站侧的发射接收器36b。非接 触的电力供给装置35和非接触式的信号传输和接收装置36能够采用 众所周知的技术，例如非接触的电力供给方法，通过该方法，电力由 于绝缘操作而被绝缘地感应。依赖于电力的强度，即依赖于电力是小 的还是大的，使用非接触式的信号传输和接收装置36可实施信号的传 输和接收操作。顺便提及，当电力接收装置35b和发射接收器36b — 起装配在单个整体连接器中时，它们通过一次操作能够连接到燃料电 池车辆1侧。
通过电力供给线路40，非接触的电力供给装置35和电力供给线 路41能够提供DC/AC变换器31和主控制器20之间的电连接，并且 通过信号线路42，非接触式的信号传输和接收装置36和信号线路43 能够提供车辆控制器5和主控制器20之间的电连接。
顺便提及，车辆控制器5控制燃料电池车辆1的每一个部件(燃
料电池3， 二次电池4，高压氢罐6，开关12， 32a和33a等)。由虚 线表示的控制信号从车辆控制器5传输到各个部件，并且误差信号检 测信号从各个部件返回到车辆控制器5。
当车辆运行时，燃料电池车辆1的车辆控制器5根据基于车辆的 运行状态、二次电池4的荷电状态(SOC)等设置的存储电力的要求恰 当地关闭开关12，因此，通过燃料电池3产生的电力的一部分或全部 被存储在二次电池4中。
下一步，下面将说明用于将氢充填到本充氢系统中的燃料电池车 辆1的方法。
<当商用电源的电力被分配时的充填操作〉
当正常分配电力时(在商用电力供给到压縮机控制器17的条件 下)，首先，使用者将气体供给管21和燃料电池车辆l侧上的气体供 给管22相连接。主控制器20通过压縮机控制器17驱动电动机16a。 因此，从蓄压器14排放到气体管路15的氢通过压縮机16压縮至预定 压力水平，并且被充填到燃料电池车辆1侧的高压氢罐6中。在充填 操作完成之后，使用者将气体供给管21从气体供给管22断开。
<电力供给故障时的充填操作〉
在商用电源由于在事故或类似事件时的电力供给故障而停止或电 力供给本身不可用的情况下，执行下面的充填操作。首先，使用者将 气体供给管21和燃料电池车辆1侧的气体供给管22相连接，然后， 使用者将非接触的电力供给装置35的电力接收侧35b和电力供给侧 35a相连接，并且将非接触式的信号传输和接收装置36的氢站2侧的 发射接收器36b和燃料电池车辆侧的发射接收器36a相连接。
车辆控制器5通过关闭开关32a并且打开开关33a将二次电池4
和DC/AC变换器31相连接。因此，存储在二次电池4中的电力通过 非接触的电力供给装置35从DC/AC变换器31供给到主控制器20。主 控制器20通过非接触式的信号传输和接收装置36与车辆控制器5相 连接，并且接收电力所需求的控制信号在车辆控制器5和主控制器20 之间被传输和接收。
主控制器20通过线路19将电力供给至压縮机控制器17,并且还 通过控制信号线路23提供用于充填的控制信号至压縮机控制器17。压 縮机控制器17通过压縮机16将从蓄压器14排放到气体管路15的氢 压縮至预定压力水平，并且以与电力正常分配的前述情况中的方式相 类似的方式将该氢充填到高压氢罐6中。
因此，在商用电源由于电力供给故障而停止的情况下，或者甚至 在电力供给本身不可用的情况下，可将氢充填到燃料电池车辆1的高 压氢罐6中。具体地，在本实施例中，通过由压縮机16压縮氢，可最
大限度地将氢充填到高压氢罐6中。
顺便提及，由于二次电池4通常在充分的条件下被充电以供给电 力，因此在上述例子中通过将二次电池4用作电源来执行供给操作。 然而，在二次电池4的剩余容量不足够(例如40%或更少)等等的情 况下，燃料电池3可用作电源。在这种情况下，通过燃料电池3发电 并且开关32a打开以及开关33a关闭。而且，如果同时使用二次电池4 和燃料电池3，能够实现快得多的充填操作。
而且，在上述构造中，尽管感应式的非接触的电力供给方法被用 作将电力从燃料电池车辆1供给到氢站2的电力供给方法，但是除非 接触式之外的方法也是可用的。在这种情况下，供给线路40和41，以 及信号线路42和43用连接器或类似物实际上连接在燃料电池车辆1 和氢站2之间。
<其它实施例〉
本发明通过进行各种修改可以用于除上述实施例之外的实施例。 例如，作为燃料存储容器，可以采用氢气吸收合金，高压罐，燃料罐 和类似物。作为电力供给单元，可以采用例如燃料电池，发动机和发 电机的混合系统，由太阳能电池或类似物所代表的发电机，或者例如 由电池，电容器或类似物所代表的电力存储器。
作为移动物体，可以采用例如车辆，船或舰，机器人和移动终端 或类似物。作为燃料供给装置，可以采用例如供给泵和温度控制器(例 如，用于氢气吸收合金中)。
此外，在上述实施例中，尽管从氢站2接收氢的供给的燃料电池 车辆1和将电率供给到氢站2的燃料电池车辆1用作相同的燃料电池 车辆1，但是这些燃料电池车辆1可以由分离的燃料电池车辆1组成。
此外，在上述实施例中，尽管电力通过主控制器5和压缩机控制 器17直接从燃料电池车辆1供给到压缩机16，但是在例如PEMFC、 PAFC或类似物的静止燃料电池固定地安装在氢站2中，并且电力设置 成从静止燃料电池供给到压縮机16的情况下，用于启动静止的燃料电 池的发电的电力可从燃料电池车辆1供给。
顺便提及，作为"用于启动发电的电力"的示例，它指在启动时 执行的各种检查(例如对气体泄漏的检查)所需求的电力，辅助装置 的每一个操作(例如通过压縮机执行的对阴极气体(氧化气体)或类 似物的压縮操作)所需求的电力，和在启动时的设在气流通道或者类 似物中的电磁阀的打开和关闭等所需求的电力。
根据本发明，即使在电力供给不可用的区域，或者在电力供给故 障时，燃料也能够供给到移动物体。而且，通过使用搭载在移动物体 上作为电源的电力存储器，即使发电机搭载在移动物体上，也能够供
给燃料而不启动发电机。
因此，本发明可广泛应用于供给燃料的方法和具有这样的需求的 燃料供给装置中。
权利要求
1.一种用于将燃料供给到移动物体的方法，包括下述步骤将由搭载在所述移动物体上的，可供给电力的电力供给单元输出的电力，供给到移动物体外部的燃料供给装置；以及通过由从所述电力供给装置输出的所述电力操作所述燃料供给装置，将所述燃料供给到所述移动物体。
2.如权利要求l所述的用于供给所述燃料的方法，其中所述电力 供给单元是搭载在所述移动物体上的电力存储器。
3. —种用于将燃料供给到移动物体的燃料供给装置，包括 搭载在所述移动物体上的存储所述燃料的燃料存储容器；和 电力供给单元，搭载在所述移动物体上以能够供给电力；和 对向所述燃料存储容器补充燃料的移动物体外部的燃料供给装 置，输出来自所述电力供给单元的电力的电力输出单元；以及控制装置，它通过从所述电力输出单元输出的所述电力来操作所 述燃料供给装置。
4.如权利要求3所述的燃料供给装置，其中所述电力供给单元是 电力存储器。
全文摘要
为了使燃料能够充分地供给到移动物体而不需要移动物体外部的电源，在用于将氢作为燃料气体从氢站(2)的蓄压器(14)供给到搭载在燃料电池车辆(1)的高压氢罐(6)的方法中，由从燃料电池车辆(1)供给的电力驱动压缩机(16)，并且将从蓄压器(14)排放到气体管路(15)的氢被供给到燃料电池车辆1侧的高压氢罐(6)。通过至少二次电池(4)或者燃料电池(3)执行驱动压缩机(16)所需求的电力供给操作。
文档编号B60K15/10GK101171200SQ200680015938
公开日2008年4月30日 申请日期2006年5月9日 优先权日2005年5月9日
发明者小林信夫, 山本树巨, 饭田康之 申请人:丰田自动车株式会社