JPH02168803A - 電気車 - Google Patents
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- JPH02168803A JPH02168803A JP63325464A JP32546488A JPH02168803A JP H02168803 A JPH02168803 A JP H02168803A JP 63325464 A JP63325464 A JP 63325464A JP 32546488 A JP32546488 A JP 32546488A JP H02168803 A JPH02168803 A JP H02168803A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は電気車に係り、詳しくは、燃料電池と補助電
池を搭載した電気車に関するものである。
池を搭載した電気車に関するものである。
［従来技術］
従来から水素と酸素により電気を発生させる燃料電池が
あり、この水素をメタノールの改質反応により得る方法
がある。即ら、メタノールと水とを原料として高温触媒
下で、水素を生成するものである。そして、この改質装
置を備えた燃料電池をフォークリア１〜等の車両に搭載
（した場合には、補助電池として鉛蓄電池を搭載し、改
質装置を備えた燃料電池から走行用モータや荷役用ポン
プモータ等の負荷への出力電流の余剰分を鉛蓄電池に充
電し、又、鉛蓄電池は燃料電池から負荷への出力電流の
不足分を放電する。そして、負荷がなく、かつ鉛蓄電池
が満充電状態に達した状態で、さらに、当該燃料電池が
連続して発電を続けると燃料電池からの出力は全て鉛蓄
電池（補助電池）に充電されることになり、鉛蓄電池（
補助電池）は過充電されてしまう。この過充電を防ぐた
めには燃料電池の発電を停止しなければならない。
あり、この水素をメタノールの改質反応により得る方法
がある。即ら、メタノールと水とを原料として高温触媒
下で、水素を生成するものである。そして、この改質装
置を備えた燃料電池をフォークリア１〜等の車両に搭載
（した場合には、補助電池として鉛蓄電池を搭載し、改
質装置を備えた燃料電池から走行用モータや荷役用ポン
プモータ等の負荷への出力電流の余剰分を鉛蓄電池に充
電し、又、鉛蓄電池は燃料電池から負荷への出力電流の
不足分を放電する。そして、負荷がなく、かつ鉛蓄電池
が満充電状態に達した状態で、さらに、当該燃料電池が
連続して発電を続けると燃料電池からの出力は全て鉛蓄
電池（補助電池）に充電されることになり、鉛蓄電池（
補助電池）は過充電されてしまう。この過充電を防ぐた
めには燃料電池の発電を停止しなければならない。
「発明が解決しようとする課題」
しかし、上述した電気車においては、負荷がなく、かつ
鉛蓄電池（補助電池）が満充電状態になる毎に燃料電池
がオン・オフ（起動及び駆動停止）され、メタノール改
質装置と燃料電池において加熱・冷却が頻繁に繰返し行
なわれ、熱的疲労によりシテ命を短くしてしまう。
鉛蓄電池（補助電池）が満充電状態になる毎に燃料電池
がオン・オフ（起動及び駆動停止）され、メタノール改
質装置と燃料電池において加熱・冷却が頻繁に繰返し行
なわれ、熱的疲労によりシテ命を短くしてしまう。
この発明の目的は、長寿命化に優れた電気車を提供する
ことにある。
ことにある。
［課題を解決するための手段］
この発明は、メタノールと水とを原料として高温雰囲気
触媒下で水素を生成するメタノール改質装置と、その水
素と酸素により電気を発生させる燃料電池と、車両の運
転状態により負荷状態が変化する変動負荷と、前記燃料
電池から前記変動負荷への出力電流の余剰分を充電する
とともに、当該燃料電池から変動負荷への出力電流の不
足分を放電する補助電池とを備え、前記補助電池の充電
状態に応じて前記燃料電池の出力を制御するようにした
電気車において、 前記変動負荷に対し並列に接続され、少なくとも前記燃
料電池の発電時には当該燃料電池の最低出力状態におい
て前記変動負荷と独立した一定の負荷が加わっている第
２の負荷を備えてなる電気車をその要旨とするものであ
る。
触媒下で水素を生成するメタノール改質装置と、その水
素と酸素により電気を発生させる燃料電池と、車両の運
転状態により負荷状態が変化する変動負荷と、前記燃料
電池から前記変動負荷への出力電流の余剰分を充電する
とともに、当該燃料電池から変動負荷への出力電流の不
足分を放電する補助電池とを備え、前記補助電池の充電
状態に応じて前記燃料電池の出力を制御するようにした
電気車において、 前記変動負荷に対し並列に接続され、少なくとも前記燃
料電池の発電時には当該燃料電池の最低出力状態におい
て前記変動負荷と独立した一定の負荷が加わっている第
２の負荷を備えてなる電気車をその要旨とするものであ
る。
［作用］
負荷状態が変化する変動負荷と、少なくとも燃料電池の
発電時には当該燃料電池の最低出力による発電続行のた
めの負荷が加わっている第２の負荷が備えられ、燃料電
池の出力は補助電池の充電状態に応じて制御している。
発電時には当該燃料電池の最低出力による発電続行のた
めの負荷が加わっている第２の負荷が備えられ、燃料電
池の出力は補助電池の充電状態に応じて制御している。
即ち、補助電池が満充電状態になければ燃料電池は最低
出力で発電を行なっていることになる。その状態におい
て、変動負荷の負荷状態が減少しても、第２の負荷が作
動し燃料電池が停止することなく発電を続（プても補助
電池は過充電されることがない。
出力で発電を行なっていることになる。その状態におい
て、変動負荷の負荷状態が減少しても、第２の負荷が作
動し燃料電池が停止することなく発電を続（プても補助
電池は過充電されることがない。
［実施例］
以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
明する。
本実施例はメタノール改質装置を備えた燃料電池をフｌ
−クリア１〜に搭載にしたものであり、当該改質装置を
備えた燃料電池と補助電池にて走行用モータと荷役用ポ
ンプモータか駆動されるようになっている。
−クリア１〜に搭載にしたものであり、当該改質装置を
備えた燃料電池と補助電池にて走行用モータと荷役用ポ
ンプモータか駆動されるようになっている。
第１図は電源供給系を示し、全体としてメタンル改質装
置１と燃料電池２とＤＣ／ＤＣＩンバータ３と補助電池
としての鉛蓄電池４と走行用直流モータ５ａと荷役用ポ
ンプ廿−夕５ｂとから構成されている。
置１と燃料電池２とＤＣ／ＤＣＩンバータ３と補助電池
としての鉛蓄電池４と走行用直流モータ５ａと荷役用ポ
ンプ廿−夕５ｂとから構成されている。
水タンク６の水は水ポンプ７の駆動により混合器８に供
給されるとともに、メタノールタンク９のメタノールは
メタノールポンプ１０の駆動により混合器８に供給され
、この混合器８にて水とメタノールが混合され、メタノ
ール改質装置１に供給される。
給されるとともに、メタノールタンク９のメタノールは
メタノールポンプ１０の駆動により混合器８に供給され
、この混合器８にて水とメタノールが混合され、メタノ
ール改質装置１に供給される。
メタノール改質装置１は第３図及び第３図のへ−Ａ断面
を示す第４図に示ずように、円筒形をなすフレーム１１
には断熱材１２が配置されている。
を示す第４図に示ずように、円筒形をなすフレーム１１
には断熱材１２が配置されている。
そのフレーム１１内には触媒＠１３が同心円子に複数立
設され、触媒層１３の中には改質触媒１４が充填されて
いる。この改質触媒１４としてはＣｕｏ、ｚｎｏ系触媒
が使用される。又、前記混合器８にて混合されたメタノ
ール／水の改質原料はメタノール改質装置１のフレーム
１１内に改質原料供給管１５を介して供給される。その
改質原料供給管１５はフレーム１１内の中心部に螺旋状
に延設され、さらに、分岐部１６から各触媒層１３の底
部に接続されている。各触媒層１３の上端部は集合され
て水素排出管１７にて外部に連通している。
設され、触媒層１３の中には改質触媒１４が充填されて
いる。この改質触媒１４としてはＣｕｏ、ｚｎｏ系触媒
が使用される。又、前記混合器８にて混合されたメタノ
ール／水の改質原料はメタノール改質装置１のフレーム
１１内に改質原料供給管１５を介して供給される。その
改質原料供給管１５はフレーム１１内の中心部に螺旋状
に延設され、さらに、分岐部１６から各触媒層１３の底
部に接続されている。各触媒層１３の上端部は集合され
て水素排出管１７にて外部に連通している。
フレーム１１の内筒上部にはバーナー８が設りられ、そ
のバーナー８にはブロワ１９にて空気（酸素）が供給さ
れるとともメタノールポンプ２０にて前記メタノールタ
ンク９からメタノールが供給される。そして、メタノー
ル改質装置１の起動時の昇温の際にはバーナー８により
メタンルが空気中の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガ
スは内筒部を通過し前記改質原料供給管１５内のメタノ
ール／水の改質原料を加熱するとともに、外筒を通過し
各触媒層１３を加熱して排気通路２１から外部に排出さ
れる。
のバーナー８にはブロワ１９にて空気（酸素）が供給さ
れるとともメタノールポンプ２０にて前記メタノールタ
ンク９からメタノールが供給される。そして、メタノー
ル改質装置１の起動時の昇温の際にはバーナー８により
メタンルが空気中の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガ
スは内筒部を通過し前記改質原料供給管１５内のメタノ
ール／水の改質原料を加熱するとともに、外筒を通過し
各触媒層１３を加熱して排気通路２１から外部に排出さ
れる。
さらに、バーナ１Ｂには燃料電池２の未反応水素が供給
され、メタノール改質装置１の昇温が終了した後におい
てはこの水素が前記ブロア１９により供給される空気中
の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスが前記改質原料
供給管１５を加熱するとともに、各触媒層１３を加熱す
る。即ち、メタノール改質装置１の昇温時はメタノール
炎にて触媒層１３を加熱し、−旦反応温度の約３２０′
Ｃに達し、メタノール改質反応が行なわれた後は、メタ
ノール炎を停止し、燃料電池２からの未反応水素による
水素炎に切換え改質反応に必要な熱を供給する。そして
、燃焼ガスはメタノール改質装置１の内筒から外筒を通
過し、排気通路２１から外部に排出される。
され、メタノール改質装置１の昇温が終了した後におい
てはこの水素が前記ブロア１９により供給される空気中
の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスが前記改質原料
供給管１５を加熱するとともに、各触媒層１３を加熱す
る。即ち、メタノール改質装置１の昇温時はメタノール
炎にて触媒層１３を加熱し、−旦反応温度の約３２０′
Ｃに達し、メタノール改質反応が行なわれた後は、メタ
ノール炎を停止し、燃料電池２からの未反応水素による
水素炎に切換え改質反応に必要な熱を供給する。そして
、燃焼ガスはメタノール改質装置１の内筒から外筒を通
過し、排気通路２１から外部に排出される。
又、触媒層１３においては、上述したバーナ１８での燃
焼による高温雰囲気下においてメタノールと水とを原料
として改質触媒１４にて水素を生成する（ＣＨ３０Ｈ＋
Ｈ２０→３Ｈ２＋ＣＯ２−ΔＱ）。この水素生成反応は
吸熱反応であるた。
焼による高温雰囲気下においてメタノールと水とを原料
として改質触媒１４にて水素を生成する（ＣＨ３０Ｈ＋
Ｈ２０→３Ｈ２＋ＣＯ２−ΔＱ）。この水素生成反応は
吸熱反応であるた。
めに加熱が必要となっている。
燃料電池２は、リン酸電解質２２を介して水素極２３と
酸素極２４が対向配置され、水素極２３側に前記メタノ
ール改質装置１により生成された水素が前記水素排出管
１７からフィルタ２５を介して供給される。又、酸素極
２４側にブロワ２６により空気（酸素）が供給される。
酸素極２４が対向配置され、水素極２３側に前記メタノ
ール改質装置１により生成された水素が前記水素排出管
１７からフィルタ２５を介して供給される。又、酸素極
２４側にブロワ２６により空気（酸素）が供給される。
さらに、この燃料電池２には該燃料電池２を加熱及び冷
却するための熱交換器（オイル管）２７が配置され、こ
の管内にはオイルポンプ２Ｂの駆動により熱交換器２９
及びオイルタンク３０を介してオイルが循環される。熱
交換器２９には起動用バーナ３１が設けられ、メタノー
ルポンプ３２により前記メタノールタンク９からメタノ
ールが供給されるとともにブロワ３３により空気が供給
される。そして、燃料電池２の起動時には起動用バーナ
３１にてメタノールが燃焼してオイルが加熱され、オイ
ルが循環され燃料電池２が約１００℃付近まで昇温され
る。
却するための熱交換器（オイル管）２７が配置され、こ
の管内にはオイルポンプ２Ｂの駆動により熱交換器２９
及びオイルタンク３０を介してオイルが循環される。熱
交換器２９には起動用バーナ３１が設けられ、メタノー
ルポンプ３２により前記メタノールタンク９からメタノ
ールが供給されるとともにブロワ３３により空気が供給
される。そして、燃料電池２の起動時には起動用バーナ
３１にてメタノールが燃焼してオイルが加熱され、オイ
ルが循環され燃料電池２が約１００℃付近まで昇温され
る。
燃料電池２の温度が約１００’Ｃに達すると発電が開始
される。燃料電池２は発電を開始すると発熱反応により
温度が上昇するが反応に適正な温度は１９０’Ｃ±２０
’Ｃ付近であり、その温度範囲内に温度制御する必要が
おる。燃料電池２の冷却はブロワ３３を駆動し、熱交換
器２９にて循環するオイルが冷却することにより行なわ
れ、燃料電池２の昇温はメタノールポンプ３２とブロワ
３３を駆動するとともに起動用バーナ３１によりメタノ
ール炎を着火し、熱交換器２９にて循環するオイルを加
熱することにより行なわれる。
される。燃料電池２は発電を開始すると発熱反応により
温度が上昇するが反応に適正な温度は１９０’Ｃ±２０
’Ｃ付近であり、その温度範囲内に温度制御する必要が
おる。燃料電池２の冷却はブロワ３３を駆動し、熱交換
器２９にて循環するオイルが冷却することにより行なわ
れ、燃料電池２の昇温はメタノールポンプ３２とブロワ
３３を駆動するとともに起動用バーナ３１によりメタノ
ール炎を着火し、熱交換器２９にて循環するオイルを加
熱することにより行なわれる。
又、燃料電池２においては、メタノール改質装置１から
供給される水素とブロワ２６により供給される空気（酸
素〉にＪ：り水素極２３と酸素極２４との間に起電力が
発生する。又、水素の未反応物は逆火防止器３４を介し
て前記メタノール改質装置１のバーナー８に戻される。
供給される水素とブロワ２６により供給される空気（酸
素〉にＪ：り水素極２３と酸素極２４との間に起電力が
発生する。又、水素の未反応物は逆火防止器３４を介し
て前記メタノール改質装置１のバーナー８に戻される。
燃料電池２の画電極はＤ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３に接
続されている。又、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力端子
間には鉛蓄電池４を介して車両の走行用モータ５ａと荷
役用ポンプモータ５ｂが接続されている。走行用モータ
５ａは切替コンタクタ（前進用、後進用＞３５ａ、３５
ｂが並列に接続されるとともに、走行用モータ５ａに対
しトランジスタ丁ｒが直列に接続されている。又、接続
点ａ、ｂにはフライホイールダイオードＤ１．Ｄ２が接
続されている。そして、運転席に設けた前後進レバーの
操作によりいずれかの切替コンタクタ３５ａ、３５ｂが
閉路されるとともに、運転席に設けたアクセルペダルの
操作により１〜ランジスタＴｒがチョッパ制御されるこ
とにより走行用モータ５ａが前進又は後進側に所定の速
度で制御されるようになっている。
続されている。又、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力端子
間には鉛蓄電池４を介して車両の走行用モータ５ａと荷
役用ポンプモータ５ｂが接続されている。走行用モータ
５ａは切替コンタクタ（前進用、後進用＞３５ａ、３５
ｂが並列に接続されるとともに、走行用モータ５ａに対
しトランジスタ丁ｒが直列に接続されている。又、接続
点ａ、ｂにはフライホイールダイオードＤ１．Ｄ２が接
続されている。そして、運転席に設けた前後進レバーの
操作によりいずれかの切替コンタクタ３５ａ、３５ｂが
閉路されるとともに、運転席に設けたアクセルペダルの
操作により１〜ランジスタＴｒがチョッパ制御されるこ
とにより走行用モータ５ａが前進又は後進側に所定の速
度で制御されるようになっている。
又、運転席に設けたリフｌ−レバーの操作によりスイッ
チング回路３６が閉路して荷役用ポンプモータ５ｂが駆
動されて作動油をリフ１〜シリンダに供給してフォーク
の上昇動作を行なわせる。
チング回路３６が閉路して荷役用ポンプモータ５ｂが駆
動されて作動油をリフ１〜シリンダに供給してフォーク
の上昇動作を行なわせる。
又、前後進レバーをニュー１〜ラルから前進又は後進に
操作するとコンタクタ３７ａが閉路になり、パワーステ
アリングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂが駆動しパワ
ステに油圧を供給する。
操作するとコンタクタ３７ａが閉路になり、パワーステ
アリングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂが駆動しパワ
ステに油圧を供給する。
そして、本実施例では走行用モータ５ａと荷役用ポンプ
モータ５ｂとをその運転状態で負荷状態が変化すること
から変動負荷とし、前記パワーステアリングの油圧ポン
プ駆動用モータ３７ｂを第２の負荷としている。
モータ５ｂとをその運転状態で負荷状態が変化すること
から変動負荷とし、前記パワーステアリングの油圧ポン
プ駆動用モータ３７ｂを第２の負荷としている。
システム全体を制御するコン１〜ローン３９は前記各ブ
１」ワ１９，２６．３３、ポンプ７．１０゜２０．２８
．３２を駆動制御するとともに、メタノール改質装置１
の触媒温度を検出する温度センサ４０からの信号と燃料
電池２の温度を検出する温度センサ４１からの信号を入
力して各温度を検知する。又、コン１〜ローラ３９は電
圧検出部４２による燃料電池２の出力電圧ＶＦＣを検知
するとともに、電圧検出部４３による鉛蓄電池４の端子
電圧ｖｂを検知する。又、コン１ヘローラ３９は電流セ
ン１）−４，４による鉛蓄電池４の充放電電流Ｈｂを検
知するとともに、温度センサ４５による鉛蓄電池４の温
度を検知する。
１」ワ１９，２６．３３、ポンプ７．１０゜２０．２８
．３２を駆動制御するとともに、メタノール改質装置１
の触媒温度を検出する温度センサ４０からの信号と燃料
電池２の温度を検出する温度センサ４１からの信号を入
力して各温度を検知する。又、コン１〜ローラ３９は電
圧検出部４２による燃料電池２の出力電圧ＶＦＣを検知
するとともに、電圧検出部４３による鉛蓄電池４の端子
電圧ｖｂを検知する。又、コン１ヘローラ３９は電流セ
ン１）−４，４による鉛蓄電池４の充放電電流Ｈｂを検
知するとともに、温度センサ４５による鉛蓄電池４の温
度を検知する。
さらに、コン１〜ローラ３９はＤＣ／ＤＣコンバータ３
に燃料電池２からの出力電流指令値を出力するとともに
、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と鉛蓄電池４との間に設けら
れた負荷コンタクタ４６を開閉制御する。
に燃料電池２からの出力電流指令値を出力するとともに
、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と鉛蓄電池４との間に設けら
れた負荷コンタクタ４６を開閉制御する。
次に、このシステムの起動制御を説明する。
まず、コントローラ３９はメタノール改質装置１の触媒
温度が改質反応可能な最低温度（約２５ｏ’ｃ＞に達す
るまでの間、メタノールポンプ２０とブロワ１９を駆動
してメタノールをバー−Ｊｉ８で燃焼さＶ触媒層１３を
昇温する。同時に、コントローラ３９は燃料電池２が発
電可能な最低温度（約１００’Ｃ）に達するまでの間、
メタノールポンプ３２とブロワ３３を駆動して起動用バ
ーナ３１でメタノールを燃焼させ、オイルポンプ２８に
よりオイルを循環させ燃料電池２を昇温させる。
温度が改質反応可能な最低温度（約２５ｏ’ｃ＞に達す
るまでの間、メタノールポンプ２０とブロワ１９を駆動
してメタノールをバー−Ｊｉ８で燃焼さＶ触媒層１３を
昇温する。同時に、コントローラ３９は燃料電池２が発
電可能な最低温度（約１００’Ｃ）に達するまでの間、
メタノールポンプ３２とブロワ３３を駆動して起動用バ
ーナ３１でメタノールを燃焼させ、オイルポンプ２８に
よりオイルを循環させ燃料電池２を昇温させる。
そして、コントローラ３９はメタノール改質装置１で改
質反応可能な最低温度（約２５０°Ｃ）に達するととも
に燃料電池２が発電可能な最低温度（約１００℃）に達
すると、水ポンプ７とメタノールポンプ１０を駆動し、
メタノール改質装置１に改質原料の供給を開始する。す
ると、メタツル改質装置１の改質触媒１４で改質された
水素はフィルタ２５を経由して燃料電池２に供給される
。
質反応可能な最低温度（約２５０°Ｃ）に達するととも
に燃料電池２が発電可能な最低温度（約１００℃）に達
すると、水ポンプ７とメタノールポンプ１０を駆動し、
メタノール改質装置１に改質原料の供給を開始する。す
ると、メタツル改質装置１の改質触媒１４で改質された
水素はフィルタ２５を経由して燃料電池２に供給される
。
この際、燃料電池２からの未反応水素は逆火防止器３４
を介してメタノール改質装置１のバーナ１８で燃焼させ
る。
を介してメタノール改質装置１のバーナ１８で燃焼させ
る。
それ以後、コン１〜ローラ３９はメタノール改質装置１
のメタノールポンプ２０を停止しメタノール改質装置１
てのバー太１８の燃焼を未反応水素主体で行なわせる。
のメタノールポンプ２０を停止しメタノール改質装置１
てのバー太１８の燃焼を未反応水素主体で行なわせる。
コン１ヘローラ３９は燃料電池２への水素供給が始まる
と同時にブロワ２６を駆動し空気（酸素）を供給する。
と同時にブロワ２６を駆動し空気（酸素）を供給する。
水素と酸素の供給が始まると燃料電池２の両電極間にオ
ーブン電圧が発生する。コントローラ３９はオープン電
圧が規定の電圧に達した後、負荷コンタクタ４６を閉じ
て外部への電力供給を開始する。この時、コン１ヘロー
ラ３９はＤＣ／ＤＣコンバータ３に燃料電池２からの出
力電流指令値を出力し、Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３は
その値に従って多段階に定電流出力制御を行なっている
。
ーブン電圧が発生する。コントローラ３９はオープン電
圧が規定の電圧に達した後、負荷コンタクタ４６を閉じ
て外部への電力供給を開始する。この時、コン１ヘロー
ラ３９はＤＣ／ＤＣコンバータ３に燃料電池２からの出
力電流指令値を出力し、Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３は
その値に従って多段階に定電流出力制御を行なっている
。
さらに、フン１〜ローラ３９は鉛蓄電池４の端子電圧Ｖ
ｂと充放電電流Ｈと温度を常時検出することにより鉛蓄
電池４の充電状態を算出している。
ｂと充放電電流Ｈと温度を常時検出することにより鉛蓄
電池４の充電状態を算出している。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電流指令値は鉛蓄電池
４の充電状態に相関して出力するようにしている。即ち
、鉛蓄電池４の放電が進んでいる場合には燃料電池２の
出力を最大側に設定し、鉛蓄電池４が充分に充電されて
いる場合には低出力側に設定している。コントローラ３
９は燃料電池２の発電が開始されると同時に起動用バー
ナ３１へのメタノール供給を停止し、ブロワ３３ににり
燃料電池２を冷却する。
４の充電状態に相関して出力するようにしている。即ち
、鉛蓄電池４の放電が進んでいる場合には燃料電池２の
出力を最大側に設定し、鉛蓄電池４が充分に充電されて
いる場合には低出力側に設定している。コントローラ３
９は燃料電池２の発電が開始されると同時に起動用バー
ナ３１へのメタノール供給を停止し、ブロワ３３ににり
燃料電池２を冷却する。
次に、この燃料電池２と鉛蓄電池４の運転方法を説明す
る。
る。
燃料電池２の出力電力はＤＣ／ＤＣコンバータ３を経由
して走行用モータ５ａ等の負荷、又は、鉛蓄電池４に供
給されるわＣプであるが、Ｄ Ｃ／ＤＣコンバータ３は
その出力を常に鉛蓄電池４の充電電圧ｖｂになるように
制御し、燃料電池２と鉛蓄電池４によるハイブリッド運
転を行なわぜる。
して走行用モータ５ａ等の負荷、又は、鉛蓄電池４に供
給されるわＣプであるが、Ｄ Ｃ／ＤＣコンバータ３は
その出力を常に鉛蓄電池４の充電電圧ｖｂになるように
制御し、燃料電池２と鉛蓄電池４によるハイブリッド運
転を行なわぜる。
又、メタノール改質装置１、燃料電池２、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ３の出力は鉛蓄電池４の放電が進んでいる状態
では出力最大側にし、満充電状態になるにつれて低い出
力になるように制御している。
ンバータ３の出力は鉛蓄電池４の放電が進んでいる状態
では出力最大側にし、満充電状態になるにつれて低い出
力になるように制御している。
そして、鉛蓄電池４においては燃料電池２から負荷への
出力電流の余剰分を充電し、負荷への出力電流の不足分
を放電する。
出力電流の余剰分を充電し、負荷への出力電流の不足分
を放電する。
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流をＩｃとし
、鉛蓄電池４の充放電電流をＩｂとし、変動負荷（走行
用モータ５ａ、荷役用ポンプモータ５ｂ）への電流をＩ
ｄ （−走行用モータ５ａへの電流Ｉｄａ十荷役用ポ
ンプモータ５ｂへの電流Ｉｄｂ）とし、第２の負荷（パ
ワーステアリングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂ）へ
の電流をＩｅとすると、接続点Ｃにおいて次式が成立つ
。
、鉛蓄電池４の充放電電流をＩｂとし、変動負荷（走行
用モータ５ａ、荷役用ポンプモータ５ｂ）への電流をＩ
ｄ （−走行用モータ５ａへの電流Ｉｄａ十荷役用ポ
ンプモータ５ｂへの電流Ｉｄｂ）とし、第２の負荷（パ
ワーステアリングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂ）へ
の電流をＩｅとすると、接続点Ｃにおいて次式が成立つ
。
１ｃ−Ｉｂ ＋Ｉｄ 十Ｉｅ
第２図を用いてＩｃ、Ｉｂ、Ｉｄ、Ｉｅのそれぞれの電
流収支の関係を代表的な５つの期間のパターンに分類し
て模式的に説明する。
流収支の関係を代表的な５つの期間のパターンに分類し
て模式的に説明する。
期間■においては、燃料電池２は最大定格で発電してお
り、Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３からの出力電流Ｉｃも
最大のＩＣ＝１００Ａを出力している。
り、Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３からの出力電流Ｉｃも
最大のＩＣ＝１００Ａを出力している。
この時、当該走行モータ５ａ等への変動負荷電流はＩｄ
＝１５０Ａを必要としているため不足分の５０Ａは鉛蓄
電池４が放電している。このとぎ、第２の負荷電流Ｉｅ
＝ＯＡである。
＝１５０Ａを必要としているため不足分の５０Ａは鉛蓄
電池４が放電している。このとぎ、第２の負荷電流Ｉｅ
＝ＯＡである。
期間■においては、期間■における変動負荷が減少した
ためく例えば、リフ１−は停止した状態）、ＩｄはＩｄ
÷１０Ａとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電
流ＩＣ＝１００Ａのうち余剰分である９０Ａは鉛蓄電池
４に充電されている。
ためく例えば、リフ１−は停止した状態）、ＩｄはＩｄ
÷１０Ａとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電
流ＩＣ＝１００Ａのうち余剰分である９０Ａは鉛蓄電池
４に充電されている。
期間■においては、期間■が経過した後、鉛蓄電池４が
徐々に充電されることにより燃料電池２の出力が下がり
ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電流■ｃ ＝５ＯＡ
となった状態である。期間■と同様にリフ１〜は停止し
た状態のままであり、変動負荷電流Ｊ（Ｉは１０Ａのみ
であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電流ＩＣ＝
５０Ａの余剰分４．ＯＡは鉛蓄電池に充電されている。
徐々に充電されることにより燃料電池２の出力が下がり
ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電流■ｃ ＝５ＯＡ
となった状態である。期間■と同様にリフ１〜は停止し
た状態のままであり、変動負荷電流Ｊ（Ｉは１０Ａのみ
であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電流ＩＣ＝
５０Ａの余剰分４．ＯＡは鉛蓄電池に充電されている。
期間■においては、期間■が継続することにより鉛蓄電
池４の充電がさらに進み満充電状態となり、燃料電池の
発電を最低出力に落して運転している状態である。リフ
１〜は期間■〜■と同様に停止しているため、変動負荷
電流ｉｄは１０Ａのみである。ＤＣ／Ｃコンバータから
の出力は最低用ツノでおる２ＯＡを出力しているため余
剰分である１０Ａは鉛蓄電池４に充電している。この状
態を続けると鉛蓄電池４は過充電となるため鉛蓄電池４
の性能が劣化する。しかしながら、燃料電池２の最低出
力での発電はこれ以下にはできないために停止するしか
なく前記の問題があった。
池４の充電がさらに進み満充電状態となり、燃料電池の
発電を最低出力に落して運転している状態である。リフ
１〜は期間■〜■と同様に停止しているため、変動負荷
電流ｉｄは１０Ａのみである。ＤＣ／Ｃコンバータから
の出力は最低用ツノでおる２ＯＡを出力しているため余
剰分である１０Ａは鉛蓄電池４に充電している。この状
態を続けると鉛蓄電池４は過充電となるため鉛蓄電池４
の性能が劣化する。しかしながら、燃料電池２の最低出
力での発電はこれ以下にはできないために停止するしか
なく前記の問題があった。
そのために、期間■においては、コンタクタ３７ａを閉
路して■ｅ＝１０Ａ程度の第２の負荷（パワーステアリ
ングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂ）を作動すること
により鉛蓄電池４へ充電される電流をｒＯＪ Ａ又は幾
分放電側になるようにしている。さらに、期間■の状態
から期間■のように変動負荷電流ｉｄが流れるとコンタ
クタ３７ａは開路される。
路して■ｅ＝１０Ａ程度の第２の負荷（パワーステアリ
ングの油圧ポンプ駆動用モータ３７ｂ）を作動すること
により鉛蓄電池４へ充電される電流をｒＯＪ Ａ又は幾
分放電側になるようにしている。さらに、期間■の状態
から期間■のように変動負荷電流ｉｄが流れるとコンタ
クタ３７ａは開路される。
このように本実施例によれば、車両の運転状態により負
荷状態が変化する変動負荷（５ａ、５ｂ）に対しパワー
ステアリングのポンプ駆動用モータ３７ｂを並列に接続
することにより、変動負荷が動作していない（走行モー
タも荷役ポンプも停止している）状態において、鉛蓄電
池４が満充電となってもＤＣ／ＤＣコンバータ３からの
出ツノを最低に設定した状態で、当該箱２の負荷を接続
することにより鉛蓄電池４が過充電されることなく燃料
電池２の発電を停止せず連続して運転することができる
。
荷状態が変化する変動負荷（５ａ、５ｂ）に対しパワー
ステアリングのポンプ駆動用モータ３７ｂを並列に接続
することにより、変動負荷が動作していない（走行モー
タも荷役ポンプも停止している）状態において、鉛蓄電
池４が満充電となってもＤＣ／ＤＣコンバータ３からの
出ツノを最低に設定した状態で、当該箱２の負荷を接続
することにより鉛蓄電池４が過充電されることなく燃料
電池２の発電を停止せず連続して運転することができる
。
その結果、改質装置を備えた燃料電池２がオン・オフ（
起動・駆動停止）されず、メタノール改質装置１及び燃
料電池２において、加熱・冷却が繰返し行なわれず熱的
疲労を回避し長野白化することができることとなる。又
、改質装置を備えた燃料電池２の駆動を停止してしまう
と、再始動の際には昇温するまでに時間がかかるが、そ
のにうなことなく迅速な対応が可能となる。
起動・駆動停止）されず、メタノール改質装置１及び燃
料電池２において、加熱・冷却が繰返し行なわれず熱的
疲労を回避し長野白化することができることとなる。又
、改質装置を備えた燃料電池２の駆動を停止してしまう
と、再始動の際には昇温するまでに時間がかかるが、そ
のにうなことなく迅速な対応が可能となる。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第２の負荷としてパワーステアリングのポンプ
駆動用モータ３７ｂの代りに第１図中、−点鎖線で示す
ようにダミー抵抗４７（及びコンタクタ４８）を用いて
もよい。
例えば、第２の負荷としてパワーステアリングのポンプ
駆動用モータ３７ｂの代りに第１図中、−点鎖線で示す
ようにダミー抵抗４７（及びコンタクタ４８）を用いて
もよい。
［発明の効果］
以」：詳述したようにこの発明によれば、長野白化に優
れた電気車を提供することができる優れた効果を発揮す
る。
れた電気車を提供することができる優れた効果を発揮す
る。
第１図Ｇ、１．実施例の電気車の概ｌ１１８構成図、第
２図は各電流値を模式的に示すタイムチャート、第３図
はメタノール改質装置の断面図、第４図は第３図のＡ−
△断面図である。 １はメタノール改質装置、２は燃料電池、４は補助電池
としての鉛蓄電池、５ａは変動負荷としての走行用モー
タ、５ｂは変動負荷としての荷役用ポンプモータ、３７
ｂは第２の負荷としてのパワーステアリングのポンプ駆
動モータ、。
２図は各電流値を模式的に示すタイムチャート、第３図
はメタノール改質装置の断面図、第４図は第３図のＡ−
△断面図である。 １はメタノール改質装置、２は燃料電池、４は補助電池
としての鉛蓄電池、５ａは変動負荷としての走行用モー
タ、５ｂは変動負荷としての荷役用ポンプモータ、３７
ｂは第２の負荷としてのパワーステアリングのポンプ駆
動モータ、。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、メタノールと水とを原料として高温雰囲気触媒下で
水素を生成するメタノール改質装置と、その水素と酸素
により電気を発生させる燃料電池と、 車両の運転状態により負荷状態が変化する変動負荷と、 前記燃料電池から前記変動負荷への出力電流の余剰分を
充電するとともに、当該燃料電池から変動負荷への出力
電流の不足分を放電する補助電池と を備え、前記補助電池の充電状態に応じて前記燃料電池
の出力を制御するようにした電気車において、 前記変動負荷に対し並列に接続され、少なくとも前記燃
料電池の発電時には当該燃料電池の最低出力状態におい
て前記変動負荷と独立した一定の負荷が加わつている第
２の負荷を備えてなる電気車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325464A JPH02168803A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 電気車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325464A JPH02168803A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 電気車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168803A true JPH02168803A (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=18177164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325464A Pending JPH02168803A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 電気車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168803A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998056058A1 (de) * | 1997-06-06 | 1998-12-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Brennstoffzelle-methanolreformer mit einem energiespeicher und verfahren zur steuerung des energieflusses des systems |
| KR20040009370A (ko) * | 2002-07-23 | 2004-01-31 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 하이브리드 전기자동차의 연료 전지 출력 파워제어방법 |
| US7390587B2 (en) * | 2000-03-29 | 2008-06-24 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
| JP2008271655A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
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Citations (1)
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-
1988
- 1988-12-22 JP JP63325464A patent/JPH02168803A/ja active Pending
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