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JP2008243563A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2008243563A JP2007081739A JP2007081739A JP2008243563A JP 2008243563 A JP2008243563 A JP 2008243563A JP 2007081739 A JP2007081739 A JP 2007081739A JP 2007081739 A JP2007081739 A JP 2007081739A JP 2008243563 A JP2008243563 A JP 2008243563A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the reduction of the number of components compatible with an improvement in supply reliability, in a fuel cell system supplying fuel gases by a plurality of high-pressure tanks. <P>SOLUTION: In a fuel-cell vehicle 10, all main stop valves 24, 26, 28 and 30 are opened in operation, and hydrogen gases stored in the high-pressure tanks 16, 18, 20 and 22 are supplied to a fuel cell 46 through a confluent passage 40. The fuel cell 46 generates power according to the supplied hydrogen gases. An electric control part 50 calculates electric energy generated in a predetermined period, and the pressure variation of the confluent passage 40 in the period, and transmits a control signal instructing the main stop valves 24, 26, 28 and 30 to open the valves again by determining that there is a valve having caused a malfunction when the pressure variation is larger than a predicted valve. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高圧タンクから燃料ガスの供給を受ける燃料電池システム、特に、燃料ガスの供給を管理するための技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell system that receives a supply of fuel gas from a high-pressure tank, and more particularly to a technique for managing the supply of fuel gas.

燃料電池に対して、複数の高圧タンクから燃料ガスを供給する場合がある。下記特許文献1には、水素を貯蔵した高圧タンクを複数のグループにわけ、同一グループに属する高圧タンクの開閉弁を同時に開閉制御する技術が開示されている。この技術は、制御のための部品点数を削減するとともに、高圧タンクの使用頻度のバラツキを改善することを目的とするものである。   In some cases, fuel gas is supplied from a plurality of high-pressure tanks to the fuel cell. Patent Document 1 below discloses a technique in which high-pressure tanks storing hydrogen are divided into a plurality of groups, and the on-off valves of the high-pressure tanks belonging to the same group are simultaneously controlled to open and close. The purpose of this technique is to reduce the number of parts for control and to improve the variation in the frequency of use of the high-pressure tank.

なお、高圧タンクからの燃料ガス供給に関する文献としては、下記特許文献2,3を挙げることができる。下記特許文献2には、燃料ガスを供給する流路に設けられた遮断弁の異常を、その上流及び下流における燃料ガスの状態に基づいて判断する技術が開示されている。具体的には、上流及び下流における圧力が所定の条件から外れた場合に異常の判定を行っている。また、下記特許文献3には、複数の高圧タンクが接続された流路における燃料ガスの漏れ点検を行う技術が開示されている。この技術では、配管に漏洩点検用の気体を供給して点検を行うため、各高圧タンクに対する燃料ガスの充填が不要となっている。   In addition, the following patent documents 2 and 3 can be mentioned as literature regarding the fuel gas supply from a high pressure tank. Patent Document 2 below discloses a technique for determining an abnormality of a shutoff valve provided in a flow path for supplying fuel gas based on the state of the fuel gas upstream and downstream thereof. Specifically, the abnormality is determined when the upstream and downstream pressures deviate from predetermined conditions. Patent Document 3 below discloses a technique for performing a fuel gas leak check in a flow path to which a plurality of high-pressure tanks are connected. In this technique, since a leak check gas is supplied to the pipe for inspection, it is not necessary to fill each high pressure tank with fuel gas.

特開2005−226715号公報JP 2005-226715 A 特開2002−372197号公報JP 2002-372197 A 特開2006−210055号公報JP 2006-210055 A

上記特許文献1の技術のように、複数の高圧タンクの開閉弁を同時に開く場合には、一部の高圧タンクの開閉弁が開かなくても、燃料ガスの供給が行われることになるため、開閉弁の誤動作を直接的に検知することはできない。しかし、開く対象となった全ての開閉弁が開いたかを確認するために、各開閉弁に検知のためのセンサを付けたのでは、部品点数が増大してしまう問題が生じる。これは、開閉弁を手動で開く場合でも同様である。また、特許文献2,3に記載された技術でも、このような問題に対処することはできない。   As in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, when simultaneously opening a plurality of high-pressure tank opening / closing valves, fuel gas is supplied even if some of the high-pressure tank opening / closing valves are not opened. The malfunction of the on-off valve cannot be detected directly. However, if a sensor for detection is attached to each on-off valve in order to check whether all the on-off valves to be opened are open, there is a problem that the number of parts increases. This is the same even when the on-off valve is manually opened. In addition, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 cannot cope with such a problem.

本発明の目的は、複数の高圧タンクにより燃料ガスを供給する燃料電池システムにおいて、部品点数の削減と、供給信頼性の向上を両立させることにある。   An object of the present invention is to achieve both reduction in the number of parts and improvement in supply reliability in a fuel cell system that supplies fuel gas from a plurality of high-pressure tanks.

本発明の目的は、各高圧タンク用の開閉弁を同時に開く場合において、弁の開閉状態を検出する新たな技術を開発することにある。   An object of the present invention is to develop a new technique for detecting an open / closed state of a valve when the open / close valves for each high-pressure tank are simultaneously opened.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、燃料ガスを高圧で貯蔵する複数の高圧タンクと、高圧タンク毎に設けられ、開閉により高圧タンクからのガス供給の有無を切り換える開閉弁と、各高圧タンクから供給される燃料ガスを合流させて導くガス供給路と、ガス供給路を通じて燃料ガスの供給を受け、供給量に応じた電力量の発電を行う燃料電池と、ガス供給路に設けられ、合流した燃料ガスが示す圧力を検出する圧力センサと、燃料電池により発電された電力量を測定する測定手段と、圧力センサにより検出された圧力の時間的変化と、測定手段により測定された電力量との対応関係に基づいて、開閉弁の開閉に関する判定を行う判定手段と、を備える。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, a plurality of high-pressure tanks that store fuel gas at high pressure, an on-off valve that is provided for each high-pressure tank and switches on / off of gas supply from the high-pressure tank, and each high-pressure tank A gas supply path that joins and leads the fuel gas supplied from the tank; a fuel cell that receives supply of the fuel gas through the gas supply path; A pressure sensor that detects the pressure indicated by the combined fuel gas, a measuring means that measures the amount of power generated by the fuel cell, a temporal change in pressure detected by the pressure sensor, and an amount of power that is measured by the measuring means Determination means for making a determination related to the opening / closing of the on-off valve based on the correspondence relationship.

燃料ガスとは、燃料電池で消費される気体をいう。燃料ガスとしては、典型的には水素ガスが用いられる。また、高圧タンクは、燃料ガスを高圧で貯蔵する圧力容器である。高圧とは、1気圧(0.1MPa)よりも高い圧力をいう。高圧タンクは、通常、満タン時には数十MPa程度の圧力で燃料ガスを貯蔵する。各高圧タンクに対しては、高圧タンク自体に、または、ガス供給路上に、少なくとも一つの開閉可能な開閉弁が設けられる。開閉弁を開いた状態では、高圧タンク内の燃料ガスが放出されて、ガス供給が行われ、開閉弁を閉じた状態では、高圧タンクからの燃料ガスは放出されずに維持されて、ガス供給は行われない。開閉弁の開閉は、典型的には、制御信号に基づいて自動的に行われるが、手動により行われるものであってもよい。なお、開閉弁における開き具合は、多段階に調整可能であってもよい。   The fuel gas is a gas consumed by the fuel cell. Typically, hydrogen gas is used as the fuel gas. The high-pressure tank is a pressure vessel that stores fuel gas at a high pressure. High pressure refers to a pressure higher than 1 atmosphere (0.1 MPa). The high-pressure tank normally stores fuel gas at a pressure of about several tens of MPa when the tank is full. For each high-pressure tank, at least one openable / closable valve is provided on the high-pressure tank itself or on the gas supply path. When the on-off valve is opened, the fuel gas in the high-pressure tank is released and gas is supplied. When the on-off valve is closed, the fuel gas from the high-pressure tank is maintained without being released, and the gas is supplied. Is not done. The opening and closing of the on-off valve is typically performed automatically based on a control signal, but may be performed manually. Note that the degree of opening of the on-off valve may be adjustable in multiple stages.

ガス供給路は、燃料ガスを内部に流して燃料電池へと供給する流路であり、通常はパイプを利用して構築される。ガス供給路は、全高圧タンクからの燃料ガスを合流させて燃料電池へと供給する。このため、ガス供給路には、例えば、各高圧タンクから燃料ガスを集める支流路と、支流路を合流させた合流路が設けられる。しかし、一本の流路に各高圧タンクを直結するような構成をとることも可能である。また、燃料電池は、燃料ガスを酸化させる化学反応により発電を行う装置である。燃料電池では、燃料ガスの供給量(言い換えれば燃料ガスの消費量)に応じた電力量の電気エネルギーを生成する。ここで、電力量とは、電力を時間的に積算したものをいう。   The gas supply path is a flow path for supplying fuel gas to the inside of the fuel cell and is usually constructed using a pipe. The gas supply path joins the fuel gas from all the high-pressure tanks and supplies it to the fuel cell. For this reason, the gas supply path is provided with, for example, a branch flow path for collecting fuel gas from each high-pressure tank and a combined flow path that joins the branch flow paths. However, it is also possible to adopt a configuration in which each high-pressure tank is directly connected to one flow path. A fuel cell is a device that generates power by a chemical reaction that oxidizes fuel gas. In the fuel cell, electric energy of electric power corresponding to the supply amount of fuel gas (in other words, consumption amount of fuel gas) is generated. Here, the electric energy is obtained by integrating electric power over time.

圧力センサは、ガス供給路において、合流した燃料ガスが示す圧力を検出する。一般に、ガスは圧力のばらつきを解消するように運動するため、ガス供給路のような限られた空間内では比較的均一化された圧力分布を示す。したがって、合流した燃料ガスが示す圧力は、合流地点より下流側で検出される必要はなく、合流地点よりも上流側(例えば、前述の支流路)において検出されてもよい。ただし、支流路に開閉弁が設けられている場合には、開閉弁の開閉によらず圧力検出ができるように、開閉弁の下流において測定を行う方が設備を簡易化できる。   The pressure sensor detects the pressure indicated by the joined fuel gas in the gas supply path. In general, since gas moves so as to eliminate pressure variations, it exhibits a relatively uniform pressure distribution in a limited space such as a gas supply path. Therefore, the pressure indicated by the joined fuel gas does not need to be detected downstream of the joining point, and may be detected upstream of the joining point (for example, the aforementioned branch flow path). However, when an on-off valve is provided in the branch flow path, the equipment can be simplified by performing measurement downstream of the on-off valve so that pressure can be detected regardless of whether the on-off valve is opened or closed.

測定手段は、燃料電池により発電された電力量を、直接的または間接的に測定する。直接的な測定とは、発電された電力量自体を測定することをいい、例えば、各時刻における出力電流を測定し、これに基づいて電力量を求めるような態様をいう。他方、間接的な測定とは、発電の結果として生じた派生的な量であって、電力量に応じて定まる量を測定し、この測定結果に基づき電力量を評価することをいう。例えば、発電された電力量に応じて回転エネルギを生成するモータがある場合に、モータの回転状況(回転速度、回転数など)を測定して電力量を評価する態様を挙げることができる。なお、間接的な測定結果は、電力量の単位に換算されてもよいが、換算されなくてもよい。しかし、換算されない場合であっても、判定手段においては、間接的な測定結果と電力量との対応関係を陽に又は暗に利用して判定を行うことになるから、実質的には電力量が測定されたとみなすことができる。なお、測定手段による電力量の測定は、判定手段による判定が可能となる程度の精度で行われれば十分であり、近似的に行われてもよい。   The measuring means measures directly or indirectly the amount of power generated by the fuel cell. Direct measurement refers to measuring the amount of generated power itself, for example, an aspect in which the output current at each time is measured and the amount of power is obtained based on this. On the other hand, the indirect measurement is a derivative amount generated as a result of power generation, which is to measure an amount determined according to the amount of power and to evaluate the amount of power based on this measurement result. For example, when there is a motor that generates rotational energy in accordance with the amount of generated electric power, a mode in which the amount of electric power is evaluated by measuring the rotation status (rotational speed, rotational speed, etc.) of the motor can be cited. The indirect measurement result may be converted into a unit of electric energy, but may not be converted. However, even if it is not converted, the determination means makes the determination by using the correspondence between the indirect measurement result and the power amount explicitly or implicitly. Can be considered as measured. Note that the measurement of the electric energy by the measuring unit is sufficient if it is performed with an accuracy that allows determination by the determining unit, and may be performed approximately.

判定手段は、演算機能を備えたコンピュータを利用して構築されるものであり、開閉弁の開閉に関する判定を行う。この判定は、圧力センサにより検出された圧力の時間的変化と、測定手段により測定された電力量との対応関係に基づいて行われる。一般に、高圧タンクから供給される燃料ガスが供給された場合、高圧タンク内及びガス供給路内の燃料ガスの圧力が低下する。圧力の時間的な変化は、燃料ガスを供給する高圧タンクの数に依存しており、例えば、燃料ガスを供給する高圧タンクの数が多くなると、圧力の時間的な変化は小さくなる。したがって、圧力の時間的変化と、その間に発電された電力量(これはガス供給量と対応している)とを比較することで、開閉弁の開閉に関する判定を行うことが可能となる。   The determination means is constructed using a computer having a calculation function, and performs determination regarding opening / closing of the on-off valve. This determination is made based on the correspondence between the temporal change in pressure detected by the pressure sensor and the amount of power measured by the measuring means. In general, when fuel gas supplied from a high-pressure tank is supplied, the pressure of the fuel gas in the high-pressure tank and the gas supply path decreases. The temporal change in pressure depends on the number of high-pressure tanks that supply fuel gas. For example, as the number of high-pressure tanks that supply fuel gas increases, the temporal change in pressure decreases. Therefore, by comparing the temporal change in pressure with the amount of electric power generated during this time (which corresponds to the amount of gas supply), it is possible to determine whether the on-off valve is opened or closed.

この構成によれば、燃料電池により発電された電力量を利用して開閉弁に関する判定を行うことが可能となる。一般に、電力量の測定は、比較的簡易に行うことが可能であり、また、電力量の制御などの別用途に利用するために、予め測定機器が設けられていることも多い。しかたがって、開閉弁に関する判定の設備の簡易化が期待できる。   According to this configuration, it is possible to make a determination regarding the on-off valve using the amount of power generated by the fuel cell. In general, the amount of power can be measured relatively easily, and a measuring device is often provided in advance for use in another application such as control of the amount of power. Therefore, simplification of the equipment for determination regarding the on-off valve can be expected.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、前記判定手段が行う開閉弁の開閉に関する判定は、開状態にされた開閉弁の数の判定、または、閉状態にされた開閉弁の数の判定である。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the determination regarding the opening / closing of the on-off valve performed by the determination means is performed by determining the number of open / close valves opened or determining the number of open / close valves closed. It is.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、前記開閉弁は、制御信号に基づいて開状態または閉状態を切り換える切換機構を備え、前記判定手段が行う開閉弁の開閉に関する判定は、制御信号による開閉弁の開閉の切り換えにおける誤作動の有無の判定である。制御信号に基づいて開状態または閉状態を切り換える切換機構を備えた開閉弁の例としては、電磁弁を挙げることができる。なお、誤作動の有無は、開状態にされた開閉弁の数、あるいは、閉状態にされた開閉弁の数に基づいて、判定することも可能であるが、開状態にされた開閉弁の数、あるいは、閉状態にされた開閉弁の数を特定することなく判定してもよい。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the on-off valve includes a switching mechanism that switches between an open state and a closed state based on a control signal, and the determination regarding the opening / closing of the on-off valve performed by the determination unit is based on the control signal This is a determination of whether or not there is a malfunction in switching between opening and closing of the on-off valve. An example of an on-off valve provided with a switching mechanism that switches between an open state and a closed state based on a control signal may be a solenoid valve. The presence or absence of malfunction can be determined based on the number of open / close valves opened or the number of open / close valves closed. The determination may be made without specifying the number or the number of open / close valves in the closed state.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、さらに、前記判定手段の判定により誤動作していた開閉弁があると判明した場合に、開閉弁に対して開閉状態を正常化させる制御信号を送信する送信手段を備える。こうしてタンクの開閉状態を自動的に正常化することにより、例えば、高圧タンク間の使用のバラツキを減らすことが可能になる。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, a control signal for normalizing the open / close state is transmitted to the on / off valve when it is determined that there is an on / off valve that has malfunctioned as a result of the determination by the determining means. A transmission means is provided. By automatically normalizing the open / close state of the tank in this way, for example, it is possible to reduce variations in use between the high-pressure tanks.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、前記送信手段は、制御対象となる全ての開閉弁に対して一括して同種の制御信号を送信する。この方式においては、送信制御に関する部品点数を減らすことが可能となる。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the transmission means transmits the same kind of control signal to all the on-off valves to be controlled. In this method, it is possible to reduce the number of parts related to transmission control.

本発明の燃料電池システムの一態様においては、前記送信手段は、各開閉弁に対して個別に制御信号を送信し、当該燃料電池システムは、さらに、前記送信手段による制御信号の送信結果に基づいて、誤動作していた開閉弁を特定して記録する記録手段を備える。なお、送信結果とは、送信したことにより得られる情報を指し、例えば、送信により状況が変化したこと、あるいは状況が変化しなかったことなどを例示することができる。具体的な態様としては、開状態にする制御信号を送信したところ、圧力センサを通じて圧力上昇が検出された場合に、その開閉弁が閉状態から開状態になったことを検出する例が挙げられる。記録された情報は、保守点検などに活用することができる。   In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the transmission unit transmits a control signal individually to each on-off valve, and the fuel cell system further includes a control signal transmission result by the transmission unit. Recording means for specifying and recording the malfunctioning on-off valve. Note that the transmission result refers to information obtained by transmission, and can be exemplified, for example, that the situation has changed due to transmission or that the situation has not changed. As a specific mode, there is an example in which, when a control signal for opening is transmitted, and when an increase in pressure is detected through the pressure sensor, it is detected that the opening / closing valve has changed from a closed state to an open state. . The recorded information can be used for maintenance and inspection.

以下に本実施の形態を例示する。   This embodiment is illustrated below.

図1は、本実施の形態にかかる燃料電池車10の構成例の概略を説明する図である。燃料電池車10は、車体12と、車体12を走行可能に支える車輪14を備えている。そして、車体12には、燃料電池システム15と、この燃料電池システム15から供給される電力により回転するモータ48が搭載されている。モータ48は車輪14を駆動し、これにより燃料電池車10の走行が行われる。   FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a fuel cell vehicle 10 according to the present embodiment. The fuel cell vehicle 10 includes a vehicle body 12 and wheels 14 that support the vehicle body 12 so as to be able to travel. The vehicle body 12 is equipped with a fuel cell system 15 and a motor 48 that is rotated by electric power supplied from the fuel cell system 15. The motor 48 drives the wheels 14, thereby causing the fuel cell vehicle 10 to travel.

燃料電池システム15には、燃料ガスとしての水素ガスが貯蔵された4本の高圧タンク16,18,20,22が設けられている。各高圧タンク16,18,20,22の口金付近には、それぞれ、主止弁24,26,28,30が設けられている。主止弁24,26,28,30は、制御信号に基づいて、開閉を行う電磁弁によって構成されている。主止弁24,26,28,30の先には、それぞれ、支流路32,34,36,38が設けられており、各高圧タンク16,18,20,22から供給される水素ガスが流される。そして、支流路32,34,36,38は、下流側において、一本の合流路40へと統合されている。   The fuel cell system 15 is provided with four high-pressure tanks 16, 18, 20, and 22 that store hydrogen gas as fuel gas. Main stop valves 24, 26, 28, and 30 are provided in the vicinity of the caps of the high-pressure tanks 16, 18, 20, and 22, respectively. The main stop valves 24, 26, 28, 30 are constituted by electromagnetic valves that open and close based on a control signal. Branch passages 32, 34, 36, and 38 are provided at the ends of the main stop valves 24, 26, 28, and 30, respectively, and hydrogen gas supplied from the high-pressure tanks 16, 18, 20, and 22 flows. It is. The branch channels 32, 34, 36, and 38 are integrated into a single combined channel 40 on the downstream side.

合流路40には、減圧弁42が設けられており、その下流側における水素ガスの圧力を減圧している。また、合流路40には、減圧弁42よりも上流側に圧力計44が設けられており、合流路40における減圧前の水素ガスの圧力を検出している。減圧弁42よりも下流側では、主止弁24,26,28,30が開けられている場合には、各高圧タンク16,18,20,22と同じ圧力に保たれており、圧力計44はこの圧力を検出することになる。   The joint channel 40 is provided with a pressure reducing valve 42 to reduce the pressure of the hydrogen gas on the downstream side thereof. Further, the combined flow path 40 is provided with a pressure gauge 44 on the upstream side of the pressure reducing valve 42, and detects the pressure of hydrogen gas before pressure reduction in the combined flow path 40. When the main stop valves 24, 26, 28, 30 are opened on the downstream side of the pressure reducing valve 42, the pressure is maintained at the same pressure as the high pressure tanks 16, 18, 20, 22. Will detect this pressure.

合流路40の下流には、燃料電池46が配置されている。燃料電池46は、合流路40を通じて供給される水素ガスを燃料として、電力を発電する装置である。発電は、水素ガスを酸化させる化学反応を起こし、電力を取り出すことで行われる。このため、発電される電力量は、水素ガスの消費量(供給量)に応じたものとなる。発電された電力は、モータ48に供給される。   A fuel cell 46 is disposed downstream of the combined flow path 40. The fuel cell 46 is a device that generates electric power using hydrogen gas supplied through the joint channel 40 as fuel. Power generation is performed by causing a chemical reaction that oxidizes hydrogen gas and extracting the power. For this reason, the amount of electric power generated is in accordance with the consumption (supply amount) of hydrogen gas. The generated electric power is supplied to the motor 48.

燃料電池システム15には、電気制御部50も設けられている。電気制御部50は、コンピュータハードウエアを備えた装置であり、プログラム(ソフトウエア)によって、電力量測定部52、判定部54、判定条件格納部56、送信部58、修正確認部60、及び記録部62が構築されている。   The fuel cell system 15 is also provided with an electric control unit 50. The electric control unit 50 is a device provided with computer hardware, and by a program (software), an electric energy measurement unit 52, a determination unit 54, a determination condition storage unit 56, a transmission unit 58, a correction confirmation unit 60, and a recording Part 62 is constructed.

電力量測定部52は、燃料電池46の出力電流を定期的に測定し、この測定結果に基づいて、設定された時間(この時間は、判定部54による判定が可能な程度に設定される)内に発電された電力量を算出する。判定部54は、電力量測定部52が算出した電力量と、圧力計44が検出した圧力とを入力し、判定条件格納部56が格納する判定条件に基づいて、主止弁24,26,28,30における誤動作の有無を検出する。判定条件は、例えば、ルックアップテーブルとして実装することもできるし、演算式として実装することもできる。判定部54は、具体的には、開いた状態にあるべきにもかかわらず開いていない主止弁24,26,28,30があるか否かを検出する。そして、誤動作があると判定した場合には、送信部58は、全ての主止弁24,26,28,30に対し、弁を開かせる制御信号としての突入電流を送信する。突入電流は、電磁弁である主止弁24,26,28,30に対して電磁気学的作用を与えてその開弁を行うための電流である。   The electric energy measuring unit 52 periodically measures the output current of the fuel cell 46, and based on the measurement result, a set time (this time is set to an extent that can be determined by the determining unit 54). The amount of power generated within is calculated. The determination unit 54 inputs the electric energy calculated by the electric energy measurement unit 52 and the pressure detected by the pressure gauge 44, and based on the determination conditions stored in the determination condition storage unit 56, the main stop valves 24, 26, The presence or absence of malfunctions at 28 and 30 is detected. The determination condition can be implemented, for example, as a lookup table or as an arithmetic expression. Specifically, the determination unit 54 detects whether or not there are main stop valves 24, 26, 28, and 30 that are not open even though they should be open. When it is determined that there is a malfunction, the transmission unit 58 transmits an inrush current as a control signal for opening the valves to all the main stop valves 24, 26, 28, and 30. The inrush current is an electric current for applying an electromagnetic action to the main stop valves 24, 26, 28, and 30 which are electromagnetic valves to open the valves.

修正確認部60は、突入電流を送信した結果、圧力計44の検出する圧力が上昇したことを検出し、これにより、弁の誤動作が修正されたことを確認する。他方、確認できなかった場合には、送信部58に対し、再度、突入電流を送信させるようにしてもよい。突入電流の再送信は、所定回数繰り返すことができる。記録部62は、修正確認部60による確認結果を記録する。なお、送信部58は、各主止弁24,26,28,30に対し個別に突入電流を送信することもできる。この場合には、修正確認部60は、誤動作があった主止弁を特定することが可能であり、記録部62は、その主止弁を特定する記録を行う。   The correction confirmation unit 60 detects that the pressure detected by the pressure gauge 44 has increased as a result of transmitting the inrush current, thereby confirming that the malfunction of the valve has been corrected. On the other hand, if it cannot be confirmed, the inrush current may be transmitted to the transmission unit 58 again. The re-transmission of the inrush current can be repeated a predetermined number of times. The recording unit 62 records the confirmation result by the correction confirmation unit 60. The transmitting unit 58 can also transmit the inrush current to each main stop valve 24, 26, 28, 30 individually. In this case, the correction confirmation unit 60 can specify the main stop valve that has malfunctioned, and the recording unit 62 performs recording that specifies the main stop valve.

続いて、図2のフローチャートを用いて、電気制御部50による制御の流れを説明する。   Next, the flow of control by the electric control unit 50 will be described using the flowchart of FIG.

燃料電池車10の運行が開始される場合、送信部58は、主止弁24,26,28,30に弁を開かせる突入電流を送信する(S10)。これにより、高圧タンク16,18,20,22が貯蔵する水素ガスは、支流路32,34,36,38及び合流路40を通って燃料電池46に供給される。   When the operation of the fuel cell vehicle 10 is started, the transmission unit 58 transmits an inrush current that causes the main stop valves 24, 26, 28, and 30 to open the valves (S10). As a result, the hydrogen gas stored in the high-pressure tanks 16, 18, 20, and 22 is supplied to the fuel cell 46 through the branch passages 32, 34, 36, and 38 and the combined passage 40.

圧力計44が検出する合流路40の圧力は、定期的に電気制御部50に入力され(S12)、燃料電池46が出力する電流も、定期的に電気制御部50に入力される(S14)。設定された所定時間が経過した場合(S16)、判定部54は、この時間にどれだけの圧力変化があったかを算出する(S18)。また、電力量測定部52は、この時間にどれだけの電力量が発電されたかを算出し、判定部54に出力する(S20)。   The pressure in the joint channel 40 detected by the pressure gauge 44 is periodically input to the electric control unit 50 (S12), and the current output from the fuel cell 46 is also periodically input to the electric control unit 50 (S14). . When the set predetermined time has elapsed (S16), the determination unit 54 calculates how much pressure change has occurred during this time (S18). Further, the power amount measuring unit 52 calculates how much power is generated at this time, and outputs it to the determination unit 54 (S20).

判定部54では、判定条件格納部56に格納された判定条件に基づき、「圧力変化の絶対値 > 電力量 × 換算定数 + α」を満たすか否かを判定する。ここで、換算定数は、電力量の単位を圧力変化の単位に合わせるための比例定数であり、燃料電池46の性能や、高圧タンク16,18,20,22の容量などによって決定される。また、「α」は、測定誤差などを考慮して設定される。この結果、noである場合、すなわち、圧力変化の方が小さい場合には、全ての主止弁24,26,28,30が正常に開いているとみなされ、再び、ステップS12に戻る。他方、yesである場合、すなわち、圧力変化の方が大きい場合には、主止弁24,26,28,30に誤動作があったと判定され(S24)、送信部58は弁を開かせる突入電流を送信する(S26)。   Based on the determination conditions stored in the determination condition storage unit 56, the determination unit 54 determines whether or not “absolute value of pressure change> electric energy × conversion constant + α” is satisfied. Here, the conversion constant is a proportional constant for adjusting the unit of electric energy to the unit of pressure change, and is determined by the performance of the fuel cell 46, the capacity of the high-pressure tanks 16, 18, 20, 22 and the like. In addition, “α” is set in consideration of measurement error and the like. As a result, if no, that is, if the pressure change is smaller, it is considered that all the main stop valves 24, 26, 28, 30 are normally opened, and the process returns to step S12 again. On the other hand, if yes, that is, if the pressure change is larger, it is determined that the main stop valves 24, 26, 28, and 30 have malfunctioned (S24), and the transmission unit 58 has an inrush current that opens the valve. Is transmitted (S26).

修正確認部60は、突入電流の送信後に圧力変化があったかを判定する。そして、圧力変化があった場合には、記録部62に記録させた後、ステップS12に戻る。これに対し、圧力変化がなかった場合には、設定回数に達するまで突入電流の送信を繰り返す(S30)。なお、ステップS22でnoであった場合、あるいは、ステップS28,S30でyesであった場合には、処理を終了するようにしてもよい。   The correction confirmation unit 60 determines whether there has been a pressure change after the inrush current is transmitted. And when there is a pressure change, after making it record on the recording part 62, it returns to step S12. On the other hand, when there is no pressure change, the transmission of the inrush current is repeated until the set number of times is reached (S30). Note that if the answer is no in step S22, or if the answer is yes in steps S28 and S30, the process may be terminated.

以上においては、燃料電池46が出力する電力量を直接的に測定して、圧力変化と比較する例について説明した。しかし、燃料電池46が出力する電力量は、例えば、燃料電池車10の走行距離や、アクセルの開き具合などから間接的に測定することも可能である。   In the above, an example in which the amount of power output from the fuel cell 46 is directly measured and compared with a pressure change has been described. However, the amount of power output from the fuel cell 46 can be indirectly measured from, for example, the travel distance of the fuel cell vehicle 10 and the degree of opening of the accelerator.

本実施の形態にかかる燃料電池車10の構成例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a fuel cell vehicle 10 according to the present embodiment. 電気制御部50における制御の例を説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an example of control in an electric control unit 50.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池車、12 車体、14 車輪、15 燃料電池システム、16,18,20,22 高圧タンク、24,26,28,30 主止弁、32,34,36,38 支流路、40 合流路、42 減圧弁、44 圧力計、46 燃料電池、48 モータ、50 電気制御部、52 電力量測定部、54 判定部、56 判定条件格納部、58 送信部、60 修正確認部、62 記録部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell vehicle, 12 Car body, 14 wheels, 15 Fuel cell system, 16, 18, 20, 22 High pressure tank, 24, 26, 28, 30 Main stop valve, 32, 34, 36, 38 Branch flow path, 40 Joint flow path , 42 Pressure reducing valve, 44 Pressure gauge, 46 Fuel cell, 48 Motor, 50 Electric control unit, 52 Electric energy measurement unit, 54 Judgment unit, 56 Judgment condition storage unit, 58 Transmission unit, 60 Correction confirmation unit, 62 Recording unit.

Claims (6)

燃料ガスを高圧で貯蔵する複数の高圧タンクと、
高圧タンク毎に設けられ、開閉により高圧タンクからのガス供給の有無を切り換える開閉弁と、
各高圧タンクから供給される燃料ガスを合流させて導くガス供給路と、
ガス供給路を通じて燃料ガスの供給を受け、供給量に応じた電力量の発電を行う燃料電池と、
ガス供給路に設けられ、合流した燃料ガスが示す圧力を検出する圧力センサと、
燃料電池により発電された電力量を測定する測定手段と、
圧力センサにより検出された圧力の時間的変化と、測定手段により測定された電力量との対応関係に基づいて、開閉弁の開閉に関する判定を行う判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A plurality of high pressure tanks for storing fuel gas at high pressure;
An on-off valve that is provided for each high-pressure tank, and switches the presence or absence of gas supply from the high-pressure tank by opening and closing;
A gas supply path that guides the fuel gas supplied from each high-pressure tank by merging,
A fuel cell that receives a supply of fuel gas through a gas supply path and generates electric power according to the supply amount; and
A pressure sensor provided in the gas supply path for detecting the pressure indicated by the joined fuel gas;
Measuring means for measuring the amount of power generated by the fuel cell;
Determination means for making a determination on opening / closing of the on-off valve based on a correspondence relationship between the temporal change in pressure detected by the pressure sensor and the amount of electric power measured by the measurement means;
A fuel cell system comprising:
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記判定手段が行う開閉弁の開閉に関する判定は、開状態にされた開閉弁の数の判定、または、閉状態にされた開閉弁の数の判定であることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
The determination relating to the opening / closing of the on-off valve performed by the determining means is a determination of the number of open / close valves opened or a determination of the number of open / close valves closed.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記開閉弁は、制御信号に基づいて開状態または閉状態を切り換える切換機構を備え、
前記判定手段が行う開閉弁の開閉に関する判定は、制御信号による開閉弁の開閉の切り換えにおける誤作動の有無の判定であることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
The on-off valve includes a switching mechanism that switches between an open state and a closed state based on a control signal,
The determination regarding the opening / closing of the on-off valve performed by the determining means is a determination of whether or not there is a malfunction in switching of the on-off valve opening / closing by a control signal.
請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記判定手段の判定により誤動作していた開閉弁があると判明した場合に、開閉弁に対して開閉状態を正常化させる制御信号を送信する送信手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 3, further comprising:
A fuel cell system comprising: transmission means for transmitting a control signal for normalizing the open / close state to the open / close valve when it is determined by the determination means that there is a malfunctioning open / close valve.
請求項4に記載の燃料電池システムにおいて、
前記送信手段は、制御対象となる全ての開閉弁に対して一括して同種の制御信号を送信することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 4, wherein
The fuel cell system characterized in that the transmitting means transmits the same kind of control signal to all the on-off valves to be controlled.
請求項4に記載の燃料電池システムにおいて、
前記送信手段は、各開閉弁に対して個別に制御信号を送信し、
当該燃料電池システムは、さらに、前記送信手段による制御信号の送信結果に基づいて、誤動作していた開閉弁を特定して記録する記録手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 4, wherein
The transmission means transmits a control signal individually to each on-off valve,
The fuel cell system further comprises recording means for identifying and recording a malfunctioning on-off valve based on the transmission result of the control signal from the transmission means.
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