水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法
【課題】水素遮断弁が開故障している状況下でもインタンク電磁弁を確実に開弁することができる水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法を提供する。
【解決手段】インタンク電磁弁３の下流側に水素遮断弁４が設けられ、水素遮断弁４の下流側に水素レギュレータ５が設けられている。ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していると判断した場合には、インタンク電磁弁３のパイロットバルブ３ａの開弁開始からの経過時間を、水素遮断弁４が開故障していない場合に比べて遅らせて、経過時間に至ったと判断したときにエアポンプ１３を駆動して、水素レギュレータ５に信号圧を入力して開弁させる。
【解決手段】インタンク電磁弁３の下流側に水素遮断弁４が設けられ、水素遮断弁４の下流側に水素レギュレータ５が設けられている。ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していると判断した場合には、インタンク電磁弁３のパイロットバルブ３ａの開弁開始からの経過時間を、水素遮断弁４が開故障していない場合に比べて遅らせて、経過時間に至ったと判断したときにエアポンプ１３を駆動して、水素レギュレータ５に信号圧を入力して開弁させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などには、燃料電池スタックに水素を供給する水素ガス供給システムとして、インタンク電磁弁を備えた水素タンクを搭載したものが種々提案されている。例えば、この種のインタンク電磁弁は、メインバルブとパイロットバルブとを備えており、まずパイロットバルブが開き、パイロットバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差が小さくなったところでメインバルブが開くようになっている。また、このシステムでは、メインバルブが開くまでの時間を短くするために、インタンク電磁弁の下流側に水素遮断弁を設けて、インタンク電磁弁の開弁完了後に水素遮断弁を開くように構成したものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２８２６９７号公報（段落００２４、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のようなインタンク電磁弁を備えた水素ガス供給システムでは、水素ガス供給時に、水素遮断弁が閉じていることでインタンク電磁弁のメインバルブの開弁を保障しているが、水素遮断弁が開故障（弁が開いたまま閉じなくなる状態）している状況下では、メインバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差がなかなか小さくならず、インタンク電磁弁のメインバルブが開かなくなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、水素遮断弁が開故障している状況下でもインタンク電磁弁を確実に開弁することができる水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、水素ガスを貯留する水素タンクと、前記水素タンクから燃料電池スタックへ水素ガスを供給する水素ガス供給流路と、前記水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、前記水素タンクから前記燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁制御する水素ガス供給システムにおいて、前記水素遮断弁が開弁した状態で故障しているか否かを検出する遮断弁開故障検知手段をさらに備え、前記水素タンクからの水素ガスの供給開始時において、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁の開弁制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
これによれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもメインバルブの上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することができ、燃料電池スタックへの水素ガスの供給不足によって燃料電池スタックが発電停止するのを防止できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記水素レギュレータは、前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態に設定され、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検知されたときに、前記酸化剤ガス供給手段を駆動させて前記水素レギュレータを開状態にする前に前記パイロットバルブを開くことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態となる水素レギュレータを使用することにより、水素遮断弁が開故障したときでも酸化剤ガス供給手段を駆動させるタイミングを遅らせるだけで、インタンク電磁弁を開弁することが可能になる。このため、水素遮断弁が開故障したときにインタンク電磁弁のメインバルブを確実に開弁させるための遮断弁などの装置を新たに追加する必要がなくなり、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することが可能になる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記パイロットバルブの開弁開始からの経過時間によって前記インタンク電磁弁の開弁完了を判断する電磁弁開弁完了判定手段を備え、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、開弁完了を判断する際の経過時間を持ち替えることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、水素遮断弁が開故障した場合でも、パイロットバルブの開弁開始からの経過時間を変更するだけで、インタンク電磁弁の開弁完了を判断することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、水素ガスを貯留する水素タンクと、水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、前記水素タンクから燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁する水素ガス供給方法において、前記水素タンクから水素ガスの供給を開始する際に前記水素遮断弁が開故障しているか否かを判断するステップと、前記水素遮断弁が開故障していると判断された場合に前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁を開弁するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもメインバルブの上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することができ、燃料電池スタックへの水素ガスの供給不足によって燃料電池スタックが発電停止するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもインタンク電磁弁を確実に開弁することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本実施形態の水素ガス供給システムを備えた燃料電池システムを示す全体構成図、図２は本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御を示すフローチャート、図３は本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御におけるタイミングチャートを示し、（ａ）は開故障している場合、（ｂ）は開故障していない場合である。なお、本実施形態では、水素ガス供給システム１を有する燃料電池システム１０を搭載した燃料電池自動車（図示せず）を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の水素ガス供給システム１は、燃料電池システム１０の一部であり、水素タンク２、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、水素レギュレータ５、ＥＣＵ２０などを含んで構成されている。また、燃料電池システム１０は、水素ガス供給システム１を含み、燃料電池スタック１１、エゼクタ１２、エアポンプ１３、加湿器１４、信号圧インジェクタ１５などを含んで構成されている。
【００１６】
前記水素タンク２は、例えば、アルミニウム合金により形成され、その内部に水素ガスを高圧で貯留するタンク室（図示せず）を有し、そのタンク室の周囲をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）や、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastic：ガラス繊維強化プラスチック）等で形成されたカバー（図示せず）で被覆して構成されている。
【００１７】
前記インタンク電磁弁３は、水素タンク２と一体に構成されたものであり（図１では別々に図示している）、水素タンク２の出口に設けられている。また、インタンク電磁弁３は、パイロットバルブ３ａとメインバルブ３ｂとを備えている。パイロットバルブ３ａは、開口面積が小さく、少ない力（電磁力）で開弁可能な弁であり、メインバルブ３ｂを開弁するために先行して開弁し、インタンク電磁弁３の上流側の圧力とインタンク電磁弁３の下流側の圧力との差圧（水素タンク２の内外の差圧）を縮小させる機能を有している。メインバルブ３ｂは、パイロットバルブ３ａよりも開口面積が大きく、パイロットバルブ３ａの機能によって前記差圧が縮小したら開弁するようになっている。なお、インタンク電磁弁３については、公知のものを使用できる。
【００１８】
前記水素遮断弁４は、電磁式のものであり、インタンク電磁弁３よりも下流側に設けられている。この水素遮断弁４は、後記するＥＣＵ２０からの制御信号に基づいて開閉される。
【００１９】
前記水素レギュレータ５は、水素タンク２から供給された高圧の水素ガスを所定の圧力に減圧して燃料電池スタック１１に供給する機能を有し、水素遮断弁４よりも下流側に設けられている。なお、本実施形態における水素レギュレータ５は、後記するエアポンプ１３からの空気の圧力を信号圧として入力されることにより開状態に設定され、エアポンプ１３が停止することにより信号圧の入力が解除されて閉状態に設定されるように構成されたものである。
【００２０】
また、前記した水素ガス供給システム１では、インタンク電磁弁３と水素遮断弁４とがアノード配管６ａによって接続され、水素遮断弁４と水素レギュレータ５とがアノード配管６ｂによって接続され、水素レギュレータ５と後記するエゼクタ１２とがアノード配管６ｃによって接続され、エゼクタ１２と後記する燃料電池スタック１１とがアノード配管６ｄによって接続されている。
【００２１】
また、水素ガス供給システム１では、水素遮断弁４と水素レギュレータ５との間のアノード配管６ｂに流量センサ７が設けられている。この流量センサ７は、本実施形態の遮断弁開故障検知手段に相当するものであり、水素遮断弁４の下流側に水素ガスが流れているか否かを検出する機能を有している。
【００２２】
前記燃料電池スタック１１は、固体高分子からなる電解質膜１１ａを、触媒を含むアノード１１ｂと、触媒を含むカソード１１ｃとで挟み、さらにその外側を一対の導電性のセパレータ１１ｄ，１１ｅで挟んで構成した単セル（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｅｌｌ）を厚み方向に複数積層した構造を有している。
【００２３】
前記エゼクタ１２は、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂから排出された未反応の水素を、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂに戻して循環させるための真空ポンプの一種である。なお、未反応の水素は、アノード１１ｂ側の出口に接続されたアノード配管６ｅを通り、アノード配管６ｅとエゼクタ１２とを接続するアノード配管６ｆを通って循環するようになっている。
【００２４】
なお、本実施形態では、前記したアノード配管６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆによって水素ガス供給流路が構成されている。
【００２５】
前記エアポンプ１３は、モータにより駆動されるスーパーチャージャなどで構成され、車外の空気（酸化剤ガス）を取り込んで圧縮して燃料電池スタック１１のカソード１１ｃに供給する機能を有している。なお、エアポンプ１３は、本実施形態での酸化剤ガス供給手段に相当する。
【００２６】
前記加湿器１４は、例えば複数の水透過性の膜を束ねてケースに収容した中空糸膜モジュールを備え、中空糸膜の内側と外側の一側にエアポンプ１３からの空気を流通させ、他側に燃料電池スタック１１のカソード１１ｃ側から排出されたカソードオフガス（湿潤な空気＋生成水）を流通させることにより、エアポンプ１３からの空気を加湿するように構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態の燃料電池システム１０では、エアポンプ１３と、加湿器１４と、燃料電池スタック１１とが適宜カソード配管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介して接続されている。また、図示していないが、本実施形態の燃料電池システム１０は、前記したアノード配管６ｅから排出された水素をカソード配管１６ｄから排出されたカソードオフガスで希釈して車外に排出する希釈装置を備えている。
【００２８】
前記信号圧インジェクタ１５は、エアポンプ１３と加湿器１４との間のカソード配管１６ａに信号圧配管１５ａおよびオリフィス１５ｂを介して接続されている。また、信号圧インジェクタ１５とオリフィス１５ｂとの間の信号圧配管１５ａには、信号圧配管１５ｂの一端が接続され、他端が水素レギュレータ５と接続されている。また、信号圧インジェクタ１５は、開放されたときに、空気が大気中に放出されるようになっている。これにより、信号圧インジェクタ１５が閉鎖した状態において、水素レギュレータ５に、エアポンプ１３側から空気が導入されて、空気の圧力（カソード系の圧力）が信号圧として入力されることにより、水素レギュレータ５がカソード系の圧力に応じた減圧弁として機能するようになっている。また、信号圧インジェクタ１５は、後記するＥＣＵ２０により吐出量が制御されることにより、水素レギュレータ５に入力される信号圧を増減させて、水素レギュレータ５の開度を変更できるようになっている。
【００２９】
前記ＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、プログラムなどで構成され、遮断弁開故障検知手段および電磁弁開弁完了判定手段を備えている。また、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、エアポンプ１３、信号圧インジェクタ１５と制御線を介して接続され、インタンク電磁弁３の開閉制御、水素遮断弁４の開閉制御、エアポンプ１３の回転速度制御、信号圧インジェクタ１５の開閉制御を行うようになっている。
【００３０】
次に、本実施形態の水素供給システムの動作について図２および図３を参照（適宜、図１参照）して説明する。なお、燃料電池自動車のイグニッションがオフにされて燃料電池システム１０が停止している場合には、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、水素レギュレータ５、信号圧インジェクタ１５は閉じており、またエアポンプ１３は停止している。
【００３１】
車両のイグニッションがオンにされると、ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３を開弁する開指令を与える（図３（ａ）の時刻ｔ１参照）。これにより、インタンク電磁弁３のコイル（ソレノイド）が通電されて、まずパイロットバルブ３ａのみが開弁する。すなわち、前記したように、インタンク電磁弁３に開指令が入力されてコイルが通電されたとしても、インタンク電磁弁３の上流側と下流側との差圧が非常に大きいのでメインバルブ３ｂは開こうとしても開かず、パイロットバルブ３ａのみが開く。
【００３２】
そして、ステップＳ１０１に進み、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障しているか否かを判断する。このときの水素遮断弁４が開故障しているか否かの判断は、水素遮断弁４の下流側に設けられた流量センサ７からの検出値に基づいて、水素遮断弁４の下流側に水素が流れていることを検知したときに水素遮断弁４が開故障していると判断することができる。
【００３３】
なお、水素遮断弁４が開故障しているかの判断は、流量センサ７に限定されず、例えば、水素遮断弁４の上流側や下流側に圧力センサを設けて、圧力の上がり具合を検知して水素遮断弁４が開故障していると判断してもよい。あるいは、水素遮断弁４の弁開度を直接に検知するセンサを設けて、開故障を判断してもよい。また、開故障の判断は、過去の開故障履歴を参照して判断して、故障履歴を確認した場合に開故障を判断してもよい。
【００３４】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０２に進み、ステップＳ１００のインタンク電磁弁３の開指令と同時に、エアポンプ１３の駆動を開始する（図３（ａ）の時刻ｔ１参照）。エアポンプ１３の駆動を開始することにより、外部（車外）から取り込んで圧縮された空気が加湿器１４で加湿されて燃料電池スタック１１のカソード１１ｃに供給される。また、エアポンプ１３からの圧縮空気が信号圧配管１５ａおよび１５ｃを通って水素レギュレータ５に送られて、水素レギュレータ５に圧縮空気の圧力（カソード側の圧力）が信号圧として入力され、水素レギュレータ５が開く。
【００３５】
そして、ステップＳ１０３に進み、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３に開指令を入力してから所定時間（経過時間）Ｔ１が経過したか否かを判断する。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｔ１が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理を繰り返し、所定時間Ｔ１が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、インタンク電磁弁３の開弁が完了したと判断して、ステップＳ１０４に進む（図３（ａ）の時刻ｔ２参照）。なお、ここで設定される所定時間Ｔ１、つまり水素遮断弁４が開故障していない場合の所定時間Ｔ１とは、インタンク電磁弁３の開弁完了を判断するための時間であり、アノード配管６ａ内に形成されている配管ボリュームＶ１（図１参照）に基づいて予め決められる時間である。すなわち、所定時間Ｔ１とは、インタンク電磁弁３の上流側と下流側の差圧が縮小してソレノイドの電磁力でメインバルブ３ｂを開弁できるまでの時間である。
【００３６】
そして、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３の開弁完了と同時に、水素遮断弁４を開弁する開指令を与える（図３（ａ）の時刻ｔ２参照）。水素遮断弁４が開くと、水素ガスは、水素レギュレータ５によって減圧されて、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂに供給されるようになっている。
【００３７】
そして、ステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４に対する開指令から所定時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。なお、このときの所定時間Ｔ２は、開指令から開弁完了と判断するまでの時間であり、予め決められる時間（微小時間）である。ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は、所定時間２が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理を繰り返し、所定時間２が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了する（図３（ａ）の時刻ｔ３参照）。
【００３８】
一方、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進み、インタンク電磁弁３（パイロットバルブ３ａ）を開弁開始してから（図３（ｂ）の時刻ｔ１参照）、所定時間（経過時間）Ｔ３が経過したか否かを判断する。なお、このときの所定時間Ｔ３、つまり水素遮断弁４が開故障している場合の所定時間Ｔ３とは、アノード配管６ａおよびアノード配管６ｂ内に形成されている配管ボリュームＶ２（図１参照）によって予め決められる時間である。すなわち、所定時間Ｔ３とは、インタンク電磁弁３の上流側と下流側の差圧が縮小してメインバルブ３ｂを開弁できるようになる時間である。なお、ステップＳ１０６が、本実施形態における電磁弁開弁完了判定手段によって実施される。
【００３９】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｔ３が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０６の処理を繰り返し、所定時間Ｔ３が経過していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進み、エアポンプ１３の駆動を開始するとともに、水素遮断弁４に対して開指令を与える（図３（ｂ）の時刻ｔ４参照）。エアポンプ１３の駆動により、前記のようにして、水素レギュレータ５に信号圧が入力されて、水素レギュレータ５が開弁してカソード系の圧力に応じた減圧弁として機能するようになる。なお、例えば、水素遮断弁４に対して開指令が行われると、弁が全開の状態で開故障していれば水素遮断弁４は全開状態のままであるが、弁が半開の状態で開故障していれば水素遮断弁４は半開状態から全開状態になる。なお、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障している場合には、水素遮断弁４に対する開指令と同時に、水素遮断弁４の開弁が完了していると判断する（図３（ｂ）の時刻ｔ４参照）。
【００４０】
このように、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、水素遮断弁４が開故障している状況下でも、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）の上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を早期かつ確実に開弁できるようになる。よって、水素ガスの供給不足によって燃料電池スタック１１が停止するのを防止することが可能になる。
【００４１】
また、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、エアポンプ１３から供給される空気の圧力によって開状態となる水素レギュレータ５を使用しているので、水素遮断弁４の開故障時でもエアポンプ１３の駆動タイミングをずらす（遅らせる）だけで、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を開弁することが可能になる。このため、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を開弁させるための遮断弁などの装置を新たに追加することなく、インタンク電磁弁３を早期かつ確実に開弁できるようになる。
【００４２】
また、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、水素遮断弁４が開故障した場合でも、パイロットバルブ３ａの開弁開始からの経過時間を、所定時間Ｔ１から所定時間Ｔ３に持ち替えるだけで、インタンク電磁弁３の開弁完了を判断することができる。
【００４３】
なお、前記した実施形態では、水素遮断弁４の下流側に水素レギュレータ５が設けられた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、前記とは逆に、水素レギュレータ５の下流側に水素遮断弁４が設けられた構成であってもよい。このような場合には、インタンク電磁弁３と水素レギュレータ５との間の配管ボリュームに基づいて経過時間３が決められる。この場合の経過時間３は、通常（開故障していないとき）のインタンク電磁弁３の開弁完了判断に必要な経過時間Ｔ１よりも短くなる。
【００４４】
また、前記した実施形態では、水素遮断弁４の開故障時にはエアポンプ１３の駆動を遅らせる構成にしたが、これに限定されるものではなく、エアポンプ１３をインタンク電磁弁３に対する開指令と同時に駆動を開始させるとともに信号圧インジェクタ１５を開放して水素レギュレータ５に信号圧が入力されないようにしておき、所定時間Ｔ３が経過したときに信号圧インジェクタ１５を閉鎖して水素レギュレータ５に信号圧を入力するようにしてもよい。
【００４５】
また、前記した実施形態では、エアポンプ１３の圧力を信号圧として動作する水素レギュレータ５を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、電気駆動する水素レギュレータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の水素ガス供給システムを備えた燃料電池システムを示す全体構成図である。
【図２】本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御におけるタイミングチャートを示し、（ａ）は開故障している場合、（ｂ）は開故障していない場合である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水素ガス供給システム
２ 水素タンク
３ インタンク電磁弁
３ａ パイロットバルブ
３ｂ メインバルブ
４ 水素遮断弁
５ 水素レギュレータ
６ａ〜６ｆ アノード配管（水素ガス供給流路）
７ 流量センサ（遮断弁開故障検知手段）
１１ 燃料電池スタック
１３ エアポンプ（酸化剤ガス供給手段）
２０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などには、燃料電池スタックに水素を供給する水素ガス供給システムとして、インタンク電磁弁を備えた水素タンクを搭載したものが種々提案されている。例えば、この種のインタンク電磁弁は、メインバルブとパイロットバルブとを備えており、まずパイロットバルブが開き、パイロットバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差が小さくなったところでメインバルブが開くようになっている。また、このシステムでは、メインバルブが開くまでの時間を短くするために、インタンク電磁弁の下流側に水素遮断弁を設けて、インタンク電磁弁の開弁完了後に水素遮断弁を開くように構成したものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２８２６９７号公報（段落００２４、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のようなインタンク電磁弁を備えた水素ガス供給システムでは、水素ガス供給時に、水素遮断弁が閉じていることでインタンク電磁弁のメインバルブの開弁を保障しているが、水素遮断弁が開故障（弁が開いたまま閉じなくなる状態）している状況下では、メインバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差がなかなか小さくならず、インタンク電磁弁のメインバルブが開かなくなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、水素遮断弁が開故障している状況下でもインタンク電磁弁を確実に開弁することができる水素ガス供給システムおよび水素ガス供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、水素ガスを貯留する水素タンクと、前記水素タンクから燃料電池スタックへ水素ガスを供給する水素ガス供給流路と、前記水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、前記水素タンクから前記燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁制御する水素ガス供給システムにおいて、前記水素遮断弁が開弁した状態で故障しているか否かを検出する遮断弁開故障検知手段をさらに備え、前記水素タンクからの水素ガスの供給開始時において、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁の開弁制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
これによれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもメインバルブの上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することができ、燃料電池スタックへの水素ガスの供給不足によって燃料電池スタックが発電停止するのを防止できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記水素レギュレータは、前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態に設定され、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検知されたときに、前記酸化剤ガス供給手段を駆動させて前記水素レギュレータを開状態にする前に前記パイロットバルブを開くことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態となる水素レギュレータを使用することにより、水素遮断弁が開故障したときでも酸化剤ガス供給手段を駆動させるタイミングを遅らせるだけで、インタンク電磁弁を開弁することが可能になる。このため、水素遮断弁が開故障したときにインタンク電磁弁のメインバルブを確実に開弁させるための遮断弁などの装置を新たに追加する必要がなくなり、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することが可能になる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記パイロットバルブの開弁開始からの経過時間によって前記インタンク電磁弁の開弁完了を判断する電磁弁開弁完了判定手段を備え、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、開弁完了を判断する際の経過時間を持ち替えることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、水素遮断弁が開故障した場合でも、パイロットバルブの開弁開始からの経過時間を変更するだけで、インタンク電磁弁の開弁完了を判断することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、水素ガスを貯留する水素タンクと、水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、前記水素タンクから燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁する水素ガス供給方法において、前記水素タンクから水素ガスの供給を開始する際に前記水素遮断弁が開故障しているか否かを判断するステップと、前記水素遮断弁が開故障していると判断された場合に前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁を開弁するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもメインバルブの上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁を早期かつ確実に開弁することができ、燃料電池スタックへの水素ガスの供給不足によって燃料電池スタックが発電停止するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水素遮断弁が開故障している状況下でもインタンク電磁弁を確実に開弁することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本実施形態の水素ガス供給システムを備えた燃料電池システムを示す全体構成図、図２は本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御を示すフローチャート、図３は本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御におけるタイミングチャートを示し、（ａ）は開故障している場合、（ｂ）は開故障していない場合である。なお、本実施形態では、水素ガス供給システム１を有する燃料電池システム１０を搭載した燃料電池自動車（図示せず）を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の水素ガス供給システム１は、燃料電池システム１０の一部であり、水素タンク２、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、水素レギュレータ５、ＥＣＵ２０などを含んで構成されている。また、燃料電池システム１０は、水素ガス供給システム１を含み、燃料電池スタック１１、エゼクタ１２、エアポンプ１３、加湿器１４、信号圧インジェクタ１５などを含んで構成されている。
【００１６】
前記水素タンク２は、例えば、アルミニウム合金により形成され、その内部に水素ガスを高圧で貯留するタンク室（図示せず）を有し、そのタンク室の周囲をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）や、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastic：ガラス繊維強化プラスチック）等で形成されたカバー（図示せず）で被覆して構成されている。
【００１７】
前記インタンク電磁弁３は、水素タンク２と一体に構成されたものであり（図１では別々に図示している）、水素タンク２の出口に設けられている。また、インタンク電磁弁３は、パイロットバルブ３ａとメインバルブ３ｂとを備えている。パイロットバルブ３ａは、開口面積が小さく、少ない力（電磁力）で開弁可能な弁であり、メインバルブ３ｂを開弁するために先行して開弁し、インタンク電磁弁３の上流側の圧力とインタンク電磁弁３の下流側の圧力との差圧（水素タンク２の内外の差圧）を縮小させる機能を有している。メインバルブ３ｂは、パイロットバルブ３ａよりも開口面積が大きく、パイロットバルブ３ａの機能によって前記差圧が縮小したら開弁するようになっている。なお、インタンク電磁弁３については、公知のものを使用できる。
【００１８】
前記水素遮断弁４は、電磁式のものであり、インタンク電磁弁３よりも下流側に設けられている。この水素遮断弁４は、後記するＥＣＵ２０からの制御信号に基づいて開閉される。
【００１９】
前記水素レギュレータ５は、水素タンク２から供給された高圧の水素ガスを所定の圧力に減圧して燃料電池スタック１１に供給する機能を有し、水素遮断弁４よりも下流側に設けられている。なお、本実施形態における水素レギュレータ５は、後記するエアポンプ１３からの空気の圧力を信号圧として入力されることにより開状態に設定され、エアポンプ１３が停止することにより信号圧の入力が解除されて閉状態に設定されるように構成されたものである。
【００２０】
また、前記した水素ガス供給システム１では、インタンク電磁弁３と水素遮断弁４とがアノード配管６ａによって接続され、水素遮断弁４と水素レギュレータ５とがアノード配管６ｂによって接続され、水素レギュレータ５と後記するエゼクタ１２とがアノード配管６ｃによって接続され、エゼクタ１２と後記する燃料電池スタック１１とがアノード配管６ｄによって接続されている。
【００２１】
また、水素ガス供給システム１では、水素遮断弁４と水素レギュレータ５との間のアノード配管６ｂに流量センサ７が設けられている。この流量センサ７は、本実施形態の遮断弁開故障検知手段に相当するものであり、水素遮断弁４の下流側に水素ガスが流れているか否かを検出する機能を有している。
【００２２】
前記燃料電池スタック１１は、固体高分子からなる電解質膜１１ａを、触媒を含むアノード１１ｂと、触媒を含むカソード１１ｃとで挟み、さらにその外側を一対の導電性のセパレータ１１ｄ，１１ｅで挟んで構成した単セル（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｅｌｌ）を厚み方向に複数積層した構造を有している。
【００２３】
前記エゼクタ１２は、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂから排出された未反応の水素を、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂに戻して循環させるための真空ポンプの一種である。なお、未反応の水素は、アノード１１ｂ側の出口に接続されたアノード配管６ｅを通り、アノード配管６ｅとエゼクタ１２とを接続するアノード配管６ｆを通って循環するようになっている。
【００２４】
なお、本実施形態では、前記したアノード配管６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆによって水素ガス供給流路が構成されている。
【００２５】
前記エアポンプ１３は、モータにより駆動されるスーパーチャージャなどで構成され、車外の空気（酸化剤ガス）を取り込んで圧縮して燃料電池スタック１１のカソード１１ｃに供給する機能を有している。なお、エアポンプ１３は、本実施形態での酸化剤ガス供給手段に相当する。
【００２６】
前記加湿器１４は、例えば複数の水透過性の膜を束ねてケースに収容した中空糸膜モジュールを備え、中空糸膜の内側と外側の一側にエアポンプ１３からの空気を流通させ、他側に燃料電池スタック１１のカソード１１ｃ側から排出されたカソードオフガス（湿潤な空気＋生成水）を流通させることにより、エアポンプ１３からの空気を加湿するように構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態の燃料電池システム１０では、エアポンプ１３と、加湿器１４と、燃料電池スタック１１とが適宜カソード配管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介して接続されている。また、図示していないが、本実施形態の燃料電池システム１０は、前記したアノード配管６ｅから排出された水素をカソード配管１６ｄから排出されたカソードオフガスで希釈して車外に排出する希釈装置を備えている。
【００２８】
前記信号圧インジェクタ１５は、エアポンプ１３と加湿器１４との間のカソード配管１６ａに信号圧配管１５ａおよびオリフィス１５ｂを介して接続されている。また、信号圧インジェクタ１５とオリフィス１５ｂとの間の信号圧配管１５ａには、信号圧配管１５ｂの一端が接続され、他端が水素レギュレータ５と接続されている。また、信号圧インジェクタ１５は、開放されたときに、空気が大気中に放出されるようになっている。これにより、信号圧インジェクタ１５が閉鎖した状態において、水素レギュレータ５に、エアポンプ１３側から空気が導入されて、空気の圧力（カソード系の圧力）が信号圧として入力されることにより、水素レギュレータ５がカソード系の圧力に応じた減圧弁として機能するようになっている。また、信号圧インジェクタ１５は、後記するＥＣＵ２０により吐出量が制御されることにより、水素レギュレータ５に入力される信号圧を増減させて、水素レギュレータ５の開度を変更できるようになっている。
【００２９】
前記ＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、プログラムなどで構成され、遮断弁開故障検知手段および電磁弁開弁完了判定手段を備えている。また、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、エアポンプ１３、信号圧インジェクタ１５と制御線を介して接続され、インタンク電磁弁３の開閉制御、水素遮断弁４の開閉制御、エアポンプ１３の回転速度制御、信号圧インジェクタ１５の開閉制御を行うようになっている。
【００３０】
次に、本実施形態の水素供給システムの動作について図２および図３を参照（適宜、図１参照）して説明する。なお、燃料電池自動車のイグニッションがオフにされて燃料電池システム１０が停止している場合には、インタンク電磁弁３、水素遮断弁４、水素レギュレータ５、信号圧インジェクタ１５は閉じており、またエアポンプ１３は停止している。
【００３１】
車両のイグニッションがオンにされると、ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３を開弁する開指令を与える（図３（ａ）の時刻ｔ１参照）。これにより、インタンク電磁弁３のコイル（ソレノイド）が通電されて、まずパイロットバルブ３ａのみが開弁する。すなわち、前記したように、インタンク電磁弁３に開指令が入力されてコイルが通電されたとしても、インタンク電磁弁３の上流側と下流側との差圧が非常に大きいのでメインバルブ３ｂは開こうとしても開かず、パイロットバルブ３ａのみが開く。
【００３２】
そして、ステップＳ１０１に進み、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障しているか否かを判断する。このときの水素遮断弁４が開故障しているか否かの判断は、水素遮断弁４の下流側に設けられた流量センサ７からの検出値に基づいて、水素遮断弁４の下流側に水素が流れていることを検知したときに水素遮断弁４が開故障していると判断することができる。
【００３３】
なお、水素遮断弁４が開故障しているかの判断は、流量センサ７に限定されず、例えば、水素遮断弁４の上流側や下流側に圧力センサを設けて、圧力の上がり具合を検知して水素遮断弁４が開故障していると判断してもよい。あるいは、水素遮断弁４の弁開度を直接に検知するセンサを設けて、開故障を判断してもよい。また、開故障の判断は、過去の開故障履歴を参照して判断して、故障履歴を確認した場合に開故障を判断してもよい。
【００３４】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０２に進み、ステップＳ１００のインタンク電磁弁３の開指令と同時に、エアポンプ１３の駆動を開始する（図３（ａ）の時刻ｔ１参照）。エアポンプ１３の駆動を開始することにより、外部（車外）から取り込んで圧縮された空気が加湿器１４で加湿されて燃料電池スタック１１のカソード１１ｃに供給される。また、エアポンプ１３からの圧縮空気が信号圧配管１５ａおよび１５ｃを通って水素レギュレータ５に送られて、水素レギュレータ５に圧縮空気の圧力（カソード側の圧力）が信号圧として入力され、水素レギュレータ５が開く。
【００３５】
そして、ステップＳ１０３に進み、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３に開指令を入力してから所定時間（経過時間）Ｔ１が経過したか否かを判断する。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｔ１が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理を繰り返し、所定時間Ｔ１が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、インタンク電磁弁３の開弁が完了したと判断して、ステップＳ１０４に進む（図３（ａ）の時刻ｔ２参照）。なお、ここで設定される所定時間Ｔ１、つまり水素遮断弁４が開故障していない場合の所定時間Ｔ１とは、インタンク電磁弁３の開弁完了を判断するための時間であり、アノード配管６ａ内に形成されている配管ボリュームＶ１（図１参照）に基づいて予め決められる時間である。すなわち、所定時間Ｔ１とは、インタンク電磁弁３の上流側と下流側の差圧が縮小してソレノイドの電磁力でメインバルブ３ｂを開弁できるまでの時間である。
【００３６】
そして、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ２０は、インタンク電磁弁３の開弁完了と同時に、水素遮断弁４を開弁する開指令を与える（図３（ａ）の時刻ｔ２参照）。水素遮断弁４が開くと、水素ガスは、水素レギュレータ５によって減圧されて、燃料電池スタック１１のアノード１１ｂに供給されるようになっている。
【００３７】
そして、ステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４に対する開指令から所定時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。なお、このときの所定時間Ｔ２は、開指令から開弁完了と判断するまでの時間であり、予め決められる時間（微小時間）である。ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は、所定時間２が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理を繰り返し、所定時間２が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了する（図３（ａ）の時刻ｔ３参照）。
【００３８】
一方、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進み、インタンク電磁弁３（パイロットバルブ３ａ）を開弁開始してから（図３（ｂ）の時刻ｔ１参照）、所定時間（経過時間）Ｔ３が経過したか否かを判断する。なお、このときの所定時間Ｔ３、つまり水素遮断弁４が開故障している場合の所定時間Ｔ３とは、アノード配管６ａおよびアノード配管６ｂ内に形成されている配管ボリュームＶ２（図１参照）によって予め決められる時間である。すなわち、所定時間Ｔ３とは、インタンク電磁弁３の上流側と下流側の差圧が縮小してメインバルブ３ｂを開弁できるようになる時間である。なお、ステップＳ１０６が、本実施形態における電磁弁開弁完了判定手段によって実施される。
【００３９】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｔ３が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０６の処理を繰り返し、所定時間Ｔ３が経過していると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進み、エアポンプ１３の駆動を開始するとともに、水素遮断弁４に対して開指令を与える（図３（ｂ）の時刻ｔ４参照）。エアポンプ１３の駆動により、前記のようにして、水素レギュレータ５に信号圧が入力されて、水素レギュレータ５が開弁してカソード系の圧力に応じた減圧弁として機能するようになる。なお、例えば、水素遮断弁４に対して開指令が行われると、弁が全開の状態で開故障していれば水素遮断弁４は全開状態のままであるが、弁が半開の状態で開故障していれば水素遮断弁４は半開状態から全開状態になる。なお、ＥＣＵ２０は、水素遮断弁４が開故障している場合には、水素遮断弁４に対する開指令と同時に、水素遮断弁４の開弁が完了していると判断する（図３（ｂ）の時刻ｔ４参照）。
【００４０】
このように、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、水素遮断弁４が開故障している状況下でも、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）の上流と下流の差圧を短時間で減少させることができるので、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を早期かつ確実に開弁できるようになる。よって、水素ガスの供給不足によって燃料電池スタック１１が停止するのを防止することが可能になる。
【００４１】
また、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、エアポンプ１３から供給される空気の圧力によって開状態となる水素レギュレータ５を使用しているので、水素遮断弁４の開故障時でもエアポンプ１３の駆動タイミングをずらす（遅らせる）だけで、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を開弁することが可能になる。このため、インタンク電磁弁３（メインバルブ３ｂ）を開弁させるための遮断弁などの装置を新たに追加することなく、インタンク電磁弁３を早期かつ確実に開弁できるようになる。
【００４２】
また、本実施形態の水素ガス供給システムによれば、水素遮断弁４が開故障した場合でも、パイロットバルブ３ａの開弁開始からの経過時間を、所定時間Ｔ１から所定時間Ｔ３に持ち替えるだけで、インタンク電磁弁３の開弁完了を判断することができる。
【００４３】
なお、前記した実施形態では、水素遮断弁４の下流側に水素レギュレータ５が設けられた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、前記とは逆に、水素レギュレータ５の下流側に水素遮断弁４が設けられた構成であってもよい。このような場合には、インタンク電磁弁３と水素レギュレータ５との間の配管ボリュームに基づいて経過時間３が決められる。この場合の経過時間３は、通常（開故障していないとき）のインタンク電磁弁３の開弁完了判断に必要な経過時間Ｔ１よりも短くなる。
【００４４】
また、前記した実施形態では、水素遮断弁４の開故障時にはエアポンプ１３の駆動を遅らせる構成にしたが、これに限定されるものではなく、エアポンプ１３をインタンク電磁弁３に対する開指令と同時に駆動を開始させるとともに信号圧インジェクタ１５を開放して水素レギュレータ５に信号圧が入力されないようにしておき、所定時間Ｔ３が経過したときに信号圧インジェクタ１５を閉鎖して水素レギュレータ５に信号圧を入力するようにしてもよい。
【００４５】
また、前記した実施形態では、エアポンプ１３の圧力を信号圧として動作する水素レギュレータ５を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、電気駆動する水素レギュレータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の水素ガス供給システムを備えた燃料電池システムを示す全体構成図である。
【図２】本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の水素ガス供給システムの起動時の制御におけるタイミングチャートを示し、（ａ）は開故障している場合、（ｂ）は開故障していない場合である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水素ガス供給システム
２ 水素タンク
３ インタンク電磁弁
３ａ パイロットバルブ
３ｂ メインバルブ
４ 水素遮断弁
５ 水素レギュレータ
６ａ〜６ｆ アノード配管（水素ガス供給流路）
７ 流量センサ（遮断弁開故障検知手段）
１１ 燃料電池スタック
１３ エアポンプ（酸化剤ガス供給手段）
２０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを貯留する水素タンクと、
前記水素タンクから燃料電池スタックへ水素ガスを供給する水素ガス供給流路と、
前記水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、
前記水素タンクから前記燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁制御する水素ガス供給システムにおいて、
前記水素遮断弁が開弁した状態で故障しているか否かを検出する遮断弁開故障検知手段をさらに備え、
前記水素タンクからの水素ガスの供給開始時において、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁の開弁制御を行うことを特徴とする水素ガス供給システム。
【請求項２】
前記水素レギュレータは、前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態に設定され、
前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検知されたときに、前記酸化剤ガス供給手段を駆動させて前記水素レギュレータを開状態にする前に前記パイロットバルブを開くことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給システム。
【請求項３】
前記パイロットバルブの開弁開始からの経過時間によって前記インタンク電磁弁の開弁完了を判断する電磁弁開弁完了判定手段を備え、
前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、開弁完了を判断する際の経過時間を持ち替えることを特徴とする請求項２に記載の水素ガス供給システム。
【請求項４】
水素ガスを貯留する水素タンクと、
水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、
前記水素タンクから燃料電池スタックに水素ガスを供給する際に、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁する水素ガス供給方法であって、
前記水素タンクから水素ガスの供給を開始する際に前記水素遮断弁が開故障しているか否かを判断するステップと、前記水素遮断弁が開故障していると判断された場合に前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁を開弁するステップと、を備えることを特徴とする水素ガス供給方法。
【請求項１】
水素ガスを貯留する水素タンクと、
前記水素タンクから燃料電池スタックへ水素ガスを供給する水素ガス供給流路と、
前記水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、
前記水素タンクから前記燃料電池スタックに水素ガスを供給する場合、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁制御する水素ガス供給システムにおいて、
前記水素遮断弁が開弁した状態で故障しているか否かを検出する遮断弁開故障検知手段をさらに備え、
前記水素タンクからの水素ガスの供給開始時において、前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁の開弁制御を行うことを特徴とする水素ガス供給システム。
【請求項２】
前記水素レギュレータは、前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスの圧力によって開状態に設定され、
前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検知されたときに、前記酸化剤ガス供給手段を駆動させて前記水素レギュレータを開状態にする前に前記パイロットバルブを開くことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給システム。
【請求項３】
前記パイロットバルブの開弁開始からの経過時間によって前記インタンク電磁弁の開弁完了を判断する電磁弁開弁完了判定手段を備え、
前記遮断弁開故障検知手段により前記水素遮断弁が開放状態であると検出された場合には、開弁完了を判断する際の経過時間を持ち替えることを特徴とする請求項２に記載の水素ガス供給システム。
【請求項４】
水素ガスを貯留する水素タンクと、
水素タンクの出口に設けられ、パイロットバルブおよびメインバルブからなるインタンク電磁弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置された水素遮断弁と、
前記水素ガス供給流路の前記インタンク電磁弁よりも下流側に設置され、弁開度を調整することによりガス圧力を調整する水素レギュレータと、を備え、
前記水素タンクから燃料電池スタックに水素ガスを供給する際に、前記水素遮断弁を閉じた状態で、前記インタンク電磁弁を開弁する水素ガス供給方法であって、
前記水素タンクから水素ガスの供給を開始する際に前記水素遮断弁が開故障しているか否かを判断するステップと、前記水素遮断弁が開故障していると判断された場合に前記水素レギュレータの弁開度を制御することにより前記インタンク電磁弁を開弁するステップと、を備えることを特徴とする水素ガス供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２１８０７６（Ｐ２００８−２１８０７６Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１１７３（Ｐ２００７−５１１７３）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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