(57)【要約】【課題】複数の第１開閉弁の各々に対して開閉異常判定が実行されることから、いずれの第１開閉弁に開閉異常があるか特定することができる。【解決手段】燃料電池および二次電池を備える燃料電池システムであって、燃料ガスを貯蔵する複数のタンクと、複数のタンクの各々と燃料電池とを接続する供給流路と、燃料ガスの供給を切り替える複数の開閉弁と、複数の開閉弁を制御する制御部と、を備え、制御部は、燃料電池システムが運転指示を受けていない状態において、複数の開閉弁がすべて閉じている全閉状態から１つの開閉弁に対して開弁指示をしたのち、燃料電池が発電するよう発電指示をする処理を行って、全閉状態における第１圧力値と、開弁指示をしてから一定継続時間経過するまでの間の第２圧力値と、を比較して１つの開閉弁の異常の有無について判定する開閉異常判定を複数の開閉弁の各々に対して順に実行する。【選択図】図３
2020144983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池および二次電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵する複数のタンクと、
前記複数のタンクの各々と前記燃料電池との間を接続する供給流路と、
前記供給流路に設けられ、前記供給流路内の圧力を測定する圧力測定部と、
前記複数のタンクの各々に対して設けられ、前記複数のタンクの各々からの前記燃料ガスの供給と前記供給の停止とを切り替える複数の開閉弁と、
前記複数の開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池システムが運転指示を受けていない状態において、前記複数の開閉弁がすべて閉じている全閉状態から前記複数の開閉弁のうち１つの開閉弁に対して一定継続時間開くよう開弁指示をしたのち、前記燃料電池が発電するよう発電指示をして前記供給流路内の圧力を下げる処理を行って、前記全閉状態において前記圧力測定部が測定する第１圧力値と、前記開弁指示をしてから前記一定継続時間経過するまでの間に前記圧力測定部が測定する第２圧力値と、を比較して前記１つの開閉弁の異常の有無について判定して記憶する開閉異常判定を前記複数の開閉弁の各々に対して順に実行し、
前記開閉異常判定において前記燃料電池が発電する電力のうち少なくとも一部は、前記二次電池に充電させる、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵する複数のタンクを備えるものがある。特許文献１には、複数のタンクの各々から燃料電池までを接続する流路に、各タンクの流路の開閉を切り替える開閉弁が設けられている例が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料電池システムでは、発電量から計算される水素消費量と、水素圧力の低下量から計算される水素消費量と、の差分に基づいて、各タンクの開閉弁のいずれかに開閉異常があるか否かを検知している。しかし、このような燃料電池システムでは、各タンクの開閉弁のいずれに開異常があるか特定するまでには至っていなかった。このような問題を解決するために、開閉弁に開閉異常がないか判定する燃料電池システムにおいて、各タンクの開閉弁のいずれに開閉異常があるか特定できる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池および二次電池を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵する複数のタンクと、前記複数のタンクの各々と前記燃料電池との間を接続する供給流路と、前記供給流路に設けられ、前記供給流路内の圧力を測定する圧力測定部と、前記複数のタンクの各々に対して設けられ、前記複数のタンクの各々からの前記燃料ガスの供給と前記供給の停止とを切り替える複数の開閉弁と、前記複数の開閉弁を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池システムが運転指示を受けていない状態において、前記複数の開閉弁がすべて閉じている全閉状態から前記複数の開閉弁のうち１つの開閉弁に対して一定継続時間開くよう開弁指示をしたのち、前記燃料電池が発電するよう発電指示をして前記供給流路内の圧力を下げる処理を行って、前記全閉状態において前記圧力測定部が測定する第１圧力値と、前記開弁指示をしてから前記一定継続時間経過するまでの間に前記圧力測定部が測定する第２圧力値と、を比較して前記１つの開閉弁の異常の有無について判定して記憶する開閉異常判定を前記複数の開閉弁の各々に対して順に実行し、前記開閉異常判定において前記燃料電池が発電する電力のうち少なくとも一部は、前記二次電池に充電させる。このような形態とすれば、複数の第１開閉弁の各々に対して開閉異常判定が実行されることから、いずれの第１開閉弁に開閉異常があるか特定することができる。また、開閉異常判定において燃料電池により発電された電力は、二次電池に充電されることから、有効に活用される。
【０００７】
本発明は、燃料電池システムに限るものではなく、例えば、電力を動力源とする車両および船舶などに搭載される燃料電池システム、車両そのもの、船舶そのものなどの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態における燃料電池システムの構成を示した説明図である。
【図２】制御部が実行する仮開閉異常判定処理を示すフローである。
【図３】制御部が実行する開閉異常判定処理を示すフローである。
【図４】開閉異常判定処理が実行されてから終了されるまでの時系列変化を例示したタイミングチャートである。
【図５】開閉異常判定処理が実行されてから終了されるまでの時系列変化を例示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１０の構成を示した説明図である。燃料電池システム１０は、モータで駆動する車両の電源として車両に搭載される。車両としては、例えば、乗用車やバス等が該当する。燃料電池システム１０は、燃料電池５０と、レセプタクル１００と、充填流路１１０と、タンクＴＫ１〜ＴＫ１０と、供給流路２００と、制御部３００とを備える。燃料電池システム１０は、タンクＴＫ１からタンクＴＫ１０までの合計１０本のタンクを備えている。図１では、タンクＴＫ１と、タンクＴＫ２と、タンクＴＫ１０とを図示し、タンクＴＫ３からタンクＴＫ９については、図示を省略している。尚、以降の説明では、１０本のタンクを総称する場合には符号「ＴＫ」を使用する。
【００１０】
燃料電池５０は、単セルを複数積層させたスタック構造を有している。各単セルは、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノードおよびカソードを接合してなる膜電極接合体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。燃料電池５０は、水素ガスおよび空気の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する。
【００１１】
レセプタクル１００は、燃料ガスである水素ガスの充填口である。レセプタクル１００には、燃料ガスの充填時に水素ステーションのノズルが装着される。レセプタクル１００は、逆流防止弁１０５を有する。逆流防止弁１０５は、充填された燃料ガスの逆流を防止する。
【００１２】
充填流路１１０は、レセプタクル１００から充填される燃料ガスをタンクＴＫ１〜ＴＫ１０に向けて送る。充填流路１１０は、レセプタクル１００からタンクＴＫに向けて分岐してタンクＴＫと接続される。充填流路１１０のうちタンクＴＫ１に向けて分岐した流路部分には、逆止弁ＣＶ１が設けられている。逆止弁ＣＶ１は、タンクＴＫ１に充填された燃料ガスがレセプタクル１００の側へ逆流することを防止する。逆止弁ＣＶ２〜ＣＶ１０は、逆止弁ＣＶ１と同様の構成を有する逆止弁であるとともに、充填流路１１０のうちタンクＴＫ２〜１０に向けて分岐した流路部分にそれぞれ設けられている。
【００１３】
また、充填流路１１０には、圧力センサ１１５が設けられている。圧力センサ１１５は、充填流路１１０内の圧力を測定する。
【００１４】
タンクＴＫ１は、燃料電池５０の発電に用いられる燃料ガスとして水素ガスを貯蔵する。タンクＴＫ２〜ＴＫ１０は、タンクＴＫ１と同様の構成を有するタンクである。
【００１５】
供給流路２００は、タンクＴＫと燃料電池５０との間を接続し、タンクＴＫから供給される燃料ガスを燃料電池５０に送る。供給流路２００は、タンクＴＫ１〜ＴＫ１０の各々に接続された第１流路Ｆａ１〜Ｆａ１０と、第１流路Ｆａ１〜Ｆａ１０が合流して燃料電池５０に接続された第２流路Ｆｂと、を有する。
【００１６】
タンクＴＫ１に対して、タンクＴＫ１からの燃料ガスの供給と該供給の停止とを切り替える第１開閉弁ＳＶ１が設けられている。第１開閉弁ＳＶ１は、供給される電力に応じて開弁可能な電磁弁である。タンクＴＫ２〜ＴＫ１０に対しては、タンクＴＫ１と同様、それぞれに対応する第１開閉弁ＳＶ２〜ＳＶ１０が設けられている。第１開閉弁ＳＶ２〜ＳＶ１０は、第１開閉弁ＳＶ１と同様の構成を有する電磁弁である。尚、以降の説明では、１０個の第１開閉弁を総称する場合には符号「ＳＶ」を使用する。
【００１７】
第２流路Ｆｂには、第２流路Ｆｂの開閉を切り替える第２開閉弁ＴＶが設けられている。また、第２流路Ｆｂのうち第２開閉弁ＴＶよりタンクＴＫ側には、圧力センサ２１５が設けられている。圧力センサ２１５は、供給流路２００内の圧力を測定する。
【００１８】
制御部３００は、燃料電池システム１０に備えられた図示しない各種センサから出力される信号を受信するとともに、燃料電池システム１０の各部の動作を制御する。制御部３００は、第１開閉弁ＳＶおよび第２開閉弁ＴＶを制御する。本実施形態では、第１開閉弁ＳＶおよび第２開閉弁ＴＶの開弁に必要な電力は、図示しない二次電池から供給される。制御部３００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）により構成されていてもよい。
【００１９】
燃料電池システム１０は、運転指示を受けていない状態において、第１開閉弁ＳＶがすべて閉じている全閉状態である。ここでいう運転指示を受けていない状態とは、燃料電池システム１０が搭載された車両に備えられたイグニッションスイッチがオンにされていない状態のことである。運転指示を受けている状態とは、イグニッションスイッチがオンにされている状態のことである。また、全閉状態においては、第２開閉弁ＴＶも閉じられている。
【００２０】
図２は、制御部３００が実行する仮開閉異常判定処理を示すフローである。制御部３００は、燃料電池システム１０が運転指示を受けている状態において、仮開閉異常判定処理を実行する。仮開閉異常判定は、第１開閉弁ＳＶのいずれかに開閉異常があるか否かを判定するために行われる処理である。仮開閉異常判定では、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のいずれに開閉異常があるかまでは特定しない。
【００２１】
仮開閉異常判定処理が開始されると、制御部３００は、第１開閉弁ＳＶのいずれかに開閉異常があるか判定する（ステップＳ１０）。制御部３００は、燃料電池５０の発電量から計算される燃料ガスの消費量と、燃料ガスの圧力の低下量から計算される燃料ガスの消費量と、の差分に基づいて、第１開閉弁ＳＶのいずれかに開閉異常があるか判定する。該判定についての具体的な１例としては、特開２０１６−８５８３５号公報のうち図３を用いて説明されている駆動判定制御のステップＳ２６５が相当する。
【００２２】
第１開閉弁ＳＶのいずれかに開閉異常があると判定する場合は、（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部３００は、仮異常がある旨を、制御部３００の記憶領域に記憶する（ステップＳ２０）。その後、制御部３００は、仮開閉異常判定処理を終了する。第１開閉弁ＳＶのいずれかに開閉異常がないと判定しない場合は、（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御部３００は、仮異常がある旨を制御部３００の記憶領域に記憶することなく、仮開閉異常判定処理を終了する。
【００２３】
図３は、制御部３００が実行する開閉異常判定処理を示すフローである。制御部３００は、燃料電池システム１０が運転指示を受けていない状態において、開閉異常判定処理を実行する。開閉異常判定処理は、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のいずれに開閉異常があるか特定するために行われる処理である。開閉異常判定処理は、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０の各々に対して繰り返し実行される。すなわち、開閉異常判定処理は、第１開閉弁の数に応じた回数だけ実行される。本実施形態では、イグニッションスイッチがオフにされてから予め設定された時間が経過したのち、最初の開閉異常判定処理が実行されるとともに、２回目以降の開閉異常判定処理は前回の開閉異常判定処理が終了したのち順次実行される。
【００２４】
開閉異常判定処理が開始されると、制御部３００は、制御部３００の記憶領域に、仮異常があると記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００２５】
制御部３００は、仮異常があると記憶されていない場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、開閉異常判定処理を終了する。制御部３００は、仮異常があると記憶されている場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、第１開閉弁ＳＶのうち１つの第１開閉弁に対して一定継続時間開くよう開弁指示する（ステップＳ１２０）。ここでいう一定継続時間とは、１つの第１開閉弁が開くことにより供給流路２００内に生じる圧力上昇について、圧力センサ２１５が測定できる程度に供給流路２００内の圧力を上昇させることができる時間幅のことである。一定継続時間は１つのタンクの貯蔵量が比較的少ない状態であるときを基準として、実験的に求められる。また、一定継続時間は、第１開閉弁が開かれるタンクの貯蔵量に応じて適宜変更されて運用されてもよい。開弁指示された１つの第１開閉弁は、一定継続時間経過したのちに閉じる。また、第１開閉弁ＳＶのうち１つの第１開閉弁に対して一定継続時間開くよう開弁指示してから（ステップＳ１２０）、制御部３００は、一定時間経過した後に、第２開閉弁ＴＶに対しても開くよう開弁指示する。
【００２６】
本実施形態では、燃料電池システム１０が運転指示を受けていない状態になってから、ｎ（ｎは、１から１０の間の任意の整数）回目の開閉異常判定処理において、開弁指示される第１開閉弁は、第１開閉弁ＳＶｎである。他の実施形態では、開弁指示される第１開閉弁は、１０回実行される開閉異常判定処理において第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０の各々が開かれるよう開弁指示される限り、任意の順で選択されてもよい。
【００２７】
第１開閉弁ＳＶのうち１つの第１開閉弁に対して開弁指示したのち（ステップＳ１２０）、制御部３００は、燃料電池５０が発電するよう発電指示をする（ステップＳ１３０）。制御部３００は、燃料電池５０に空気を供給する図示しないエア供給系に空気を供給するよう指示することによって、燃料電池５０に発電を行わせる。燃料電池５０の発電によって供給流路２００内の燃料ガスが消費されることから、供給流路２００内の圧力は下がる。このとき、燃料電池５０が発電する電力は、燃料電池システム１０に含まれる二次電池（不図示）に充電される。二次電池の充電に空き容量がない場合には、燃料電池システム１０を構成する各機器において消費されてもよい。
【００２８】
燃料電池５０に発電を行わせたのち（ステップＳ１３０）、制御部３００は、全閉状態において圧力センサ２１５が測定する第１圧力値Ｐ１と、１つの第１開閉弁に対して開弁指示をしてから一定継続時間経過するまでの間に圧力センサ２１５が測定する第２圧力値Ｐ２と、の差分に基づいて、開弁指示された第１開閉弁の開閉異常の有無について判定する（ステップＳ１４０）。より具体的には、制御部３００は、第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との差分の絶対値が、閾値Ｔｈを超えるか否か判定する。第２圧力値Ｐ２とは、１つの第１開閉弁に対して開弁指示をしてから一定継続時間経過するまでの間に圧力センサ２１５が測定する圧力値において最大値のことである。また、閾値Ｔｈは、第１開閉弁が開弁指示に応じて一定継続時間開いていた場合には、該絶対値が超えられる値として設定される。
【００２９】
第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との差分の絶対値が、閾値Ｔｈを超える場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、制御部３００は、開弁指示された第１開閉弁について開閉異常がないと判定する（ステップＳ１５０）。開閉異常がないということは、開弁指示に対して第１開閉弁が開くことができるということである。第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との差分の絶対値が、閾値Ｔｈ以下である場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、制御部３００は、開弁指示された第１開閉弁について開閉異常があると判定する（ステップＳ１６０）。開閉異常があるということは、開弁指示に対して第１開閉弁が開くことができないということである。開閉異常の有無の判定結果は、制御部３００に記憶される。開弁指示された第１開閉弁の開閉異常の有無について判定したのち（ステップＳ１５０もしくはステップＳ１６０）、制御部３００は、開閉異常判定処理を終了する。燃料電池５０に発電を行わせたのち（ステップＳ１３０）、燃料電池５０の発電を停止させてから開閉異常判定処理が終了するまでに、第２開閉弁ＴＶは閉じられる。
【００３０】
開閉異常判定処理が繰り返し実行されている間に、イグニッションスイッチがオンにされたとき、もしくは、二次電池が満充電の状態になったときには、開閉異常判定処理は、中止される。そして、次回イグニッションスイッチがオフにされるとき、前回イグニッションスイッチがオフにされたときに開閉異常判定処理が実行されなかった第１開閉弁に対して、開閉異常判定処理が実行される。
【００３１】
図４は、燃料電池システム１０が搭載された車両において、イグニッションスイッチがオフにされた後、開閉異常判定処理が実行されてから終了されるまでの時系列変化を例示したタイミングチャートである。図４には、イグニッションスイッチのオンオフ状態と、供給流路２００内の圧力と、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０の開閉指示の状態と、燃料電池５０の出力電力と、の時系列変化が示されている。イグニッションスイッチのオンオフ状態は、運転指示を受けている状態と運転指示を受けていない状態とに対応する。第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０の開閉指示の状態は、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０に対しての指示が開弁指示なのか閉弁指示なのかを示している。図４において、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうち第１開閉弁ＳＶ５〜ＳＶ９の開閉指示の状態については、図示が省略されている。
【００３２】
タイミングｔ１までの間において、イグニッションスイッチは、オン状態が維持されている。このとき、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０はすべて開いているとともに、燃料電池５０は発電を行っている状態である。また、このときの第２開閉弁ＴＶは開いている状態である（不図示）。
【００３３】
タイミングｔ１において、イグニッションスイッチはオフ状態にされる。そして、タイミングｔ２において、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０はすべて閉じられる。
【００３４】
タイミングｔ３からタイミングｔ４までの間において、供給流路２００内の圧力が下がる。これは、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０はすべて閉じられているためにタンクＴＫから供給流路２００側に燃料ガスが新たに供給されなくなった状態において、供給流路２００内にある燃料ガスが、燃料電池５０の発電によって消費されるからである。このとき、燃料電池５０の出力電力は、燃料電池システム１０を構成する各機器の停止時の処理において消費される。出力電力のうち少なくとも一部は、二次電池に充電されてもよい。タイミングｔ３からタイミングｔ４までの間において、燃料電池５０の出力電力は、供給流路２００内の圧力が下がることに伴って下がる。タイミングｔ４において、燃料電池５０の出力電力は０Ｗになるとともに、第２開閉弁ＴＶは閉じられる。
【００３５】
タイミングｔ４からタイミングｔ５までの間において、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０および第２開閉弁ＴＶは閉じられていることから、燃料電池システム１０は全閉状態である。図３において説明した、全閉状態において圧力センサ２１５が測定する第１圧力値Ｐ１とは、この状態において測定される圧力値のことである。
【００３６】
タイミングｔ１からタイミングｔ５までの間は、イグニッションスイッチがオフにされてから最初の開閉異常判定処理が実行されるまでの時間の長さである、予め設定された時間の長さに相当する。
【００３７】
タイミングｔ５において、図４で説明した開閉異常判定処理であって、最初の開閉異常判定処理が開始される。タイミングｔ５において、開閉異常判定処理のうちステップＳ１２０が実行されて、第１開閉弁ＳＶ１に対して一定継続時間開くよう開弁指示がされることによって、第１開閉弁ＳＶ１が開かれる。第１開閉弁ＳＶ１の開弁に伴い、供給流路２００内の圧力は上昇する。また、このとき、第２開閉弁ＴＶについても開弁指示がされて、第２開閉弁ＴＶが開かれる（不図示）。
【００３８】
タイミングｔ５からタイミングｔ６までの間は、第１開閉弁ＳＶ１に対して開弁指示がされてから一定継続時間経過するまでの間にあたる。図３において説明した第２圧力値Ｐ２とは、この期間の間に測定される圧力値のことである。第２圧力値Ｐ２が測定されたのち、開閉異常判定処理のうちステップＳ１４０が実行されて、開弁指示された第１開閉弁ＳＶ１の開閉異常の有無が判定される。
【００３９】
タイミングｔ６において、第１開閉弁ＳＶ１は、一定継続時間経過したことによって閉じられる。また、開閉異常判定処理のうちステップＳ１３０が実行されて、燃料電池５０による発電が行われて、燃料電池５０の出力電力が上昇する。
【００４０】
タイミングｔ６からタイミングｔ７までの間において、燃料電池５０による発電が行われる。このとき、供給流路２００内の圧力が下がる。これは、第１開閉弁ＳＶ１が閉じられているために供給流路２００側に燃料ガスが新たに供給されなくなった状態において、供給流路２００内にある燃料ガスが、燃料電池５０の発電によって消費されるからである。
【００４１】
タイミングｔ７において、供給流路２００内の圧力は、第１開閉弁ＳＶ１が開かれる前の状態であるタイミングｔ５の状態に戻る。また、燃料電池５０の出力電力は０Ｗになるとともに、第２開閉弁ＴＶは閉じられる。
【００４２】
タイミングｔ７からタイミングｔ８までの間は、最初の開閉異常判定処理から２回目の開閉異常判定処理が行われるまでの間隔である。
【００４３】
タイミングｔ８からタイミングｔ１０までの間における、供給流路２００内の圧力と、第１開閉弁ＳＶ２の開閉状態と、燃料電池５０の出力電力と、の時系列変化は、上述したタイミングｔ５からタイミングｔ７までの間における、供給流路２００内の圧力と、第１開閉弁ＳＶ１の開閉状態と、燃料電池５０の出力電力と、の時系列変化と同じである。
【００４４】
タイミングｔ１０からタイミングｔ１１までの間は、２回目の開閉異常判定処理から３回目の開閉異常判定処理が行われるまでの間隔である。
【００４５】
タイミングｔ１１からタイミングｔ１３の間に示される実線ＣＬ１は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開く場合の供給流路２００内の圧力を示す。タイミングｔ１１からタイミングｔ１３の間に示される破線ＤＬ１は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合の供給流路２００内の圧力を示す。
【００４６】
タイミングｔ１２からタイミングｔ１３の間に示される実線ＣＬ２は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開く場合の燃料電池５０の出力電力を示す。タイミングｔ１２からタイミングｔ１３の間に示される破線ＤＬ２は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合の燃料電池５０の出力電力を示す。
【００４７】
タイミングｔ１１において、３回目の開閉異常判定処理が開始される。タイミングｔ１１において、開閉異常判定処理のうちステップＳ１２０が実行されて、第１開閉弁ＳＶ３に対して一定継続時間開くよう開弁指示がされる。第１開閉弁ＳＶ３が実際に開かれる場合、実線ＣＬ１に示されるように、供給流路２００内の圧力は変動する。一方、第１開閉弁ＳＶ３は、開弁指示に応じて開くことができない場合、破線ＤＬ１に示されるように、供給流路２００内の圧力は２回目の開閉異常判定処理が終了したｔ１０の状態から変動しない。
【００４８】
第２圧力値Ｐ２は、１つの第１開閉弁に対して開弁指示をしてから一定継続時間経過するまでの間に圧力センサ２１５が測定する圧力値、すなわち、タイミングｔ１１からタイミングｔ１２までの間に測定される圧力値である。したがって、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合、最初の開閉異常判定処理においてタイミングｔ５からタイミングｔ６までの間に測定される第２圧力値Ｐ２および２回目の開閉異常判定処理においてタイミングｔ８からタイミングｔ９までの間に測定される第２圧力値Ｐ２と比べて、３回目の開閉異常判定処理においてタイミングｔ１１からタイミングｔ１２までの間に測定される第２圧力値Ｐ２は小さくなる。このため、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合に、３回目の開閉異常判定処理において、ステップＳ１４０が実行されて、開弁指示された第１開閉弁ＳＶ３の開閉異常の有無が判定されるとき、第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との差分の絶対値が閾値Ｔｈを超えないことによって、開弁指示された第１開閉弁ＳＶ３について開閉異常があると判定される。
【００４９】
タイミングｔ１３以降、第１開閉弁ＳＶ４〜ＳＶ９の各々に対して開閉異常判定処理が実行される。このとき実行される開閉異常判定処理は、タイミングｔ５からタイミングｔ８までの間において第１開閉弁ＳＶ１に対して実行される開閉異常判定処理と同じである。
【００５０】
タイミングｔ３２において、１０回目の開閉異常判定処理が開始される。タイミングｔ３２からタイミングｔ３４までの間における、供給流路２００内の圧力と、第１開閉弁ＳＶ２の開閉指示の状態と、燃料電池５０の出力電力と、の時系列変化は、上述したタイミングｔ５からタイミングｔ７までの間における、供給流路２００内の圧力と、第１開閉弁ＳＶ１の開閉状態と、燃料電池５０の出力電力と、の時系列変化と同じである。
【００５１】
図４を用いた説明では、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうち第１開閉弁ＳＶ３に開閉異常があると特定することができる。
【００５２】
以上説明した第１実施形態によれば、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０の各々に対して開閉異常判定処理が実行されることから、いずれの第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１に開閉異常があるか特定することができる。また、燃料電池システム１０が運転指示を受けていない状態において開閉異常判定処理が実行されることから、運転指示を受けて燃料電池システム１０が稼働している状態において開閉異常判定処理を実行する形態と比べて、燃料電池システム１０が搭載された車両の運転手の運転の妨げになることを回避できる。
【００５３】
また、開閉異常判定処理を実行時の燃料電池５０による発電は、燃料電池システム１０が運転指示を受けていない状態において行われる。このため、燃料電池システム１０に対する外部からの要請がない状態において燃料電池５０は発電できることから、外部からの要請に応じて発電を行う燃料電池と比べて、高効率での発電を実行しやすい。ここでいう効率とは、燃料電池５０が発電する場合に、燃料電池５０が発電する電力に対する、燃料電池５０が発電するために稼働する機器の電力消費の割合のことである。外部からの要請に応じて燃料電池が発電する場合には、効率を優先するのではなく、外部からの要請である要求電力を満たす発電を行わなければならない。一方、外部からの要請がない状態において燃料電池が発電する場合には、効率を優先した発電を実行することができる。
【００５４】
また、開閉異常判定処理において燃料電池５０により発電された電力は、二次電池に充電されることから、有効に活用される。
【００５５】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態の燃料電池システム１０ａが搭載された車両において、イグニッションスイッチがオフにされた後、開閉異常判定処理が実行されてから終了されるまでの時系列変化を例示したタイミングチャートである。第２実施形態の燃料電池システム１０ａでは、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０に対する１０回の開閉異常判定処理のうち最初の処理が開始されてから１０回目の処理が終了されるまでの間、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうちいずれかの第１開閉弁に開弁指示が出されている状態になるようを実行する。
【００５６】
タイミングＴ１からタイミングＴ５までの間における時系列変化は、図４にて説明したタイミングｔ１からタイミングｔ５までの間における時系列変化と同じである。
【００５７】
タイミングＴ５において、最初の開閉異常判定処理が開始される。タイミングＴ５において、開閉異常判定処理のうちステップＳ１２０が実行されて、第１開閉弁ＳＶ１に対して一定継続時間開くよう開弁指示がされることによって、第１開閉弁ＳＶ１が開かれる。第１開閉弁ＳＶ１の開弁に伴い、供給流路２００内の圧力は上昇する。また、このとき、第２開閉弁ＴＶについても開弁指示がされて、第２開閉弁ＴＶが開かれる。第２実施形態では、最初の開閉異常判定処理において開いた第２開閉弁ＴＶは、最後の開閉異常判定処理において、燃料電池５０の出力電力が０ＷになるときのタイミングＴ１６まで閉じられない。
【００５８】
タイミングＴ６において、第１開閉弁ＳＶ１は、一定継続時間経過したことによって閉じられる。また、開閉異常判定処理のうちステップＳ１３０が実行されて、燃料電池５０による発電が行われて、燃料電池５０の出力電力が上昇する。また、タイミングＴ６において、２回目の開閉異常判定処理のうちステップＳ１２０が実行されて、第１開閉弁ＳＶ２に対して一定継続時間開くよう開弁指示がされることによって、第１開閉弁ＳＶ２が開かれる。
【００５９】
タイミングＴ６からタイミングＴ７までの間において、燃料電池５０による発電が行われる。このとき、図４のタイミングｔ６からタイミングｔ７までの間では、供給流路２００内の圧力は燃料電池５０の発電に消費されることによって下がっていたが、図５のタイミングＴ６からタイミングＴ７までの間では、供給流路２００内の圧力は下がらない。これは、タイミングＴ６からタイミングＴ７までの間において、燃料電池５０の発電によって消費された分の燃料ガスが、第１開閉弁ＳＶ２が開かれたタンクＴＫ２から新たに供給されたためである。
【００６０】
タイミングＴ７からタイミングＴ８の間に示される実線ＣＬ３は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開く場合の供給流路２００内の圧力を示す。タイミングＴ７からタイミングＴ８の間に示される破線ＤＬ３は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合の供給流路２００内の圧力を示す。
【００６１】
タイミングＴ８からタイミングＴ９の間に示される実線ＣＬ４は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開く場合の燃料電池５０の出力電力を示す。タイミングＴ８からタイミングＴ９の間に示される破線ＤＬ４は、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合の燃料電池５０の出力電力を示す。
【００６２】
タイミングＴ７においても、第１開閉弁ＳＶ２が一定継続時間経過したことによって閉じられるとともに第１開閉弁ＳＶ３に開弁指示がされる。このとき、第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開く場合には、実線ＣＬ３に示されるように、供給流路２００内の圧力は変動しない。第１開閉弁ＳＶ３が開弁指示に応じて開くことができない場合には、破線ＤＬ３に示されるように、供給流路２００内の圧力は下がる。
【００６３】
このように、第２実施形態では、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０に対する１０回の開閉異常判定処理のうち最初の処理が開始されてから１０回目の処理が終了されるまでの間、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうちいずれかの第１開閉弁に開弁指示が出されている状態になるよう制御される。
【００６４】
以上説明した第２実施形態によれば、燃料電池５０による発電が継続される。第１実施形態では、１０回の開閉異常判定処理を実行される間、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうちいずれの第１開閉弁にも開弁指示が出されていない状態の時間帯があることから、燃料電池５０の出力電力が０Ｗになるときがある。一方、第２実施形態では、１０回の開閉異常判定処理を実行される間、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうちいずれかの第１開閉弁に開弁指示が出されている状態であることから、燃料電池５０による発電が継続されやすい。すなわち、燃料電池５０による発電が断続的にならないことから、高効率での発電状態を継続することができる。高効率で発電された電力は、燃料電池５０に空気を供給する図示しないエア供給系に含まれる配管、充填流路１１０および供給流路２００などに対して、配管内の凍結防止のための掃気に用いられてもよい。
【００６５】
また、１０回の開閉異常判定処理を実行される間、第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ１０のうちいずれかの第１開閉弁に開弁指示が出されている状態であることから、燃料ガスがない状態で燃料電池５０が発電することを防止することができる。このため、燃料電池５０の劣化およびダメージが生じることを抑制できる。
【００６６】
Ｃ．他の実施形態：
上述した第１実施形態では、開閉異常判定処理が実行されるごとに、燃料電池５０による発電（ステップＳ１３０）が行われていたが、本発明はこれに限られない。例えば、複数回実行される開閉異常判定処理において、予め定められた頻度で燃料電池５０による発電（ステップＳ１３０）は実行されてもよい。例えば、開閉異常判定処理が３回実行される毎に、そのうちの１回の開閉異常判定処理において燃料電池５０による発電（ステップＳ１３０）が実行されるということである。
【００６７】
上述した第１実施形態では、開閉異常判定処理が終了するごとに、第２開閉弁ＴＶは閉じられていたが、本発明はこれに限られない。例えば、１０回実行される開閉異常判定処理において、最初の開閉異常判定処理において第２開閉弁ＴＶが開かれてから、最後の開閉異常判定処理において、燃料電池５０の発電が終了されるまでの間、第２開閉弁ＴＶは閉じられなくてもよい。換言すれば、１回の開閉異常判定処理が実行される毎に、第２開閉弁が開閉されるのではなく、最初の開閉異常判定処理において第２開閉弁が開かれてから最後の開閉異常判定処理において第２開閉弁が閉じられるまでの間、第２開閉弁は継続して開いていてもよいということである。
【００６８】
上述した実施形態では、開閉異常判定処理において、開閉異常の有無について判定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、開閉異常判定処理において、第１開閉弁に開弁指示がされてから供給流路２００内の圧力がすぐに上昇しない場合、開弁指示を通常よりも長く継続して該圧力が上昇するか確認することによって、開閉異常の程度について判定を行ってもよい。ここでいう開閉異常の程度とは、第１開閉弁が閉弁している状態で固着することによる開弁のしにくさのことである。
【００６９】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…燃料電池システム、５０…燃料電池、１００…レセプタクル、１０５…逆流防止弁、１１０…充填流路、１１５…圧力センサ、２００…供給流路、２１５…圧力センサ、３００…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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