(57)【要約】【課題】適切に燃料ガスを供給できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料ガスを噴射するインジェクタ２３Ａ、インジェクタ２３Ｂと、ＥＣＵ５０とを備え、ＥＣＵ５０は、燃料電池１の発電に要する燃料ガス要求量を算出する燃料ガス要求量算出部５０１と、燃料ガス要求量に応じて第１インターバル及び第２インターバルを設定するＩＮＪ Ａ，Ｂインターバル設定部５０２と、第１インターバル内におけるインジェクタ２３Ａの開弁時間を算出するＩＮＪ Ａ噴射量算出部５０４と、第２インターバル内におけるインジェクタ２３Ｂの開弁時間を算出するＩＮＪ Ｂ噴射量算出部と、インジェクタ２３Ａの開弁開始時の燃料ガス要求量が第１閾値以上である場合、インジェクタ２３Ａの閉弁中にインジェクタ２３Ｂが開弁状態となるようにインジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻を設定するＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５０６と、を有する。【選択図】図２
2014123555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する第１燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスが通流する燃料オフガス排出流路と、
前記燃料オフガス排出流路から前記第１燃料ガス供給流路に戻る燃料オフガスが通流する戻り流路と、
前記第１燃料ガス供給流路に設けられ、弁の開閉によって燃料ガスを噴射する第１燃料ガス噴射装置と、
前記第１燃料ガス噴射装置よりも下流側の第１燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料オフガス排出流路から前記戻り流路を介して前記第１燃料ガス供給流路に戻る燃料オフガスと、前記第１燃料ガス噴射装置によって噴射される燃料ガスと、を混合するエゼクタと、
前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流すると共に、その下流端が前記エゼクタよりも下流側の前記第１燃料ガス供給流路に接続される第２燃料ガス供給流路と、
前記第２燃料ガス供給流路に設けられ、弁の開閉によって燃料ガスを噴射する第２燃料ガス噴射装置と、
前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御手段は、
交互に繰り返される前記第１燃料ガス噴射装置の開弁期間及び閉弁期間を調整することで、前記第１燃料ガス噴射装置から噴射される燃料ガスの流量を調整し、
前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、その開弁期間の少なくとも一部が前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間に重なるようにする
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置がいずれも閉弁している連続的な時間が所定時間以上とならないようにする
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、その開弁期間が、前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間の中央付近の時刻を含むようにする
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１燃料ガス噴射装置の開閉時間である第１インターバル、及び前記第２燃料ガス噴射装置の開閉時間である第２インターバルを設定するインターバル設定手段と、
前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する第１開弁時間算出手段と、
前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する第２開弁時間算出手段と、
前記第１燃料ガス噴射装置の開弁開始時に高出力が要求されている場合、少なくとも前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間中、前記第２燃料ガス噴射装置が開弁状態となっているように前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する噴射開始時刻設定手段と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記燃料電池の発電に要する燃料ガス要求量を算出する燃料ガス要求量算出手段を有し、
前記インターバル設定手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル及び前記第２インターバルを設定し、
前記第１開弁時間算出手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出し、
前記第２開弁時間算出手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記噴射開始時刻設定手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２燃料ガス噴射装置の開弁終了時刻が前記第１インターバルの終了時刻と一致するように、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記インターバル設定手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁時間を前記第２インターバルとして設定し、
前記第２開弁時間算出手段は、
前記第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時に、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第２開弁時間算出手段は、
前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間をゼロに設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記噴射開始時刻設定手段は、
前記第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時における燃料ガス要求量に応じて、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記インターバル設定手段は、
前記第２インターバルを前記第１インターバルと同一区間に設定する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記噴射開始時刻設定手段は、
前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の連続閉弁時間が所定時間以上とならないように、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料ガス要求量算出手段は、
前記燃料電池システムが搭載される燃料電池自動車のアクセル開度に応じて燃料ガス要求量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタなどの燃料ガス噴射装置を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス）と、酸素を含む空気（酸化剤ガス）とが供給されることで発電する燃料電池システムの開発が進められ、燃料電池車などの電力源として期待されている。
燃料電池システムにおいて燃料電池に供給される水素の流量・圧力は、レギュレータやインジェクタなどを用いて調整される。特にインジェクタを用いた場合、所定周期（インターバル）でパルス状に印加される電磁駆動力によって弁体を開閉することで、水素の噴射タイミング・噴射時間などを細かく制御できる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水素供給部から燃料電池に水素が供給される水素供給経路に、複数のインジェクタが直列又は並列に設けられた燃料制御装置について記載されている。また、各インジェクタを同一周期かつ同じタイミングで開閉制御することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、主供給インジェクタ及び補助供給インジェクタをエジェクタ（エゼクタ）の上流側にそれぞれ配置し、主供給インジェクタと、補助供給インジェクタと、が時間的な位相差をもって略交互に水素を噴射することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１９３００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７９３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インジェクタが備える弁体の開弁時間は、前記した電磁駆動力の発生源となるソレノイドへの通電時間に応じて制御される。なお、インジェクタの駆動インターバルにおいてＯＮデューティを１００％とする（つまり、インジェクタに通電し続ける）と、デバイスが発熱して固着する虞がある。したがって、最大限のＯＮデューティでインジェクタを駆動させる場合でも、インターバルにおいて所定のＯＦＦ時間を設ける必要がある。一方、燃料電池では、水素が連続的に消費される。
そうすると、特許文献１に記載の技術では、前記したＯＦＦ時間を設けることに起因して、燃料電池の水素要求量に対応した量の水素を適切に供給できない可能性がある。
【０００７】
また、インターバルの開始時刻において水素要求量が少ない場合、当然、前記複数のインジェクタのＯＮデューティは小さい値に設定され、今回インターバルにおける水素供給量も少なくなる。ここで、次回インターバルの開始時刻までに水素要求量が急増した場合、特許文献１に記載の技術では、当該水素要求量の変化に応じて即座に水素供給することができず、ストイキ不足に陥る可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、主供給インジェクタ及び補助供給インジェクタが、エジェクタよりも上流側に配置されている。したがって、それぞれのインジェクタから水素が噴射された際にエジェクタで圧力損失が生じるため、燃料電池に十分な流量の水素を供給できない可能性がある。
【０００９】
そこで本発明は、適切に燃料ガスを供給できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流する第１燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス流路から排出される燃料オフガスが通流する燃料オフガス排出流路と、前記燃料オフガス排出流路から前記第１燃料ガス供給流路に戻る燃料オフガスが通流する戻り流路と、前記第１燃料ガス供給流路に設けられ、弁の開閉によって燃料ガスを噴射する第１燃料ガス噴射装置と、前記第１燃料ガス噴射装置よりも下流側の第１燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料オフガス排出流路から前記戻り流路を介して前記第１燃料ガス供給流路に戻る燃料オフガスと、前記第１燃料ガス噴射装置によって噴射される燃料ガスと、を混合するエゼクタと、前記燃料ガス流路に向かう燃料ガスが通流すると共に、その下流端が前記エゼクタよりも下流側の前記第１燃料ガス供給流路に接続される第２燃料ガス供給流路と、前記第２燃料ガス供給流路に設けられ、弁の開閉によって燃料ガスを噴射する第２燃料ガス噴射装置と、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、前記制御手段は、交互に繰り返される前記第１燃料ガス噴射装置の開弁期間及び閉弁期間を調整することで、前記第１燃料ガス噴射装置から噴射される燃料ガスの流量を調整し、前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、その開弁期間の少なくとも一部が前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間に重なるようにすることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、第２燃料ガス噴射装置によって噴射される燃料ガスは、第２燃料ガス供給流路を介して（つまり、圧力損失の大きいエゼクタを介することなく）、燃料ガス流路に供給される。したがって、エゼクタを介して燃料ガス流路に向かう燃料ガス及び燃料オフガスに、第２燃料ガス噴射装置から噴射される燃料ガスを混合させることで、ストイキ不足を回避できる。
【００１２】
また、制御手段は、第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、第２燃料ガス噴射装置の開弁期間の少なくとも一部が第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間に重なるようにする。つまり、制御手段は、交互に繰り返される第１燃料ガス噴射装置の開弁期間及び閉弁期間のうち、この閉弁期間の少なくとも一部で第２燃料ガス噴射装置を開弁させる。したがって、燃料電池に供給される燃料ガスを連続流に近づけることができ、燃料ガスの連続的な消費に対応できる。
【００１３】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、前記第１燃料ガス噴射装置及び前記第２燃料ガス噴射装置がいずれも閉弁している連続的な時間が所定時間以上とならないようにすることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、燃料電池に対して燃料ガスが供給されない連続的な時間を所定時間以下に抑えることができる。つまり、第１燃料ガス噴射装置及び第２燃料ガス噴射装置から噴射され、第１燃料ガス供給流路で合流する燃料ガスを連続流に近づけることで、ストイキ不足を回避できる。
【００１５】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記第２燃料ガス噴射装置を開弁させる場合、その開弁期間が、前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間の中央付近の時刻を含むようにすることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、制御手段は、第２燃料ガス噴射装置の開弁期間が第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間の中央付近の時刻を含むようにする。したがって、燃料電池に対し継続的に燃料ガスが供給されない時間を短くすることができ、ストイキ不足を回避できる。
【００１７】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記第１燃料ガス噴射装置の開閉時間である第１インターバル、及び前記第２燃料ガス噴射装置の開閉時間である第２インターバルを設定するインターバル設定手段と、前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する第１開弁時間算出手段と、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する第２開弁時間算出手段と、前記第１燃料ガス噴射装置の開弁開始時に高出力が要求されている場合、少なくとも前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間中、前記第２燃料ガス噴射装置が開弁状態となっているように、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する噴射開始時刻設定手段と、を有することが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、第１燃料ガス噴射装置の開弁開始時に高出力が要求される場合、噴射開始時刻設定手段は、少なくとも前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁期間中、第２燃料ガス噴射装置が開弁状態となっているように第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する。したがって、燃料電池に供給される燃料ガスを連続流とし、高出力の要求に対して適切に対応できる。
【００１９】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記燃料電池の発電に要する燃料ガス要求量を算出する燃料ガス要求量算出手段を有し、前記インターバル設定手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル及び前記第２インターバルを設定し、前記第１開弁時間算出手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出し、前記第２開弁時間算出手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出することが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、燃料ガス要求量に応じて、第１燃料ガス噴射装置のインターバル（第１インターバル）及び開弁時間が算出されると共に、第２燃料ガス噴射装置のインターバル（第２インターバル）及び開弁時間が算出される。したがって、燃料電池に対し、燃料ガス要求量に応じた量の燃料ガスを過不足なく供給できる。
【００２１】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記噴射開始時刻設定手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２燃料ガス噴射装置の開弁終了時刻が前記第１インターバルの終了時刻と一致するように、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定することが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、噴射開始時刻設定手段は、燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、第２燃料ガス噴射装置の開弁終了時刻と第１インターバルの終了時刻とを一致させる。したがって、第１燃料ガス噴射装置の開弁終了後に燃料ガス要求量が急増した場合でも、第２燃料ガス噴射装置によって燃料ガスの供給をアシストし、ストイキ不足を回避できる。
【００２３】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記インターバル設定手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第１インターバル内における前記第１燃料ガス噴射装置の閉弁時間を前記第２インターバルとして設定し、前記第２開弁時間算出手段は、前記第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時に、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出することが好ましい。
【００２４】
このような構成によれば、第２開弁時間算出手段は、前記第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時に、第２インターバル内における第２燃料ガス噴射装置の開弁時間を算出する。つまり、第１燃料ガス噴射装置と第２燃料ガス噴射装置とによって時間的に交互に燃料ガスを供給する。したがって、第１燃料ガス噴射装置の開弁開始後に高出力が要求された場合でも即座に対応できる。
【００２５】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記第２開弁時間算出手段は、前記燃料ガス要求量算出手段によって算出される燃料ガス要求量に応じて、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の開弁時間をゼロに設定する。
【００２６】
このような構成によれば、第２開弁時間算出手段は、燃料ガス要求量に応じて、第２燃料ガス噴射装置の開弁時間をゼロに設定する。したがって、燃料電池に対して燃料ガスを無駄に（過剰に）供給することを回避できる。
【００２７】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記噴射開始時刻設定手段は、前記第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時における燃料ガス要求量に応じて、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定することが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、噴射開始時刻設定手段は、第１燃料ガス噴射装置の開弁終了時における燃料ガス要求量に応じて、第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定する。したがって、第２インターバル内における第２燃料ガス噴射装置の噴射タイミングを、燃料ガス要求量に応じて正確かつ柔軟に設定できる。
【００２９】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記インターバル設定手段は、前記第２インターバルを前記第１インターバルと同一区間に設定することが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、インターバル設定手段は、第２インターバルを第１インターバルと同一区間に設定する。これによって、第２燃料ガス噴射装置の開弁開始時刻を、第１燃料ガス噴射装置のインターバル（第１インターバル）内における任意の時刻に設定することができる。したがって、燃料ガス供給量の目標値に応じた流量の燃料ガスを供給できる。
【００３１】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記噴射開始時刻設定手段は、前記第２インターバル内における前記第２燃料ガス噴射装置の連続閉弁時間が所定時間以上とならないように、前記第２燃料ガス噴射装置の噴射開始時刻を設定することが好ましい。
【００３２】
このような構成によれば、燃料電池に対して燃料ガスが供給されない時間を所定時間以下に抑えることができる。つまり、第１燃料ガス噴射装置及び第２燃料ガス噴射装置から噴射される燃料ガスを連続流に近づけることで、ストイキ不足を回避できる。
【００３３】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス要求量算出手段は、前記燃料電池システムが搭載される燃料電池自動車のアクセル開度に応じて燃料ガス要求量を算出することが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、燃料ガス要求量算出手段は、燃料電池自動車のアクセル開度に応じた燃料ガス要求量を算出する。したがって、燃料ガス要求量に対応した量の燃料ガスを燃料電池に対して過不足なく供給できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、適切に燃料ガスを供給できる燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】ＥＣＵのうち、インジェクタの制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
【図３】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は燃料ガス要求量の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｂ）はインジェクタＡのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｃ）はインジェクタＢのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムにおいて、各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は燃料ガス要求量の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｂ）はインジェクタＡのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｃ）はインジェクタＢのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｄ）はインジェクタＣのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムが備えるＥＣＵのうち、インジェクタの制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
【図１０】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１３】（ａ）はアノード圧力の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｂ）はインジェクタＡのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｃ）はインジェクタＢのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１４】起動時制御において、各インジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】起動時制御に関するタイムチャートであり、（ａ）はアノード水素濃度の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｂ）はインジェクタＡのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｃ）はインジェクタＢのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１６】高出力時制御において、一方のインジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１７】高出力時制御において、他方のインジェクタを制御する際のＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１８】高出力時制御に関するタイムチャートであり、（ａ）はアノード圧力の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｂ）は電流値の時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｃ）はインジェクタＡのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートであり、（ｄ）はインジェクタＢのオン・オフの時間的変化を示すタイムチャートである。
【図１９】本発明の変形例に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、一例として、燃料電池システムＳ１，Ｓ２を燃料電池車に適用する場合について説明するが、本発明の適用対象は燃料電池車に限定されるものではない。例えば、燃料電池システムＳ１，Ｓ２を船舶、航空機などの移動体に用いてもよいし、定置式のシステムに用いてもよい。
【００３８】
≪第１実施形態≫
＜燃料電池システムの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
燃料電池システムＳ１は、燃料電池１１と、燃料電池１１のアノードに対して水素（燃料ガス）を供給するアノード系と、燃料電池１１のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を供給するカソード系と、燃料電池１１の発電電力を消費する電力消費系と、これらを制御するＥＣＵ５０（制御手段）と、を備えている。
【００３９】
＜燃料電池＞
燃料電池１１は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、図示しない膜／電極接合体(Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ)を一対の導電性のセパレータ（図示せず）で挟持してなる単セル（図示せず）を複数積層して構成されている。
燃料電池１１の各セパレータには、膜／電極接合体の全面に水素又は酸素を供給するための溝及び貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がアノード流路１１ａ（燃料ガス流路）、カソード流路１１ｃ（酸化剤ガス流路）として機能する。なお、各セパレータには、燃料電池１１を冷却するための冷媒を通流させる冷媒流路（図示せず）が形成されている。
【００４０】
アノード流路１１ａに水素が供給され、カソード流路１１ｃに酸素を含む空気が供給されると、燃料電池１１において所定の電極反応が生じ、それぞれの単セルで電位差（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）が発生する。次いで、燃料電池１１と走行モータ４３とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池１１の電極反応が進むようになっている。
【００４１】
＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、遮断弁２２と、インジェクタ２３Ａ（第１燃料ガス噴射装置）と、インジェクタ２３Ｂ（第２燃料ガス噴射装置）と、エゼクタ２４と、パージ弁２５と、を備えている。
水素タンク２１は、配管ａ１を介して遮断弁２２に接続され、高純度の水素が高圧で圧縮充填されている。
遮断弁２２は、配管ａ２を介してインジェクタ２３Ａに接続される常閉型の電磁弁であり、ＥＣＵ５０からの指令に従って開閉される。
【００４２】
インジェクタ２３Ａ（第１燃料ガス噴射装置）は、ＥＣＵ５０からの指令に従って開閉することで燃料ガスを噴射する装置であり、上流側が配管ａ２を介して遮断弁２２に接続され、下流側が配管ａ３を介してエゼクタ２４に接続されている。
なお、各図においてインジェクタ２３Ａを、「ＩＮＪ Ａ」又は「インジェクタＡ」と表記している。
【００４３】
ＥＣＵ５０からの指令に従って遮断弁２２が開弁し、かつ、インジェクタ２３Ａが開弁すると、水素タンク２１内の水素が第１燃料ガス供給流路を介してアノード流路１１ａに供給される。ここで、「第１燃料ガス供給流路」は、配管ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を含んで構成され、一端が水素タンク２１に接続され、他端がアノード流路１１ａの流入口に接続されている。
【００４４】
インジェクタ２３Ａは、例えば、弁座（図示せず）に対し着座又は離座する弁体（図示せず）と、前記弁体の駆動源となるソレノイド（図示せず）と、を有している。ＥＣＵ５０からの指令に応じてパルス状の電圧が印加された場合、前記したソレノイドに励磁電流が流入し、インジェクタ２３Ａが所定のインターバルで開閉するようになっている。
ちなみに、前記した「インターバル」とは、インジェクタ２３Ａを開閉する際の１サイクルに要する時間（つまり、インジェクタ２３Ａの開閉時間）を意味している。後記するインジェクタ２３Ｂについても同様である
【００４５】
インジェクタ２３Ｂ（第２燃料ガス噴射装置）は、ＥＣＵ５０からの指令に応じて開閉することで燃料ガスを噴射する装置であり、上流側が配管ｂ１を介して配管ａ２に接続され、下流側が配管ｂ２を介して配管ａ４に接続されている。
なお、各図においてインジェクタ２３Ｂを、「ＩＮＪ Ｂ」又は「インジェクタＢ」と表記している。
【００４６】
本実施形態においてインジェクタ２３Ｂの構成はインジェクタ２３Ａと同様であるから、説明を省略する。
ＥＣＵ５０からの指令に従って遮断弁２２が開弁し、かつ、インジェクタ２３Ｂが開弁すると、水素タンク２１内の水素が第２燃料ガス供給流路及び配管ａ４を介してアノード流路１１ａに供給される。ここで、「第２燃料ガス供給流路」は、配管ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を含んで構成され、一端が水素タンク２１に接続され、他端が第１燃料ガス供給流路（配管ａ４）に接続されている。
つまり、第２燃料ガス供給流路は、アノード流路１１ａに向かう水素が、前記した第１燃料ガス供給流路を通流する燃料ガスと合流するように、第１燃料ガス供給流路に接続されている。
【００４７】
インジェクタ２３Ａ，２３Ｂには、燃料電池１１又はバッテリ（図示せず）から電力が供給される。また、インジェクタ２３Ａが有するノズル（図示せず）の口径と、インジェクタ２３Ｂが有するノズル（図示せず）の口径との大小関係は適宜設定できる。
【００４８】
エゼクタ２４は、配管ａ４を介してアノード流路１１ａの流入口に接続され、水素タンク２１から供給される水素をノズル２４ｐから噴射することによって、ノズル２４ｐの周囲に負圧を発生させるものである。アノード流路１１ａの流出口から排出された燃料オフガス（未反応の水素を含む）は、前記負圧によって配管ａ５，ａ６を介して吸引され、ディフューザ２４ｑで水素と混合された後、配管ａ４を介してアノード流路１１ａに供給される。
【００４９】
パージ弁２５は、ＥＣＵ５０からの指令に従って間欠的に開弁することで、配管ａ４、アノード流路１１ａ、配管ａ５，ａ６を含む循環流路に蓄積した不純物（水蒸気、窒素など）を、燃料オフガス排出流路を介して希釈器３２に排出する機能を有している。
ここで、「燃料オフガス排出流路」は、配管ａ５，ａ７，ａ８を含んで構成される。
また、前記した燃料オフガス排出流路から第１燃料ガス供給流路に戻る燃料オフガスが通流する「戻り流路」は、配管ａ６を含んで構成される。
【００５０】
なお、図１に示す配管ｂ２（第２燃料ガス供給流路）は、その下流端が、エゼクタ２４よりも下流側の配管ａ４（第１燃料ガス供給流路）に接続されている。
アノード流路１１ａから排出され、配管ａ５（燃料オフガス排出流路）及び配管ａ６（戻り流路）を介して配管ａ４（第１燃料ガス供給流路）に戻るオフガスと、インジェクタ２３Ａによって噴射された水素と、はインジェクタ２３Ａよりも下流側に配置されたエゼクタ２４において混合され、配管ａ４を介して燃料ガス流路１１ａに供給される。
【００５１】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１と、希釈器３２と、を備えている。
コンプレッサ３１は、ＥＣＵ５０からの指令に従って内部の羽根車（図示せず）を回転させることによって、車外からの空気（酸化剤ガス）を吸引・圧縮し、酸化剤ガス供給流路を介して燃料電池１１のカソード流路１１ｃに供給するものである。
なお、「酸化剤ガス供給流路」は、配管ｃ１を含んで構成される。
【００５２】
希釈器３２は、パージ弁２５が開弁した際に配管ａ７を介して流入する燃料オフガスを、配管ｃ２を介して流入する酸化剤オフガスで希釈し、配管ｃ３を介して車外に排出するものである。
その他、コンプレッサ３１から供給される低湿潤の空気と、カソード流路１１ｃから排出される高湿潤の酸化剤オフガスとを水分交換するための加湿器（図示せず）、加湿器と希釈器３２との間に設けられ、カソード流路１１ｃの圧力を制御する背圧弁（図示せず）などが設けられている。
【００５３】
＜電力消費系＞
電力消費系は、ＶＣＵ４１と、ＰＤＵ４２と、走行モータ４３と、を備えている。
ＶＣＵ４１（Voltage Control Unit）は、燃料電池１１の発電電力やバッテリ（図示せず）の充放電を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ（図示せず）、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）などの電子回路が内蔵されている。
ＰＤＵ４２（Power Drive Unit）は、インバータ回路（図示せず）などで構成され、燃料電池１１やバッテリ（図示せず）から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、走行モータ４３を含む負荷に供給する。
走行モータ４３は、例えば、永久磁石同期式の三相交流モータであり、ＰＤＵ４２によって変換された３相交流電力で燃料電池車の駆動輪を回転駆動させる。
【００５４】
＜制御系＞
ＥＣＵ５０（制御手段：Electric Control Unit）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を備えて構成され、その内部に記憶したプログラムに従って各種機能を発揮する。
ＥＣＵ６０は、インジェクタ２３Ａ，２３ＢをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する機能を備えている。すなわち、ＥＣＵ６０は、インターバルに対するインジェクタ２３Ａ，２３Ｂに出力する開指令（開弁時間［Ｔｉ値］、ＯＮデューティ）の比率を可変にすることで、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの水素噴射量を制御する機能を備えている。
【００５５】
＜その他機器＞
アクセル６１は、燃料電池１１が搭載された燃料電池車を運転する際、運転者によって踏まれるペダルであり、運転席の足元に配置されている。また、アクセル６１は、その開度（つまり、踏み込み量）を示すアクセル開度情報をＥＣＵ５０に出力するようになっている。
【００５６】
＜ＥＣＵ５０の構成＞
図２は、ＥＣＵ５０のうち、インジェクタの制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
燃料ガス要求量算出部５０１（燃料ガス要求量算出手段）は、燃料電池１１の発電に要する水素量を算出する。すなわち、燃料ガス要求量算出部５０１は、燃料電池１１の目標発電電流、アノード流路１１ａの目標圧力、パージ弁２５が開弁した際のパージ量などに基づいて、燃料電池１１に供給すべき水素量（燃料ガス要求量）を算出する。
ちなみに、目標発電電流は、前記したアクセル開度情報に応じて算出され、アクセル６１の開度と正の相関関係を有している。アノード流路１１ａの目標圧力は、配管ａ４（図１参照）などに設置される圧力センサ（図示せず）の検出値などに基づいて算出される。パージ量は、パージ弁２５の開弁時間に基づいて算出される。
【００５７】
ＩＮＪ Ａインターバル設定部５０２（インターバル設定手段）は、燃料ガス要求量算出部５０１によって算出される燃料ガス要求量に応じて、インジェクタ２３Ａのインターバル（第１インターバル）を設定する。
前記したように、「インターバル」とは、インジェクタ２３Ａ（又は２３Ｂ）を開閉する際の１サイクルに要する時間（図５（ｂ）のInt（Ａ）など）を意味している。本実施形態では、一例として、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）を一定とする場合について説明するが、燃料ガス要求量に応じてインターバルInt（Ａ）の長さを変化させてもよい。
【００５８】
第１比較部５０３は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻（例えば、図５の時刻ｔ１）において、燃料ガス要求量を閾値Ｑ１（第１閾値：図５（ａ）参照）と比較し、その比較結果をＩＮＪ Ａ噴射量算出部５０４及びＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７に出力する。
ちなみに、前記した閾値Ｑ１は、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）において、インジェクタ２３Ａのみから最大限のＯＮデューティで水素を噴射した場合、燃料ガス要求量に対応する量の水素を供給できるか否かの判定基準となる値である。
【００５９】
ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５０４（第１開弁時間算出手段）は、ＩＮＪ Ａインターバル設定部５０２によって設定されるインジェクタ２３Ａのインターバルにおいて、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量（つまり、開弁時間[Ｔｉ値]、ＯＮデューティ）を算出する。なお、インジェクタ２３Ａの開弁時間は、燃料ガス要求量算出部５０１から入力される燃料ガス要求量に応じて算出される。
【００６０】
ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５０５（第２開弁時間算出手段）は、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である場合において、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量（つまり、開弁時間[Ｔｉ値]、ＯＮデューティ）を算出する。なお、当該噴射量は、燃料ガス要求量からインジェクタ２３Ａの噴射量を減算することで求められる。
つまり、本実施形態においてインジェクタ２３Ｂは、燃料ガス要求量に対してインジェクタ２３Ａの噴射量では足りない分の水素を補う機能を有している。
【００６１】
ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５０６（噴射開始時刻設定手段）は、インジェクタ２３Ｂの噴射終了時刻（図５の時刻ｔ４）が、インジェクタ２３Ａのインターバル（図５（ｂ）のInt（Ａ））の終了時刻と一致するようにインジェクタ２３Ｂの開弁時刻（図５の時刻ｔ２）を設定する。
【００６２】
ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７（インターバル設定手段）は、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１（図５（ａ）参照）以上である場合、インジェクタ２３Ｂのインターバル（図５（ｃ）のInt（Ｂ１））が、インジェクタ２３Ａのインターバル（図５（ｂ）のInt（Ａ））と同一区間となるように設定する。
また、ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７は、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１未満である場合、インターバルInt（Ａ）内におけるインジェクタ２３Ａの閉弁時間（例えば、図５（ｂ）の時刻ｔ５〜ｔ７）をインジェクタ２３Ｂのインターバル（図５（ｂ）のInt（Ｂ２））として設定する。
【００６３】
ＩＮＪ Ｂ噴射量確定時刻設定部５０８は、インジェクタ２３Ａが開弁（ＯＮ）から閉弁（ＯＦＦ）に切り替わる時刻（つまり、インジェクタ２３Ｂのインターバルが開始される時刻：例えば、図５の時刻ｔ５）を設定する。
【００６４】
燃料ガス要求量積算部５０９（燃料ガス要求量算出手段）は、インジェクタ２３Ａの開弁時間（例えば、図５の時刻ｔ４〜ｔ５）における燃料ガス要求量を所定のサイクルタイムごとに積算する（逐次的に和をとる）。つまり、燃料ガス要求量積算部５０９は、インジェクタ２３Ａが開弁してからインジェクタ２３Ｂのインターバルが開始するまでの燃料ガス要求量の増加分を算出する。
ＩＮＪ Ａ実噴射量積算部５１０は、インジェクタ２３Ａが開弁してからインジェクタ２３Ｂのインターバルが開始されるまで間（例えば、図５の時刻ｔ４〜ｔ５）において、実際にインジェクタ２３Ａから噴射された水素量を算出する。
【００６５】
加減算器５１１は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻（例えば、図５の時刻ｔ４）において算出された燃料ガス要求量から、前記したインジェクタ２３Ａの実噴射量を減算する。
加算器５１２は、燃料ガス要求量積算部５０９から入力される燃料ガス要求量の増加分と、加減算器５１１から入力される値との和を算出し、第２比較部５１３に出力する。すなわち、加算器５１２から出力される値は、インジェクタ２３Ｂのインターバル開始時刻において、インジェクタ２３Ａのみでは足りない分の水素量である。
【００６６】
第２比較部５１３は、加算器５１２から入力される値と、所定の閾値Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３（Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３：図５（ａ）参照）とを比較し、その比較結果をＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４に出力する。
ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４（第２開弁時間算出手段）は、加算器５１２から入力される値と、第２比較部５１３での比較結果とに基づいて、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。
ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５（噴射開始時刻設定手段）は、ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７から入力されるインターバルと、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４から入力される噴射量とに基づいて、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（開弁時刻）を設定し、インジェクタ２３Ｂに出力する。
【００６７】
＜燃料電池システムの動作＞
以下では、図３、図４に示すフローチャートについて、図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、図３、図４に示すフローチャートは、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの一回分のインターバル（例えば、図５に示す時刻ｔ１〜ｔ４、時刻ｔ４〜ｔ７、時刻ｔ７〜ｔ１０など）において実行される処理に対応している。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバル毎にステップＳ１０１〜Ｓ１２７の処理を逐次繰り返す。
【００６８】
図３のステップＳ１０１においてＥＣＵ５０（燃料ガス要求量算出部５０１）は、燃料ガス要求量を算出する。すなわち、ＥＣＵ５０は、燃料電池１１の目標発電電流、アノード流路１１ａの目標圧力、パージ弁２５が開弁した際のパージ量などに基づいて、燃料電池１１に供給すべき水素量を算出する。
ステップＳ１０２においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａインターバル設定部５０２）は、ステップＳ１０１において算出した燃料ガス要求量に基づいてインジェクタ２３Ａのインターバルを設定する。ちなみに、図５（ｂ）に示す例では、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）を一定（例えば、１００ｍｓｅｃ）とした例を示している。
【００６９】
ステップＳ１０３においてＥＣＵ５０（第１比較部５０３）は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻にける燃料ガス要求量が、閾値Ｑ１（第１閾値）以上であるか否かを判定する。燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である、つまり、高出力が要求されている場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１０４に進む。
なお、以下のステップＳ１０４〜Ｓ１０７は、インジェクタ２３Ｂによる水素供給のアシストが確実に必要な場合の処理であり、図５に示す時刻ｔ１〜ｔ４のインターバルInt（Ａ），Int（Ｂ１）に対応している（図５（ａ）の時刻ｔ１において、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１を上回っている）。
【００７０】
図３のステップＳ１０４においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７）は、ステップＳ１０１において算出した燃料ガス要求量に応じてインジェクタ２３Ｂのインターバルを設定する。
すなわち、ステップＳ１０４においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂのインターバルを、インジェクタ２３Ａのインターバルと同一区間に設定する（図５のInt（Ｂ１）をInt（Ａ）と同一区間とする）。これによって、インジェクタ２３Ｂの開弁開始時刻を、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）内における任意の時刻に設定できる。したがって、燃料電池１１の燃料ガス要求量に応じた大流量の燃料ガスを供給できる。
【００７１】
なお、本実施形態においてＥＣＵ５０は、図５（ｂ）に示すように、一回のインターバルにおいてインジェクタ２３Ａを開（ＯＮ）→閉（ＯＦＦ）の順に開閉し、インジェクタ２３Ｂを閉（ＯＦＦ）→開（ＯＮ）（又は、閉→開→閉：時刻ｔ１４〜ｔ１７参照）の順に開閉する。
【００７２】
ステップＳ１０５においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５０４）は、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。なお、燃料ガス要求量の値がＱ１以上であるため（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０はインジェクタ２３ＡのＴｉ値を最大（例えば、９０％）に設定する。前記したように、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂには、通電から実際に開弁するまでのタイムラグ（無効時間）が存在するため、Ｔｉ値が最大の場合でも１００％未満の値となる。
【００７３】
ステップＳ１０６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５０５）は、燃料ガス要求量からインジェクタ２３Ａの噴射量を減算することによって、インジェクタ２３Ｂの噴射量を算出する。
ステップＳ１０７においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５０６）は、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、少なくともインジェクタ２３Ａの閉弁中にインジェクタ２３Ｂが開弁状態となるように、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻を設定する。
【００７４】
これによって、インジェクタ２３Ａの開弁中にインジェクタ２３Ｂの開弁が開始されるため、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である場合でも連続的に水素を供給できる。
図５に示す例においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの閉弁時刻（図５の時刻ｔ４）が、インジェクタ２３Ａのインターバル（図５（ｂ）のInt（Ａ））の終了時刻と一致するようにインジェクタ２３Ｂの開弁時刻（図５の時刻ｔ２）を設定する。
ステップＳ１０８においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理において設定したインターバル、噴射量、噴射タイミングに基づいてインジェクタ２３Ａ，２３Ｂを開閉制御する。
【００７５】
また、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１未満、つまり、低出力が要求されている場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１０９に進む。なお、ステップＳ１０９〜Ｓ１２７の処理は、インジェクタ２３Ｂによる水素供給の要否判定を、インジェクタ２３Ａの閉弁時刻（例えば、図５の時刻ｔ５）に行う場合に対応している。
【００７６】
ステップＳ１０９においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５０４）は、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。当該水素量は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻（例えば、図５の時刻ｔ４）における燃料ガス要求量の値に応じて算出される。
【００７７】
ステップＳ１１０においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５０７）は、インジェクタ２３Ｂのインターバルを設定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの閉弁時間（例えば、図５の時刻ｔ５〜ｔ７）を、インジェクタ２３Ｂのインターバルとして設定する。
ちなみに、インジェクタ２３Ａの閉弁時間は、インジェクタ２３Ａのインターバル（図５のInt（Ａ））から、インジェクタ２３Ａの開弁時間（図５の時刻ｔ４〜ｔ５）を減算することで求められる。
【００７８】
また、例えば図５（ｃ）に示す時刻ｔ４〜ｔ５の区間は、インジェクタ２３Ｂのインターバルに含まれていない。当該区間においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの開弁時間が終了したか否かを監視しており、インジェクタ２３Ｂは閉弁状態となっている。
ステップＳ１１１においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１０９で算出した噴射量を供給するようにインジェクタ２３Ａを開弁する。
【００７９】
ステップＳ１１２においてＥＣＵ５０（燃料ガス要求量積算部５０９）は、インジェクタ２３Ａが開弁している時間における燃料ガス要求量の増加分を、所定のサイクルタイム（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとに積算する。
ステップＳ１１３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量確定時刻設定部５０８）は、インジェクタ２３Ｂの噴射量確定時刻、つまり、インジェクタ２３Ａが開弁（ＯＮ）から閉弁（ＯＦＦ）に切り替わる時刻（例えば、図５の時刻ｔ５）になったか否かを判定する。
【００８０】
インジェクタ２３Ｂの噴射量確定時刻になった場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１４に進む。なお、インジェクタ２３Ｂの噴射量確定時刻においてインジェクタ２３Ａは、開弁状態から閉弁状態に切り替わる。一方、インジェクタ２３Ｂの噴射量確定時刻よりも前である場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１２に戻る。
【００８１】
ステップＳ１１４においてＥＣＵ５０（加減算器５１１、加算器５１２）は、前記したインジェクタ２３Ｂの噴射量確定時刻における燃料ガス要求量を算出する。
すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻（例えば、図５の時刻ｔ４）において算出した燃料ガス要求量からインジェクタ２３Ａの開弁時間（図５の時刻ｔ４〜ｔ５）における実噴射量を減算し、さらに時刻ｔ４〜ｔ５における燃料ガス要求量の増加分を加算する。これによって、インジェクタ２３Ａの閉弁時（図５の時刻ｔ５）において実質的にインジェクタ２３Ｂに要求される水素量を算出できる。
【００８２】
図４のステップＳ１１５においてＥＣＵ５０（第２比較部５１３）は、ステップＳ１１４で算出した燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上であるか否かを判定する。燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である場合（Ｓ１１５→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１６に進む。
ステップＳ１１６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４）は、ステップＳ１１４で算出した燃料ガス要求量と、ステップＳ１１５の比較結果とに基づいて、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。
【００８３】
例えば、図５の時刻ｔ７における燃料ガス要求量はＱ１未満であり（Ｓ１０３→Ｎｏ）、比較的小さな値となっている。その後、アクセル６１の開度が急増加して燃料ガス要求量が急増し、時刻ｔ８の燃料ガス要求量はＱ１以上となっている（Ｓ１１５→Ｙｅｓ）。
このような場合、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＢのＴｉ値が最大となるように設定する。これによって、燃料ガス要求量が急増した場合でも即座に対応できる。
【００８４】
ステップＳ１１７においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、インジェクタ２３Ｂのインターバルと噴射量とに基づいて、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（開弁時刻）を設定し、インジェクタ２３Ｂに出力する。
すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの閉弁時刻（例えば、図５の時刻ｔ８）における燃料要求量がＱ１以上である場合（Ｓ１１５→Ｙｅｓ）、インジェクタ２３Ｂの閉弁時刻（図５の時刻ｔ１０）がインジェクタ２３ＡのインターバルInt(Ａ)の終了時刻に一致するように、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（図５の時刻ｔ８）を設定する。これによって、インジェクタ２３Ａの閉弁後においてさらに燃料ガス要求量が増加した場合でも適切に水素を供給し、ストイキ不足を回避できる。
ステップＳ１１８においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１１６，Ｓ１１７で設定した噴射量・噴射タイミングに基づいてインジェクタ２３Ｂを開閉制御する。
【００８５】
また、燃料ガス要求量が閾値Ｑ１未満である場合（Ｓ１１５→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９においてＥＣＵ５０（第２比較部５１３）は、ステップＳ１１４で算出した燃料ガス要求量が閾値Ｑ２（第２閾値）以上であるか否かを判定する。
なお、閾値Ｑ２は、前記した閾値Ｑ１よりも小さい値であり、予め設定されて記憶手段（図示せず）に格納されている。閾値Ｑ２は、インジェクタ２３Ａの閉弁時間においてインジェクタ２３Ｂによる水素供給のアシストが必要であるか否かの判定基準となる値である。
燃料ガス要求量が閾値Ｑ２以上である場合（Ｓ１１９→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２０に進む。
【００８６】
ステップＳ１２０においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４）は、ステップＳ１１４で算出した燃料ガス要求量と、ステップＳ１１９の比較結果とに基づいて、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、図５の時刻ｔ１１における燃料ガス要求量（Ｑ２以上Ｑ１未満）に応じてインジェクタ２３ＢのＴｉ値を算出する。
ステップＳ１２１においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、インジェクタ２３Ｂのインターバルと噴射量とに基づいて、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定し、インジェクタ２３Ｂを開閉制御する（Ｓ１１８）。
【００８７】
すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの閉弁時刻（例えば、図５の時刻ｔ１３）が、インジェクタ２３ＡのインターバルInt(Ａ)の終了時刻に一致するように、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（図５の時刻ｔ１２）を設定する。
このように、インターバルの後半部分でインジェクタ２３Ｂを開弁することで、インジェクタ２３Ａの閉弁時間内に燃料ガス要求量が増大した場合のストイキ不足を回避できる。
【００８８】
ステップＳ１１９において燃料ガス要求量が閾値Ｑ２未満である場合（Ｓ１１９→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２においてＥＣＵ５０（第２比較部５１３）は、ステップＳ１１４において算出した燃料ガス要求量が閾値Ｑ３（第３閾値）以上であるか否かを判定する。
なお、閾値Ｑ３は、前記した閾値Ｑ２よりも小さい値であり、予め設定されて記憶手段（図示せず）に格納されている。閾値Ｑ３は、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）開始時において、当該インターバルInt（Ａ）内でインジェクタ２３Ｂによる水素供給のアシストが不要であるか否かの判定基準となる値である。
燃料ガス要求量が閾値Ｑ３以上である場合（Ｓ１２２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２３に進む。
【００８９】
ステップＳ１２３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５１４）は、ステップＳ１１４で算出した燃料ガス要求量と、ステップＳ１２２の比較結果とに基づいて、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、図５の時刻ｔ１４における燃料ガス要求量（Ｑ３以上Ｑ２未満）に応じてインジェクタ２３ＢのＴｉ値を算出する。
ステップＳ１２４においてＥＣＵ５０は、（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、図３のステップＳ１１０で設定したインジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間が、所定値Δｔ１以上であるか否かを判定する。前記した「連続閉弁時間」は、インジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ）から、インジェクタ２３Ｂの開弁時間を減算することで算出される。なお、所定値Δｔ１は、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）よりも短い時間であり、予め設定されている。
【００９０】
インジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間が所定値Δｔ１以上である場合（Ｓ１２４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２５に進む。
ステップＳ１２５においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、インジェクタ２３Ｂを開弁時間（図５の時刻ｔ１５〜ｔ１６）がインジェクタ２３ＢのインターバルInt(Ｂ５)の略中盤となるように、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（図５の時刻ｔ１５）を設定し、インジェクタ２３Ｂを開閉制御する（Ｓ１１８）。
つまり、ＥＣＵ５０は、インターバルInt(Ｂ５)内におけるインジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間が所定値以上とならないように、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻を設定する。これによって、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂから供給される水素を連続流に近づけ、ストイキ不足を回避できる。
【００９１】
また、インジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間が所定値Δｔ１未満である場合（Ｓ１２４→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２６に進む。
ステップＳ１２６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、インジェクタ２３Ｂを閉弁する時刻（例えば、図５の時刻ｔ７）がインジェクタ２３ＡのインターバルInt(Ａ)の終了時刻に一致するように、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（図５の時刻ｔ６）を設定し、インジェクタ２３Ｂを開閉制御する（Ｓ１１８）。
これによって、例えば、図５の時刻ｔ５〜ｔ７の間に燃料ガス要求量が増大した場合でも、インターバルの後半部分でインジェクタ２３Ｂを開弁することによって適切に水素供給できる。
【００９２】
ステップＳ１２２において燃料ガス要求量が閾値Ｑ３未満である場合（Ｓ１２２→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１２７に進む。ステップＳ１２７においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５１５）は、インジェクタ２３Ｂの噴射量をゼロに設定する。
例えば、図５に示す時刻ｔ１８における燃料ガス要求量は、閾値Ｑ３未満となっている。この場合、インジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ６）の間で燃料ガス要求量が増加する可能性は低いため、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＢのＴｉ値をゼロに設定する。これによって、無駄な水素供給を防止し、水素を効率的に利用できる。
【００９３】
＜効果＞
本実施形態に係る燃料電池システムＳ１によれば、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの各インターバルにおいて基本的にインジェクタ２３Ａから水素を噴射し、エゼクタ２４（図１参照）を介してアノード流路１１ａに水素を供給することとした。これによって、エゼクタ２４のノズル２４ｐ（図示せず）の周囲で負圧が発生し、配管ａ４、アノード流路１１ａ、配管ａ５，ａ６を含む循環流路で未反応の水素が循環するため、水素を効率的に利用できる。
【００９４】
また、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻において燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＡのＴｉ値を最大とし（Ｓ１０５）、かつ、足りない分の水素をインジェクタ２３Ｂによってアシストすることとした（Ｓ１０６）。したがって、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時から大流量の水素が必要である場合にも適切に対応できる。
また、この場合においてインジェクタ２３Ｂの閉弁時刻（図５の時刻ｔ４）をインジェクタ２３Ａのインターバル終了時刻に一致させるようにした（Ｓ１０７）。これによって、インジェクタ２３Ａのインターバル区間で連続的に水素供給を行うことができる。その結果、ストイキ不足を確実に回避し、燃料電池１１の発電性能を向上できる。
【００９５】
また、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時において燃料ガス要求量が閾値Ｑ１未満である場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａのインターバル閉弁時における燃料ガス要求量に応じてインジェクタ２３Ｂの噴射量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出することとした。このように、インジェクタ２３Ｂの噴射量をインジェクタ２３Ａの閉弁時に算出することで、インジェクタ２３Ａの閉弁時間において対応し切れない分の燃料ガスをインジェクタ２３Ｂによって過不足なくアシストできる。
【００９６】
また、インジェクタ２３Ｂの噴射量の算出タイミングを、インジェクタ２３Ａの噴射量の算出タイミングよりも遅らせることによって、燃料ガス要求量が急増した場合でも即座に対応し、ストイキ不足を回避できる。さらに、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂを時間的に交互に開弁することで、水素の供給を連続流に近づけることができる。
【００９７】
また、インジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間が比較的短い場合（Ｓ１２４→Ｎｏ）、当該インターバルの後半でインジェクタ２３Ｂを開弁することとした（Ｓ１２６）。これによって、インジェクタ２３Ａの閉弁時間内に燃料ガス要求量が増加した場合でも、インジェクタ２３Ｂから噴射される水素によって不足分を補うことができる。
このように、本実施形態では、インジェクタ２３Ａの開弁開始時と開弁終了時とにおいて燃料ガス要求量を算出し、その算出結果に応じてインジェクタ２３Ｂの噴射量・噴射タイミングを設定することで、水素を過不足なく適切に供給できる。その結果、燃料電池１１におけるストイキ不足の発生を防止し、燃料電池システムＳ１の発電性能を向上できる。
【００９８】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、第１実施形態と比較して、インジェクタ２３Ｂと並列に接続されるインジェクタ２３Ｃ（図示せず）を追加した点、及び各インジェクタの制御方法が異なるが、その他の点は第１実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する点については説明を省略する。
【００９９】
インジェクタ２３Ｃ（図示せず）は、前記したように、インジェクタ２３Ｂと並列に接続されている。つまり、インジェクタ２３Ｃの上流側は配管（図示せず）を介して配管ａ２（図１参照）に接続され、インジェクタ２３Ｃの下流側は配管（図示せず）を介して配管ａ４（図１参照）に接続されている。
なお、本実施形態においてインジェクタ２３Ｃが有するノズルの口径は、インジェクタ２３Ｂが有するノズルの口径よりも小さいものとする。
【０１００】
＜燃料電池システムの動作＞
次に、図６、図７に示すフローチャートについて、図８のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、図６、図７のフローチャートにおいて第１実施形態で説明した処理（図３、図４）と同様であるものについては、同じステップ番号を用いた。
図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、第１実施形態で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０３（図３参照）と同様である。
次に、ステップＳ２０１においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１０１で算出した燃料ガス要求量に応じてインジェクタ２３Ｂ，２３Ｃのインターバルを設定する。
【０１０１】
すなわち、ステップＳ２０１においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂ，２３ＣのインターバルInt（Ｂ），Int（Ｃ）を、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）と同一区間に設定する。これは、図５（ｂ），（ｃ）の時刻ｔ１〜ｔ４に示すように、インジェクタ２３Ａとインジェクタ２３Ｂとを時間的に重複して開弁させ、かつ、インジェクタ２３Ｃを閉弁状態とするためである。
【０１０２】
図６のステップＳ１０５〜Ｓ１０７，Ｓ１０８は、第１実施形態で説明したステップＳ１０５〜Ｓ１０７，Ｓ１０８（図３参照）の処理と同様である。つまり、ＥＣＵ５０は、時刻ｔ１において算出した燃料ガス要求量を満たすようにインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの噴射量などを算出する。
次に、ステップＳ２０２においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃの噴射量をゼロとする。すなわち、燃料ガス要求量がＱ１以上である場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０はインジェクタ２３Ａ，２３Ｂのみを用いて水素供給を行う。このように、ノズルの口径が大きいインジェクタ２３Ｂを用いることで、インジェクタ２３Ａの水素供給を適切にアシストできる。
なお、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃを略同じ頻度で使用するために、インジェクタ２３Ｂに代えてインジェクタ２３Ｃを開弁してもよい。
【０１０３】
燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以下である場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はインジェクタ２３Ａの噴射量を算出した後（Ｓ１０９）、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃのインターバルを設定し（Ｓ２０３）、インジェクタ２３Ａを開弁する（Ｓ１１１）。すなわち、ステップＳ２０３においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの閉弁時間（例えば、図８の時刻ｔ８〜ｔ１０）をインジェクタ２３Ｂ，２３ＣのインターバルInt（Ｂ３），Int（Ｃ３）として設定する。
【０１０４】
次に、ＥＣＵ５０は燃料ガス要求量の増加分を算出し（Ｓ１１２）、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃの噴射量確定時刻（例えば、図８の時刻ｔ５）になったか否かを判定する（Ｓ２０４）。
インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃの噴射量確定時刻となった場合（Ｓ２０４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１４に進む。一方、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃの噴射量確定時刻となっていない場合（Ｓ２０４→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ１１２に戻る。
【０１０５】
次に、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの開弁終了時刻における燃料ガス要求量を算出し（Ｓ１１４）、図７のステップＳ２０５において燃料ガス要求量が閾値Ｑ２以上であるか否かを判定する。前記したように、閾値Ｑ２は閾値Ｑ１よりも小さい値であり、予め設定されている。
ステップＳ２０６においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量を算出する。次に、ステップＳ２０７においてＥＣＵ５０は、インターバルInt（Ｂ）の後半で開弁するようにインジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定する（例えば、図８の時刻ｔ９，ｔ１２）。
前記したように、インジェクタ２３Ｂのノズルの口径は比較的大きいため、Ｔｉ値を適宜設定することにより、閾値Ｑ２以上の燃料ガス要求量に対応して噴射量を適切に制御できる。
【０１０６】
また、ノズルの口径が大きいインジェクタ２３Ｂを用いて水素供給を行うことで、短時間の通電で大流量の水素を噴射できる。したがって、インジェクタ２３Ｂへの通電時間を短縮し、インジェクタ２３Ｂの消費電力を低減できる。
ステップＳ２０８においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃの噴射量をゼロに設定すし、インジェクタ２３Ｂを開閉制御する（Ｓ２０９）。
【０１０７】
また、燃料ガス要求量が閾値Ｑ２未満である場合（Ｓ２０５→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの噴射量をゼロに設定する。
ステップＳ２１１においてＥＣＵ５０は、ステップＳ１１４において算出した燃料ガス要求量が閾値Ｑ３以上であるか否かを判定する。前記したように、閾値Ｑ３は閾値Ｑ２よりも小さい値であり、予め設定されている。
【０１０８】
燃料ガス要求量が閾値Ｑ３以上である場合（Ｓ２１１→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃから噴射すべき水素量（開弁時間[Ｔｉ値]）を算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、図８の時刻ｔ５における燃料ガス要求量（Ｑ３以上Ｑ２未満）に応じてインジェクタ２３ＣのＴｉ値を算出する。
【０１０９】
ステップＳ２１３においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃの連続閉弁時間が所定値Δｔ２以上であるか否かを判定する。なお、所定値Δｔ２は、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）よりも短い時間であり、予め設定されている。
インジェクタ２３Ｃの連続閉弁時間が所定値Δｔ２以上である場合（Ｓ２１３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃの開弁時間（図８の時刻ｔ１５〜ｔ１６）がインジェクタ２３ＣのインターバルInt(Ｃ５)の略中盤となるように、インジェクタ２３Ｃの噴射タイミング（図８の時刻ｔ１５）を設定し、インジェクタ２３Ｃを開閉制御する（Ｓ２１５）。
【０１１０】
また、インジェクタ２３Ｃの連続閉弁時間が所定値Δｔ２未満である場合（Ｓ２１３→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６においてＥＣＵ５０は、インターバルInt（Ｃ２）の後半で開弁するようにインジェクタ２３Ｃの噴射タイミングを設定し（例えば、図８の時刻ｔ６）、インジェクタ２３Ｃを開閉制御する（Ｓ２１７）。
【０１１１】
ステップＳ２１１において燃料ガス要求量が閾値Ｑ３未満である場合（Ｓ２１１→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ２１８に進む。ステップＳ２１８においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｃの噴射量（開弁時間[Ｔｉ値]）をゼロに設定する。
【０１１２】
このように、本実施形態では、インジェクタ２３Ａの閉弁時における燃料ガス要求量が閾値Ｑ２未満である場合（Ｓ２０５→Ｎｏ）、ノズルの口径が小さいインジェクタ２３Ｃを用いて水素供給をアシストすることとした。これによって、水素噴射量をきめ細かく制御し、燃料電池１１に対して水素を過不足なく供給できる。
【０１１３】
＜効果＞
本実施形態では、互いにノズルの口径の異なるインジェクタ２３Ｂ，２３Ｃによってインジェクタ２３Ａの水素供給をアシストする構成とした。
仮に、燃料ガス要求量が急増した場合（Ｓ２０５→Ｙｅｓ）、インジェクタ２３ＢのＴｉ値を適宜調整することで不足分の水素を即座に供給し、ストイキ不足を回避できる。また、インジェクタ２３Ｂとしてノズルの口径の大きいものを用いることで通電時間を短縮し、インジェクタ２３Ｂに要する消費電力を低減できる。
【０１１４】
また、インジェクタ２３Ａの閉弁時における燃料ガス要求量が閾値Ｑ２未満である場合（Ｓ２０５→Ｎｏ）、インジェクタ２３Ｃを開弁することによって、インジェクタ２３Ａの水素供給をアシストする。このように、ノズルの口径の小さいインジェクタ２３ＣのＴｉ値を適宜調整することで、燃料ガス要求量に応じて過不足なく水素を供給できる。
【０１１５】
≪第３実施形態≫
次に、図９〜図１８を参照しつつ、第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、アノード流路１１ａを通流する水素の圧力を目標圧力Ｐ０（図１３参照）に一致させるようにフィードバック制御を行う点、及びＥＣＵ５０の構成が第１実施形態とは異なるが、その他は第１実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する部分については説明を省略する。
【０１１６】
アノード流路１１ａ（図１参照）の流入口に接続される配管ａ４には、アノード流路１１ａに向かう水素の圧力（以下、アノード圧力と記す。）を検出する圧力センサ（図示せず）が設置されている。ＥＣＵ５０（図９参照）は、制御量であるアノード圧力を目標圧力Ｐ０と比較し、その比較結果に応じて、アノード圧力を目標圧力Ｐ０に一致させるようにインジェクタ２３Ａ，２３Ｂを制御する。なお、本実施形態において目標圧Ｐ０は、固定値である。
【０１１７】
＜ＥＣＵの構成＞
図９は、本実施形態に係る燃料電池システムが備えるＥＣＵのうち、インジェクタの制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
加減算器５２１は、前記した目標圧力Ｐ０からアノード圧力を減算することで偏差ΔＰを算出し、この偏差ΔＰをＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３、及び偏差比較部５２４に出力する。なお、目標圧力Ｐ０は、燃料電池１１に供給される水素量（燃料ガス供給量）の目標値に対応している。
【０１１８】
ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２は、加減算器５２１から入力される偏差ΔＰに基づいて、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量（開弁時間［Ｔｉ値］）を算出する。なお、偏差ΔＰが大きいほど（つまり、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の不足分が大きいほど）、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量も多くなる。ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２は、算出した水素量をＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３、ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５、及びＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８に出力する。
【０１１９】
ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３は、加減算器５２１から入力される偏差ΔＰと、ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２から入力される水素量と、に基づいて、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量を算出する。すなわち、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３は、インジェクタ２３Ａのみでは不足する分の水素量を補うように、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量を算出する。ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３は、算出した水素量をＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６及びＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９に出力する。
【０１２０】
また、アノード圧力が閾値Ｐ１以下である旨の情報が圧力比較部５２７から入力された場合、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３は、その比較結果に基づいてインジェクタ２３Ｂの噴射量を算出する。
【０１２１】
偏差比較部５２４は、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時刻において、加減算器５２１から入力される偏差ΔＰと、所定の閾値ΔＰα，ΔＰβ（ΔＰα＞ΔＰβ）と、をそれぞれ比較する。偏差比較部５２４は、その比較結果をＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５及びＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６に出力する。なお、閾値ΔＰα，ΔＰβについては後記する。
【０１２２】
ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５は、ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２から入力される噴射量と、偏差比較部５２４から入力される比較結果と、に基づいて、インジェクタ２３Ｂのインターバルを設定する。例えば、インターバル開始時刻における偏差ΔＰが比較的大きい（ΔＰα以上である）場合、ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５は、インジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ１）を、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）に一致させる（図１３の時刻ｔ１〜ｔ４）。
【０１２３】
ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６は、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３から入力されるインジェクタ２３Ｂの噴射量と、偏差比較部か５２４から入力される比較結果と、ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５から入力されるインターバルと、に基づいて、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（開弁時刻）を算出する。ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６は、算出した噴射タイミングをＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９に出力する。
【０１２４】
また、アノード圧力が閾値Ｐ１以下である旨の情報が圧力比較部５２７から入力された場合、ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６は、改めてインジェクタ２３Ｂの開弁時刻を設定する（図１３（ｃ）の時刻ｔ１９）。
【０１２５】
圧力比較部５２７は、所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとにアノード圧力を目標圧力Ｐ０及び閾値Ｐ１と比較し、その比較結果をＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８及びＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９に出力する。なお、閾値Ｐ１については後記する。
【０１２６】
ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８は、ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２及び圧力比較部５２７から入力される信号に応じて、インジェクタ２３Ａの駆動を制御する。
ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９は、ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３、ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６、及び圧力比較部５２７から入力される信号に応じて、インジェクタ２３Ｂの駆動を制御する。
【０１２７】
＜燃料電池システムの動作＞
以下では、ＥＣＵ５０が実行する通常制御、起動時制御、及び高出力時制御について順次説明する。まず、図１０〜図１２のフローチャート及び図１３のタイムチャートを参照しつつ、通常制御について説明する。なお、通常制御を行う際、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）を一定とし、アノード圧力の変化に応じてインジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ）を調整するようにした。
【０１２８】
＜通常制御＞
インジェクタ２３Ａのインターバル開始時（ＳＴＡＲＴ）、ステップＳ３０１においてＥＣＵ５０（加減算器５２１）は、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の偏差ΔＰ（つまり、不足分）を算出する。
ステップＳ３０２においてＥＣＵ（偏差比較部５２４）は、ステップＳ３０１で算出した偏差ΔＰが、閾値ΔＰα以上であるか否かを判定する。前記した閾値Ｐαは、インジェクタ２３Ａのみから最大のＯＮデューティで水素を噴射した場合、インターバルInt（Ａ）内で偏差ΔＰを所定値以下まで低減できるか否かの判定基準となる値である。図１３（ａ）に示すように、本実施形態では、（閾値Ｐα）＝（目標圧力Ｐ０）−（所定値Ｐ１）とした。
【０１２９】
偏差ΔＰが閾値Ｐα以上である場合（Ｓ３０２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３０３に進む。この場合、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の不足分が大きく高出力が要求されるため、インジェクタ２３Ｂによるアシストが確実に必要になる（図１３（ａ）の時刻ｔ１）。
ステップＳ３０３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５）は、インジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ１）を、インジェクタ２３ＡのインターバルInt（Ａ）に一致させる（図１３の時刻ｔ１〜ｔ４）。
【０１３０】
ステップＳ３０４においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２）は、インジェクタ２３Ａから噴射すべき水素量を算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３ＡのＴｉ値の上限値（例えば、９０％）に対応する水素量を算出する。
【０１３１】
ステップＳ３０５においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３）は、インジェクタ２３Ｂから噴射すべき水素量を算出する。すなわち、ＥＣＵ５０は、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の偏差を小さくして、インジェクタ２３Ａの噴射量の不足分を補うようにインジェクタ２３Ｂの噴射量を算出する。
【０１３２】
ステップＳ３０６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６）は、インジェクタ２３Ｂの開弁期間の少なくとも一部がインジェクタ２３Ａの閉弁期間に重なるように、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定する。
すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの閉弁時刻（図１３の時刻ｔ４）が、インジェクタ２３Ａのインターバル（図１３のInt（Ａ））の終了時刻と一致するようにインジェクタ２３Ｂの開弁時刻（図１３の時刻ｔ２）を設定する。このようにインジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定することで、大流量の水素を連続的に供給できる。
【０１３３】
図１１のステップＳ３０７においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８は、インジェクタ２３Ａを開弁する（図１３の時刻ｔ１）。
ステップＳ３０８においてＥＣＵ５０（圧力比較部５２７）は、アノード圧力が目標圧力Ｐ０以下であるか否かを判定する。アノード圧力が目標圧力Ｐ０以下である場合（Ｓ３０８→Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻になっているか否かを判定する。
【０１３４】
インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻になっていない場合（Ｓ３０９→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３０７に戻る。一方、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻になっている場合（Ｓ３０９→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１０においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ｂを開弁する（図１３の時刻ｔ２）。
【０１３５】
ステップＳ３１１においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａの噴射時間が経過しているか否かを判定する。なお、当該噴射時間は、ＩＮＪ Ａ噴射量算出部５２２によって算出される噴射量に対応している。
インジェクタ２３Ａの噴射時間が経過していない場合（Ｓ３１１→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３０７に戻る。一方、インジェクタ２３Ａの噴射時間が経過している場合（Ｓ３１１→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１２においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８）は、インジェクタ２３Ａを閉弁する（図１３の時刻ｔ３）。
【０１３６】
ステップＳ３１３においてＥＣＵ５０（圧力比較部５２７）は、アノード圧力が目標圧力Ｐ０以下であるか否かを判定する。アノード圧力Ｐが目標圧力Ｐ０以下である場合（Ｓ３１３→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１４においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２８）は、インジェクタ２３Ｂの噴射時間が経過したか否かを判定する。
インジェクタ２３Ｂの噴射時間が経過していない場合（Ｓ３１４→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３１０に戻る。一方、インジェクタ２３Ｂの噴射時間が経過している場合（Ｓ３１４→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１５においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ｂを閉弁する（図１３の時刻４）。
【０１３７】
また、ステップＳ３０８においてアノード圧力Ｐが目標圧力Ｐ０を超えている場合（Ｓ３０８→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８）は、インジェクタ２３Ａを閉弁する（図１３の時刻ｔ１２、ｔ１８）。このように、アノード圧力が目標圧力Ｐ０を超えているとき、即座にインジェクタ２３Ａを閉弁することによって水素の無駄な消費を抑制できる。
【０１３８】
ステップＳ３１７においてＥＣＵ５０（圧力比較部５２７）は、アノード圧力Ｐが閾値Ｐ１以上であるか否かを判定する。前記した閾値Ｐ１（図１３（ａ）参照）は、インジェクタ２３Ｂを開弁してアノード圧力を上昇させる必要があるか否かの判定基準となる値である。
アノード圧力が閾値Ｐ１以上である場合（Ｓ３１７→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１８においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの今回のインターバルが終了したか否かを判定する。
【０１３９】
インジェクタ２３Ｂのインターバルが終了していない場合（Ｓ３１８→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３１７に戻る。一方、インジェクタ２３Ｂのインターバルが終了している場合（Ｓ３１８→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理は次のインターバルに移行する（ＥＮＤ）。
【０１４０】
また、ステップＳ３１７においてアノード圧力が閾値Ｐ１未満である場合（Ｓ３１７→Ｎｏ）、ステップＳ３１９においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３）は、インジェクタ２３Ｂの噴射量を算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３１９の処理時におけるアノード圧力に応じて、アノード圧力を目標圧力Ｐ０に近づけるようにインジェクタ２３Ｂの噴射量を算出する。
【０１４１】
ステップＳ３２０においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ｂを開閉する（図１３の時刻ｔ１９，ｔ２０）。このように、インジェクタ２３Ａの閉弁によってアノード圧力が急低下した場合でも（Ｓ３１７→Ｎｏ）、インジェクタ２３Ｂを開弁することで、アノード圧力を上昇させることができる。
【０１４２】
図１０のステップＳ３０２において偏差ΔＰが閾値Ｐα以上でない場合（Ｓ３０２→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ３２１に進む。この場合、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の不足分が比較的小さく低出力が要求されている。ステップＳ３２１においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂインターバル設定部５２５）は、インジェクタ２３ＢのインターバルInt（Ｂ２）を、インジェクタ２３Ａの閉弁時間とする（例えば、図１３の時刻ｔ５〜ｔ７）。
【０１４３】
ステップＳ３２２においてＥＣＵ５０（偏差比較部５２４）は、偏差ΔＰが閾値Ｐβ以上であるか否かを判定する。図１３（ａ）に示す閾値Ｐβは、インジェクタ２３Ｂの連続閉弁時間を所定値以下に抑えるために、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミング（インジェクタ２３Ａの閉弁直後か、閉弁時間の中盤か）を設定する際の判定基準となる閾値である。
【０１４４】
偏差ΔＰが閾値Ｐβ以上である場合（Ｓ３２２→Ｙｅｓ）、ステップＳ３２３，Ｓ３２４においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの噴射量を順次算出する。ステップＳ３２５においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの開弁時刻をインジェクタ２３Ａの閉弁時刻に設定する（図１３の時刻ｔ５、ｔ１５）。これによって、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂによって連続的に水素を供給できる。
【０１４５】
なお、ＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの開弁期間（例えば、図１３の時刻ｔ１５〜ｔ１６）が、インジェクタ２３Ａの閉弁期間（図１３の時刻ｔ１５〜ｔ１７）の中央付近の時刻を含むようにすることが好ましい。これによって、燃料電池１１に供給される水素を連続流に近づけることができる。
【０１４６】
ステップＳ３２２において偏差ΔＰが閾値Ｐβ未満である場合（Ｓ３２２→Ｎｏ）、ステップＳ３２６，Ｓ３２７においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂの噴射量を順次算出する。
ステップＳ３２８においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻をインジェクタ２３Ａの閉弁時間の中盤に設定する（図１３の時刻ｔ９）。つまり、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂがいずれも閉弁している連続的な時間（例えば、時間（ｔ９−ｔ８）：図１３参照）が所定時間以上にならないように、インジェクタ２３Ｂの開弁時刻を設定する。前記した所定時間は、燃料電池１１でストイキ不足が生じないように適宜設定される。
【０１４７】
インジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定した後（Ｓ３２５，Ｓ３２８）、ＥＣＵ５０の処理は図１２のステップＳ３０７に進む。
図１２に示す処理内容は、ＥＣＵ５０がインジェクタ２３Ａを閉弁した後（Ｓ３１２）、インジェクタ２３Ｂの噴射開始時刻になった場合（Ｓ３５１→Ｙｅｓ）、インジェクタ２３Ｂを開弁する点が（Ｓ３５２）、図１１の処理と異なっている。なお、その他の処理については図１１と同様である（図１２のステップ番号は図１１に対応している）。したがって、図１２に示すフローチャートについては詳細な説明を省略する。
【０１４８】
＜起動時制御＞
次に、システム起動時の制御について、図１４のフローチャート、及び図１５のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、起動時制御は、アノード流路１１ａに向けて水素ガスを投入する水素ガス投入処理と、アノード流路１１ａのガスを水素に置換するアノードガス置換処理と、を含んでいる（図１５参照）。
【０１４９】
ＥＣＵ５０は、起動スイッチ（ＩＧ）からＯＮ信号が入力された場合に起動時制御を開始する（ＳＴＡＲＴ）。
ステップＳ４０１においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバル及びＯＮデューティを読み込む。本実施形態では、システム起動時におけるインジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを固定値とし、各ＯＮデューティも固定値とした（図１５の時刻ｔ１〜ｔ２）。
【０１５０】
ステップＳ４０２においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８）は、ステップＳ４０１で読み込んだインターバル及びＯＮデューティに基づいて、インジェクタ２３Ａを開閉する。
同様に、ステップＳ４０３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ｂを開閉する。ここで、ＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６）は、インジェクタ２３Ｂの開弁時刻をインジェクタ２３Ａの閉弁時刻に設定する。これによって、二つのインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの噴射によってアノード流路１１ａを通流する水素を連続流に近づけることができる。
【０１５１】
なお、インジェクタ２３Ｂの開弁期間の少なくとも一部がインジェクタ２３Ａの閉弁期間に重なるようにすればよく、インジェクタ２３Ｂの噴射タイミングは図１５に示す例に限定されない。
ステップＳ４０２，Ｓ４０３の処理によって、時間の経過とともにアノード流路１１ａ（配管ａ４）の水素濃度は上昇する（図１５の時刻ｔ１〜ｔ２）。
【０１５２】
ステップＳ４０４においてＥＣＵ５０は、配管ａ４に設置された濃度センサ（図示せず）によって検出される水素濃度ＱＨが所定値Ｑ１以上であるか否かを判定する。所定値Ｑ１は、アノード流路１１ａ（図１参照）のガスを置換するアノードガス置換処理を開始するか否かの判定基準となる閾値である。
水素濃度ＱＨが所定値Ｑ１未満である場合（Ｓ４０４→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４０２に戻る。一方、水素濃度ＱＨが所定値Ｑ１以上である場合（Ｓ４０４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４０５に進む。
【０１５３】
ステップＳ４０５においてＥＣＵ５０は、アノードガス置換を行うために、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバル及びＯＮデューティを変更する。すなわち、図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、水素ガス投入処理の場合よりも長いインターバルInt（Ａ２）を設定する。
【０１５４】
ステップＳ４０６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８、ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂを開閉する。なお、ＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部５２６）は、インジェクタ２３Ｂの開弁時刻をインジェクタ２３Ａの閉弁時刻に設定する。これによって、アノード流路１１ａに向けて大流量の水素を連続的に供給できる。
また、ＥＣＵ５０は、図１５の時刻ｔ２〜ｔ３においてパージ弁２５（図１参照）を開弁する。これによって、配管ａ４、アノード流路１１ａ、配管ａ５，ａ６（図１参照）に溜めらていたガスは、配管ａ７，ａ８を介して希釈器３２に流入し、車外に排出される。
【０１５５】
ステップＳ４０７においてＥＣＵ５０は、水素濃度ＱＨが所定値Ｑ２以上であるか否かを判定する。前記した所定値Ｑ２は、システム起動時にアノードガスを水素に置換した後、通常制御に切り替えるか否かの判定基準となる閾値である。水素濃度ＱＨが所定値Ｑ２未満である場合（Ｓ４０７→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４０７に戻る。一方、水素濃度ＱＨが所定値Ｑ２以上である場合（Ｓ４０７→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は起動時制御を終了し（ＥＮＤ）、通常制御に移行する。
【０１５６】
＜高出力時制御：ＩＮＪ Ａ＞
次に、高出力時制御でインジェクタ２３Ａを駆動する処理について、図１６のフローチャート、及び図１８のタイムチャートを参照しつつ説明する。
図１６のステップＳ４１１においてＥＣＵ５０は、ＶＣＵ４１に接続される電流検出器（図示せず）の検出値が、所定値Ｉ１以上であるか否かを判定する。所定値Ｉ１は、前記した通常制御から高出力時制御に切り替えるか否かの判定基準となる閾値である。電流値が所定値Ｉ１未満である場合（Ｓ４１１→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は通常制御を継続しつつ、ステップＳ４１１の処理を繰り返す。一方、電流値が所定値Ｉ１以上である場合（Ｓ４１１→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４１２に進む。
【０１５７】
ステップＳ４１２においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａのインターバル及びＯＮデューティ（例えば、８０％）を読み込む。
ステップＳ４１３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５２８）は、ステップＳ４１２で設定したインターバル及びＯＮデューティでインジェクタ２３Ａを開閉する。
ステップＳ４１４においてＥＣＵ５０は、電流値が所定値Ｉ２以下であるか否かを判定する。前記した所定値Ｉ２は、インジェクタ２３ＡのＯＮデューティをさらに高めるか否かの判定基準となる閾値である。
【０１５８】
電流値が所定値Ｉ２以下である場合（Ｓ４１４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は処理を終了する（ＥＮＤ：次回のインターバルに移る）。一方、電流値が所定値Ｉ２を超えている場合（Ｓ４１４→Ｎｏ）、ステップＳ４１５においてＥＣＵ５０は、インジェクタ２３Ａのインターバル及びＯＮデューティを再び読み込む。なお、本実施形態では、インジェクタ２３Ａのインターバルは変更せず、ＯＮデューティを８０％（Ｓ４１２）から９０％（Ｓ４１３）に上昇させるようにした。
【０１５９】
ステップＳ４１６においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ａ駆動制御部５３７）は、ステップＳ４１５で読み込んだＯＮデューティ及びインターバルで、インジェクタ２３Ａを開閉する。つまり、ＥＣＵ５０は、燃料電池１１から取り出される電流値が大きい場合（Ｓ４１４→Ｙｅｓ）、比較的高いＯＮデューティでインジェクタ２３Ａを駆動する（Ｓ４１５、Ｓ４１６）。これによって、燃料電池１１のアノード流路１１ａに向けて大流量の水素が供給され、高出力状態を維持できる。
【０１６０】
＜高出力時制御：ＩＮＪ Ｂ＞
次に、高出力時制御でインジェクタ２３Ｂを駆動する処理について、図１７のフローチャート、及び図１８のタイムチャートを参照しつつ説明する。
図１７のステップＳ４２１においてＥＣＵ５０（圧力比較部５２７）は、アノード圧力が閾値Ｐ３以下であるか否かを判定する。前記した閾値Ｐ３（図１８参照）は、インジェクタ２３Ａのみでは不足する分の水素を補うためにインジェクタ２３Ｂを開弁するか否かの判定基準となる閾値である。
【０１６１】
アノード圧力が閾値Ｐ３を超えている場合（Ｓ４２１→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はステップＳ４２１の処理を繰り返す。一方、アノード圧力が閾値Ｐ３以下である場合（Ｓ４２１→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４２２に進む。
ステップＳ４２２においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部５２３）は、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御に基づいて、インジェクタ２３Ｂの噴射量（つまり、ＯＮデューティ）を算出する。
【０１６２】
ステップＳ４２３においてＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５２９）は、ステップＳ４２２で算出した噴射量に対応するＯＮデューティでインジェクタ２３Ｂを開弁する。
ステップＳ４２４においてＥＣＵ５０は、噴射時間が経過したか否かを判定する。噴射時間が経過していない場合（Ｓ４２４→Ｎｏ）、ＥＣＵ５０の処理はステップＳ４２３に戻る。一方、噴射時間が経過した場合（Ｓ４２４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０（ＩＮＪ Ｂ駆動制御部５３８）は、インジェクタ２３Ｂを閉弁して処理を終了する（ＥＮＤ：通常制御に移行）。
【０１６３】
＜効果＞
本実施形態では、目標圧力Ｐ０に対するアノード圧力の偏差ΔＰに応じて、インジェクタ２３Ｂの開弁時刻及び開弁時間を適宜設定するようにした（Ｓ３０２、Ｓ３２２、Ｓ３２６）。これによって、きめ細かなフィードバック制御を実行でき、目標圧力Ｐ０に対する偏差ΔＰを打ち消すように各インジェクタ２３Ａ，２３Ｂを制御できる。
【０１６４】
また、本実施形態では、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのうち少なくとも一つが開弁している間、アノード圧力が目標圧力Ｐ０を超えているか否かをＥＣＵ５０が監視する処理を行う（Ｓ３０８，Ｓ３１３）。アノード圧力が目標圧力Ｐ０を超えている場合（Ｓ３０８→Ｎｏ，Ｓ３１３→Ｎｏ）、各インジェクタ２３Ａ，２３Ｂによる水素供給を一旦打ち切ることで（Ｓ３１５、Ｓ３１６）、水素の無駄な消費を低減できる。
また、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのいずれも閉弁している間にアノード圧力が所定圧力Ｐ１を下回った場合（Ｓ３１７→Ｎｏ）、即座にインジェクタ２３Ｂから水素を噴射することで（Ｓ３２０）、ストイキ不足を確実に回避できる。
【０１６５】
また、インジェクタ２３Ａから水素を噴射することで、エゼクタ２４（図１参照）が有するノズル２４ｐの周囲で負圧を発生させ、配管ａ４，アノード流路１１ａ、配管ａ５，ａ６を含む循環流路でオフガスを循環させることができる。つまり、未反応の水素をアノード流路１１ａに戻すことによって、水素を高効率で消費できる。
一方、インジェクタ２３Ｂから水素を噴射することで、配管ｂ２，ａ４を介して高濃度の水素が直接的にアノード流路１１ａに供給されると共に、アノード流路１１ａの水素圧が高応答で変化する。したがって、インジェクタ２３Ｂの噴射量及び噴射タイミングを調整することで、アノード流路１１ａの圧力及び水素濃度を適切な範囲に維持できる。
【０１６６】
また、燃料電池システムの起動時において、各インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバル及びＯＮデューティを固定してシーケンス制御を実行するようにした。このようなシーケンス制御を行う際、インジェクタ２３Ａの閉弁時間にインジェクタ２３Ｂを開弁することで（Ｓ４０２，Ｓ４０３）、アノード流路１１ａに向かう水素を連続流に近づけることができる。したがって、アノード流路１１ａの水素濃度を速やかに上昇させることができる。
【０１６７】
また、本実施形態では、高出力時制御を行う際、インジェクタ２３ＡのＯＮデューティを固定し（Ｓ４１２，Ｓ４１５）、インジェクタ２３Ａで足りない分をインジェクタ２３Ｂで補うようにした（Ｓ４２１→Ｙｅｓ、Ｓ４２３）。つまり、大流量の水素をインジェクタ２３Ａから供給しつつ、インジェクタ２３Ｂによって水素供給をアシストすることで、アノード流路１１ａに向けて適切な流量の水素を供給し、高出力状態を維持できる。
【０１６８】
≪変形例≫
以上、本発明に係る燃料電池システムＳ１について前記各実施形態により説明したが、本発明の実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
図１９は、本発明の変形例に係る燃料電池システムの全体構成図である。図１９に示す燃料電池システムＳ２は、２つの水素タンク２１Ａ，２１Ｂを備えている。インジェクタ２３Ａ（第１燃料ガス噴射装置）は、第１実施形態と同様に、上流側が配管ａ２、遮断弁２２Ａ、配管ａ１を介して水素タンク２１Ａに接続され、下流側が配管ａ３を介してエゼクタ２４に接続されている。一方、インジェクタ２３Ｂ（第１燃料ガス噴射装置）は、上流側が配管ｄ２、遮断弁２２Ｂ、配管ｄ１を介して水素タンク２１Ｂに接続され、下流側が配管ｄ３を介して配管ａ４に接続されている。
【０１６９】
この場合、インジェクタ２３Ａが設けられる「第１燃料ガス供給流路」は、配管ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を含んで構成される。また、インジェクタ２３Ｂが設けられる「第２燃料ガス供給流路」は、配管ｄ１，ｄ２，ｄ３を含んで構成される。
なお、その他の構成及びインジェクタ２３Ａ，２３Ｂの制御方法は、第１実施形態と同様であるから説明を省略する。図１９に示す構成の場合でも、第１実施形態で説明した場合と同様の作用・効果を奏する。
【０１７０】
また、前記各実施形態では、インジェクタ２３Ｂ（及び２３Ｃ）による噴射量・噴射タイミングを設定する際に３つの閾値（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を用いる例を示したが、これに限らない。すなわち、使用する閾値は２つ以下でもよいし、４つ以上でもよい。
また、第１実施形態では、インジェクタ２３Ａの閉弁時における燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上である場合や（Ｓ１１５→Ｙｅｓ：図４参照）、閾値Ｑ２以上Ｑ１未満である場合（Ｓ１１９→Ｙｅｓ：図４参照）、インターバルの後半でインジェクタ２３Ｂを開弁する場合について説明したが、これに限らない。つまり、インジェクタ２３Ｂを開弁するタイミングを適宜変更し、例えばインターバルの前半又は中盤でインジェクタ２３Ｂを開弁してもよい。
【０１７１】
また、第１実施形態では、インジェクタ２３Ａのインターバル開始時における燃料ガス要求量が閾値Ｑ１以上であるとき（Ｓ１０３→Ｙｅｓ：図３参照）、インジェクタ２３Ｂのインターバルをインジェクタ２３Ａのインターバルと同一区間とする場合について説明したが（Ｓ１０４：図３参照）、これに限らない。すなわち、インジェクタ２３Ａのインターバル終了時刻においてインジェクタ２３Ｂの開弁が終了し、かつ、前記した燃料ガス要求量が満たされるように、インジェクタ２３Ｂのインターバルを適宜設定してもよい。
また、例えば、燃料ガス要求量の大小に関わらず、インターバルInt（Ｂ）の中盤に開弁するようにインジェクタ２３Ｂの噴射タイミングを設定してもよい。
【０１７２】
また、第２実施形態では、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃの噴射量・噴射タイミングの設定をインジェクタ２３Ａの閉弁時に行う場合について説明したが、これに限らない。すなわち、インジェクタ２３Ａの閉弁時にインジェクタ２３Ｂの噴射量・噴射タイミングを設定し、さらにインジェクタ２３Ｂの閉弁時にインジェクタ２３Ｃの噴射量・噴射タイミングを設定してもよい。これによって、よりきめ細かく水素供給を行うことが可能となる。
【０１７３】
また、第２実施形態では、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃのインターバルの開始時刻及び終了時刻をそれぞれ同一時刻に設定する場合について説明したが、これに限らない。例えば、インジェクタ２３Ａの閉弁時間を２等分し、前半をインジェクタ２３Ｂのインターバルとし、後半をインジェクタ２３Ｃのインターバルとしてもよい。この場合において、インジェクタ２３Ｃの噴射量・噴射タイミングを、インジェクタ２３Ａの閉弁時刻に設定してもよいし、インジェクタ２３Ｂの閉弁時刻に設定してもよい。
また、第２実施形態では、インジェクタ２３Ｂのノズルの口径が、インジェクタ２３Ｃのノズルの口径よりも大きい場合について説明したが、これに限らない。すなわち、インジェクタ２３Ｂ，２３Ｃとして同一口径のノズルを有するものを使用してもよい。
【０１７４】
また、前記各実施形態では、ＥＣＵ５０が、燃料電池１１の目標発電電流、アノード流路１１ａの目標圧力、パージ弁２５が開弁した際のパージ量などに基づいて燃料ガス要求量を算出する場合について説明したが、これに限らない。例えば、燃料電池１１のセル電圧や温度なども考慮して燃料ガス要求量を算出してもよい。また、燃料電池システムＳ１，Ｓ２が搭載される燃料自動車のアクセル開度に応じて燃料ガス要求量を算出してもよい。
また、前記各実施形態では、燃料ガスとして水素を用いる場合について説明したが、燃料ガスとして天然ガスなどを用いてもよい。
【０１７５】
また、前記各実施形態では、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを可変とする場合について説明したが、これに限らない。すなわち、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを固定値にしてもよい。
【０１７６】
また、第１実施形態では、高出力が要求される場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを同一区間に設定する場合について説明したが（Ｓ１０４）、これに限らない。すなわち、要求される出力の高低に関わらず、インジェクタ２３Ａ，２３Ｂのインターバルを同一区間に設定してもよい。
【０１７７】
また、第１実施形態では、低出力が要求される場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、インジェクタ２３Ａの開弁終了時における燃料ガス要求量に応じてインジェクタ２３Ｂの噴射量を設定する場合について説明したが（Ｓ１１６）、これに限らない。すなわち、要求される出力の高低に関わらず、インジェクタ２３Ａの開弁終了時における燃料ガス要求量に応じて、インジェクタ２３Ｂの噴射量を設定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１７８】
Ｓ１，Ｓ２  燃料電池システム
１１  燃料電池
１１ａ  アノード流路（燃料ガス流路）
１１ｃ  カソード流路（酸化剤ガス流路）
２１，２１Ａ，２１Ｂ  水素タンク
２３Ａ  インジェクタ（第１燃料ガス噴射装置）
２３Ｂ  インジェクタ（第２燃料ガス噴射装置）
２４  エゼクタ
２５  パージ弁
５０  ＥＣＵ（制御手段）
５０１  燃料ガス要求量算出部（燃料ガス要求量算出手段）
５０２  ＩＮＪ Ａインターバル設定部（インターバル設定手段）
５０３  第１比較部
５０４  ＩＮＪ Ａ噴射量算出部（第１開弁時間算出手段）
５０５，５１４  ＩＮＪ Ｂ噴射量算出部（第２開弁時間算出手段）
５０６，５１５  ＩＮＪ Ｂ噴射タイミング設定部（噴射開始時刻設定手段）
５０７  ＩＮＪ Ｂインターバル設定部（インターバル設定手段）
５０８  ＩＮＪ Ｂ噴射量確定時刻設定部
５０９  燃料ガス要求量積算部（燃料ガス要求量算出手段）
５１０  ＩＮＪ Ａ実噴射量積算部
５１１  加減算器
５１２  加算器
５１３  第２比較部
６１  アクセル
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４  配管（第１燃料ガス供給流路）
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｄ１，ｄ２，ｄ３  配管（第２燃料ガス供給流路）
ａ５，ａ７，ａ８  配管（燃料オフガス排出流路）
ａ６（戻り流路）
【図１】
2014123555.tif 000003
【図２】
2014123555.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014123555.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014123555.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014123555.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014123555.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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