(57)【要約】【課題】高圧タンクを並列に配置し、タンクごとに遮断弁、レギュレータを設けた燃料ガス供給装置において、遮断弁とレギュレータの間に残留する燃料ガスを有効に利用し、システム停止時の消費又は排気すべき燃料ガス量を抑制し、燃費の悪化を抑制するとともに、迅速にシステムを停止できるようにする。【解決手段】燃料ガス供給先装置に対して並列に接続された高圧燃料タンクと、高圧燃料タンクごとに設けられた遮断弁と、各遮断弁と燃料ガス供給先装置とを接続する流路のうち、燃料ガス供給先装置に対して並列に配設された部分に、高圧燃料タンクごとに設けられたレギュレータと、各遮断弁を開閉制御する制御手段とを備える。前記制御手段は、レギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在する遮断弁のうち、レギュレータ圧の大きさに基づいて少なくとも一つを選択して閉弁する。【選択図】    図３
2006310236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス供給先装置に対して並列に接続された複数の高圧燃料タンクと、
高圧燃料タンクと燃料ガス供給先装置との間を接続するガス通路のうち、燃料ガス供給先装置に対して並列に配設されて複数の高圧燃料タンクに接続する上流ガス通路と、
上流ガス通路において各高圧燃料タンクの流出口に対応して設けられた遮断弁と、
上流ガス通路において各遮断弁の下流に設けられた燃料ガス圧を調圧するレギュレータと、
各上流ガス通路における遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの存在量に関係する情報を検出する検出装置と、
前記検出した燃料ガスの存在量に関係する情報に基づいて各遮断弁を開閉制御する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料ガス供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、各上流ガス通路のうち燃料ガスの存在量が大きい通路に対応する遮断弁を閉弁することを特徴とする請求項１記載の燃料ガス供給装置。
【請求項３】
前記制御手段は、各上流ガス通路のうち燃料ガスの存在量が小さい通路に対応する遮断弁を開弁することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料ガス供給装置。
【請求項４】
前記制御手段は、燃料ガスの存在量に関係する情報のうち各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、少なくとも一つの遮断弁を選択して閉弁することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項５】
前記制御手段は、レギュレータ圧が最も大きい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して閉弁することを特徴とする請求項４記載の燃料ガス供給装置。
【請求項６】
前記制御手段は、燃料ガスの存在量に関係する情報のうち各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、少なくとも一つの遮断弁を選択して開弁することを特徴とする請求項４又は５記載の燃料ガス供給装置。
【請求項７】
前記制御手段は、レギュレータ圧が最も小さい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して開弁することを特徴とする請求項６記載の燃料ガス供給装置。
【請求項８】
前記制御手段は、予めレギュレータ圧が小さくなるように設定されている高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して開弁することを特徴とする請求項６記載の燃料ガス供給装置。
【請求項９】
前記制御手段は、燃料ガス供給先装置の起動時に全ての遮断弁を開弁することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、高圧燃料タンクの燃料ガス残量に基づいてレギュレータ圧の大きさを判断することを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項１１】
更に、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの消費状態を判定する判定手段を備え、
前記制御手段は、前記判定手段において消費されていると判定した場合、高圧タンクごと個別に遮断弁を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項１２】
燃料ガス供給先装置に対して並列に接続された複数の高圧燃料タンクと、
高圧燃料タンクと燃料ガス供給先装置との間を接続するガス通路のうち、燃料ガス供給先装置に対して並列に配設されて複数の高圧燃料タンクに接続する上流ガス通路と、
上流ガス通路において各高圧燃料タンクの流出口に対応して設けられた遮断弁と、
上流ガス通路において各遮断弁の下流に設けられた燃料ガス圧を調圧するレギュレータと、
各遮断弁を開閉制御する制御手段と、
各高圧燃料タンクの遮断弁を同時に開弁して燃料ガスを排出させた場合における、各高圧燃料タンクからの燃料ガスの排出量に基づいて、各上流ガス通路における遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの存在量に関する情報を推定する手段と、を備えることを特徴とする燃料ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等の燃料ガス供給先装置に対して燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、高圧であるほど貯蔵できる燃料量（水素量）が増加するため、燃料ガス（水素ガス）の貯蔵装置として高圧タンクを使用する場合が多い（特許文献１参照）。
【０００３】
例えば車両に搭載される燃料電池システムでは、このような高圧タンクを並列に配置し、タンクごとに遮断弁（常開弁）、レギュレータ（調圧弁）を設けた構成の燃料ガス供給装置が提案・開発されている（図１参照）。
【特許文献１】特開２００３−９０４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示す構成の場合、燃料電池システムの停止要求と同時に高圧タンクＡ１〜Ａ４の遮断弁Ｂ１〜Ｂ４、燃料電池２０の燃料ガス入口、燃料ガス出口にそれぞれに設けられた遮断弁４５、５２、及び排気流路６１に設けられた遮断弁６３（パージ弁）を閉弁すると、高圧タンクからの燃料ガスの流れが抑制されるため、燃料ガスが遮断弁Ｂ１〜Ｂ４とレギュレータＤ１〜Ｄ４間の流路部分Ｃ１〜Ｃ４内に残留したり、燃料電池２０内のアノードガスチャンネル２５内に残留することになる。アノードガスチャンネル２５内に残留した燃料ガスは更に燃料電池システムの停止時に、電解質膜を介してアノード側からカソード側に移動することがある。この状態は、次回の燃料電池の起動時に、カソード側から燃料ガスが高濃度の状態で外部に排出される可能性がある。
【０００５】
これを避けるべく、従来は燃料電池システムを停止する際に、直ちに各弁を閉弁するのではなく、遮断弁Ｂ１〜Ｂ４下流の残留した燃料ガスを燃料電池で消費及び／又は外部に排出する制御を行っていた。
【０００６】
また、例えばシステム起動時に全タンクの遮断弁について駆動信号線の断線／短絡等を検出するといった保安基準上の要請から、システム起動時などに全タンクについて一旦遮断弁を開弁制御する必要が生じる場合がある。この場合、開弁された全タンクにおいて遮断弁Ｂ１〜Ｂ４とレギュレータＤ１〜Ｄ４の間に燃料ガスが残留することになるため、タンク本数に比例してシステム停止時に消費又は排気する燃料ガス量が増加し、その結果、燃費が悪化してしまうという問題が生じる。
【０００７】
更に、燃料ガスの消費又は排気のために必要な時間も増大することから、迅速にシステムを停止させることができないという問題も生じる。特に、タンク圧力が大きいほど残留する燃料ガスが増大するため、高圧タンクの使用を前提とする構成において、これらは無視できない問題である。
【０００８】
そこで、本発明は、燃料電池システムが、高圧タンクを並列に配置し、タンクごとに遮断弁、レギュレータを設けた燃料ガス供給装置を備える場合において、遮断弁とレギュレータの間に残留する燃料ガスを有効に利用し、システム停止時に消費又は排気すべき燃料ガス量を抑制して、燃費の悪化を抑制するとともに、迅速にシステムを停止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給先装置に対して並列に接続された複数の高圧燃料タンクと、高圧燃料タンクと燃料ガス供給先装置との間を接続するガス通路のうち、燃料ガス供給先装置に対して並列に配設されて複数の高圧燃料タンクに接続する上流ガス通路と、上流ガス通路において各高圧燃料タンクの流出口に対応して設けられた遮断弁と、上流ガス通路において各遮断弁の下流に設けられた燃料ガス圧を調圧するレギュレータと、各上流ガス通路における遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの存在量に関係する情報を検出する検出装置と、前記検出した燃料ガスの存在量に関係する情報に基づいて各遮断弁を開閉制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、各上流ガス通路のうち燃料ガスの存在量が大きい通路に対応する遮断弁を閉弁することが好ましい。また、前記制御手段は、各上流ガス通路のうち燃料ガスの存在量が小さい通路に対応する遮断弁を開弁することが好ましい。
【００１１】
好適には、前記制御手段は、燃料ガスの存在量に関係する情報のうち各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、少なくとも一つの遮断弁を選択して閉弁することを特徴とする。この場合、前記制御手段は、レギュレータ圧が最も大きい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して閉弁することが望ましい。
【００１２】
好適には、前記制御手段は、燃料ガスの存在量に関係する情報のうち各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、少なくとも一つの遮断弁を選択して開弁することを特徴とする。この場合、前記制御手段は、レギュレータ圧が最も小さい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して開弁することが望ましい。又は、前記制御手段は、予めレギュレータ圧が小さくなるように設定されている高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して開弁することが望ましい。
【００１３】
また好適には、前記制御手段は、燃料ガス供給先装置の起動時に全ての遮断弁を開弁することを特徴とする。
【００１４】
また好適には、前記制御手段は、高圧燃料タンクの燃料ガス残量に基づいてレギュレータ圧の大きさを判断することを特徴とする。
【００１５】
また好適には、更に、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの消費状態を判定する判定手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段において消費されていると判定した場合、高圧タンクごと個別に遮断弁を制御することを特徴とする。
【００１６】
また本発明の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給先装置に対して並列に接続された複数の高圧燃料タンクと、高圧燃料タンクと燃料ガス供給先装置との間を接続するガス通路のうち、燃料ガス供給先装置に対して並列に配設されて複数の高圧燃料タンクに接続する上流ガス通路と、上流ガス通路において各高圧燃料タンクの流出口に対応して設けられた遮断弁と、上流ガス通路において各遮断弁の下流に設けられた燃料ガス圧を調圧するレギュレータと、各遮断弁を開閉制御する制御手段と、各高圧燃料タンクの遮断弁を同時に開弁して燃料ガスを排出させた場合における、各高圧燃料タンクからの燃料ガスの排出量に基づいて、各上流ガス通路における遮断弁とレギュレータとの間の燃料ガスの存在量に関係する情報を推定する手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池システムが、高圧タンクを並列に配置し、タンクごとに遮断弁、レギュレータを設けた燃料ガス供給装置を備える場合において、遮断弁とレギュレータの間に残留する燃料ガスを有効に利用し、システム停止時の消費又は排気すべき燃料ガス量を抑制して、燃費の悪化を抑制するとともに、迅速にシステムを停止できることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、各図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
図２は燃料電池電気自動車に搭載される燃料電池システムの概略構成を示している。
【００２０】
燃料電池システム１０は、主に、燃料ガス供給装置４６、酸化ガス供給装置７３、燃料電池２０、及び制御部８０を備えて構成されている。燃料ガスは例えば水素ガスであり、酸化ガスは例えば空気である。制御部８０は、車両の加速要求を検出するためのアクセルセンサ８４によって検出されたアクセル開度から燃料電池２０の要求発電量を求め、所望の発電量が得られるように燃料ガス供給装置４６と酸化ガス供給装置７３を制御し、燃料電池２０に供給される燃料ガス流量と酸化ガス流量を調整する。ＰＣＵ８２はインバータと電圧の昇圧／降圧をするＤＣ／ＤＣコンバータを含む電力制御装置であり、燃料電池２０が発電した直流電力を交流電力に変換して車両走行用のモータ８３に供給する他、余剰電力を二次電池８１に蓄電する。二次電池８１はブレーキ回生時の回生エネルギー貯蔵源、車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとしての役割を担う。
【００２１】
図１は燃料電池システム１０の配管系統を中心とするシステム構成を示している。図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池２０に燃料ガスを供給するための系統と、酸化ガスを供給するための系統と、燃料電池２０を冷却するための系統とを備えて構成されている。
【００２２】
燃料電池２０は、フッ素系樹脂等により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜等から成る高分子電解質膜２１の両面にアノード極２２とカソード極２３をスクリーン印刷等で形成した膜・電極接合体２４を備えている。膜・電極接合体２４の両面は、燃料ガス、酸化ガス、冷却水の流路を有するセパレータ（図示せず）によってサンドイッチされ、このセパレータとアノード極２２及びカソード極２３との間にそれぞれ溝状のアノードガスチャンネル２５及びカソードガスチャンネル２６を形成している。アノード極２２では（１）式の酸化反応が生じ、カソード極２３では（２）式の還元反応が生じる。燃料電池２０全体としては（３）式の起電反応が生じる。
Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- …（１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2Ｏ …（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2Ｏ …（３）
尚、同図では説明の便宜上、膜・電極接合体２４、アノードガスチャンネル２５、及びカソードガスチャンネル２６から成る単位セルの構造を模式的に図示しているが、実際には上述したセパレータを介して複数の単位セルが直列に接続したスタック構造を備えている。
【００２３】
燃料電池システム１０の冷却系統には、冷却水を循環させる冷却路３１、燃料電池２０から排水される冷却水の温度を検出する温度センサ３２、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ（熱交換器）３３、ラジエータ３３へ流入する冷却水量を調整するバルブ３４、冷却水を加圧して循環させるポンプ３５、及び燃料電池２０に供給される冷却水の温度を検出する温度センサ３６等が設けられている。
【００２４】
燃料電池システム１０の燃料ガス供給系統には、アノードガスチャンネル２５に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路４１と、アノードガスチャンネル２５から排気される燃料オフガスを燃料ガス流路４１に還流させるための循環流路５１が配管されており、これらのガス流路によって燃料ガス循環系統が構成されている。
【００２５】
燃料ガス流路（管路）４１には、燃料ガス貯蔵装置４２からの燃料ガスの圧力調整を行うレギュレータ（中圧レギュレータ４３、低圧レギュレータ４４）、燃料電池の燃料ガス供給口（入口）を開閉する遮断弁４５等が設置されている。
【００２６】
燃料ガス貯蔵装置４２は、燃料ガス供給先装置である燃料電池２０に対して並列に接続された高圧燃料タンクＡ1〜Ａ4（添え字はタンク番号を示す）と、各高圧燃料タンクと燃料電池２０との間を接続するガス通路のうち、燃料電池２０に対して並列に配設されて各高圧燃料タンクに接続する流路部分（上流ガス通路）Ｃ1〜Ｃ4と、流路部分Ｃ1〜Ｃ4において各高圧燃料タンクの流出口に対応して設けられた遮断弁Ｂ1〜Ｂ4と、流路部分Ｃ1〜Ｃ4において各遮断弁Ｂ1〜Ｂ4の下流に設けられた燃料ガス圧を調圧するレギュレータＤ1〜Ｄ4と、各レギュレータのレギュレータ圧を測定する圧力センサ（図示せず）とを備えている。なお、遮断弁は高圧燃料タンクと一体であってもよい。また、高圧燃料タンク等の数は設計に応じて定めることができるが、ここでは並列に設ける数を４としている。
【００２７】
図からわかるように、高圧燃料タンクＡ1〜Ａ4に貯蔵される燃料ガスは、各遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を開弁することで流路部分Ｃ1〜Ｃ4に排出され、レギュレータＤ1〜Ｄ4によって圧力が調整された後、燃料ガス流路４１の共通流路部分に流入し、燃料電池２０に供給される。このような燃料ガスの供給に関わる制御は、後述するように制御部８０の機能手段によって実行されるため、制御部８０を含めて燃料ガス供給装置４６として把握することが可能である。
【００２８】
循環流路５１には、燃料オフガスを排出する遮断弁５２、燃料オフガスから水分を回収する気液分離器５３、回収した水を図示しないタンクに回収する排水弁５４、モータによって駆動される循環ポンプ（加圧手段）５５、燃料ガス流路４１の燃料ガスが循環流路５１側に逆流することを防止する逆流阻止弁５６等が設置されている。循環ポンプ５５は、制御部８０の制御に基づき、アノードガスチャンネル２５を通過する際に圧力損失を受けた燃料オフガスを圧縮して適度なガス圧まで昇圧させ、燃料ガス流路４１に還流させる。燃料オフガスは、燃料ガス流路４１で燃料ガス貯蔵装置４２から供給される燃料ガスと合流し、燃料電池２０に供給されて再利用される。
【００２９】
循環流路５１には、燃料ガス循環系統から排気された燃料オフガスを、希釈器（例えば水素濃度低減装置）６２を介して車外に排気するための排気流路６１が分岐配管されている。排気流路６１には排気弁（排気手段）６３が設置されており、燃料オフガスの排気制御を行えるように構成されている。排気弁６３を開閉することで、燃料電池内の循環を繰り返して不純物濃度が増した燃料オフガスを外部に排出し、新規の燃料ガスを導入してセル電圧の低下を防止する。また、循環流路５１の内圧に脈動を起こし、ガス流路に蓄積した水分を除去することもできる。
【００３０】
一方、燃料電池システム１０の酸化ガス供給系統には、カソードガスチャンネル２６に酸化ガスを供給するための酸化ガス流路７１と、カソードガスチャンネル２６から排気されるカソードオフガスを排気するためのカソードオフガス流路７２が配管されている。酸化ガス流路７１には、大気から取り込んだエアに含まれている粉塵等を除去するエアフィルタ７４、モータによって駆動されるエアコンプレッサ７５等から構成され、圧縮エアを酸化ガスとして酸化ガス流路７１に供給する酸化ガス供給装置７３が設置されている。また、酸化ガス供給装置７３の下流に配された加湿器７６では、燃料電池２０の電池反応で生じた生成水によって高湿潤状態となったカソードオフガスと、大気より取り込んだ低湿潤状態の酸化ガスとの間で水分交換が行われる。カソードガスチャンネル２６の背圧はカソードオフガス流路７２に設置された圧力調整弁７７によってほぼ一定圧に調圧される。カソードオフガス流路７２を流れるカソードオフガスは、設計に応じて気液分離器やマフラー等を経由して車外に排気され、またその一部は希釈器６２に流れ込み、希釈器６２内に滞留する燃料オフガスを混合希釈して車外に排気される。
【００３１】
制御部８０は、図示しない制御コンピュータシステムによって構成され、図示しない制御プログラムに従って燃料電池システムの各部動作の制御を実行する。制御コンピュータシステムは公知の入手可能なシステムによって構成することが出来る。
【００３２】
例えば、制御部８０は、各流路に設置された温度センサＴや圧力センサＰ（図示せず）からのセンサ信号を受け取り、電池運転の状態（例えば、電力負荷）に応じて、各モータを駆動して循環ポンプ５５とエアコンプレッサ７４の回転数を調整し、更に、各種の弁・バルブの開閉制御又は弁開度の調整等を行う。
【００３３】
ただし、本実施形態の制御部８０は、遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を開閉制御する際、遮断弁Ｂ1〜Ｂ4とレギュレータとの間（すなわち、流路部分Ｃ1〜Ｃ4）の燃料ガスの存在量に関係する情報を検出し、該検出した情報に基づいて各遮断弁を開閉制御する（例えば、少なくとも一つの遮断弁を選択して閉弁する）点で、従来と異なっている。図１では、このような制御部８０により実現される燃料ガスの供給制御に関わる機能を、燃料ガス供給制御手段８０１のように機能手段として示している。
【００３４】
ここで、燃料ガスの存在量に関係する情報としては、例えば、予め実験的に求めた各レギュレータの調圧量の個体差情報や、圧力センサで検出される圧力情報や、遮断弁の直前の開弁状態（開度、開弁時間）に関する情報や、タンク内部の燃料ガスの状態量（圧力、濃度、残量）に関する情報などを考えることができる。本実施形態では、このような燃料ガスの存在量に関係する情報のうち、後述するように、各レギュレータのレギュレータ圧を検出している。レギュレータ圧が大きい場合、レギュレータと遮断弁との間に燃料ガスの存在量も多いと考えられるからである。
【００３５】
なお、燃料ガスの存在量（残存量）は、種々の方法により検出することができるが、特に短時間で精度良く存在量を検出（推定）できる方法が望ましい。例えば、並列に接続された複数の高圧燃料タンクＡ1〜Ａ4の遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を同時に開弁して燃料ガスを排出させた場合における、各高圧燃料タンクからの燃料ガスの排出量又は／及びタンク内圧の変化量に基づいて、流路部分Ｃ1〜Ｃ4における燃料ガスの存在量に関する情報を推定する方法が考えられる。より具体的には、各高圧燃料タンクの排出量が少ないほど、又は／及び内圧の低下量が小さいほど、対応する流路部分の燃料ガスの存在量が少ないと判断する。かかる方法によれば、燃料ガスの存在量を精度良く、短時間で推定することができる。
【００３６】
以下、図３に示すフローチャートを参照して、燃料ガスの供給に関する制御部８０の動作（燃料ガス供給制御手段８０１の動作）について説明する。なお、各工程（符号が付与されていない部分的な工程を含む）は処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。
【００３７】
燃料ガス供給制御手段８０１は、制御部８０において実現される他の機能手段（例えば燃料電池システム１０全体動作を制御するシステム制御手段；図示せず）から燃料ガスの供給要求を受け付けた場合（Ｓ１００）、起動時処理として全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を開弁する（Ｓ１０１）。かかる起動時処理によって各遮断弁の動作チェックを行うことができ、開弁できない遮断弁について駆動信号線の断線／短絡等が生じていると判断することができる。
【００３８】
次に、燃料ガス供給制御手段８０１は、起動時処理の結果、全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4について駆動信号線の断線／短絡等が生じていないと判断できた場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、残留燃料ガスを考慮した遮断弁開閉制御処理を開始する（Ｓ１０３〜Ｓ１０４）。
【００３９】
すなわち、燃料ガス供給制御手段８０１は、遮断弁Ｂ1〜Ｂ4とレギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在する遮断弁のうち、各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、より具体的にはレギュレータ圧が相対的に大きい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも一つ選択して閉弁する（Ｓ１０３）。
【００４０】
ここで、レギュレータ圧が最も大きい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも選択して閉弁することが望ましい。レギュレータ圧が大きいほど、対応する流路部分の残留燃料ガスが優先的に燃料ガス流路４１に流れるため、閉弁した場合に効率よく残留燃料ガスを消費することができるからである。
【００４１】
なお、起動時処理後においては、起動時処理において全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を一旦開弁していることから、全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4において、遮断弁Ｂ1〜Ｂ4とレギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在しており、従って、全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4が閉弁の対象となる。
【００４２】
一方、燃料ガス供給制御手段８０１は、レギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在する遮断弁のうち、各レギュレータのレギュレータ圧の大きさに基づいて、より具体的にはレギュレータ圧が相対的に低い高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも一つ選択して開弁する（Ｓ１０４）。レギュレータ圧が小さい高圧燃料タンクを選択する方法としては、例えば、所定の高圧燃料タンクについて予めレギュレータ圧が小さくなるように設定しておき、該高圧燃料タンクを選択することが考えられる。
【００４３】
ここで、レギュレータ圧が最も小さい高圧燃料タンク（最低調圧タンク）の遮断弁を少なくとも選択して開弁することが望ましい。最低調圧タンクの遮断弁を開弁しておく場合、閉弁した高圧燃料タンクのレギュレータ圧は常に最低調圧タンクよりも大きい状態にあるため、該閉弁した高圧燃料タンクの残留燃料ガスを効率よく消費することができるからである。
【００４４】
最低調圧タンクは、例えば、全ての高圧燃料タンクについて遮断弁を開弁している状態において、タンク圧力の低下が最も遅いタンク、燃料ガスの排出量が最も少ないタンク、残存燃料ガスが最も多いタンク、又は最後まで燃料ガスが残存していたタンクのレギュレータ圧が最も小さいと推定し、該タンクのナンバーを予め不揮発メモリ等に記憶しておき、これを参照して選択することができる。
【００４５】
このように全ての遮断弁を閉弁するのではなく、例えばレギュレータ圧が最も小さい高圧燃料タンクの遮断弁を開弁しておくことで、閉弁した遮断弁に対応する残留燃料ガスが全て消費された場合に、遮断弁を開弁してある高圧燃料タンクから途切れることなく安定して燃料ガスを供給することが可能となる。
【００４６】
次に、燃料ガス供給制御手段８０１は、燃料ガス貯蔵装置４２からの燃料ガスの供給を開始したことをシステム制御手段等に対して通知する（Ｓ１０５）。これを受けて、例えばシステム制御手段は、燃料電池システム１０の起動処理を実行する（発電処理を開始する）。
【００４７】
次に、燃料ガス供給制御手段８０１は、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の残留燃料ガスの消費状態を判定する（Ｓ１０６）。
【００４８】
判定方法としては、例えば、前記選択して開弁した遮断弁に対応する高圧燃料タンクのタンク圧力に基づいて判定する方法が考えられる。すなわち、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の残留燃料ガスが全て消費されると、続いてレギュレータ圧が相対的に低い前記選択して開弁した遮断弁から燃料ガスが供給され始めるため、前記選択して開弁した遮断弁に対応する高圧燃料タンクのタンク圧力が低下することになる。従って、そのタンク圧力の低下を検出することで、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の残留燃料ガスが全て消費されたと判定することができる。
【００４９】
また例えば、遮断弁レギュレータ間の流路部分の容積を予め記憶しておき、該容積と高圧燃料タンクのタンク圧力とから残留燃料ガス量を算出し、該算出した残量燃料ガス量を全て消費するために必要な電流積算値を算出し、燃料電池発電電流積算値が前記算出した電流積算値を超えた場合に、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の残留燃料ガスが全て消費されたと判定する方法を考えることもできる。
【００５０】
次に、燃料ガス供給制御手段８０１は、前記選択して閉弁した遮断弁とレギュレータとの間の残留燃料ガスを全て消費したと判定した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、通常の遮断弁制御処理、例えば高圧タンクごと個別に遮断弁を開閉制御する個別遮断弁制御処理を開始する（Ｓ１０８）。
【００５１】
高圧タンクごと個別に遮断弁を開閉制御する方法としては、例えばタンク番号順や燃料残量の多い順に高圧燃料タンクを選択し、燃料ガス供給元として使用するように制御することが考えられる。ただし、レギュレータ圧が低い高圧燃料タンクは、残留燃料ガスを考慮した開閉制御を行う際にＳ１０４において燃料ガス供給元として選択されるものであるため、通常の遮断弁制御処理においてその燃料ガスを使い切ってしまうことは好ましくない。そこで、例えば、レギュレータ圧が（最も）低い高圧燃料タンクについては、タンク番号順等にかかわらず最後に選択するように制御することが考えられる。
【００５２】
ここで、通常の遮断弁制御処理においても、タンクの切替時など、流路部分に残留燃料ガスが所定量以上溜まった状態となる情況が生じ得る。そこで、このような場合にも残留燃料ガスを有効に利用すべく、次のような開閉制御処理をすることが考えられる（図４参照）。
【００５３】
すなわち、所定のタイミングで、レギュレータ圧が最も低い高圧燃料タンク以外の高圧燃料タンクについて、残留燃料ガスが所定量以上溜まっているものがｎ以上（例えばｎ＝２。ｎの値は、遮断弁の作動回数を抑制しつつ、残留燃料ガスの有効利用の度合い（燃費に与える影響など）が向上するように、決定される。）あるかどうかを判断する（Ｓ２００）。
【００５４】
そのような高圧燃料タンクがｎ以上ない場合は、現在供給中の高圧燃料タンクを引き続き供給元として選択する（Ｓ２０１）。
【００５５】
一方、残留燃料ガスが所定量以上溜まっている高圧燃料タンクがｎ以上ある場合は、燃料ガスの供給元をレギュレータ圧が最も低い高圧燃料タンクに切り替える（Ｓ２０２）。
【００５６】
そして、残留燃料ガスが所定量以上溜まっている高圧燃料タンクについて、その残留燃料ガスが消費されるまで（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、前記切り替えた状態で発電動作を継続する（Ｓ２０４）。
【００５７】
そして、残留燃料ガスが消費された場合は、燃料ガスの供給元を例えば燃料残量が最も多い高圧燃料タンクに切り替える（Ｓ２０５）。
【００５８】
本実施形態の構成によれば、起動処理時に全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を一旦開弁するなどして、遮断弁とレギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在する状態となっている場合に、レギュレータ圧が相対的に大きい高圧燃料タンクの遮断弁を少なくとも一つ選択して閉弁するように制御しているため、閉弁した遮断弁に対応する残留燃料ガスを優先的に消費して有効に利用することができる。そのため、システム停止時に消費又は排気すべき残留燃料ガス量を大幅に減らすことができ、その結果、燃費の悪化を抑制することが可能となる。また併せて、消費又は排気のために必要な時間を抑制し、迅速にシステムを停止させることが可能となる。
【００５９】
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。例えば、燃料電池に対して並列に接続された高圧燃料タンクに加えて、水素吸蔵合金を備えた燃料タンク（ＭＨタンク）などを備える構成としてもよい。
【００６０】
また例えば、上記実施形態では、遮断弁とレギュレータとの間に燃料ガスが所定量以上存在する状態として、起動時処理において全ての遮断弁Ｂ1〜Ｂ4を一旦開弁する場合を説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。例えば、起動時以外において複数の高圧燃料タンクから並列的に燃料ガスを供給する場合にも、所定のタイミングで本発明に基づく開閉制御を導入することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態における燃料電池システムの配管系統を中心とする構成図である。
【図２】本実施形態の燃料電池システムの主要構成図である。
【図３】燃料ガス供給制御手段８０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】燃料ガス供給制御手段８０１の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１０  燃料電池システム、２０  燃料電池、３１  冷却路、４１  燃料ガス流路、４２  燃料ガス貯蔵装置、４６  燃料ガス供給装置、５１  燃料オフガス流路、５３  気液分離器、５５  循環ポンプ、６１  排気流路、６２  希釈器、７１  酸化ガス流路、７２  カソードオフガス流路、７４  エアフィルタ、７５  エアコンプレッサ、７６  加湿器、７８  熱交換器、８０  制御部、８０１  燃料ガス供給制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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