(57)【要約】【課題】製造コストの増加を低減しつつ、圧力センサよりも上流に配置した逆止弁の故障を診断する。【解決手段】外部装置から供給される燃料ガスをタンクに貯蔵してその燃料ガスを内部装置に放出する燃料貯蔵システムは、タンクからの燃料ガスを内部装置に放出又は遮断する開閉弁と、外部装置からの燃料ガスをタンクに充填するための充填ポートと、充填ポートと開閉弁との間を接続するガス通路とを含む。さらに燃料貯蔵システムは、ガス通路に接続され、燃料ガスをタンクに充填してその燃料ガスをタンクから放出する弁装置と、ガス通路の圧力を検出するセンサと、センサよりも上流のガス通路に設けられる複数の逆止弁と、充填ポートを介して燃料ガスをタンクに充填する充填操作を検出するコントローラとを含む。コントローラは、充填操作が検出された場合には、センサにより検出される圧力の大きさに基づいて複数の逆止弁が全て故障しているか否かを診断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置から供給される燃料ガスをタンクに貯蔵して当該燃料ガスを内部装置に放出する燃料貯蔵システムであって、
前記外部装置からの燃料ガスを前記タンクに充填するための充填ポートと、
前記内部装置に対して前記タンクから流出する燃料ガスを放出又は遮断する開閉弁と、
前記開閉弁と前記充填ポートとの間を接続するガス通路と、
前記ガス通路に接続され、前記タンクに燃料ガスを充填して当該燃料ガスを前記タンクから放出する弁装置と、
前記ガス通路の圧力を検出するセンサと、
前記センサよりも上流に位置する前記ガス通路に設けられる複数の逆止弁と、
前記充填ポートを介して燃料ガスを前記タンクに充填する充填操作を検出するコントローラと、を備え、
前記充填操作が検出された場合には、前記センサにより検出される圧力の大きさに基づいて、前記複数の逆止弁が全て故障しているか否かを診断することを特徴とする燃料貯蔵システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記コントローラは、前記センサにより検出される圧力の低下量が所定の値以上である場合には、前記複数の逆止弁が全て故障していると判断する、
燃料貯蔵システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記所定の値は、前記ガス通路の燃料ガスが前記外部装置に逆流することに起因する前記ガス通路の圧力低下量に基づいてあらかじめ定められる、
燃料貯蔵システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料貯蔵システムであって、
当該燃料貯蔵システムは、車両に搭載され、
前記コントローラは、前記複数の逆止弁が全て故障していると判断した場合には、前記車両の起動を抑制する、
燃料貯蔵システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記充填検出手段は、前記充填操作として、前記センサにより検出される圧力が上昇したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記充填検出手段は、前記充填操作として、前記外部装置に対し通信充填処理の実行に必要となる信号を送信したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記充填検出手段は、前記充填操作として、前記充填ポートの接続可能な状態を示す信号を受信したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の燃料貯蔵システムであって、
前記弁装置は、前記ガス通路と前記タンクとの間に並列に接続される逆止弁及び遮断弁を含む、
燃料貯蔵システム。
【請求項９】
外部からタンクに燃料ガスを充填するための充填ポートと、前記充填ポートから流入する燃料ガスが通過するガス通路に設けられる開閉弁と、前記開閉弁よりも上流の前記ガス通路に接続される弁装置と、前記弁装置よりも上流の前記ガス通路に設けられる複数の逆止弁と、を備える燃料貯蔵システムの診断方法であって、
前記開閉弁と前記弁装置の間の前記ガス通路の圧力を検出する圧力検出ステップと、
前記タンクに燃料ガスを充填する充填操作を検出する充填検出ステップと、
前記充填操作が検出された場合には、前記圧力検出ステップにて検出される圧力の大きさに基づいて、前記複数の逆止弁が全て故障しているか否かを診断する診断ステップと、
を含むことを特徴とする燃料貯蔵システムの診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部から燃料を充填する通路に配置した逆止弁の故障を診断する燃料貯蔵システム及びその診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料貯蔵システムに備えられる高圧配管の本数を減らすために、外部から水素ガスをタンクに流入させるとともにタンクから水素ガスを燃料電池に流出する流出通路と、流出通路からタンクに向かって分岐する流入通路とを備えたバルブ装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなバルブ装置は、外部から燃料をタンクに充填するための充填ポートと、タンクの燃料を内部装置に放出する開閉弁との間に配設されたガス通路に対して接続される。このような燃料貯蔵システムにおいては、ガス通路のうちバルブ装置が接続される部分に圧力センサが配置されることが多い。
【０００５】
このような場合には、圧力センサよりも上流のガス通路に対して設けられた複数の逆止弁が故障しているか否かを検出することが困難となる。この対策としては圧力センサよりも上流に圧力センサを新たに追加することも考えられるが、燃料貯蔵システムの製造コストが増加してしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、製造コストの増加を低減しつつ、ガス通路の圧力を検出する圧力センサよりも上流に設けられた逆止弁の故障を診断する燃料貯蔵システム及びその診断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】
【０００７】
本発明のある態様によれば、外部装置から供給される燃料ガスをタンクに貯蔵して当該燃料ガスを内部装置に放出する燃料貯蔵システムは、タンクに貯蔵された燃料ガスを内部装置に放出又は遮断する開閉弁と、外部装置からの燃料ガスをタンクに充填するための充填ポートとを含む。燃料貯蔵システムは、充填ポートと開閉弁との間を接続するガス通路と、ガス通路に接続され、燃料ガスをタンクに充填して当該燃料ガスをタンクから放出する弁装置と、ガス通路の圧力を検出するセンサとを含む。さらに燃料貯蔵システムは、センサよりも上流に位置するガス通路に設けられる複数の逆止弁と、充填ポートを介して燃料ガスをタンクに充填する充填操作を検出するコントローラとを含む。そしてコントローラは、充填操作が検出された場合には、センサにより検出される圧力の大きさに基づいて、複数の逆止弁が全て故障しているか否かを診断するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によれば、燃料貯蔵システムの製造コストの増加を抑制しつつ、センサよりも上流に設けられた逆止弁の故障を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における燃料貯蔵システムが接続される燃料電池システムの構成例を示す構成図である。
【図２】図２は、本実施形態における燃料貯蔵システムの構成の一例を示す構成図である。
【図３】図３は、本実施形態における圧力センサよりも上流にある逆止弁の故障を診断する診断手法を説明する図である。
【図４】図４は、本実施形態における燃料貯蔵システムの診断方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態における燃料貯蔵システムの診断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（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貯蔵システム３０が接続された燃料電池システム１の構成を示す構成図である。
【００１２】
燃料電池システム１は、燃料電池スタック２に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して、燃料電池スタック２に接続される負荷に応じて発電する電源システムである。燃料電池システム１は、例えば、車両や、飛行機、船舶などの移動体に搭載される。
【００１３】
本実施形態における燃料電池システム１は、電動モータを備える電動車両に搭載される。燃料電池システム１は、燃料電池スタック２と、燃料給排装置３と、酸化剤給排装置４と、コントローラ５と、通信装置６とを備える。
【００１４】
燃料電池スタック２は、複数枚の燃料電池を積層したものであり、車両を駆動する電動モータなどの負荷によって要求される電力を発電する。燃料電池スタック２を構成する燃料電池は、例えば、固体酸化物型の燃料電池や、固体高分子型の燃料電池などが挙げられる。
【００１５】
燃料給排装置３は、燃料貯蔵システム３０と、燃料ガス供給通路３１と、燃料調圧弁３２と、パージ通路３３と、パージ弁３４とを備える。
【００１６】
燃料貯蔵システム３０は、燃料ガスを供給する外部装置に接続される。燃料ガスとしては例えば水素ガスが挙げられる。本実施形態の外部装置は、水素ガスを供給する水素ステーションである。燃料貯蔵システム３０は、水素ステーションから充填ポート３１０を介して供給される水素ガスを高圧タンクに貯蔵する。
【００１７】
燃料貯蔵システム３０は、貯蔵した水素ガスを内部装置に相当する燃料電池システム１に放出する。燃料貯蔵システム３０の動作はコントローラ５により制御される。なお、燃料貯蔵システム３０の詳細については次図を参照して後述する。
【００１８】
燃料ガス供給通路３１は、燃料貯蔵システム３０から放出された燃料ガスを燃料電池スタック２に供給するための通路である。燃料ガス供給通路３１における一端部が燃料貯蔵システム３０に接続され、他端部が燃料電池スタック２の燃料ガス入口孔に接続される。
【００１９】
燃料調圧弁３２は、燃料ガス供給通路３１に設けられる。燃料調圧弁３２は、燃料貯蔵システム３０から放出される燃料ガスの圧力を所望の値に調節して燃料電池スタック２に供給する。燃料調圧弁３２は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電池弁の開度はコントローラ５により制御される。
【００２０】
パージ通路３３の一端部は、燃料電池スタック２の燃料ガス出口孔に接続され、他端部が酸化剤給排装置４に接続される。
【００２１】
パージ弁３４は、パージ通路３３に設けられる。パージ弁３４は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電磁弁の開度はコントローラ５により制御される。
【００２２】
酸化剤給排装置４は、燃料電池スタック２に酸化剤ガスを供給するとともに、燃料電池スタック２から排出される酸化剤ガスを大気に排出する。酸化剤ガスとして本実施形態では酸素を含む空気が使用される。酸化剤給排装置４は、酸化剤ガス供給通路４１と、コンプレッサ４２と、酸化剤ガス排出通路４３と、酸化剤調圧弁４４とを備える。
【００２３】
酸化剤ガス供給通路４１は、外気から吸引した酸化剤ガスを燃料電池スタック２に供給するための通路である。酸化剤ガス供給通路４１における一端部は外気と連通する通路に接続され、他端部が燃料電池スタック２の酸化剤ガス入口孔に接続される。
【００２４】
コンプレッサ４２は、酸化剤ガス供給通路４１に設けられる。本実施形態のコンプレッサ４２は、酸化剤ガス供給通路４１の一端部から空気を吸引して、その空気を酸化剤ガスとして燃料電池スタック２に供給する。コンプレッサ４２のトルクは、コントローラ５により制御される。
【００２５】
酸化剤ガス排出通路４３は、燃料電池スタック２から排出される酸化剤ガスを大気に排出するための通路である。酸化剤ガス排出通路４３における一端部は燃料電池スタック２の酸化剤ガス出口孔に接続され、他端部が開口端に形成される。
【００２６】
酸化剤調圧弁４４は、酸化剤ガス排出通路４３に設けられる。酸化剤調圧弁４４は、燃料電池スタック２のカソード極の圧力を、燃料電池の発電に必要となる所望の値に調節する。酸化剤調圧弁４４は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電池弁の開度はコントローラ５により制御される。
【００２７】
コントローラ５は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００２８】
コントローラ５には、燃料貯蔵システム３０の作動状態を示す信号や、不図示の各種センサからの信号が入力される。コントローラ５は、各種センサからの入力信号を用いて、燃料電池システム１から排出される水素の濃度が規定値以下に維持されるよう、燃料調圧弁３２及びパージ弁３４や、コンプレッサ４２及び酸化剤調圧弁４４などの動作を制御する。
【００２９】
各種センサとしては、例えば、車両に設けられた始動キーのオン／オフの切替え操作に応じて燃料電池システム１の起動要求及び停止要求を検出するキーセンサ５１や、充填ポート３１０の接続状態を検出する開閉センサ５２などがある。
【００３０】
キーセンサ５１は、ドライバにより始動キーがオンに操作されると、燃料電池システム１の起動処理の実行を指令する起動指令信号をコントローラ５に出力する。また、開閉センサ５２は、充填ポート３１０の周囲を覆うカバーが開かれると、充填ポート３１０が接続可能な状態である旨を示す開信号をコントローラ５に出力する。
【００３１】
通信装置６は、水素ステーションとコントローラ５との間で行われる通信充填処理を実行するための通信装置である。例えば、充填ポート３１０に水素ステーションの充填ホースが物理的に接続された場合には、通信装置６は、燃料貯蔵システム３０の作動状態を示す情報を水素ステーションに送信する。水素ステーションによる信充填処理が終了すると、通信装置６は、水素ステーションとの通信を終了する。
【００３２】
なお、本実施形態の燃料給排装置３はデッドエンド型水素給排装置であるが、燃料給排装置３は循環型水素給排装置であってもよい。
【００３３】
図２は、本実施形態における燃料貯蔵システム３０の構成を示す構成図である。
【００３４】
燃料貯蔵システム３０は、充填ポート３１０と、高圧タンク３１１及び３１２と、ガス通路３２０と、弁装置３２１及び３２２と、開閉弁３３０と、圧力センサ３４０と、逆止弁３５２とを含む。
【００３５】
充填ポート３１０は、水素ステーションから供給される燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２に充填するための充填口（レセプタクル）である。充填ポート３１０は、水素ステーションからの水素ガスを通すとともに、その水素ガスの逆流による大気への放出を阻止する逆止弁３５１を備える。
【００３６】
本実施形態の充填ポート３１０には、水素ステーションの充填ホースが接続される。例えば、充填ポート３１０は車両の側面に凹状に形成され、充填ポート３１０の周囲を覆うカバーが開けられて充填ホースが接続される。充填ポート３１０のカバーにはその開閉を検出する開閉センサ５２が設けられており、開閉センサ５２はカバーが開かれると、充填ポート３１０と充填ホースとが接続可能な状態であることを示す開信号をコントローラ５に出力する。
【００３７】
そして、コントローラ５は、開信号を受信すると、通信装置６を介して水素ステーションに対し、充填通信処理の受け入れが可能なことを伝達する信号と共に高圧タンク３１１及び３１２の温度や圧力などの状態を示すタンク情報を送信する。水素ステーションは、充填通信処理の受入れ可能信号とタンク情報とを受信し、充填ポート３１０に充填ホースが勘合されると、数十ＭＰａ（メガパスカル）程度に圧縮された高圧の水素ガスを、充填ポート３１０を介して高圧タンク３１１及び３１２に供給する。
【００３８】
高圧タンク３１１及び３１２は、水素ガスを高圧で貯蔵する容器である。
【００３９】
ガス通路３２０は、充填ポート３１０と開閉弁３３０との間を接続する通路である。ガス通路３２０は、充填ポート３１０から供給される水素ガスを高圧タンク３１１及び３１２に通し、高圧タンク３１１及び３１２の少なくとも一方から放出された水素ガスを、開閉弁３３０を介して燃料ガス供給通路３１に通す。すなわち、ガス通路３２０は、１本の通路により、水素ガスを充填する充填通路と水素ガスを放出する放出通路とを兼用する共通の通路である。
【００４０】
弁装置３２１及び３２２は、開閉弁３３０よりも上流に形成されたガス通路３２０にそれぞれ接続される。弁装置３２１は、弁装置３２２よりも上流に設けられている。
【００４１】
弁装置３２１は、充填ポート３１０からの水素ガスを高圧タンク３１１に充填し、充填した水素ガスを高圧タンク３１１から開閉弁３３０へ放出する。弁装置３２２は、充填ポート３１０からの水素ガスを高圧タンク３１２に充填し、充填した水素ガスを高圧タンク３１２から開閉弁３３０へ放出する。
【００４２】
弁装置３２１は、ガス通路３２０と高圧タンク３１１との間に並列に設けられた逆止弁３２１Ａ及び遮断弁３２１Ｂを備える。さらに弁装置３２１は、圧力センサ３４０とガス通路３２０との間を連通する圧力検出通路が設けられている。
【００４３】
逆止弁３２１Ａは、充填ポート３１０からの水素ガスを充填しつつ水素ガスの逆流を阻止する。
【００４４】
遮断弁３２１Ｂは、高圧タンク３１１に充填された水素ガスを、ガス通路３２０を介して燃料電池システム１に開放又はその水素ガスを遮断する。遮断弁３２１Ｂの開閉はコントローラ５により制御される。
【００４５】
弁装置３２２は、ガス通路３２０と高圧タンク３１２との間に並列に設けられた逆止弁３２２Ａ及び遮断弁３２２Ｂを備える。逆止弁３２２Ａ及び遮断弁３２２Ｂは、逆止弁３２１Ａ及び遮断弁３２１Ｂと同一の構成である。
【００４６】
開閉弁３３０は、遮断弁３２１Ｂ及び３２２Ｂを介して高圧タンク３１１及び３１２から燃料ガス供給通路３１に供給される水素ガスを開放又は遮断する遮断弁である。開閉弁３３０はコントローラ５により制御される。
【００４７】
圧力センサ３４０は、開閉弁３３０と逆止弁３５２との間にあるガス通路３２０に設けられる。本実施形態の圧力センサ３４０は弁装置３２１に設けられる。圧力センサ３４０は、ガス通路３２０の圧力を検出する。圧力センサ３４０は、検出した圧力の大きさを示す検出信号をコントローラ５に出力する。
【００４８】
逆止弁３５２は、弁装置３２１よりも上流のガス通路３２０に設けられる。例えば、逆止弁３５２は、高圧タンク３１１及び３１２に充填された水素ガスを燃料ガス供給通路３１に供給する際に、その水素ガスが充填ポート３１０へ流出するのを阻止する役割を担う。
【００４９】
コントローラ５は、開閉センサ５２から充填ポート３１０のカバーが開状態である旨を示す開信号を受信すると、開閉弁３３０を閉じる。これにより、水素ステーションの充填ホースから充填ポート３１０を介して高圧タンク３１１及び３１２に水素ガスを充填することが可能になる。
【００５０】
また、コントローラ５は、キーセンサ５１から車両の起動要求を受けると、遮断弁３２１Ｂ及び３２２Ｂをそれぞれ開き、その後に開閉弁３３０を開く。そしてコントローラ５は、キーセンサ５１から車両の停止要求を受けると、開閉弁３３０を閉じて、その後に遮断弁３２１Ｂ及び３２２Ｂをそれぞれ閉じる。コントローラ５は、燃料電池システム１への水素ガスの供給を禁止する信号を検出した場合にも、開閉弁３３０を閉じる。
【００５１】
なお、本実施形態では、圧力センサ３４０よりも上流のガス通路３２０に対して２つの逆止弁３５１及び３５２が設けられているが、逆止弁を３つ以上配置するようにしてもよい。これにより、ガス通路３２０を流れる水素ガスが充填ポート３１０から放出されてしまうことを抑制することができる。
【００５２】
次に、逆止弁３５１及び３５２が全て故障した場合におけるガス通路３２０の圧力変動について説明する。
【００５３】
図３は、水素ステーションによる通信充填処理中における圧力センサ３４０の検出信号の変動を例示する図である。この例では、横軸が通信充填処理を開始してからの経過時間を示し、縦軸がガス通路３２０の圧力を検出する圧力センサ３４０の検出値を示す。
【００５４】
図３には、逆止弁３５１及び３５２の全てが故障した場合のガス通路３２０の圧力特性が実線により示され、逆止弁３５１及び３５２の全て故障しているのではない場合の経過時刻ｔ１以降のガス通路３２０の圧力特性が破線により示されている。
【００５５】
まず、充填ポート３１０のカバーが開かれてコントローラ５は、開閉センサ５２から開信号を受信すると、水素ステーションの操作者によって水素充填操作が行われると推定し、圧力センサ３４０から出力される検出信号を取得する。ここにいう水素充填操作とは、水素ステーションの充填ホースを充填ポート３１０に接続し、充填ポート３１０を介して高圧タンク３１１及び３１２に水素ガスを充填する操作のことをいう。
【００５６】
さらに、コントローラ５は、開信号を受信すると、高圧タンク３１１及び３１２の内部温度や内部圧力などを不図示のセンサから取得する。そしてコントローラ５は、取得した検出値の各々を示すタンク情報と、充填ポート３１０が接続可能になった旨を示す信号を、通信装置６を介して水素ステーションに送信する。
【００５７】
その後、コントローラ５は、水素ガスの充填が可能になった旨を示す充填ポート情報を水素ステーションに送信する。
【００５８】
次に水素ステーションは、コントローラ５からタンク情報や充填ポート情報をなど受信すると、これらの情報に基づいて通信充填処理が実行可能であるか否かを判断し、通信充填処理が実行可能である場合には通信充填処理を開始する。
【００５９】
時刻ｔ０において水素ステーションは、通信充填処理の充填工程に移行し、充填ポート３１０を介して水素ガスを高圧タンク３１１及び３１２に供給する。これに伴い、ガス通路３２０の圧力が徐々に上昇するので、圧力センサ３４０の検出値も徐々に上昇する。
【００６０】
時刻ｔ１において水素ステーションは、圧力センサ３４０の検出値が所定の値、例えば７０ＭＰａ（メガパスカル）まで上昇すると、充填工程を終了して脱圧工程に移行する。これに伴い、水素ステーションは、充填ホースの圧力を下げて曲がり易くなるよう、充填ポート３１０に供給している水素ガスの圧力を低下させる。このとき、逆止弁３５１及び３５２の両者が故障していなければ、ガス通路３２０の水素ガスが大気へ放出されることはないので、破線で示すように、圧力センサ３４０の検出値は低下することなく一定の値を維持する。
【００６１】
この例では、逆止弁３５１及び３５２の両者が故障しているため、実線で示すように、圧力センサ３４０の検出値が低下する。このとき、コントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌを上回るか否かを判断し、その低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌを上回る場合には、逆止弁３５１及び３５２が全て故障していると判定する。
【００６２】
上述の漏洩閾値Ｔｈ_ｌは、充填工程において逆止弁３５１及び３５２が全て故障していると誤って判定されることがないよう、実験データやシミュレーション結果などを考慮してあらかじめ定められる。
【００６３】
本実施形態におけるコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下を検出してから所定期間までの低下量や単位時間あたりの圧力低下量などを漏洩閾値Ｔｈ_ｌと比較する。そしてコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌ以下である場合には、逆止弁３５１又は３５２が故障していないと判定する。
【００６４】
このように、本実施形態のコントローラ５は、水素ステーションによる通信充填処理の実行中において、圧力センサ３４０の検出値に基づき、逆止弁３５１及び３５２が全て故障しているか否かを判断する。
【００６５】
なお、本実施形態のコントローラ５は、開閉センサ５２から充填ポート３１０の開状態を示す開信号を受信した場合に水素充填操作が行われると推定した。しかしながら、水素充填操作が行われるか否かの判断手法についてはこれに限られるものではない。
【００６６】
例えば、コントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値が所定量だけ上昇した場合に、水素充填操作（通信充填処理）が行われていると推定してもよい。あるいは、コントローラ５は、充填ポート３１０に水素ステーションの充填ホースが接続された旨を示す充填ポート情報を水素ステーションに送信した場合に通信充填処理が行われると推定してもよい。これにより、通信充填処理の実施期間が特定されるので、逆止弁３５１及び３５２が全て故障しているか否かの診断精度を向上させることができる。
【００６７】
図４は、本実施形態における燃料貯蔵システム３０の診断方法の処理手順例を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ９０１においてコントローラ５は、圧力センサ３４０からガス通路３２０の圧力を示す検出値を取得する。
【００６９】
ステップＳ９０２においてコントローラ５は、水素充填操作を検出したか否かを判断する。本実施形態のコントローラ５は、開閉センサ５２から充填ポート３１０の開状態を示す検出信号を受信した場合には、水素充填操作を検出したと判断する。コントローラ５は、水素充填操作を検出するまでステップＳ９０１及びＳ９０２の処理を繰り返す。
【００７０】
なお、コントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の上昇量が所定値よりも大きいか否かを判断し、その上昇量が所定値を上回った場合には、水素充填操作を検出したと判断するようにしてもよい。所定値は、水素充填操作によるガス通路３２０の圧力上昇を判定できるように設定される。あるいは、コントローラ５は、充填ポート３１０に水素ステーションの充填ホースが勘合されたことが検出された場合に、水素充填操作を検出したと判断するようにしてもよい。
【００７１】
ステップＳ９０３においてコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌを上回るか否かを判断する。
【００７２】
ステップＳ９０４においてコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌを上回る場合には、圧力センサ３４０よりも上流の逆止弁３５１及び３５２の全てが故障していると判定する。本実施形態のコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌを上回る場合には、故障判定フラグを「１」に設定する。
【００７３】
ステップＳ９０５においてコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌ以下である場合には、圧力センサ３４０よりも上流の逆止弁３５１及び３５２の全てが故障しているのではないと判定する。すなわち、逆止弁３５１及び３５２のうち少なくとも一方が故障していないと判定する。本実施形態のコントローラ５は、圧力センサ３４０の検出値の低下量が漏洩閾値Ｔｈ_ｌ以下である場合には、故障判定フラグを「０」に設定する。
【００７４】
そしてコントローラ５は、ステップＳ９０４又はＳ９０５の処理が終了すると、燃料貯蔵システム３０の診断方法の処理手順を終了する。
【００７５】
本発明の第１実施形態によれば、燃料貯蔵システム３０は、外部装置を構成する水素ステーションから供給される燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２に貯蔵し、その燃料ガスを、内部装置を構成する燃料電池スタック２に供給するシステムである。
【００７６】
この燃料貯蔵システム３０は、燃料電池スタック２に対して高圧タンク３１１及び３１２に貯蔵された燃料ガスを供給又は遮断する開閉弁３３０と、水素ステーションからの燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２に充填するための充填ポート３１０とを備える。また、燃料貯蔵システム３０は、充填ポート３１０と開閉弁３３０との間を接続するガス通路３２０と、ガス通路３２０に接続され、燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２に充填してその燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２から放出する弁装置３２１及び３２２とを備える。
【００７７】
さらに、燃料貯蔵システム３０は、ガス通路３２０の圧力を検出する圧力センサ３４０と、圧力センサ３４０よりも上流に位置するガス通路３２０に設けられる複数の逆止弁３５１及び３５２を備える。また、燃料貯蔵システム３０は、充填ポート３１０を介して燃料ガスを高圧タンク３１１及び３１２に充填する充填操作を検出する充填検出手段として開閉センサ５２及びコントローラ５を備える。
【００７８】
そして、コントローラ５は、充填操作が検出された場合には、圧力センサ３４０により検出される圧力の大きさに基づいて、複数の逆止弁３５１及び３５２が全て故障しているか否かを診断する。
【００７９】
このように、コントローラ５は、燃料ガスの充填操作が行われる場面において逆止弁３５１及び３５２よりも下流の圧力センサ３４０の検出値を用いることで、逆止弁３５１及び３５２の故障を診断することができる。
【００８０】
このため、逆止弁３５１と逆止弁３５２との間のガス通路３２０に新に圧力センサを設ける必要がなくなるので、燃料貯蔵システム３０の製造コストの増加を低減しつつ、圧力センサ３４０よりも上流に配置された逆止弁３５１及び３５２の故障を診断することができる。
【００８１】
さらに、逆止弁３５１及び３５２の故障診断は燃料ガスの充填操作を検出した場合に行われるので、図３に示したように、充填通信処理の脱圧工程におけるガス通路３２０の圧力低下を確実に検出することができる。したがって、逆止弁３５１及び３５２に関する誤診断を抑制することができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、コントローラ５は、圧力センサ３４０により検出される圧力の低下量が所定の値Ｔｈ_ｌ以上であるか否かを判断し、その低下量が所定の値Ｔｈ_ｌ以上である場合には、複数の逆止弁３５１及び３５２が全て故障していると判定する。図３に示したように、逆止弁３５１及び３５２が共に故障しているときにガス通路３２０の圧力低下量が大きくなる特定の場面で故障診断が行われるので、逆止弁３５１及び３５２の故障を的確に診断することが可能になる。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、上記所定の値は、ガス通路３２０の燃料ガスが水素ステーションに逆流することに起因する圧力低下量に基づいてあらかじめ定められる。これにより、例えば、燃料ガスの充填が高圧タンク３１１から他方の高圧タンク３１２に切り替えられる際に生じるガス通路３２０の僅かな圧力低下を、逆止弁３５１及び３５２の故障と誤って判定するという事態を回避することができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、コントローラ５は、充填操作として、圧力センサ３４０により検出される圧力が上昇したか否かを検出する。図３に示したように、通信充填処理ではガス通路３２０の圧力が上昇するので、ガス通路３２０の圧力上昇を検出することにより、充填操作が行われたか否かを判断することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、コントローラ５は、充填操作として、水素ステーションに対し通信充填処理の実行に必要となる信号を送信したか否かを検出する。これにより、圧力センサ３４０の検出値を通信充填処理の脱圧工程中にモニター（監視）することが可能になるので、逆止弁３５１及び３５２の故障診断を正確に行うことができる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、コントローラ５は、充填操作として、開閉センサ５２から充填ポート３１０が接続可能な状態であることを示す開信号を受信したか否かを検出する。充填操作を行うにあたり、充填ポート３１０が水素ステーションの充填ホースと接続可能な状態になるようにまずは充填ポート３１０のカバーが開かれる。このため、コントローラ５が開信号を受信したときに圧力センサ３４０の検出値をモニターすることにより、通信充填処理の脱圧工程において故障診断を行うことができる。
【００８７】
なお、充填ポート３１０のカバーが閉じられて開閉センサ５２から閉信号がコントローラ５に入力されると、コントローラ５は故障診断を停止する。これにより、無駄な故障診断処理を削減することができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、弁装置３２１には、ガス通路３２０と高圧タンク３１１との間に並列に２つの通路が形成され、一方の通路に逆止弁３２１Ａが接続され、他方の通路に遮断弁３２１Ｂが接続される。これにより、逆止弁３２１Ａによる燃料ガスの高圧タンク３１１への充填と、遮断弁３２１Ｂによる燃料ガスの燃料電池スタック２への供給との２つの工程を１本のガス通路３２０で行うことが可能になる。したがって、燃料貯蔵システム３０に配設されるガス通路の本数を減らすことができ、簡素かつ低コストで燃料貯蔵システム３０を構成することができる。
【００８９】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態における燃料貯蔵システム３０の診断方法の処理手順例を示すフローチャートである。
【００９０】
本実施形態の診断方法は、図４に示した診断方法の各処理Ｓ９０１乃至Ｓ９０５に加えてステップＳ９１１及びＳ９１２の処理を備えている。ここではステップＳ９１１及びＳ９１２の処理についてのみ説明する。
【００９１】
ステップＳ９１１においてコントローラ５は、ステップＳ９０４で圧力センサ３４０よりも上流の逆止弁３５１及び５３２が全て故障していると判定した場合には、燃料貯蔵システム３０を搭載した車両を起動する処理の実行を禁止する。本実施形態のコントローラ５は、故障判定フラグが「１」を示す場合には、起動禁止フラグを「０」から「１」に切り替える。
【００９２】
起動禁止フラグが「１」を示す場合には、コントローラ５は、例えば、キーセンサ５１から起動要求を受けた場合であっても、燃料電池システム１の起動処理の実行を禁止する。また、コントローラ５は、燃料電池システム１の起動処理の実行中に起動禁止フラグが「１」に切り替えられた場合には、起動処理の実行を停止する。
【００９３】
また、ステップＳ９１２においてコントローラ５は、ステップＳ９０５で故障判定フラグが「０」を示す場合には、燃料電池システム１の起動処理の実行を許可するために、起動禁止フラグを「０」に設定する。そして、ステップＳ９１１又はＳ９１２の処理が終了すると、本実施形態の診断方法の処理手順が終了する。
【００９４】
本発明の第２実施形態によれば、コントローラ５は、圧力センサ３４０よりも上流のガス通路３２０に設けられた複数の逆止弁３５１及び３５２が全て故障していると判断した場合には、燃料貯蔵システム３０を搭載した車両の起動を抑制する。
【００９５】
これにより、高圧タンク３１１及び３１２からガス通路３２０を介して燃料電池システム１に燃料ガスを供給する際に、逆止弁３５１及び３５２の故障が原因でガス通路３２０を流れる燃料ガスが充填ポート３１０を通じて大気に放出されるという事態を回避することができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００９７】
例えば、上記実施形態では圧力センサ３４０が弁装置３２１に設けられているが、圧力センサ３４０は、開閉弁３３０よりも上流であって逆止弁３５１及び３５２よりも下流であればよい。このため、圧力センサ３４０は、弁装置３２２に設けられてもよいし、弁装置３２１と弁装置３２２との間に設けられてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態では２つの高圧タンク３１１及び３１２が燃料貯蔵システム３０に備えられているが、高圧タンクは１つでもよく、３つ以上であってもよい。全ての高圧タンクを逆止弁３５２よりも下流のガス通路２３０に接続した構成であれば、上記実施形態の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
２  燃料電池スタック（内部装置）
５  コントローラ
３１０  充填ポート
３１１、３１２  高圧タンク（タンク）
３２０  ガス通路
３２１、３２２  弁装置
３３０  開閉弁
３４０  圧力センサ（センサ）
３５１、３５２  逆止弁
Ｓ９０１（圧力検出ステップ）
Ｓ９０２（充填検出ステップ）
Ｓ９０３〜Ｓ９０５（診断ステップ）
【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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