(57)【要約】【課題】  燃料電池システムにおいて、圧力センサが故障した場合でも、下流側配管内の圧力異常を検出する。【解決手段】  燃料電池システムであって、燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンクから燃料ガスの供給を受ける上流側配管と、下流側配管と、前記上流側配管と前記下流側配管とを接続しているインジェクタと、制御装置と、前記下流側配管から燃料ガスの供給を受ける燃料電池と、前記下流側配管に設けられた圧力センサを有している。前記インジェクタに基準電流以上の電流が流れたときに、前記インジェクタが開く。前記制御装置は、前記インジェクタを開くときに、前記インジェクタに前記基準電流以上の目標電流が流れるように前記インジェクタに印加する電圧のデューティ比を調節する。前記制御装置は、前記デューティ比が基準値に達したときに、圧力異常信号を出力する。【選択図】図６
2019204755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料ガスタンクと、
前記燃料ガスタンクから燃料ガスの供給を受ける上流側配管と、
下流側配管と、
前記上流側配管と前記下流側配管とを接続しているインジェクタと、
前記インジェクタに流す電流を制御する制御装置と、
前記下流側配管から燃料ガスの供給を受ける燃料電池と、
前記下流側配管に設けられた圧力センサ、
を有しており、
前記インジェクタに基準電流以上の電流が流れたときに、前記インジェクタが開いて前記上流側配管から前記下流側配管へ燃料ガスが供給され、
前記インジェクタが開閉することによって、前記下流側配管内の圧力が、前記上流側配管内の圧力よりも低い圧力に制御され、
前記制御装置は、前記インジェクタを開くときに、前記インジェクタに前記基準電流以上の目標電流が流れるように前記インジェクタに印加する電圧のデューティ比を調節し、
前記制御装置は、前記デューティ比が基準値に達したときに、圧力異常信号を出力する、
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、燃料電池システムに関する。
【０００２】
特許文献１に、燃料ガスタンクから燃料電池に燃料ガスを供給して発電する燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムでは、燃料ガスタンクと燃料電池を接続する配管が、上流側配管と、インジェクタと、下流側配管を有している。上流側配管は、燃料ガスタンクに接続されている。インジェクタは、上流側配管と下流側配管を接続している。下流側配管は、燃料電池に接続されている。インジェクタが開くと、上流側配管から下流側配管へ燃料ガスが流れる。インジェクタは、下流側配管内の圧力が、上流側配管内の圧力よりも低くなるように制御される。下流側配管には、圧力センサが設けられている。圧力センサの検出値によって、下流側配管内の圧力が正常か否かを判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０７１７３４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において、下流側配管に設けられた圧力センサが故障し、圧力センサの検出値が、実際の圧力よりも低くなる場合がある。このような故障が生じると、下流側配管内の圧力が過度に高くなった場合に、その圧力異常を検出できない。したがって、本明細書では、圧力センサが故障した場合でも、下流側配管内の圧力異常を検出することが可能な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する燃料電池システムは、燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンクから燃料ガスの供給を受ける上流側配管と、下流側配管と、前記上流側配管と前記下流側配管とを接続しているインジェクタと、前記インジェクタに流す電流を制御する制御装置と、前記下流側配管から燃料ガスの供給を受ける燃料電池と、前記下流側配管に設けられた圧力センサを有している。前記インジェクタに基準電流以上の電流が流れたときに、前記インジェクタが開いて前記上流側配管から前記下流側配管へ燃料ガスが供給される。前記インジェクタが開閉することによって、前記下流側配管内の圧力が、前記上流側配管内の圧力よりも低い圧力に制御される。前記制御装置は、前記インジェクタを開くときに、前記インジェクタに前記基準電流以上の目標電流が流れるように前記インジェクタに印加する電圧のデューティ比を調節する。前記制御装置は、前記デューティ比が基準値に達したときに、圧力異常信号を出力する。
【０００６】
なお、圧力異常信号は、どのような信号であってもよい。例えば、デューティ比が基準値に達したときに制御装置がデューティ比を低下させてインジェクタを閉じる場合には、そのデューティ比の低下は圧力異常信号の一種である。
【０００７】
この燃料電池システムでは、インジェクタを開くときに、インジェクタに電流が流れる。電流によってインジェクタが発熱する一方で、インジェクタに燃料ガスが流れることでインジェクタが冷却される。したがって、燃料電池システムが正常に動作していれば、インジェクタの温度はそれほど高くならない。しかしながら、下流側配管内の圧力が高くなると、インジェクタが開いたときに上流側配管から下流側配管へ流れる燃料ガスが少なくなり、燃料ガスによるインジェクタの冷却効果が弱くなる。このため、インジェクタの温度が通常時よりも高くなる。インジェクタの温度が高くなると、インジェクタの内部の電気抵抗が高くなる。制御装置は、インジェクタに流れる電流が目標電流となるようにインジェクタに印加する電圧のデューティ比を調節するので、インジェクタの内部の電気抵抗が高くなるとデューティ比が大きくなる。このように、下流側配管内の圧力高いほど、インジェクタに印加される電圧のデューティ比が大きくなる。したがって、デューティ比が基準値に達したことは、下流側配管内の圧力が通常時よりも高いことを意味する。制御装置は、デューティ比が基準値に達した場合に、圧力異常信号を出力する。したがって、この燃料電池システムによれば、圧力センサが故障している場合でも、下流側配管内の圧力異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池システム１０を示すブロック図。
【図２】コイル４４に流す電流ＩＬの制御方法を示すグラフ。
【図３】コイル４４に流す電流ＩＬの制御方法を示すグラフ。
【図４】制御装置５４が実行する処理を示すフローチャート。
【図５】圧力センサ３４の正常時における各値の変化を示すグラフ。
【図６】圧力センサ３４の故障時における各値の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示す実施形態の燃料電池システム１０は、車両に搭載されている。燃料電池システム１０は、燃料電池２０を備えている。燃料電池システム１０は、燃料電池２０に燃料ガス（本実施形態では水素ガス）を供給することによって発電する。燃料電池２０で発電された電力が車両走行用のモータに供給されることで、車両が走行する。
【００１０】
燃料電池システム１０は、水素タンク１２を有している。水素タンク１２内には、高圧の水素ガスが貯留されている。また、燃料電池システム１０は、水素タンク１２と燃料電池２０を接続する水素ガス供給管を有している。水素ガス供給管は、高圧配管１４、中圧配管１６及び低圧配管１８によって構成されている。水素ガス供給管を介して、水素タンク１２から燃料電池２０へ水素ガスが供給される。
【００１１】
高圧配管１４の上流端は、水素タンク１２に接続されている。高圧配管１４には、水素タンク１２から水素ガスが供給される。高圧配管１４の下流端は、レギュレータ３０を介して中圧配管１６の上流端に接続されている。レギュレータ３０は、高圧配管１４内の水素ガスを減圧して、中圧配管１６に供給する。したがって、中圧配管１６内の圧力は、高圧配管１４内の圧力よりも低い。中圧配管１６の下流端は、インジェクタ４０を介して低圧配管１８の上流端に接続されている。インジェクタ４０が開くと、中圧配管１６から低圧配管１８に水素ガスが供給される。インジェクタ４０は、低圧配管１８内の圧力が、中圧配管１６内の圧力よりも低くなるように制御される。低圧配管１８の下流端は、燃料電池２０に接続されている。低圧配管１８から燃料電池２０へ水素ガスが供給される。
【００１２】
中圧配管１６には、圧力センサ３２が設けられている。圧力センサ３２は、中圧配管１６内の圧力を検出する。低圧配管１８には、圧力センサ３４が設けられている。圧力センサ３４は、低圧配管１８内の圧力を検出する。低圧配管１８には、リリーフ弁３６が設けられている。リリーフ弁３６は、低圧配管１８内の圧力が過度に高くなったときに開き、低圧配管１８内の水素ガスを外部へ放出する。これによって、低圧配管１８内の圧力が低下する。
【００１３】
インジェクタ４０は、バルブ４２と、コイル４４と、抵抗４６を有している。バルブ４２は、中圧配管１６と低圧配管１８を接続している。バルブ４２が開くと、中圧配管１６から低圧配管１８へ水素ガスが流れる。バルブ４２が閉じると、中圧配管１６から低圧配管１８への水素ガスの流れが停止する。コイル４４と抵抗４６は、端子Ａと端子Ｂの間に直列に接続されている。コイル４４に電流が流れると、コイル４４で磁界が発生する。コイル４４に流れる電流が基準電流以上まで高くなると、コイル４４で生じる磁界によってバルブ４２を構成する弁体が移動し、バルブ４２が開く。コイル４４に流れる電流が低下すると、弁体が元の位置に移動してバルブ４２が閉じる。このように、コイル４４に流れる電流に応じて、バルブ４２（すなわち、インジェクタ４０）が開閉する。
【００１４】
インジェクタ４０の端子Ａと端子Ｂには、インジェクタ制御回路６０が接続されている。インジェクタ制御回路６０は、ダイオード４８、直流電源５０、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）５２（以下、ＮＭＯＳ５２という）及び制御装置５４を有している。ダイオード４８のアノードは、端子Ｂに接続されている。ダイオード４８のカソードは、端子Ａに接続されている。直流電源５０の正極は、端子Ａに接続されている。直流電源５０の負極は、グランドに接続されている。ＮＭＯＳ５２のコレクタは、端子Ｂに接続されている。ＮＭＯＳ５２のソースは、グランド（すなわち、直流電源５０の負極）に接続されている。制御装置５４は、ＮＭＯＳ５２のゲートに接続されている。制御装置５４は、ＮＭＯＳ５２のゲート電圧を制御する。また、図示していないが、制御装置５４は、圧力センサ３２、３４に接続されている。制御装置５４には、圧力センサ３２、３４の検出値が入力される。
【００１５】
次に、コイル４４に流れる電流の制御方法について説明する。制御装置５４がＮＭＯＳ５２を制御することで、コイル４４に流れる電流が制御される。制御装置５４がＮＭＯＳ５２をオフに維持すると、端子Ａと端子Ｂの間に電圧が印加されない。このため、コイル４４に電流が流れず、インジェクタ４０は閉じている。制御装置５４は、インジェクタ４０を開くときに、ＮＭＯＳ５２を一定の周期で繰り返しオン−オフさせる。図２は、インジェクタ４０が開いているときのインジェクタ制御回路６０の動作状態を示している。図２において、ゲート電圧ＶＧはＮＭＯＳ５２のゲート電圧であり、電圧ＶＡＢは端子Ａと端子Ｂの間の電圧であり、電流ＩＬはコイル４４に流れる電流である。図２に示すように、インジェクタ４０を開くときには、制御装置５４が、ＮＭＯＳ５２のゲート電圧ＶＧを低電圧ＶＧ−ＯＦＦと高電圧ＶＧ−ＯＮの間で繰り返し変化させる。ゲート電圧ＶＧが低電圧ＶＧ−ＯＦＦのときにＮＭＯＳ５２はオフし、ゲート電圧ＶＧが高電圧ＶＧ−ＯＮのときにＮＭＯＳ５２はオンする。ＮＭＯＳ５２がオンすると、端子Ａと端子Ｂの間の電圧ＶＡＢが直流電源５０の出力電圧Ｅまで上昇する。すると、図１の矢印１００で示すように、直流電源５０から、コイル４４と抵抗４６を介してＮＭＯＳ５２へ電流が流れる。矢印１００に示す電流が流れている間は、コイル４４が電流の流れを妨げる方向に起電力を生じさせる。コイル４４の起電力が時間の経過とともに低下するので、矢印１００に示す電流は徐々に増加する。したがって、図２に示すように、ＮＭＯＳ５２がオンしている間に、電流ＩＬが徐々に増加する。その後、ＮＭＯＳ５２がオフすると、端子Ａと端子Ｂの間への直流電源５０の出力電圧Ｅの印加が停止される。すると、コイル４４が電流ＩＬを流す方向に起電力を生じさせる。このため、図１の矢印１０２に示すように、コイル４４、抵抗４６及びダイオード４８により構成される閉回路に電流が流れる。この状態では、端子Ａと端子Ｂの間の電圧ＶＡＢは略０Ｖ（より詳細には、ダイオード４８の順方向電圧と同じ電圧）まで低下する。コイル４４の起電力が時間の経過とともに低下するので、矢印１０２に示す電流は徐々に減少する。したがって、図２に示すように、ＮＭＯＳ５２がオフしている間に、電流ＩＬが徐々に減少する。このように、ＮＭＯＳ５２がオンしている間に電流ＩＬが増加し、ＮＭＯＳ５２がオフしている間に電流ＩＬが減少する。制御装置５４は、ゲート電圧ＶＧのデューティ比を調節することで、電流ＩＬを基準電流ＩＴＨよりも高い目標電流ＩＴに制御する。コイル４４に基準電流ＩＴＨよりも高い目標電流ＩＴが流れるので、インジェクタ４０が開く。このように、インジェクタ４０を開くときは、制御装置５４がゲート電圧ＶＧのデューティ比を調節しながらＮＭＯＳ５２を繰り返しオン−オフさせることで、コイル４４の電流ＩＬを目標電流ＩＴに制御する。なお、図２から明らかなように、ゲート電圧ＶＧのデューティ比は、インジェクタ４０に印加する電圧ＶＡＢのデューティ比と等しい。
【００１６】
また、インジェクタ４０に電流を流すと、インジェクタ４０の温度が上昇する。インジェクタ４０の温度が上昇すると、抵抗４６の抵抗値が高くなる。抵抗４６の抵抗値が高くなると、電流ＩＬが流れ難くなる。インジェクタ４０の温度上昇によって抵抗４６の抵抗値が上昇する場合であっても、制御装置５４は、電圧ＶＡＢのデューティ比を調節して、電流ＩＬを目標電流ＩＴに制御する。図３は、インジェクタ４０の温度が上昇しているときのインジェクタ制御回路６０の動作状態を示している。図３の期間Ｕ１では、制御装置５４は、５０％のデューティ比でコイル４４に電圧ＶＡＢを印加することで、電流ＩＬを目標電流ＩＴに制御する。しかしながら、期間Ｕ１の間に、電流ＩＬが流れることで、インジェクタ４０の温度が上昇し、抵抗４６の抵抗値が上昇する。このため、期間Ｕ１の間に、電流ＩＬは増減を繰り返しながら徐々に減少する。その結果、タイミングｔａにおいて、電流ＩＬの極大値が目標電流ＩＴを下回る。電流ＩＬは、図示しない電流計により測定され、その測定結果は制御装置５４に入力される。制御装置５４は、タイミングｔａにおいて電流ＩＬの極大値が目標電流ＩＴを下回ったことを検出すると、デューティ比を大きくする。したがって、期間Ｕ２では、制御装置５４は、５０％よりも大きいデューティ比でコイル４４に電圧ＶＡＢを印加する。すると、期間Ｕ２において、電流ＩＬは、増減を繰り返しながら徐々に増加する。その結果、電流ＩＬは、タイミングｔｂにおいて目標電流ＩＴに達する。このように、制御装置５４は、電圧ＶＡＢのデューティ比を変化させることで、電流ＩＬを目標電流ＩＴに制御する。
【００１７】
インジェクタ４０が開くと、中圧配管１６から低圧配管１８へ水素ガスが流れ、低圧配管１８内の圧力が上昇する。インジェクタ４０が閉じると、低圧配管１８内の水素ガスが燃料電池２０で消費され、低圧配管１８内の圧力が低下する。低圧配管１８内の圧力は、圧力センサ３４によって検出される。制御装置５４は、圧力センサ３４の検出値に基づいて、インジェクタ４０の開閉を制御する。これによって、制御装置５４は、低圧配管１８内の圧力上昇を抑制しながら、中圧配管１６から低圧配管１８へ水素ガスを供給する。
【００１８】
図４は、制御装置５４がインジェクタ４０を制御する処理を示している。また、図５は、圧力センサ３４が正常に動作している状態でインジェクタ４０を制御するときの各値の変化を示している。図５において、圧力Ｐは低圧配管１８内の圧力であり、検出値Ｐ１は圧力センサ３４の検出値であり、流量Ｆはインジェクタ４０を流れる水素ガスの流量であり、温度Ｔはインジェクタ４０の温度であり、デューティ比Ｄは電圧ＶＡＢのデューティ比（すなわち、ゲート電圧ＶＧのデューティ比）である。
【００１９】
制御装置５４は、インジェクタ４０の制御処理を開始すると、まず、図４のステップＳ２において、低圧配管１８内の圧力Ｐの目標上限値ＰＭＡＸを決定する。次に、制御装置５４は、ステップＳ４において、圧力センサ３４の検出値Ｐ１を取得する。この時点ではインジェクタ４０が閉じているので、圧力センサ３４の検出値Ｐ１は極めて低い。次に、制御装置５４は、ステップＳ６で、検出値Ｐ１（ステップＳ４で取得した検出値Ｐ１）が目標上限値ＰＭＡＸ（ステップＳ２で決定した目標上限値ＰＭＡＸ）よりも低いか否かを判定する。上述したように最初のステップＳ４で取得される検出値Ｐ１は極めて低いので、最初のステップＳ６では、制御装置５４は、検出値Ｐ１が目標上限値ＰＭＡＸよりも低いと判定する。すなわち、制御装置５４は、最初のステップＳ６でＹＥＳと判定する。すると、制御装置５４は、ステップＳ８において、インジェクタ４０を開く。図５では、タイミングｔ１において、最初のステップＳ８が実行されてインジェクタ４０が開く。次に、制御装置５４は、ステップＳ１０で、デューティ比Ｄが基準値ＤＴＨ以上か否かを判定する。基準値ＤＴＨは、予め決められた値である。図５に示すように、基準値ＤＴＨは、通常時のデューティ比Ｄよりも高い値に設定されている。インジェクタ４０を開いた直後ではデューティ比Ｄは低いので、制御装置５４は、最初のステップＳ１０でＮＯと判定する。すると、制御装置５４は、再び、ステップＳ４を実行する。すなわち、タイミングｔ１以降に、制御装置５４は、ステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返し実行する。制御装置５４は、タイミングｔ１以降に、検出値Ｐ１が目標上限値ＰＭＡＸに達するか、デューティ比Ｄが基準値ＤＴＨに達するまで、ステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返す。
【００２０】
上述したように、図５のタイミングｔ１で、インジェクタ４０が最初に開く。このため、タイミングｔ１において、水素ガスの流量Ｆが上昇する。低圧配管１８内に水素ガスが流入することで、タイミングｔ１以降に低圧配管１８内の圧力Ｐが徐々に上昇する。したがって、タイミングｔ１以降に圧力センサ３４の検出値Ｐ１も徐々に上昇する。低圧配管１８内の圧力が上昇するにしたがって、水素ガスの流量Ｆは徐々に低下する。
【００２１】
また、インジェクタ４０が開いている間に、インジェクタ４０に電流ＩＬが流れるので、インジェクタ４０が発熱する。他方、インジェクタ４０に水素ガスが流れると、インジェクタ４０が水素ガスの流れによって冷却される。特に、インジェクタ４０を通過するときに水素ガスが減圧されて断熱膨張するので、水素ガスの温度が低下し、インジェクタ４０が冷却される。上述したように、水素ガスの流量Ｆは時間の経過に伴って徐々に低下する。したがって、水素ガスによるインジェクタ４０の冷却効果は徐々に弱くなる。このため、図５に示すように、タイミングｔ１から時間が経過するにしたがって、インジェクタ４０の温度Ｔが徐々に上昇する。インジェクタ４０の温度Ｔが上昇するにしたがって、インジェクタ４０の内部の抵抗４６の抵抗値が上昇する。図３を用いて既に説明したように、抵抗４６の抵抗値の上昇に伴って、制御装置５４はデューティ比Ｄを上昇させる。したがって、図５に示すように、タイミングｔ１から時間が経過するにしたがって、デューティ比Ｄが上昇する。
【００２２】
図５に示すように、タイミングｔ２において、圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸに達する。したがって、タイミングｔ２において、検出値Ｐ１も目標上限値ＰＭＡＸに達する。すると、制御装置５４は、ステップＳ６においてＮＯと判定し、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、制御装置５４は、インジェクタ４０を閉じる。すなわち、制御装置５４は、図５のタイミングｔ２で、デューティ比Ｄを０％まで低下させ、インジェクタ４０を閉じる。したがって、タイミングｔ２において、流量Ｆがゼロまで低下する。このため、タイミングｔ２以降に、低圧配管１８内の圧力Ｐが徐々に低下し、検出値Ｐ１も徐々に低下する。このように、圧力センサ３４が正常に動作している場合には、低圧配管１８内の圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸに達すると、制御装置５４がインジェクタ４０を閉じる。したがって、低圧配管１８内の圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸを大幅に超えることがない。
【００２３】
制御装置５４は、インジェクタ４０を開く指令を受ける度に、図４の処理を実行する。圧力センサ３４が正常に動作している場合には、低圧配管１８内の圧力Ｐが過度に高くならない範囲で、低圧配管１８へ水素ガスが供給される。したがって、低圧配管１８内の圧力が過度に高くなることが防止される。
【００２４】
図６は、圧力センサ３４が故障している状態でインジェクタ４０を制御するときの各値の変化を示している。図６では、圧力センサ３４が故障しているため、低圧配管１８内の圧力Ｐにかかわらず、圧力センサ３４の検出値Ｐ１が常に低い値となっている。図６を用いて、圧力センサ３４が故障している状態で制御装置５４が図４に示す処理を実行する場合について、説明する。なお、図６に示すように圧力センサ３４の検出値Ｐ１が常に低いので、図４のステップＳ６では常にＹＥＳと判定される。
【００２５】
図６の場合でも、図５と同様に、制御装置５４は、タイミングｔ１で、インジェクタ４０を開く。タイミングｔ１以降に、制御装置５４は、ステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返し実行する。図６でも、図５と同様に、タイミングｔ１以降に、圧力Ｐは上昇し、流量Ｆは低下し、温度Ｔは上昇し、デューティ比Ｄは上昇する。図６では、圧力センサ３４が故障しているため、低圧配管１８内の実際の圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸに達しても、圧力センサ３４の検出値Ｐ１が低いままである。したがって、圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸに達したタイミングｔ２でも、制御装置５４は、ステップＳ６でＹＥＳと判定する。したがって、タイミングｔ２でも、制御装置５４は、インジェクタ４０を閉じない。タイミングｔ２以降も、インジェクタ４０が開いた状態に維持される。その結果、圧力Ｐが目標上限値ＰＭＡＸからさらに高い値まで上昇する。このため、タイミングｔ２以降に、水素ガスの流量Ｆがさらに減少し、インジェクタ４０の温度Ｔがさらに上昇し、デューティ比Ｄがさらに上昇する。このように、圧力センサ３４が故障していると、圧力センサ３４が正常である場合（図５）よりも、温度Ｔとデューティ比Ｄが高い値まで上昇する。このため、タイミングｔ３において、デューティ比Ｄが、基準値ＤＴＨに達する。すると、制御装置５４は、図４のステップＳ１０でＹＥＳと判定し、ステップＳ１２を実行する。すなわち、制御装置５４は、図６のタイミングｔ３でステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、制御装置５４は、デューティ比Ｄを０％まで低下させ、インジェクタ４０を閉じる。したがって、タイミングｔ３において、流量Ｆがゼロまで低下する。このため、タイミングｔ３以降に、低圧配管１８内の圧力Ｐが徐々に低下する。また、制御装置５４は、ステップＳ１２において、圧力センサ３４の故障を示す信号を外部に送信し、表示画面やインジケータランプによって圧力センサ３４の故障を通知する。
【００２６】
以上に説明したように、燃料電池システム１０によれば、圧力センサ３４が故障している場合でも、デューティ比Ｄの上昇によって低圧配管１８内の圧力Ｐの異常を検出することができる。したがって、リリーフ弁３６が作動するよりも前に、インジェクタ４０を閉じて、低圧配管１８内の圧力Ｐを低下させることができる。
【００２７】
なお、ステップＳ１２において制御装置５４がデューティ比Ｄを０％まで低下させることは、圧力異常信号の出力に相当する。また、ステップＳ１２において制御装置５４が圧力センサ３４の故障を示す信号を外部に送信することも、圧力異常信号の出力に相当する。デューティ比Ｄが基準値ＤＴＨに達したときに制御装置５４が圧力異常信号を出力するので、圧力センサ３４が故障していても、低圧配管１８の圧力異常を検出することができる。
【００２８】
なお、上述した基準値ＤＴＨは、通常動作時（圧力センサ３４が故障していないとき）のデューティ比に基づいて決定することができる。例えば、通常動作時のデューティ比の最大値（例えば、流量Ｆが最低のときのデューティ比）を、基準値ＤＴＨとすることができる。また、要求発電量や水素ガスの流量に応じて、基準値ＤＴＨを定めてもよい。なお、基準値ＤＴＨは、例えば、以下の計算によって算出することができる。なお、以下の説明において、記号ＲＬは抵抗４６の抵抗値であり、記号ＲＤＳはＮＭＯＳ５２のオン抵抗値であり、記号ＲＤはダイオード４８の抵抗値であり、記号ＶＦはダイオード４８の順方向電圧であり、記号Ｄはデューティ比Ｄであり、記号Ｅは直流電源５０の出力電圧Ｅである。ＮＭＯＳ５２がオンしているときのインジェクタ制御回路６０の抵抗値（矢印１００の経路の抵抗値）ＲＯＰＥＮと、ＮＭＯＳ５２がオフしているときのインジェクタ制御回路６０の抵抗値（矢印１０２の経路の抵抗値）ＲＣＬＯＳＥは、以下の関係式を満たす。
ＲＯＰＥＮ＝ＲＬ＋ＲＤＳ
ＲＣＬＯＳＥ＝ＲＬ＋ＲＤ
また、インジェクタ４０が開いているときの電流ＩＬの平均値ＩＡＶＥは、以下の数式１を満たす。
【数１】
2019204755.tif 000003
ここで、抵抗値ＲＯＰＥＮと抵抗値ＲＣＬＯＳＥが略等しいので、ＲＯＰＥＮ≒ＲＣＬＯＳＥ＝Ｒとみなすと、数式１から下記数式２が得られる。
【数２】
2019204755.tif 000004
さらに、順方向電圧ＶＦは出力電圧Ｅ及び電圧Ｒ・ＩＡＶＥに比べて十分に小さいので、ＶＦ＝０と見なすと、数式２から下記数式３が得られる。
【数３】
2019204755.tif 000005
したがって、上記数式３から、デューティ比Ｄの基準値ＤＴＨを求めることができる。
【００２９】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０：燃料電池システム
１２：水素タンク
１４：高圧配管
１６：中圧配管
１８：低圧配管
２０：燃料電池
３０：レギュレータ
３２：圧力センサ
３４：圧力センサ
３６：リリーフ弁
４０：インジェクタ
４２：バルブ
４４：コイル
４６：抵抗
４８：ダイオード
５０：直流電源
５２：ＮＭＯＳ
５４：制御装置
６０：インジェクタ制御回路
【図１】
2019204755.tif 000006
【図２】
2019204755.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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