(57)【要約】【課題】燃料電池システムのコストを低減しながら、インジェクタ上流の水素ガス圧力及びインジェクタ下流の水素ガス圧力の両方を正確に検出する。【解決手段】燃料電池システムＡは、燃料電池スタック１０と、水素ガス源３２と、燃料電池スタックと水素ガス源とを互いに連結する水素ガス供給路３１と、水素ガス供給路内に配置された上流側及び下流側インジェクタ３５Ｕ，３５Ｄとを用いて水素ガス源から水素ガスを燃料電池スタックに供給する。上流側インジェクタと下流側インジェクタとの間の水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出する圧力センサ６９を更に備える。上流側インジェクタ上流の水素ガス圧を検出するとき、上流側インジェクタの開弁時の圧力センサの出力を取り込む。下流側インジェクタ下流の水素ガス圧を検出するとき、下流側インジェクタの開弁時の圧力センサの出力を取り込む。【選択図】図１
2015211000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスと酸素ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、
水素ガス源と、
前記燃料電池スタックと前記水素ガス源とを互いに連結する水素ガス供給路と、
前記水素ガス供給路内に、前記水素ガス源側から順に配置された上流側インジェクタ及び下流側インジェクタと、
を備え、
前記上流側インジェクタ及び前記下流側インジェクタを用いて前記水素ガス源から水素ガスを前記燃料電池スタックに供給するようにした、
燃料電池システムであって、
前記上流側インジェクタと前記下流側インジェクタとの間の前記水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出する圧力センサを更に備え、
前記上流側インジェクタ上流の前記水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、前記上流側インジェクタが開弁しているときの前記圧力センサの出力を取り込み、
前記下流側インジェクタ下流の前記水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、前記下流側インジェクタが開弁しているときの前記圧力センサの出力を取り込む、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記上流側インジェクタ上流の前記水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、前記下流側インジェクタが閉弁しつつ前記上流側インジェクタが開弁しているときの前記圧力センサの出力を取り込み、
前記下流側インジェクタ下流の前記水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、前記上流側インジェクタが閉弁しつつ前記下流側インジェクタが開弁しているときの前記圧力センサの出力を取り込む、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記上流側インジェクタ上流の前記水素ガス供給路と前記下流側インジェクタ下流の前記水素ガス供給路とを互いに連結するバイパス通路と、
前記バイパス通路内に配置されたバイパスインジェクタと、
を更に備え、
前記上流側インジェクタ及び前記下流側インジェクタ並びにバイパスインジェクタの一方又は両方を用いて、前記水素ガス源から水素ガスを前記燃料電池スタックに供給するようにした、
請求項１又は２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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスおよび空気の供給を受けて、当該水素ガスおよび空気中の酸素ガスの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックと水素ガス源とを互いに連結する水素ガス供給路と、水素ガス供給路内に配置されたインジェクタと、インジェクタ上流の水素ガス供給路内に配置された上流側圧力センサと、インジェクタ下流の水素ガス供給路内に配置された下流側圧力センサと、を備え、上流側圧力センサにより検出されるインジェクタ上流の水素ガス供給路内の水素ガス圧力と、下側圧力センサにより検出されるインジェクタ下流の水素ガス供給路内の水素ガス圧力とに基づいてインジェクタを通過する水素ガス流量を制御する、燃料電池システムが開示されている（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２０１３−１３１３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、圧力センサは高価である。そのため、燃料電池システムのコスト削減の観点からは、圧力センサの使用個数をできるだけ少なくすることが望ましい。しかし、燃料電池システムのコスト削減のために特許文献１の燃料電池システムから圧力センサを１個削減すると、インジェクタ上流の圧力及びインジェクタ下流の水素ガス圧力のうちの一方を検出できなくなってしまう。この場合、水素ガス流量制御に支障をきたすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、水素ガスと酸素ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、水素ガス源と、燃料電池スタックと水素ガス源とを互いに連結する水素ガス供給路と、水素ガス供給路内に、水素ガス源側から順に配置された上流側インジェクタ及び下流側インジェクタと、を備え、上流側インジェクタ及び下流側インジェクタを用いて水素ガス源から水素ガスを燃料電池スタックに供給するようにした、燃料電池システムであって、上流側インジェクタと下流側インジェクタとの間の水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出する圧力センサを更に備え、上流側インジェクタ上流の水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、上流側インジェクタが開弁しているときの圧力センサの出力を取り込み、下流側インジェクタ下流の水素ガス供給路内の水素ガス圧を検出するときには、下流側インジェクタが開弁しているときの圧力センサの出力を取り込む、燃料電池システムが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
燃料電池システムのコストを低減しつつ、インジェクタ上流の水素ガス圧力及びインジェクタ下流の水素ガス圧力の両方を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料電池システムの全体図である。
【図２】インジェクタの部分拡大断面図である。
【図３】上流側及び下流側インジェクタの制御を示すタイミングチャートである。
【図４】圧力検出制御を説明するタイミングチャートである。
【図５】圧力検出を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明による別の実施例における圧力検出制御を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明による別の実施例の圧力検出を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明による更に別の実施例の燃料電池システムの全体図である。
【図９】本発明による更に別の実施例における圧力検出制御を説明するタイミングチャートである。
【図１０】更に別の実施例の圧力検出を実行するルーチン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】
【０００８】
図１を参照すると、燃料電池システムＡは燃料電池スタック１０を備える。燃料電池スタック１０は積層方向に互いに積層された複数の燃料電池単セルを備える。各燃料電池単セルは膜電極接合体２０を含む。膜電極接合体２０は膜状の電解質と、電解質の一側に形成されたアノード極と、電解質の他側に形成されたカソード極とを備える。
【０００９】
燃料電池単セルのアノード極及びカソード極はそれぞれ直列に電気的に接続され、燃料電池スタック１０の電極を構成する。燃料電池スタック１０の電極はＤＣ／ＤＣコンバータ１１を介してインバータ１２に電気的に接続され、インバータ１２はモータジェネレータ１３に電気的に接続される。また、燃料電池システムＡは蓄電器１４を備えており、この蓄電器１４はＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介して上述のインバータ１２に電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は燃料電池スタック１０からの電圧を高めてインバータ１２に送るためのものであり、インバータ１２はＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は蓄電器１４からの直流電流を交流電流に変換するためのものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は燃料電池スタック１０又はモータジェネレータ１３から蓄電器１４への電圧を低くし、又は蓄電器１４からモータジェネレータ１３への電圧を高くするためのものである。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは蓄電器１４はバッテリから構成される。
【００１０】
また、燃料電池単セル内には、アノード極に水素ガスを供給するための水素ガス流通路と、カソード極に空気を供給するための空気流通路と、燃料電池単セルに冷却水を供給するための冷却水流通路とがそれぞれ形成される。複数の燃料電池単セルの水素ガス流通路、空気流通路、及び冷却水流通路をそれぞれ直列に接続することにより、燃料電池スタック１０には水素ガス通路３０、空気通路４０、及び冷却水通路５０がそれぞれ形成される。
【００１１】
水素ガス通路３０の入口には水素ガス供給路３１が連結され、水素ガス供給路３１は水素ガス源である水素タンク３２に連結される。水素ガス供給路３１内には上流側から順に、遮断弁３３と、水素ガス供給路３１内の水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、水素タンク３２からの水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するための電磁式の上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄと、が配置される。この場合、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄは水素ガス供給路３１内に互いに直列に並んで配置される。一方、水素ガス通路３０の出口にはアノードオフガス通路３６が連結される。遮断弁３３が開弁されかつ上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄが開弁されると、水素タンク３２内の水素ガスが水素ガス供給路３１を介して燃料電池スタック１０内の水素ガス通路３０内に供給される。このとき水素ガス通路３０から流出するガス、すなわちアノードオフガスはアノードオフガス通路３６内に流入する。
【００１２】
また、空気通路４０の入口には空気供給路４１が連結され、空気供給路４１は空気源である大気４２に連結される。空気供給路４１内には上流側から順に、エアクリーナ４３と、空気を圧送する空気供給器ないしコンプレッサ４４と、コンプレッサ４４から燃料電池スタック１０に送られる空気を冷却するためのインタークーラ４５と、が配置される。一方、空気通路４０の出口にはカソードオフガス通路４６が連結される。コンプレッサ４４が駆動されると、空気が空気供給路４１を介して燃料電池スタック１０内の空気通路４０内に供給される。このとき空気通路４０から流出するガス、すなわちカソードオフガスはカソードオフガス通路４６内に流入する。カソードオフガス通路４６内にはカソードオフガス通路４６内を流れるカソードオフガスの量を制御するカソードオフガス制御弁４７が配置される。
【００１３】
更に図１を参照すると、冷却水通路５０の入口には冷却水供給路５１の一端が連結され、冷却水供給路５１の出口には冷却水供給路５１の他端が連結される。冷却水供給路５１内には冷却水を圧送する冷却水ポンプ５２と、ラジエータ５３とが配置される。ラジエータ５３上流の冷却水供給路５１と、ラジエータ５３と冷却水ポンプ５２間の冷却水供給路５１とはラジエータバイパス通路５４により互いに連結される。また、ラジエータバイパス通路５４内を流れる冷却水量を制御するラジエータバイパス制御弁５５が設けられる。図１に示される燃料電池システムＡではラジエータバイパス制御弁５５は三方弁から形成され、ラジエータバイパス通路５４の出口に配置される。冷却水ポンプ５２が駆動されると、冷却水ポンプ５２から吐出された冷却水は冷却水供給路５１を介して燃料電池スタック１０内の冷却水通路５０内に流入し、次いで冷却水通路５０を通って冷却水供給路５１内に流入し、ラジエータ５３又はラジエータバイパス通路５４を介して冷却水ポンプ５２に戻る。
【００１４】
電子制御ユニット６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス６１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポート６５及び出力ポート６６を具備する。上流側インジェクタ３５Ｕと下流側インジェクタ３５Ｄとの間の水素ガス供給路３１内には、上流側インジェクタ３５Ｕと下流側インジェクタ３５Ｄとの間の水素ガス供給路３１内の水素ガス圧力を検出する圧力センサ６９が取り付けられる。圧力センサ６９の出力信号は対応するＡＤ変換器６７を介して入力ポート６５に入力される。一方、出力ポート６６は対応する駆動回路６８を介して遮断弁３３、レギュレータ３４、上流側インジェクタ３５Ｕ、下流側インジェクタ３５Ｄ、コンプレッサ４４、カソードオフガス制御弁４７、冷却水ポンプ５２、及びラジエータバイパス制御弁５５に電気的に接続される。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは、上流側インジェクタ３５Ｕ上流の水素ガス供給路３１内及び下流側インジェクタ３５Ｄ下流の水素ガス供給路３１内に圧力センサが設けられていない。したがって、水素ガス供給路３１内には単一の圧力センサ６９が配置されるということになる。
【００１５】
図２は上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄの一例を示している。上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄはそれぞれケーシング８０を備える。ケーシング８０内には互いに連通するプランジャ収容孔８１と水素ガス流出孔８２とが形成される。上流側インジェクタ３５Ｕのプランジャ収容孔８１は水素ガス供給路３１を介してレギュレータ３４に連結され、上流側インジェクタ３５Ｕの水素ガス流出孔８２は水素ガス供給路３１を介して下流側インジェクタ３５Ｄのプランジャ収容孔８１に連結され、下流側インジェクタ３５Ｄの水素ガス流出孔８２は水素ガス供給路３１を介して燃料電池スタック１０に連結される。水素ガス流出孔８２の開口部周りのプランジャ収容孔８１内壁面には弁座８３が形成される。また、プランジャ収容孔８１内にはプランジャ８４が軸線方向に移動可能に収容される。プランジャ８４は底端においてゴム製シール８５を備える。シール８５は環状の凸部を有する。
【００１６】
プランジャ８４はソレノイド（図示されず）により軸線方向に移動される。プランジャ８４が弁座８３から離れる方向に移動されると、プランジャ収容孔８１と水素ガス流出孔８２とが互いに連通され、すなわち上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄがそれぞれ開弁される。その結果、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄから水素ガスがそれぞれ供給される。これに対し、プランジャ８４が弁座８３に近づく方向に移動されてシール８５が弁座８３に着座すると、プランジャ収容孔８１と水素ガス流出孔８２との連通が遮断され、すなわち上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄがそれぞれ閉弁される。その結果、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄからの水素ガス供給がそれぞれ停止される。
【００１７】
図１に示される燃料電池システムＡでは、図３に示されるように、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄはそれぞれ、一定の周期時間Ｔのうち、開弁時間Δｔ１にわたり開弁され、閉弁時間Δｔ２にわたり閉弁され、これらが繰り返される。開弁時間Δｔ１が延長され閉弁時間Δｔ２が短縮されると、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄから供給される水素ガス量が増大される。開弁時間Δｔ１が短縮され閉弁時間Δｔ２が延長されると、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄから供給される水素ガス量が減少される。図３に示される実施例では、上流側インジェクタ３５Ｕの開閉動作及び下流側インジェクタ３５Ｄの開閉動作は互いに同期され、したがって上流側インジェクタ３５Ｕのための開弁時間及び閉弁時間と下流側インジェクタ３５Ｄのための開弁時間及び閉弁時間とは互いに等しく設定されている。別の実施例では、上流側インジェクタ３５Ｕの開閉動作及び下流側インジェクタ３５Ｄの開閉動作は互いに独立に制御される。
【００１８】
さて、燃料電池スタック１０で発電すべきときには遮断弁３３及び上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄが開弁され、水素ガスが燃料電池スタック１０に供給される。また、コンプレッサ４４が駆動され、空気が燃料電池スタック１０に供給される。その結果、燃料電池単セルにおいて電気化学反応（Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ）が起こり、電気エネルギが発生される。この発生された電気エネルギはモータジェネレータ１３に送られる。その結果、モータジェネレータ１３が車両駆動用の電気モータとして作動され、車両が駆動される。一方、例えば車両制動時にはモータジェネレータ１３が回生装置として作動し、このとき回生された電気エネルギは蓄電器１４に蓄えられる。
【００１９】
ところで、図１に示される燃料電池システムＡでは、上流側インジェクタ３５Ｕ上流の水素ガス供給路３１内の水素ガス圧力（以下、単に「上流圧力」ともいう。）及び下流側インジェクタ３５Ｄ下流の水素ガス供給路３１内の水素ガス圧力（以下、単に「下流圧力」という。）に基づいて燃料電池システムＡが制御される。すなわち、例えば、上流圧力と下流圧力との差に基づいて、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄを通過する水素ガス量、すなわち燃料電池スタック１０に供給される水素ガス量が制御される。
【００２０】
また、図１に示される燃料電池システムＡでは、上述した単一の圧力センサ６９により上流圧力及び下流圧力が検出される。次にこのことを、図４を参照しながら説明する。
【００２１】
図４において、ＸＵは上流圧力を検出すべきと判断されたタイミングを示している。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは、あらかじめ定められた上流側検出周期時間ごとに上流圧力を検出すべきと判断される。上流圧力を検出すべきと判断されると、上流側インジェクタ３５Ｕがあらかじめ定められた保持時間ΔｔＭにわたり開弁状態に保持される。上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されているときには、圧力センサ６９により検出される水素ガス圧力は上流圧力を表している。そこで、保持時間ΔｔＭ中に、すなわち例えば図４に矢印Ｓで示されるタイミングで、圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が上流圧力とされる。なお、上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されている間は、下流側インジェクタ３５Ｄのみにより水素ガス量の制御が行われる。
【００２２】
同様に、図４において、ＸＤは下流圧力を検出すべきと判断されたタイミングを示している。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは、あらかじめ定められた下流側検出周期時間ごとに下流圧力を検出すべきと判断される。下流圧力を検出すべきと判断されると、下流側インジェクタ３５Ｄが保持時間ΔｔＭにわたり開弁状態に保持される。下流側インジェクタ３５Ｄが開弁状態に保持されているときには、圧力センサ６９により検出される水素ガス圧力は下流圧力を表している。そこで、保持時間ΔｔＭ中に、すなわち例えば図４に矢印Ｓで示されるタイミングで、圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が下流圧力とされる。なお、下流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されている間は、上流側インジェクタ３５Ｕのみにより水素ガス量の制御が行われる。
【００２３】
なお、燃料電池スタック１０で発電すべきでないとき、すなわち水素ガスを供給する必要がないときには、以下のようにして、上流圧力及び下流圧力が検出される。すなわち、上流圧力を検出すべきときは、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されつつ下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁状態に保持される。この保持時間ΔｔＭ中に圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が上流圧力とされる。一方、下流圧力を検出すべきときは、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁状態に保持されつつ下流側インジェクタ３５Ｄが開弁状態に保持される。この保持時間ΔｔＭ中に圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が下流圧力とされる。
【００２４】
したがって、概念的に表現すると、上流圧力を検出するときには、上流側インジェクタ３５Ｕが開弁しているときの圧力センサ６９の出力を取り込み、下流圧力を検出するときには下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しているときの圧力センサ６９の出力を取り込む、ということになる。
【００２５】
このように図１に示される実施例では、上流側インジェクタ３５Ｕと下流側インジェクタ３５Ｄとの間に設けられた単一の圧力センサ６９により、上流圧力と下流圧力との両方を検出することができる。したがって、燃料電池システムＡのコストを低減しつつ、上流圧力及び下流圧力をいずれも検出可能とすることができる。
【００２６】
ところで、図１に示される実施例では、上述した特許文献１の燃料電池システムと比較すると、圧力センサの数が減っているけれども、インジェクタの数が増大している。しかしながら、一般的に、インジェクタは圧力センサよりも極めて安価であり、特に水素対応が必要な機器ではその価格差は顕著である。したがって、インジェクタの数が増えたとしても、燃料電池システムＡ全体のコストが大幅に削減される。
【００２７】
図５は上述した圧力検出の制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図５を参照すると、ステップ１００では燃料電池スタック１０で発電すべきか否かが判断される。燃料電池スタック１０で発電すべきときには、ステップ１０１に進み、上流圧力を検出すべきか否かが判断される。上流圧力を検出すべきでないときにはステップ１０５にジャンプする。上流圧力を検出すべきときにはステップ１０２に進み、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持される。続くステップ１０３では下流側インジェクタ３５Ｄのみにより水素ガスの流量制御が行われる。すなわち、開弁時間Δｔ１に基づいて下流側インジェクタ３５Ｄが開閉制御される。続くステップ１０４では圧力センサ６９の出力が読み込まれる。次いでステップ１０５に進む。
【００２８】
ステップ１０５では下流圧力を検出すべきか否かが判断される。下流圧力を検出すべきでないときには処理サイクルを終了する。下流圧力を検出すべきときにはステップ１０６に進み、保持時間ΔｔＭにわたり下流側インジェクタ３５Ｄが開弁状態に保持される。続くステップ１０７では上流側インジェクタ３５Ｕのみにより水素ガスの流量制御が行われる。すなわち、開弁時間Δｔ１に基づいて上流側インジェクタ３５Ｕが開閉制御される。続くステップ１０８では圧力センサ６９の出力が読み込まれる。
【００２９】
一方、燃料電池スタック１０で発電すべきでないときにはステップ１００からステップ１０９に進み、上流圧力を検出すべきか否かが判断される。上流圧力を検出すべきでないときにはステップ１１２に移行する。上流圧力を検出すべきときにはステップ１１０に進み、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されると共に下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁状態に保持される。ステップ１１１では圧力センサ６９の出力が読み込まれる。続くステップ１１２では下流圧力を検出すべきか否かが判断される。下流圧力を検出すべきでないときには処理サイクルを終了する。下流圧力を検出すべきときにはステップ１１３に進み、保持時間ΔｔＭにわたり下流側インジェクタ３５Ｄが開弁状態に保持されると共に上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁状態に保持される。続くステップ１１４では圧力センサ６９の出力が読み込まれる。
【００３０】
次に、本発明による別の実施例を説明する。
上述したように、上流側インジェクタ３５Ｕが開弁しているときの圧力センサ６９の出力は上流圧力を表している。確かに、下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁しておりしたがって上流側インジェクタ３５Ｕ内を水素ガスが流通していないときには、圧力センサ６９により検出される圧力は上流圧力に等しい。しかしながら、厳密には、下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しておりしたがって上流側インジェクタ３５Ｕ内を水素ガスが流通しているときには、圧力センサ６９により検出される圧力は上流圧力よりも上流側インジェクタ３５Ｕの圧損分だけ小さく、したがって上流圧力を正確に表していない。
【００３１】
一方、図４に示される実施例では、例えば上流圧力を検出するために保持時間ΔｔＭ中に圧力センサ６９の出力が取り込まれ、このとき下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しているか閉弁しているかはわからない。
【００３２】
そこで、本発明による別の実施例では、上流圧力を検出すべきときには、図６に矢印Ｓで示されるように、上流側インジェクタ３５Ｕが開弁しつつ下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁しているときに圧力センサ６９の出力を取り込んでいる。同様に、下流圧力を検出すべきときには、図６に矢印Ｓで示されるように、上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁しつつ下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しているときに圧力センサ６９の出力を取り込んでいる。その結果、上流圧力及び下流圧力をより正確に検出することができる。
【００３３】
図７は、本発明による別の実施例の圧力検出の制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは、図５のルーチンと比較すると、以下の点で相違している。すなわち、ステップ１０３に続いてステップ１０３ａに進み、下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁しているか否かが判別される。下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しているときにはステップ１０３ａに戻り、下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁しているときには次いでステップ１０４に進み、圧力センサ６９の出力が取り込まれる。また、ステップ１０７に続いてステップ１０７ａに進み、上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁しているか否かが判別される。上流側インジェクタ３５Ｕが開弁しているときにはステップ１０７ａに戻り、上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁しているときには次いでステップ１０８に進み、圧力センサ６９の出力が取り込まれる。
【００３４】
図８は本発明による更に別の実施例を示している。図８に示される実施例では、上流側インジェクタ３５Ｕ上流の水素ガス供給路３１と下流側インジェクタ３５Ｄ下流の水素ガス供給路３１とを互いに連結するバイパス通路３１ｂが設けられ、バイパス通路３１ｂ内にバイパスインジェクタ３５Ｂが配置される。すなわち、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄとバイパスインジェクタ３５Ｂとが水素ガス供給路３１内に互いに並列に配置される。
【００３５】
図８に示される燃料電池システムＡでは、上流圧力及び下流圧力を検出すべきでないときには、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄ並びにバイパスインジェクタ３５Ｂの一方又は両方を用いて、水素タンク３２から水素ガスが燃料電池スタック１０に供給される。
【００３６】
一方、図９に示されるように、上流圧力を検出すべきときには、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが開弁状態に保持されつつ下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁状態に保持される。この保持時間ΔｔＭ中に、すなわち例えば図９に矢印Ｓで示されるタイミングで、圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が上流圧力とされる。
【００３７】
同様に、下流圧力を検出すべきときは、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁状態に保持されつつ下流側インジェクタ３５Ｄが開弁状態に保持される。この保持時間ΔｔＭ中に、すなわち例えば図９に矢印Ｓで示されるタイミングで、圧力センサ６９の出力が取り込まれ、この取り込まれた圧力が下流圧力とされる。
【００３８】
保持時間ΔｔＭ中はバイパスインジェクタ３５Ｂのみにより水素ガス量の制御が行われる。したがって、上流圧力及び下流圧力を検出すべきときにも水素ガスの正確な流量制御が継続される。なお、保持時間ΔｔＭ中におけるバイパスインジェクタ３５Ｂからの水素ガス供給量は保持時間ΔｔＭ以外におけるバイパスインジェクタ３５Ｂからの水素ガス供給量よりも多く設定される。
【００３９】
図１０は、本発明による更に別の実施例の圧力検出の制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは、図５の場合と比較すると、以下の点で相違している。すなわち、ステップ１０２に続いてステップ１０３ｂに進み、保持時間ΔｔＭにわたり下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁状態に保持される。続くステップ１０３ｃではバイパスインジェクタ３５Ｂのみにより水素ガスの流量制御が行われる。次いでステップ１０４に進む。また、ステップ１０６に続いてステップ１０７ｂに進み、保持時間ΔｔＭにわたり上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁状態に保持される。続くステップ１０７ｃではバイパスインジェクタ３５Ｂのみにより水素ガスの流量制御が行われる。次いでステップ１０８に進む。更に、ステップ１１０からステップ１１０ａに進み、バイパスインジェクタ３５Ｂが閉弁状態に保持される。次いでステップ１１１に進む。更に、ステップ１１３からステップ１１３ａに進み、バイパスインジェクタ３５Ｂが閉弁状態に保持される。次いでステップ１１４に進む。
【００４０】
図１０に示される実施例では、上流圧力を検出すべきときには下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁状態に保持され、下流圧力を検出すべきときには上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁状態に保持される。すなわち、上流圧力及び下流圧力を検出すべきときには、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄによる水素ガス供給が停止される。別の実施例では、上流圧力及び下流圧力を検出すべきときにも、上流側インジェクタ３５Ｕ及び下流側インジェクタ３５Ｄによる水素ガス供給が継続される。この場合、上流圧力を検出すべきときには、例えば上流側インジェクタ３５Ｕが開弁しつつ下流側インジェクタ３５Ｄが閉弁しているときに圧力センサ６９の出力が取り込まれ、下流圧力を検出すべきときには、例えば上流側インジェクタ３５Ｕが閉弁しつつ下流側インジェクタ３５Ｄが開弁しているときに圧力センサ６９の出力が取り込まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    燃料電池スタック
３１    水素ガス供給路
３１ａ    バイパス通路
３２    水素タンク
３５Ｕ    上流側インジェクタ
３５Ｄ    下流側インジェクタ
３５Ｂ    バイパスインジェクタ
６９    圧力センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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