(57)【要約】【課題】複数の高圧タンクと複数の温度センサとを備えたものであって、その数を必要以上に増やすことなく温度センサの故障を判定できる移動体を提供すること。【解決手段】燃料電池車両２は、水素ガスの充填が行われたと判定された充填開始時点から所定時間経過した後は、複数の温度センサの検出値のうち最も大きな値から最も小さな値を減算して得られる差分値ΔＴが、複数の温度センサの誤差を基準にして定められた故障判定閾値σ０より大きい場合に、複数の温度センサの何れかが故障したと判定し、充填開始時点から所定時間経過するまでの間は、上記差分値ΔＴが故障判定閾値σ０＋Δｔ１より大きい場合に、複数の温度センサの何れかが故障したと判定する。【選択図】図４
2013201872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵容器と、
貯蔵容器ごとに設けられ、各貯蔵容器内のガス温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したことを判定する故障判定手段と、を備えた移動体であって、
前記複数の貯蔵容器への燃料ガスの充填が行われたことを判定する充填判定手段と、
各温度検出手段の検出値のうち、最も大きな値から最も小さな値を減算し差分値を算出する差分値算出手段と、をさらに備え、
前記故障判定手段は、
燃料ガスの充填が行われたと判定された充填開始時点から所定時間経過した後は、前記差分値が、前記複数の温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定し、
前記充填開始時点から前記所定時間経過するまでの間は、前記差分値が前記第１故障判定閾値より大きな第２故障判定閾値より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定することを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記第２故障判定閾値は、外部の供給装置からその最大可能供給流量で前記複数の貯蔵容器内に対し燃料ガスを充填した場合に、各貯蔵容器に対し生じ得る温度差の最も大きな値を基準値として定められることを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵容器と、
貯蔵容器ごとに設けられ、各貯蔵容器内のガス温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したことを判定する故障判定手段と、を備えた移動体であって、
前記複数の貯蔵容器から、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度が低下したと推定できる程度の燃料ガスが放出されたことを判定する放出判定手段と、
前記放出判定手段により放出が判定された時点から、前記複数の貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したことを判定する平衡判定手段と、
各温度検出手段の検出値のうち、最も大きな値から最も小さな値を減算し差分値を算出する差分値算出手段と、をさらに備え、
前記故障判定手段は、
前記平衡判定手段により温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したと判定された後は、前記差分値が前記複数の温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定し、
前記平衡判定手段により温度差が小さくなったと推定できる時間が経過するまでの間は、前記差分値が前記第１故障判定閾値より大きな第２故障判定閾値より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定することを特徴とする移動体。
【請求項４】
前記平衡判定手段は、所定のタイマ値を所定の周期で減算するカウンタと、前記放出判定手段により燃料ガスの放出が判定されたことに応じて前記タイマ値に所定値を加算するタイマ値加算手段と、を備え、前記タイマ値が０以下になった場合に温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したと判定することを特徴とする請求項３に記載の移動体。
【請求項５】
前記放出判定手段は、単位時間当たりの燃料ガスの放出量が所定値以上の状態が所定時間以上経過した場合、又は、所定時間の間に所定量以上の燃料ガスが放出された場合に、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度が低下したと推定できる程度の燃料ガスが放出されたと判定することを特徴とする請求項３又は４に記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に関する。より詳しくは、燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器を複数備え、各貯蔵容器に設けられた温度センサの故障を判定する移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、含酸素の空気と水素を燃料電池に供給し、これによって発電した電力を利用して電動機を駆動することにより走行する。近年、このような燃料電池を、動力を発生するためのエネルギー源として利用した燃料電池車両の実用化が進められている。燃料電池で発電するには水素が必要となるが、近年の燃料電池車両では、高圧タンクや吸蔵合金を備えた水素タンク内に予め十分な量の水素を貯蔵しておき、走行にはタンク内の水素を利用するものが主流となっている。また、これに合わせ、タンクに水素を充填するための技術についても盛んに研究が進められている。
【０００３】
例えば特許文献１には、燃料タンクを搭載した燃料電池車両と、燃料タンクに水素を充填する燃料充填装置との間で通信を行いながら水素を充填する燃料充填システムが開示されている。このシステムでは、燃料電池車両側からは、燃料タンク内の温度に関する情報を送信し、燃料充填装置側では、受信した情報に応じて水素の流量を調整する。以下では、車両側と充填装置側とで通信を行いながらガスを充填することを、通信充填という。
【０００４】
一方、特許文献２には、複数の水素タンクを備えた車両が開示されている。このように複数の水素タンクを備えたものでは、上述のように温度に関する情報を送信するため、各水素タンクには、少なくとも１つずつ温度センサが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４４７７１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の技術のように通信充填を行う場合、車両側からステーション側に送信する温度情報はできるだけ正確なものである必要があることから、車両側では適宜温度センサの故障を判定している。温度センサの故障を判定する方法としては、予め２つの温度センサを設けておき、２つのセンサの検出値を比較することによって判定する方法が最も一般的である。しかしながら、この判定技術を上記特許文献２の車両のように複数のタンクを備えたシステムに適用すると、タンクの数の２倍に比例して必要なセンサの数が増加してしまう。
【０００７】
本発明は、複数の貯蔵容器と複数の温度検出手段とを備えたものであって、その数を必要以上に増やすことなく温度検出手段の故障を判定できる移動体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】
【０００８】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵容器（例えば、後述の第１高圧タンク３２及び第２高圧タンク３３）と、貯蔵容器ごとに設けられ、各貯蔵容器内のガス温度を検出する複数の温度検出手段（例えば、後述の第１温度センサ３２１及び第２温度センサ３３１）と、前記複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したことを判定する故障判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５１及び図４の処理の実行に係る手段）と、を備えた移動体（例えば、後述の燃料電池車両２）を提供する。この移動体は、前記複数の貯蔵容器への燃料ガスの充填が行われたことを判定する充填判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、及び図３の処理の実行に係る手段）と、各温度検出手段の検出値のうち、最も大きな値から最も小さな値を減算し差分値を算出する差分値算出手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、及び図４のＳ１６の実行に係る手段）と、をさらに備え、前記故障判定手段は、燃料ガスの充填が行われたと判定された充填開始時点から所定時間経過した後は、前記差分値が、前記複数の温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値（σ０）より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定し、前記充填開始時点から前記所定時間経過するまでの間は、前記差分値が前記第１故障判定閾値より大きな第２故障判定閾値（σ０＋Δｔ１）より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定することを特徴とする。
【０００９】
（１）本発明では、複数の貯蔵容器のそれぞれに設けられた温度検出手段について、温度検出手段の検出値のうち最も大きな値から最も小さな値を減算することで差分値を算出し、この差分値と、第１故障判定閾値又は第２故障判定閾値とを比較することで、複数の温度検出手段のうち何れかが故障したか否かを判定する。すなわち、本発明によれば、１つの貯蔵容器につき２つ以上の温度検出手段を設けることなく複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したと判定できる。
また本発明では、充填開始時点から所定時間経過した後、換言すれば各貯蔵容器に対し燃料ガスの充填が行われてから所定時間が経過し、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度がほぼ平衡に達したと推定できるようになった後は、温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値と差分値を比較することで故障を判定する。そして、充填開始時点から所定時間経過するまでの間、換言すれば各貯蔵容器に対し燃料ガスの充填が行われた直後であって、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きいと推定される間は、上記第１故障判定閾値よりも大きな第２故障判定閾値と差分値とを比較することで故障を判定する。このように、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きくなっていると推定される期間とそうでない期間との間で、故障を判定するための閾値を持ち替えることにより、充填時であって各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きい場合であっても故障を判定できる。
【００１０】
（２）この場合、前記第２故障判定閾値は、外部の供給装置からその最大可能供給流量で前記複数の貯蔵容器内に対し燃料ガスを充填した場合に、各貯蔵容器に対し生じ得る温度差の最も大きな値を基準値として定められることが好ましい。
【００１１】
（２）燃料ガスを貯蔵容器に充填すると、貯蔵容器内の燃料ガスの温度は、一旦上昇しその後ゆるやかに低下し、平衡に達すると考えられる。このときの各貯蔵容器内の燃料ガスの温度の変化態様は、貯蔵容器の材質や形状の他、供給装置からの燃料ガスの流量によっても異なったものとなる。本発明では、以上の点を考慮し、外部の供給装置から最大可能供給流量で充填された場合を想定して、第２故障判定閾値を設定することにより、燃料ガスの充填中の故障判定では、通信充填に大きな影響を与える程度に深刻な故障のみを判定するようにし、不必要な故障判定を防止できる。
【００１２】
（３）上記目的を達成するため、本発明は、燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵容器（例えば、後述の第１高圧タンク３２及び第２高圧タンク３３）と、貯蔵容器ごとに設けられ、各貯蔵容器内のガス温度を検出する複数の温度検出手段（例えば、後述の第１温度センサ３２１及び第２温度センサ３３１）と、前記複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したことを判定する故障判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、及び図６の処理の実行に係る手段）と、を備えた移動体（例えば、後述の燃料電池車両２）を提供する。この移動体は、前記複数の貯蔵容器から、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度が低下したと推定できる程度の燃料ガスが放出されたことを判定する放出判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、及び図７の処理の実行に係る手段）と、前記放出判定手段により放出が判定された時点から、前記複数の貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したことを判定する平衡判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、図６のＳ３１，Ｓ３３、及び図７のＳ４２の処理の実行に係る手段）と、各温度検出手段の検出値のうち、最も大きな値から最も小さな値を減算し差分値を算出する差分値算出手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、及び図６のＳ３４の実行に係る手段）と、をさらに備え、前記故障判定手段は、前記平衡判定手段により温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したと判定された後は、前記差分値が前記複数の温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値（σ０）より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定し、前記平衡判定手段により温度差が小さくなったと推定できる時間が経過するまでの間は、前記差分値が前記第１故障判定閾値より大きな第２故障判定閾値（σ０＋Δｔ２）より大きい場合に、前記複数の温度検出手段の何れかが故障したと判定することを特徴とする。
【００１３】
（３）本発明では、複数の貯蔵容器のそれぞれに設けられた温度検出手段について、温度検出手段の検出値のうち最も大きな値から最も小さな値を減算することで差分値を算出し、この差分値と、第１故障判定値又は第２故障判定値とを比較することで、複数の温度検出手段のうち何れかが故障したか否かを判定する。すなわち、本発明によれば、１つの貯蔵容器につき２つ以上の温度検出手段を設けることなく複数の温度検出手段のうちの何れかが故障したと判定できる。
また本発明では、燃料ガスが放出されたと判定された時点から各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過した後、換言すれば燃料ガスが放出された後所定時間が経過し、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度がほぼ平衡に達したと推定できるようになった後は、温度検出手段の誤差を基準にして定められた第１故障判定閾値と差分値を比較することで故障を判定する。そして、燃料ガスが放出されたと判定された時点から各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過するまでの間、換言すれば各貯蔵容器から燃料ガスが放出された直後であって、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きいと推定される間は、第１故障判定閾値よりも大きな第２故障判定閾値と差分値とを比較することで故障を判定する。このように、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きくなっている期間とそうでない期間との間で、故障を判定するための閾値を持ち替えることにより、燃料ガスの放出直後であって各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きい場合であっても故障を判定できる。
【００１４】
（４）この場合、前記平衡判定手段は、所定のタイマ値を所定の周期で減算するカウンタ（例えば、後述のＥＣＵ５１、図６のＳ３３の実行に係る手段）と、前記放出判定手段により燃料ガスの放出が判定されたことに応じて前記タイマ値に所定値を加算するタイマ値加算手段（例えば、後述のＥＣＵ５１、図７のＳ４２の実行に係る手段）と、を備え、前記タイマ値が０以下になった場合に温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したと判定することが好ましい。
【００１５】
（４）本発明では、カウンタでは所定のタイマ値を所定の周期で減算する一方で、タイマ値加算手段では放出判定手段により燃料ガスの放出が判定される度にタイマ値に所定値を加算することにより、例えば、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度差が大きくなる程度の燃料ガスの放出が断続的に行われた場合であっても、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度が平衡に達したか否かを正確に判定できる。またこれにより、第１故障判定閾値と第２故障判定閾値とを適切なタイミングで持ち替えることができ、ひいては温度検出手段の故障判定精度を向上できる。
【００１６】
（５）この場合、前記放出判定手段は、単位時間当たりの燃料ガスの放出量が所定値以上の状態が所定時間以上経過した場合、又は、所定時間の間に所定量以上の燃料ガスが放出された場合に、各貯蔵容器内の燃料ガスの温度が低下したと推定できる程度の燃料ガスが放出されたと判定することが好ましい。
【００１７】
（５）本発明では、単位時間当たりの燃料ガスの放出量が所定値以上の状態、すなわち高いレートで燃料ガスが放出されている状態が所定時間以上経過した場合、又は、所定時間の間に所定量以上の燃料ガスが放出された場合には、貯蔵容器内の燃料ガスの温度が低下したと推定できる程度の燃料ガスが放出されたと判定することにより、第１故障判定閾値と第２故障判定閾値とを適切なタイミングで持ち替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両と水素ガスステーションとで構成された水素充填システムの構成を示す図である。
【図２】水素ガスを充填したときにおける２つの高圧タンク内の温度の時間変化の一例を示す図である。
【図３】水素の充填が行われたことを判定する手順を示すフローチャートである。
【図４】水素充填時の故障判定の手順を示すフローチャートである。
【図５】車両の走行中における２つの高圧タンク内の温度の時間変化、及び消費レートの時間変化の一例を示す図である。
【図６】水素放出時の故障判定の手順を示すフローチャートである。
【図７】放出判定タイマを作動させる手順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】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両２と水素ガスステーション１とで構成された水素充填システムＳの構成を示す図である。車両２は、２つの高圧タンク３２，３３内に貯蔵された水素を利用して発電する燃料電池システム３を備え、この燃料電池システム３で発電した電力を利用して走行する燃料電池車両と呼称される移動体である。水素ガスステーション１は、車両２の走行に必要とされる水素を高圧タンク３２，３３に充填する、車両２とは別の設備である。以下、水素ガスステーション１及び燃料電池車両２の構成について順に説明する。
【００２０】
＜水素ガスステーションの構成＞
水素ガスステーション１は、水素貯蔵タンク１１と、ディスペンサ１２とを備える。
水素貯蔵タンク１１には、車両２に供給するための水素が高圧で貯蔵されている。この水素貯蔵タンク１１内の水素は、液体水素を気化したもの、改質装置により原料を改質することで製造されたもの、或いは電解装置によって製造されたものなどを圧縮機で圧縮したものが用いられる。
【００２１】
ディスペンサ１２は、その水素充填ノズル１３が車両２に設けられた水素導入口２２に差し込むと、水素貯蔵タンク１１から供給された水素を減圧し、好ましい流量に調整した上で水素充填ノズル１３から水素を供給する。この水素充填ノズル１３には、赤外線通信器１４が設けられている。赤外線通信器１４は、水素充填ノズル１３を車両２の水素導入口２２に差し込むことにより、車両２に搭載された後述の通信システム５との間で赤外線を介したデータ信号の送受信が可能となっている。ディスペンサ１２では、車両２への水素の充填にあたって、通信充填と呼称される充填方法と、非通信充填と呼称される充填方法との２つの充填方法を選択的に実行できる。
【００２２】
通信充填とは、車両２及びステーション１間で通信を行いながら、車両２に水素を充填する充填方法である。より具体的には、ディスペンサ１２は、車両２に搭載された後述の通信システム５から、高圧タンク３２，３３の現在の状態を示すデータ信号を赤外線通信器１４によって受信し、このデータ信号から現在の高圧タンク３２，３３の状態を把握し、状態に応じて充填流量を調整しながら高圧タンク３２に水素を充填する。
非通信充填とは、車両２及びステーション１間で通信を行うことなく車両２に水素を充填する充填方法である。より具体的には、ディスペンサ１２は、予め定められた既定の充填流量で高圧タンク３２に水素を充填する。
【００２３】
＜燃料電池車両の構成＞
車両２は、燃料電池システム３と通信システム５とを備える。
燃料電池システム３は、燃料電池３１と、この燃料電池３１に燃料ガスとしての水素を供給する２つの高圧タンク３２，３３と、燃料電池３１に酸化剤ガスとしての空気を供給するエアポンプ３７と、燃料電池システム３に対する起動要求を検出するイグニッションスイッチ３９と、を備える。
【００２４】
燃料電池３１は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各燃料電池セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陰極）及びカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。
【００２５】
エアポンプ３７は、エア供給管路３４を介して燃料電池３１のカソード電極側に形成されたカソード流路に接続されている。２つの高圧タンク３２，３３は、共通の水素供給管路３５を介して燃料電池３１のアノード電極側に形成されたアノード流路に接続されている。水素供給管路３５には、タンク３２，３３から供給された高圧の水素を、発電に適した圧力に減圧する減圧弁３５１が設けられている。
【００２６】
利用者によるイグニッションスイッチ３９の操作を契機として燃料電池システム３が起動され、タンク３２，３３の遮断弁３２３，３３３が開かれると、燃料電池３１のアノード流路にはタンク３２，３３から放出された水素が供給され、カソード流路にはエアポンプ３７からの空気が供給され、これにより発電する。燃料電池３１で発電した電力は、図示しない駆動モータに供給され、これにより車両２は走行する。
【００２７】
また、燃料電池３１には、その発電による水素ガスの消費状態を検出するためのセンサとして、電流センサ３８が設けられている。電流センサ３８は、燃料電池３１の出力電流を検出し、検出値に略比例した信号を後述のＥＣＵ５１に送信する。
【００２８】
第１高圧タンク３２及び第２高圧タンク３３は、高圧に圧縮された水素を貯蔵する。これら第１高圧タンク３２と第２高圧タンク３３は、形状及び容積が異なっており、したがってその放熱特性及び吸熱特性も異なっている。また、これら高圧タンク３２，３３には、共通の水素導入管３６が接続されている。
【００２９】
水素導入管３６は、一端側が第１、第２高圧タンク３２，３３に接続され、他端側が後述のリッドボックス２１内に設けられた水素導入口２２に接続されている。水素導入口２２から供給された水素ガスは、第１高圧タンク３２及び第２高圧タンク３３の両方に同時に供給される。水素導入管３６には、タンク３２，３３側から車両２の外側へ水素が逆流するのを防止するための逆止弁３６３が設けられている。
【００３０】
また、燃料電池システム３には、２つの高圧タンク３２，３３の状態を検出するためのセンサとして、２つの温度センサ３２１，３３１と、１つの圧力センサ３５２と、が設けられている。
第１温度センサ３２１は、第１高圧タンク３２内の水素ガスの温度を検出し、検出値に略比例した検出信号をＥＣＵ５１に送信する。
第２温度センサ３３１は、第２高圧タンク３２内の水素ガスの温度を検出し、検出値に略比例した検出信号をＥＣＵ５１に送信する。
共通圧力センサ３５２は、第１高圧タンク３２と第２高圧タンク３３の共通の水素供給管路３５のうち減圧弁３５１より上流側の圧力を検出し、検出値に略比例した検出信号を後述のＥＣＵ５１に送信する。この共通圧力センサ３５２により検出された圧力は、第１高圧タンク３２及び第２高圧タンク３３内の共通のガス圧力に相当する。
【００３１】
リッドボックス２１は、車両２の側部後方に設けられており、その内部で水素導入口２２を保護する。このリッドボックス２１には、リッド２３が回動可能に設けられている。水素ガスステーション１において、利用者はリッド２３を開き水素導入口２２を外部に露出させ、ディスペンサ１２の水素充填ノズル１３を水素導入口２２に差し込み、水素を充填する。
【００３２】
通信システム５は、ＥＣＵ５１と、バッテリ５２と、赤外線送信器５６と、リッドスイッチ５７と、を備える。
【００３３】
バッテリ５２は、主にＥＣＵ５１、赤外線送信器５６、リッドスイッチ５７等の通信システム５を構成する電気機器の電力供給源として利用されるが、通信システム５の他、車両２における図示しない補機類の電力供給源としても利用される。このバッテリ５２は、燃料電池３１で発電した電力が充電されるようになっている。
【００３４】
リッドスイッチ５７は、リッドボックス２１に設けられており、リッド２３の開閉状態を検出する。リッドスイッチ２４は、リッド２３が閉じられリッドボックス２１内に水素導入口２２が保護された状態では、これを示す閉信号をＥＣＵ５１に送信し、リッド２３が開かれ水素導入口２２が外部に露出した状態では、これを示す開信号をＥＣＵ５１に送信する。なお、これら閉信号及び開信号のうち何れかは無信号としてもよい。
【００３５】
赤外線送信器５６は、赤外線ＬＥＤ５４とそのドライバ５５で構成される。ドライバ５５は、ＥＣＵ５１から送信されたデータ信号に基づいて赤外線ＬＥＤ５４を点滅させる。
【００３６】
ＥＣＵ５１は、通信充填を行うために通信システム５を構成する各種装置を制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び各種インターフェースなどの電子回路を含んで構成される。ＥＣＵ５１には、リッドスイッチ５７、共通圧力センサ３５２、第１、第２温度センサ３２１，３３１、電流センサ３８、及びイグニッションスイッチ３９など、通信システム５及び燃料電池システム３の各種センサからの検出信号が入力される。
【００３７】
通信充填の実行時、ＥＣＵ５１は、ドライバ５５を駆動し赤外線ＬＥＤ５４を点滅させることにより、共通圧力センサ３５２及び第１、第２温度センサ３２１，３３１で検出された圧力及び温度に基づいて生成したデータ信号や、水素ガスの充填の停止を指令するための充填停止指令信号をステーション１側の赤外線通信器１４へ送信する。
【００３８】
以上のように構成された通信システム５は、利用者によるリッド２３の開閉を契機として起動／停止する。以下、通信システム５の起動手順及び停止手順について説明する。
【００３９】
＜通信システムの起動＞
利用者によってリッド２３が開かれると、リッドスイッチ５７はこれを検出し、リッド２３が開かれたことを示す開信号をスリープ状態にあるＥＣＵ５１に送信する。これに応じてＥＣＵ５１は、スリープ状態から復帰するとともに、赤外線送信器５６へのバッテリ５２からの電力の供給を開始する。その後、通信システム５からのデータ信号の送信が可能な状態になり、かつステーション１側の水素充填ノズル１３が水素導入口２２に差し込まれ、水素の充填と、車両２とステーション１との間の通信が可能な状態になったことに応じて通信充填が開始する。
【００４０】
＜通信システムの停止＞
通信充填が適切に終了すると、利用者によって水素充填ノズル１３が水素導入口２２から抜き出され、そしてリッド２３が閉じられる。リッド２３が閉じられると、リッドスイッチ５７はこれを検出し、リッド２３が閉じられたことを示す閉信号をＥＣＵ５１に送信する。これに応じてＥＣＵ５１は、赤外線送信器５６への電力の供給を停止し、スリープ状態になる。
【００４１】
＜温度センサの故障判定＞
次に、第１、第２温度センサの何れかが故障したことを判定する故障判定の手順について、高圧タンク内への水素の充填が可能な期間（例えば、イグニッションスイッチがオフにされている期間）と、高圧タンク内の水素が消費され得る期間（例えば、イグニッションスイッチがオンにされている期間）とに分けて説明する。
【００４２】
先ず、図２〜図４を参照して、高圧タンク内への水素の充填が可能な期間における温度センサの故障判定について説明する。
図２は、時刻τ１〜τ２の間に水素ガスを充填したときにおける２つの高圧タンク内の温度の時間変化の一例を示す図である。両タンク内の温度は、水素ガスが充填され内部のガスが圧縮されることによって上昇する。その後、両タンク内の温度は、タンク外に放熱することで時間をかけて緩やかに低下し、時刻τ３には概ね平衡温度（雰囲気温度）に収束する。
【００４３】
水素充填時のタンク内の温度変化について、仕様が異なる第１高圧タンクと第２高圧タンクとで比較すると、水素の充填によって雰囲気温度より高くなっている期間τ１〜τ３では、両者の温度は異なっており温度差がある。
【００４４】
特に、充填時における雰囲気温度からの上昇量は、主にタンク内に充填された水素の圧縮熱量と、タンクが充填された水素から吸収した熱量と、タンクが外部に放出した熱量とによって決まるため、タンクの容積、形状及び材質など高圧タンクの仕様によって異なる。図２に示す例では、この充填時の温度上昇量は、第２高圧タンクより第１高圧タンクの方が温度差Δｔ１（以下、「充填時最大温度差」という）だけ大きい。また、タンクの仕様が異なると、放熱特性も異なるため、各タンク内の温度が最大値に達した後の低下の傾向も異なっている。
【００４５】
次に、図３及び４を参照して、以上のような水素の充填時における温度変化の特性を考慮した故障判定の手順について説明する。
【００４６】
図３は、水素の充填が行われたことを、故障判定の対象となる温度センサを用いずに判定する手順を示すフローチャートである。図３に示す処理は、水素の充填が行われる可能性があると考えられる期間、例えばイグニッションスイッチがオフにされている間に、ＥＣＵにより所定の制御周期ごとに実行される。
【００４７】
Ｓ１では、充填判定フラグがオンであるか否かを判定する。この充填判定フラグは、水素の充填が行われたことを示すフラグであって、タンク内に水素が充填されることにより２つの高圧タンク内の温度に差が生じた状態であることを間接的に示すフラグである。この充填判定フラグは、後述のＳ４においてオフからオンにセットされ、後述のＳ１３においてオンからオフにリセットされる。Ｓ１の判定がＹＥＳであり、既に充填判定フラグがオンである場合にはこの処理を終了し、ＮＯであり、充填判定フラグがオンでない場合にはＳ２に移る。
【００４８】
Ｓ２では、所定レート以上の圧力上昇が所定時間以上継続したか否かを判定する。より具体的には、共通圧力センサの検出値に基づいて、単位時間当たりの圧力上昇量に相当する圧力上昇レートを算出し、この圧力上昇レートが所定値以上の状態が、所定時間以上経過したか否かを判定する。Ｓ２の判定がＮＯの場合、Ｓ３に移る。Ｓ３では、現在のタンク内の圧力値と、前回イグニッションスイッチをオフにしたときにおけるタンク内の圧力値とを比較し、現在のタンク内の圧力値の方が所定値以上増加しているか否かを判定する。
【００４９】
Ｓ２、Ｓ３の判定の何れかがＹＥＳである場合、これら圧力の変化は水素の充填が行われたことによるものであると判断しＳ４に移る。Ｓ４では、水素の充填が行われたことを明示すべく充填判定フラグをオフからオンにし、Ｓ５に移る。Ｓ５では、充填判定フラグをオンにセットしてから経過した時間を測定するためのフラグタイマに所定の初期値Ｔ１にセットし、この処理を終了する。Ｓ５によってフラグタイマに初期値がセットされた以降、このフラグタイマの値は、後述のＳ１５に示す処理において経過した時間が減算される。このＳ４においてオンにセットされた充填判定フラグは、その後フラグタイマが０になったことに応じて、すなわち充填判定フラグがオンにセットされてから時間Ｔ１が経過したことに応じて後述のＳ１３においてオフにリセットされる。
【００５０】
図４は、水素充填時の故障判定の手順を示すフローチャートである。この故障判定では、複数の温度センサの検出値のうち、最も大きい値から最も小さい値を減算することで得られる差分値ΔＴと、所定の故障判定閾値σとを比較することで、複数の温度センサの故障を判定する。図４に示す処理は、例えば、イグニッションスイッチがオフにされている間、ＥＣＵにより、所定の制御周期ごとに実行される。また、図４の処理を開始した時点では、故障判定閾値σの値は、各温度センサの誤差を基準にして定められた基準値σ０に設定される。
【００５１】
Ｓ１１では、充填判定フラグがオンであるか否かを判定する。
Ｓ１１の判定がＮＯである場合、すなわち、充填判定フラグがオンにされなかった場合又は充填判定フラグがオンになってから時間Ｔ１が経過した後である場合には、Ｓ１６に移る。Ｓ１１の判定がＹＥＳの場合には、Ｓ１２に移る。Ｓ１２では、フラグタイマの値が０より大きいか否かを判定する。Ｓ１２の判定がＮＯであり、充填判定フラグをオンにセットしてから時間Ｔ１が経過した場合には、Ｓ１３に移り、充填判定フラグをオフにリセットした後、Ｓ１６に移る。
【００５２】
Ｓ１２の判定がＹＥＳである場合、すなわち充填判定フラグがオンにされてから時間Ｔ１が経過していない場合、Ｓ１４に移り、故障判定閾値σを基準値σ０に所定の正の補正値Δｔ１を加算したもので定義し、さらにフラグタイマの値を、前回制御周期時から経過した時間だけ減算し（Ｓ１５）、Ｓ１６に移る。
【００５３】
Ｓ１６では、各温度センサの検出値のうち、最も大きい値から最も小さい値を減算し、差分値ΔＴを算出し、Ｓ１７に移る。Ｓ１７では、算出した差分値ΔＴが、故障判定閾値σより大きいか否かを判定する。Ｓ１７の判定がＮＯの場合には、複数の温度センサは何れも正常であると判定し（Ｓ１８）、ＹＥＳの場合には、複数の温度センサの何れかが故障していると判定し（Ｓ１９）、この処理を終了する。
【００５４】
以上のように、この故障判定処理では、イグニッションスイッチがオフにされている間に水素が充填されたと判定されると、この時点から時間Ｔ１が経過するまでは、故障判定閾値σの値は、基準値σ０から、この基準値に補正値Δｔ１を加算した値に持ち替えられる。
【００５５】
ここで、図２に戻って、上記故障判定処理に用いられるパラメータＴ１及びΔｔ１の設定について説明する。
先ず、上記故障判定処理において、フラグタイマの初期値Ｔ１は、充填判定フラグがオンにセットされてから故障判定閾値σをより大きな値に持ち替える期間になっている。したがって、故障判定閾値σを大きな値に持ち替える期間が、充填によって温度差が生じている期間（τ１〜τ３）を含むように初期値Ｔ１の値は設定される。なお、この温度差が生じる期間の長さは、充填態様に応じて変わることから、最も長くなる場合における長さの値を予めテストで測定しておき、これを基準値として初期値Ｔ１を定めることが好ましい。
【００５６】
また、このようにタンク内の温度に温度差が生じる期間中は、正常な温度センサの検出値にも同じ分だけ差が生じることから、上記補正値Δｔ１は、充填時最大温度差とほぼ等しい値に設定される。なお、短時間で多くの量の水素を充填するほどこの充填時最大温度差は大きくなると考えられる。したがって、この補正値Δｔ１は、水素ガスステーションからその最大可能供給流量で水素ガスを充填した場合に、各高圧タンクに対し生じる温度差の最も大きな値を予めテストで測定しておき、これを基準値として定めることが好ましい。
【００５７】
次に、図５〜図７を参照して、高圧タンク内の水素が消費され得る期間における温度センサの故障判定について説明する。
図５は、車両の走行中における２つの高圧タンク内の温度の時間変化、及び単位時間当たりに燃料電池で消費される水素ガスの量に相当する消費レートの時間変化の一例を示す図である。
【００５８】
車両の走行中は、燃料電池で発電するために、両高圧タンク内の水素ガスが消費される。タンク内の水素が放出されると減圧によってタンク内の温度も低下する。このとき、図５に示すように消費レートが比較的小さい場合は、高圧タンク内の圧力の低下は緩やかであるため高圧タンク内の温度はほぼ雰囲気温度のまま一定に保たれるが（τ１１〜τ１２）、消費レートが大きくなると、高圧タンク内の圧力が急激に低下するため高圧タンク内の温度は雰囲気温度から大きく低下する（τ１２〜τ１４）。また、時刻τ１３において消費レートが小さくなると、高圧タンク内の温度はタンク外の熱を吸収することで時間をかけて緩やかに上昇し、時刻τ１４には概ね平衡温度（雰囲気温度）に収束する。
【００５９】
ここで、水素放出時のタンク内の温度変化について、仕様が異なる第１高圧タンクと第２高圧タンクとで比較すると、水素を高消費レートで放出することによって雰囲気温度より低くなっている期間（τ１２〜τ１４）では、両者の温度は異なっており温度差がある。
【００６０】
特に、放出時における雰囲気温度からの低下量は、主にタンク内の急激な減圧により失われる熱量と、タンク表面を介して外部からタンク内に浸入する熱量と、によって決まるため、タンクの容積、形状及び材質などによって異なる。図５に示す例では、放出時における温度低下量は、第２高圧タンクより第１高圧タンクの方が温度差Δｔ２（以下、「放出時最大温度差」という）だけ小さい。また、タンクの仕様が異なると、吸熱特性も異なるため、各タンク内の温度が最小値に達した後の上昇の傾向も異なっている。
【００６１】
次に、図６及び図７を参照して、以上のような水素の放出時における温度変化の特性を考慮した故障判定の手順について説明する。
【００６２】
図６は、水素放出時の故障判定の手順を示すフローチャートである。この故障判定では、複数の温度センサの検出値のうち、最も大きい値から最も小さい値を減算することで得られる差分値ΔＴと、所定の故障判定閾値σとを比較することで、複数の温度センサの故障を判定する。図６に示す処理は、例えば、イグニッションスイッチがオンにされている間、ＥＣＵにより、所定の制御周期毎に実行される。また、図６の処理を開始した時点では、故障判定閾値σの値は、各温度センサの誤差を基準にして定められた基準値σ０に設定される。
【００６３】
Ｓ３１では、放出判定タイマの値が０より大きいか否かを判定する。この放出判定タイマは、タンク内の水素が消費されることにより２つの高圧タンク内の温度に差が生じた状態であることを示すタイマであり、後述の図７に示す処理において高レートで水素が放出されたと判定された場合に所定値が加算され、後述のＳ３３に示す処理において経過した時間が減算される。
【００６４】
Ｓ３１の判定がＮＯの場合、すなわち、高レートで水素が放出されたと判定された時点から各高圧タンク内の水素ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過したと判定された場合、Ｓ３４に移る。
Ｓ３１の判定がＹＥＳの場合、すなわち、高レートで水素が放出されたと判定された時点から各高圧タンク内の水素ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過していないと判定された場合、Ｓ３２に移り、故障判定閾値σを基準値σ０に補正値Δｔ２を加算したもので定義し、さらに放出判定タイマの値を、前回制御周期時から経過した時間だけ減算し（Ｓ３３）、Ｓ３４に移る。
【００６５】
Ｓ３４では、複数の温度センサの検出値のうち、最も大きな値から最も小さな値を減算し差分値ΔＴを算出し、Ｓ３５に移る。Ｓ３５では、算出した差分値ΔＴが、故障判定閾値σより大きいか否かを判定する。Ｓ３５の判定がＮＯの場合には、複数の温度センサは何れも正常であると判定し（Ｓ３６）、ＹＥＳの場合には、複数の温度センサの何れかが故障していると判定し（Ｓ３７）、この処理を終了する。
【００６６】
以上のように、この故障判定処理では、イグニッションスイッチがオンにされている間に高レートで水素が放出されたと判定されると、この時点から各高圧タンク内の水素ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過するまでは、故障判定閾値σの値は、基準値σ０から、この基準値に補正値Δｔ２を加算した値に持ち替えられる。
【００６７】
図７は、放出判定タイマを作動させる手順を示すフローチャートである。図７に示す処理は、イグニッションスイッチがオンにされている間、ＥＣＵにより、所定の制御周期毎に実行される。
【００６８】
Ｓ４１では、各高圧タンクから、タンク内の水素ガスの温度が低下したと推定できる程度の水素ガスが放出されたか否かを判定する。高圧タンクから放出された水素ガスは燃料電池で消費されることから、このようなタンク内温度が低下する程度の水素ガスが放出されたか否かは、燃料電池における消費レートから間接的に判定できる。そこでＳ４１では、消費レートが所定の閾値Ｒ（図５参照）を超えた時間（以下、「高レート消費継続時間」という）Ｔ２を算出し、この高レート消費継続時間Ｔ２が所定値を超えたか否かを判定する。Ｓ４１の判定がＮＯの場合は、タンク内の水素ガスの温度が低下したと推定できる程度の水素ガスの放出はなかったと判定し、この処理を終了する。なお、燃料電池における水素ガスの消費レートは、例えば、燃料電池に設けられた電流センサの検出値に基づいて算出される。
【００６９】
Ｓ４１の判定がＹＥＳの場合は、タンク内の水素ガスの温度が低下したと推定できる程度の水素ガスが放出されたと判定し、Ｓ４２に移る。Ｓ４２では、水素ガスの放出が判定されたことに応じて放出判定タイマの値に所定の加算値Ｔ４を加算し、この処理を終了する。このように、図７に示す処理では、放出の判定がある度に放出判定タイマの値に加算値Ｔ４を加算する。したがって、水素ガスの放出が断続的に行われた場合であっても、これを放出判定タイマの値に反映させ、ひいては適切なタイミングで故障判定閾値を持ち替えることができる。
【００７０】
ここで、図２に戻って、上記故障判定処理に用いられるパラメータＴ４，Δｔ２の設定について説明する。
先ず、上記故障判定処理のＳ４２において、水素ガスの放出が判定される度に放出判定タイマの値に加算される所定値Ｔ４は、故障判定閾値σをより大きな値に持ち替える期間になっている。したがって、水素ガスの放出後タンク内の温度差が無くなるまでの間（τ１３〜τ１４）は、故障判定閾値σを大きな値に持ち替えられるように、タイマの加算値Ｔ４は設定される。なお、高レート消費継続時間Ｔ２が長くなるほど、タンク内の温度差が無くなるまでにかかる時間（τ１４−τ１３）も長くなることから、上記加算値Ｔ４は、高レート消費継続時間Ｔ２に応じてその都度変更してもよい。
【００７１】
また、タンク内の温度に温度差が生じている期間中は、正常な温度センサの検出値にも同じ分だけ差が生じることから、上記補正値Δｔ２は、放出時最大温度差とほぼ等しい値に設定される。なお、高レート消費継続時間Ｔ２が長くなるほど、この放出時最大温度差は大きくなることから、この補正値Δｔ２は、高レート消費継続時間Ｔ２に応じてその都度変更してもよい。
【００７２】
なお、上記Ｓ４１では、高レート消費継続時間Ｔ２が所定値を超えたか否かを判定することにより、タンク内の水素ガスの温度が低下する程度の水素ガスが放出されたか否かを判定したが、本発明はこれに限らない。例えば、所定時間の間に所定量以上の水素ガスが放出されたか否かを判定することにより、タンク内の水素ガスの温度が低下する程度の量の水素ガスが放出されたか否かを判定してもよい。
【００７３】
以上詳述した本実施形態の燃料電池車両２によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、１つの高圧タンクにつき２つ以上の温度センサを設けることなく、複数の温度センサのうち何れかが故障したと判定できる。
また本実施形態では、充填開始時点から所定時間経過した後、換言すれば各高圧タンクに対し水素ガスの充填が行われてから所定時間が経過し、各高圧タンク内の水素ガスの温度がほぼ平衡に達したと推定できるようになった後は、温度センサ３２１，３３１の誤差を基準にして定められた故障判定閾値σ０と差分値ΔＴを比較することで故障を判定する。そして、充填開始時点から所定時間経過するまでの間は、故障判定閾値σ０よりも大きな故障判定閾値σ０＋Δｔ１と差分値ΔＴとを比較することで故障を判定する。このように、各高圧タンク内の水素ガスの温度差が大きくなっていると推定される期間とそうでない期間との間で、故障を判定するための閾値を持ち替えることにより、充填時であって各高圧タンク内の水素ガスの温度差が大きい場合であっても故障を判定できる。
【００７４】
（２）本実施形態では、水素ガスステーションから最大可能供給流量で充填された場合を想定して、故障判定閾値の補正値Δｔ２を設定することにより、水素ガスの充填中の故障判定では、通信充填に大きな影響を与える程度に深刻な故障のみを判定するようにし、不必要な故障判定を防止できる。
【００７５】
（３）また本実施形態では、水素ガスが放出されたと判定された時点から各高圧タンク内の水素ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過した後、換言すれば水素ガスが放出された後所定時間が経過し、各高圧タンク内の水素ガスの温度がほぼ平衡に達したと推定できるようになった後は、温度センサの誤差を基準にして定められた故障判定閾値σ０と差分値ΔＴを比較することで故障を判定する。そして、水素ガスが放出されたと判定された時点から各高圧タンク内の水素ガスの温度差が小さくなったと推定できる時間が経過するまでの間は、故障判定閾値σ０よりも大きな故障判定閾値σ０＋Δｔ２と差分値ΔＴとを比較することで故障を判定する。このように、各高圧タンク内の水素ガスの温度差が大きくなっている期間とそうでない期間との間で、故障を判定するための閾値を持ち替えることにより、水素ガスの放出直後であって各高圧タンク内の水素ガスの温度差が大きい場合であっても故障を判定できる。
【００７６】
（４）本実施形態では、Ｓ３３において放出判定タイマの値を所定の周期で減算する一方で、Ｓ４２では水素ガスの放出が判定される度に放出判定タイマの値に加算値Ｔ４を加算することにより、例えば、各高圧タンク内の水素ガスの温度差が大きくなる程度の量の水素ガスの放出が断続的に行われた場合であっても、各高圧タンク内の水素ガスの温度が平衡に達したか否かを正確に判定できる。またこれにより、故障判定閾値σ０と故障判定閾値σ０＋Δｔ２とを適切なタイミングで持ち替えることができ、ひいては温度センサの故障判定精度を向上できる。
【００７７】
（５）本実施形態では、閾値Ｒよりも高いレートで水素ガスが放出されている状態が、所定時間以上経過した場合、又は、所定時間の間に所定量以上の燃料ガスが放出された場合には、高圧タンク内の水素ガスの温度が低下したと推定できる程度の水素ガスが放出されたと判定することにより、故障判定閾値σ０と故障判定閾値σ０＋Δｔ２とを適切なタイミングで持ち替えることができる。
【００７８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではない。
上記実施形態では、２つの高圧タンク３２，３３を設け、各々に１つずつ温度センサ３２１，３３１を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、高圧タンク及び温度センサが３つ以上の場合についても一般化できる。
【００７９】
上記実施形態では、燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器を高圧タンクとした例について説明したが、これに限らず、吸蔵合金を備えた水素タンクを貯蔵容器としてもよい。
また、上記実施形態では、水素を燃料ガスとした燃料電池車両を例について説明したが、これに限らず、天然ガスを燃料ガスとした天然ガス自動車にも適用できる。
また、上記実施形態では、燃料電池車両を移動体とした例について説明したが、これに限らず、バイク、船舶、宇宙船、ロボットなどの移動体にも適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ…水素充填システム
１…水素ガスステーション（供給装置）
１２…ディスペンサ（供給装置）
２…燃料電池車両（移動体）
３…燃料電池システム
３２…第１高圧タンク（貯蔵容器）
３２１…第１温度センサ（温度検出手段）
３３…第２高圧タンク（貯蔵容器）
３３１…第２温度センサ（温度検出手段）
５…通信システム
５１…ＥＣＵ（故障判定手段、充填判定手段、差分値算出手段、放出判定手段平衡判定手段、カウンタ、タイマ値加算手段）
【図１】
2013201872.tif 000003
【図２】
2013201872.tif 000004
【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】
2013201872.tif 000009