(57)【要約】【課題】複数のタンク遮断弁を開弁するのに要する電流を低減する。【解決手段】燃料電池と、ｎ本の燃料タンクと、燃料電池に接続される集合流路と、集合流路から分岐して各燃料タンクに接続されるｎ本の分岐流路と、各分岐流路に介設され、対応する燃料タンクから燃料電池への燃料の放出を遮断するｎ個のタンク遮断弁と、ｎ個のタンク遮断弁の開閉を制御する制御装置とを有する燃料電池システムにおいて、タンク遮断弁は上流側と下流側の差圧が小さいほど小さな電流に応じた力で開弁可能であり、制御装置は、燃料電池への燃料の供給を開始する際に、１番目のタンク遮断弁を、ｎ個のタンク遮断弁が全て閉の状態から１番目のタンク遮断弁を開弁するのに要する第１の電流を通電することにより開弁させ、１番目のタンク遮断弁を開弁後、２番目からｎ番目のタンク遮断弁を、それぞれ、第１の電流よりも小さい電流を通電することにより開弁させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、ｎ本（ｎは２以上の整数）の燃料タンクと、前記燃料電池に接続される集合流路と、前記集合流路から分岐して各燃料タンクに接続されるｎ本の分岐流路と、前記各分岐流路に介設され、対応する燃料タンクから前記燃料電池への燃料の放出を遮断するｎ個のタンク遮断弁と、前記ｎ個のタンク遮断弁の開閉を制御する制御装置と、を有する燃料電池システムにおいて、前記制御装置が実行するタンク遮断弁制御方法であって、
前記タンク遮断弁は、上流側と下流側の差圧が小さいほど小さな電流に応じた力で開弁可能であり、
前記燃料電池への燃料の供給を開始する際に、
１番目のタンク遮断弁を、前記ｎ個のタンク遮断弁が全て閉の状態から前記１番目のタンク遮断弁を開弁するのに要する第１の電流を通電することにより開弁させる工程と、
前記１番目のタンク遮断弁を開弁後、２番目からｎ番目のタンク遮断弁を、それぞれ、前記第１の電流よりも小さい電流を通電することにより開弁させる工程と、
を備える、タンク遮断弁制御方法。
【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おいて、燃料タンクからの燃料の放出を遮断するタンク遮断弁の開閉を制御するタンク遮断弁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムとして、特許文献１には、燃料電池に対して並列に接続された複数の燃料タンクと、燃料タンクごとに放出する燃料を遮断する複数のタンク遮断弁と、を備え、燃料電池に燃料を供給する際には、全ての遮断弁を同時に開弁する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タンク遮断弁として一般的に利用される電磁弁は、開弁のために要する通電電流（「起動(始動）電流」あるいは「突入電流」とも呼ばれる）の電流値と、開弁の状態を保持するために要する通電電流（「保持電流」と呼ばれる）の電流値とが異なっている。起動電流は、電磁弁の種類や使用環境等に応じて、保持電流の数倍〜１０倍以上となる場合もある。従って、全てのタンク遮断弁を同時に開弁する場合、複数のタンク遮断弁の起動電流の発生が重なって、多くの電力が必要となってしまう、という問題がある。この問題は、燃料タンクの数が増加するほど顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池と、ｎ本（ｎは２以上の整数）の燃料タンクと、前記燃料電池に接続される集合流路と、前記集合流路から分岐して各燃料タンクに接続されるｎ本の分岐流路と、前記各分岐流路に介設され、対応する燃料タンクから前記燃料電池への燃料の放出を遮断するｎ個のタンク遮断弁と、前記ｎ個のタンク遮断弁の開閉を制御する制御装置と、を有する燃料電池システムにおいて、前記制御装置が実行するタンク遮断弁制御方法が提供される。前記タンク遮断弁は、上流側と下流側の差圧が小さいほど小さな電流に応じた力で開弁可能である。このタンク遮断弁制御方法は、前記燃料電池への燃料の供給を開始する際に、１番目のタンク遮断弁を、前記ｎ個のタンク遮断弁が全て閉の状態から前記１番目のタンク遮断弁を開弁するのに要する第１の電流を通電することにより開弁させる工程と、前記１番目のタンク遮断弁を開弁後、２番目からｎ番目のタンク遮断弁を、それぞれ、前記第１の電流よりも小さい電流を通電することにより開弁させる工程と、を備える。
ｎ個のタンク遮断弁が全て閉の状態から１個以上のタンク遮断弁を開弁するには比較的大きな電流を要し、その後に他のタンク遮断弁を開弁するときには比較的小さな電流で開弁できる。
このタンク遮断弁制御方法によれば、１番目のタンク遮断弁のみを、全て閉の状態から１番目目のタンク遮断弁を開弁するのに要する第１の電流を通電して開弁させるので、ｎ個のタンク遮断弁を開弁させるために第１の電流が重なって発生することを防止することができる。また、２番目からｎ番目のタンク遮断弁を、それぞれ、１番目のタンク遮断弁の開弁後に、第１の電流よりも小さい電流を通電することにより開弁させるので、２番目からｎ番目のタンク遮断弁を開弁するのに要する電流を低減することができる。従って、ｎ個のタンク遮断弁を同時に開弁する場合に比べて、開弁に要する電力を低減することが可能である。
【０００７】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、タンク遮断制御方法、タンク遮断制御装置、燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。
【図２】タンク制御部において実行される第１実施形態のタンク遮断弁の開弁制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態のタンク遮断弁の開弁制御の様子を示すタイムチャートである。
【図４Ａ】タンク制御部において実行される第２実施形態のタンク遮断弁の開弁制御の手順を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】システム制御部において実行される開弁指令の手順を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態のタンク遮断弁〜ＳＶｎの開弁制御の様子を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システム１０の構成を示す概略図である。燃料電池システム１０は、車両（「燃料電池車両」とも呼ぶ）等の各種移動体や定置型電源等の種々の装置に適用可能である。
【００１０】
燃料電池システム１０は、燃料電池（ＦＣ：Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）２０と、燃料ガス供給系３０と、酸化ガス供給系４０と、負荷装置５０と、システム制御部６０と、タンク制御部７０と、を備える。
【００１１】
燃料電池２０は、燃料ガス（「アノードガス」とも呼ぶ）としての水素と酸化ガス（「カソードガス」とも呼ぶ）としての空気（厳密には酸素）の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池２０は、複数の単セル２１が積層されたスタック構造を有する。なお、燃料電池２０には、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）や冷媒のためのマニホールドが積層方向に沿った貫通孔として形成されるが、図示は省略する。
【００１２】
単セル２１は、図示は省略するが、基本的に、発電体としての膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を、セパレータで挟持した構成を有している。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる固体高分子型電解質膜（単に「電解質膜」とも呼ぶ）と、電解質膜のアノード側の面上に形成された触媒層及びガス拡散層からなるアノードと、電解質膜のカソード側の面上に形成された触媒層及びガス拡散層からなるカソードと、で構成される。また、セパレータとガス拡散層に接する面には、アノードガスやカソードガスを流す溝状のガス流路が形成されている。ただし、セパレータとガス拡散層との間に、ガス流路部が別途設けられる場合もある。
【００１３】
燃料ガス供給系３０は、ｎ本（ｎは２以上の整数）の燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎと、燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎと燃料電池２０の燃料ガス供給用マニホールド（不図示）の入口とを接続した燃料ガス流路３１と、を備えている。燃料ガス流路３１は、燃料電池２０に接続された集合流路ＣＰと、集合流路ＣＰからｎ股に分岐されて燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎに接続された分岐流路ＢＰ１〜ＢＰｎと、を有している。集合流路ＣＰには、例えば、燃料電池２０へ供給する燃料ガスの流量を調整するインジェクタ３３及びインジェクタ３３の上流側における燃料ガスの圧力を調整する減圧弁としてのレギュレータ３２が設けられている。分岐流路ＢＰ１〜ＢＰｎは、燃料電池２０に対して並列に配設され、対応する燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎに接続されている。分岐流路ＢＰ１〜ＢＰｎには、対応するタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎが介設されている。タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎには、上流側（燃料タンク側）と下流側(燃料電池側）の差圧が小さいほど小さな電流に応じた力で開弁可能な電気的駆動弁を用いることができる。具体的には、電磁弁、より具体的には、通電による電磁力によって開弁される電磁弁、いわゆるノーマルクローズ型の電磁弁を用いることができる。レギュレータ３２による燃料ガスの圧力調整及びインジェクタ３３による燃料ガスの流量調整は、後述するシステム制御部６０によって制御される。タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開閉は、後述するタンク制御部７０によって制御される。タンク制御部７０は「制御装置」に相当する。
【００１４】
燃料電池２０の燃料ガス排出用マニホールド（不図示）の出口には、燃料排ガス排出流路３５が設けられている。燃料排ガス排出流路３５は、発電反応に用いられることなく燃料電池２０のアノードから排出される未反応ガス（水素や窒素など）や排水を含む燃料排ガス（「アノードオフガス」とも呼ぶ）の排出を行う。なお、気液分離部や、循環流路、循環用ポンプ、排水流路、排水弁等を有し、未反応ガスを循環させる循環系を備えるようにしてもよい。
【００１５】
酸化ガス供給系４０は、酸化ガス流路４１と、エアフロメータ４２と、エアコンプレッサ４３とを備える。酸化ガス流路４１は、燃料電池２０の酸化ガス供給用マニホールドの入口に接続された流路である。
【００１６】
エアコンプレッサ４３は、酸化ガス流路４１を介して燃料電池２０と接続されている。エアコンプレッサ４３は、外気を取り込んで圧縮した空気を、酸化ガスとして燃料電池２０に供給する。エアフロメータ４２は、エアコンプレッサ４３の上流側において、エアコンプレッサ４３が取り込む外気の量を計測し、システム制御部６０に送信する。燃料電池２０に対する酸化ガスの供給量は、エアフロメータ４２の計測値に基づいて、システム制御部６０によって制御される。
【００１７】
燃料電池２０の酸化ガス排出用マニホールド（不図示）の出口には、酸化排ガス流路４５が設けられている。酸化排ガス流路４５は、発電反応に用いられることなく燃料電池２０のカソードから排出される未反応ガス（酸素や窒素など）や排水を含む酸化排ガス（「カソードオフガス」とも呼ぶ）の排出を行う。なお、酸化排ガス流路４５には、酸化排ガス流路４５における酸化排ガスの圧力（燃料電池２０のカソード側の背圧）を調整するための調圧弁（不図示）が設けられ、システム制御部６０によって調圧弁の開度が制御されることにより酸化排ガスの圧力が調整される。
【００１８】
なお、図示は省略するが、燃料電池２０の冷媒供給用マニホールドの入口と、冷媒排出用マニホールドの出口との間には、冷媒循環流路と、冷媒循環流路に介設されたラジエータ及び冷媒循環用ポンプにより、燃料電池２０を冷却するための冷媒を循環させる冷却系が設けられている。
【００１９】
燃料電池２０の出力端子には、燃料電池システム１０を適用した装置に応じた負荷装置５０が接続されており、燃料電池２０で発電した電力は負荷装置５０で消費される。例えば、燃料電池車両の場合には、車輪を駆動する駆動モータ及び駆動モータの駆動回路等が負荷装置５０として接続される。
【００２０】
システム制御部６０は、燃料電池２０の発電動作を制御する。具体的には、燃料ガス供給系３０のレギュレータ３２及びインジェクタ３３による燃料ガスの供給量を制御するとともに、酸化ガス供給系４０のエアコンプレッサ４３による酸化ガスの供給量を制御し、また、負荷装置５０の動作を制御して、燃料電池２０の発電を制御する。タンク制御部７０は、システム制御部６０からの指示に従ってタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開閉を制御する。具体的には、システム制御部６０によって燃料電池２０への反応ガスの供給や、燃料電池２０による発電を開始するに際して、タンク制御部７０は、燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎから燃料ガスの供給を開始するために、システム制御部６０からの指示に従って、後述するタンク遮断弁制御を実行し、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁を制御する。以下では、タンク制御部７０が実行するタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの制御について説明する。
【００２１】
Ｂ．第１実施形態のタンク遮断弁開弁制御：
図２は、タンク制御部７０において実行される第１実施形態のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁制御の手順を示すフローチャートである。
【００２２】
タンク制御部７０は、ステップＳ１０２において、システム制御部６０からタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁指令が有るまで待機し、開弁指令を受けると、ステップＳ１０４において、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１に起動電流Ｉｏｃを通電して１番目のタンク遮断弁ＳＶ１を開弁させる。なお、起動電流Ｉｏｃは、一つのタンク遮断弁の上流側（「一次側」とも呼ぶ）の圧力と下流側（「二次側」とも呼ぶ）の圧力の圧力差として許容される最大の圧力差の下で、そのタンク遮断弁を開弁するために要する電流であり、その仕様値にマージンを加えた値に設定されることが好ましい。こうすれば、ｎ個のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎが全て閉の状態から１番目のタンク遮断弁ＳＶ１を確実に開弁させることができる。
【００２３】
そして、タンク制御部７０は、ステップＳ１０６において、起動電流Ｉｏｃの通電による開弁開始から開弁時間ｔｏｃが経過して１番目のタンク遮断弁ＳＶ１が開弁状態となるまで待機し、ステップＳ１０８において、１〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに保持電流Ｉｈｃを通電することにより、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁状態を保持させるとともに、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎを開弁させる。なお、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁時間ｔｏｃは、上記の許容最大圧力差の下での起動電流の仕様値の通電によりタンク遮断弁が開弁状態となるまでに要する応答時間の仕様値ｔｒｅｓｏに、マージンαｏを加えた時間に設定されることが好ましい。保持電流Ｉｈｃは、開弁状態を保持するために要する電流であり、その仕様値にマージンを加えた値に設定されることが好ましい。保持電流の仕様値は、起動電流の仕様値の１／３〜１／１０以下の小さな値である。なお、保持電流Ｉｈｃは、これに限定されるものではなく、保持電流の仕様値以上で起動電流Ｉｏｃよりも小さな電流の範囲内の任意の値に設定可能である。あるいは、ステップＳ１０８では、保持電流Ｉｈｃよりも大きく起動電流Ｉｏｃよりも小さい電流をタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに通電した後で、電流値を保持電流Ｉｈｃまで低下させるようにしてもよい。
【００２４】
ここで、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１が開弁状態となると、1番目の燃料タンクＴｇ１から燃料ガスが放出され、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の下流側の圧力、すなわち、分岐流路ＢＰ１〜ＢＰｎ及びレギュレータ３２の上流側の集合流路ＣＰの圧力が、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の上流側の圧力にほぼ等しい状態となる。この場合、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎのそれぞれの下流側の圧力は、それぞれが開弁状態の場合と同様に、それぞれの上流側の圧力とほぼ等しい状態となる。このため、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎは、起動電流Ｉｏｃよりも小さい電流を通電電流として通電させることによって開弁させることができる。なお、タンク遮断弁の上流側の圧力と下流側の圧力がほぼ等しい状態は、タンク遮断弁における圧損や、分岐流路における圧損、燃料タンク間の圧力差等に依存して発生する圧力差を含む状態である。
【００２５】
そして、タンク制御部７０は、ステップＳ１１０において全てのタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎが開弁状態となるまで待機し、ステップＳ１１２において、システム制御部６０に対して燃料ガスの消費を許可する。なお、開弁状態の判断は、通電による開弁開始の時刻から開弁時間ｔｈｃが経過したか否かで判断することができる。開弁時間ｔｈｃは、タンク遮断弁の上流側の圧力と下流側の圧力がほぼ等しい状態（許容する最小の圧力差を含む条件下）において、通電によってタンク遮断弁が開弁状態となるまでに要する応答時間の仕様値ｔｒｅｓｈに、マージンαｈを加えた時間に設定されることが好ましい。なお、開弁時間ｔｈｃに代えて、起動電流Ｉｏｃの通電による開弁時間ｔｏｃを用いてもよい。
【００２６】
なお、燃料ガスの消費が許可されたシステム制御部６０は、レギュレータ３２およびインジェクタ３３を制御して、燃料ガスの供給を制御し、燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎに貯蔵された燃料タンクの消費を均等に行うことができる。また、負荷装置５０の動作を制御し、燃料電池２０による発電を開始することができる。
【００２７】
図３は、第１実施形態のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁制御の様子を示すタイムチャートである。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１において開弁指令が有ると、図３（ｃ１）〜図３（ｃｎ）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の通電電流Ｉｓｖ１のみが起動電流Ｉｏｃとされる。これにより、図３（ｂ１）〜図３（ｂｎ）に示すように、開弁開始の時刻ｔ１から開弁時間ｔｏｃが経過する時刻ｔ２までの間に、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１のみが開弁状態となる。そして、時刻ｔ２において、図３（ｃ１）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の通電電流Ｉｓｖ１が起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃに変更されて、図３（ｂ１）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁状態が保持される。また、時刻ｔ２において、図３（ｃ２）〜図３（ｃｎ）に示すように、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎの通電電流Ｉｓｖ２〜Ｉｓｖｎがそれぞれ０から保持電流Ｉｈｃとされて、図３（ｂ２）〜図３（ｂｎ）に示すように、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎが開弁される。また、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ２から開弁時間ｔｈｃが経過した時刻ｔ３において、燃料ガス消費が許可される。
【００２８】
上記の第１実施形態の開弁制御では、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１を起動電流Ｉｏｃの通電により開弁後、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎを起動電流Ｉｏｃよりも小さい保持電流Ｉｈｃの通電により開弁させている。これにより、ｎ個のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを同時に開弁させる場合に発生する起動電流Ｉｏｃの重なりを防止することができる。また、図３（ｄ）に示すように、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを開弁させるために消費する電流（通電電流の和ΣＩｓｖ）を、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１を開弁させている時刻ｔ１〜ｔ２の間においては起動電流Ｉｏｃとし、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎの開弁させている時刻ｔ２〜ｔ３において、ｎ倍の保持電流Ｉｈｃとすることができる。これにより、ｎ個のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを同時に開弁する場合に比べて、開弁に要する電力を低減することが可能である。また、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに起動電流Ｉｏｃや保持電流Ｉｈｃを通電させるための不図示の回路や接続配線等のサイズ、重量、コスト等の制約を抑制することが可能である。
【００２９】
また、ｎ個の燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎを全て開弁させて、それぞれに貯蔵されている燃料ガスを均等に消費させるので、各燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎ間の圧力はほほ同じ圧力となり、各タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶ２の下流側（二次側）の圧力はほぼ同じ圧力となるため、各タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの上流側（一次側）の圧力と下流側（二次側）の圧力とがほぼ同じ圧力となり、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに加わる機械的ストレスを低減することができる。
【００３０】
なお、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁に要する起動電流Ｉｏｃが「第１の電流」に相当し、２〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ２〜ＳＶｎの開弁に要する保持電流Ｉｈｃが「第２の電流」に相当する。
【００３１】
Ｃ．第２実施形態のタンク遮断弁開弁制御：
図４Ａは、タンク制御部７０において実行される第２実施形態のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁制御の手順を示すフローチャートである。
【００３２】
タンク制御部７０は、ステップＳ１４２において、開弁対象のタンク遮断弁を示す対象番号「ｉ］を初期値「０」に設定する。そして、タンク制御部７０は、ステップＳ１４４において、対象番号ｉに「１」を加算する。
【００３３】
次に、タンク制御部７０は、ステップＳ１４６において、システム制御部６０からｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉの開弁指令が有るまで待機する。
【００３４】
図４Ｂは、システム制御部６０において実行される開弁指令の手順を示すフローチャートである。システム制御部６０は、ステップＳ１６２において、開弁対象のタンク遮断弁を示す対象番号「ｉ］を初期値「０」に設定する。そして、タンク制御部７０は、ステップＳ１６４において、対象番号ｉに「１」を加算する。
【００３５】
次に、システム制御部６０は、ステップＳ１６６において、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉの開弁指令を発生し、ステップＳ１６８において、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉが開弁状態となるまで待機する。なお、開弁状態の判断は、第１実施形態で説明した起動電流Ｉｏｃの通電による開弁開始の時刻から開弁時間ｔｏｃが経過したか否かで判断することができる。
【００３６】
そして、システム制御部６０は、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１からｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎまでの開弁指令（ステップＳ１６６）を繰り返し実行する。
【００３７】
以上のように、システム制御部６０は、前のタンク遮断弁が開弁されるごとに次のタンク遮断弁の開弁指令を発生することにより、1番目のタンク遮断弁ＳＶ１からｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎまでの開弁指令を順に発生する。
【００３８】
タンク制御部７０は、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉの開弁指令を受けると、図４ＡのステップＳ１４８において、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉに起動電流Ｉｏｃを通電してｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉを開弁させる。そして、タンク制御部７０は、ステップＳ１５０において、起動電流Ｉｏｃの通電による開弁開始から開弁時間ｔｏｃが経過してｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉが開弁状態となるまで待機し、ステップＳ１５２において、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉの通電電流を起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃに変更して、ｉ番目のタンク遮断弁ＳＶｉの開弁状態を保持させる。
【００３９】
そして、タンク制御部７０は、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１からｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎまでの開弁および保持（ステップＳ１４８〜ステップＳ１５２）を繰り返し実行する。その後、タンク制御部７０は、ステップＳ１５６において、全てのタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎが開弁状態と判断されるまで待機し、ステップＳ１５８において、システム制御部６０に対して燃料ガスの消費を許可する。全てのタンク遮断弁の開弁状態の判断は、起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃへの変更の応答時間ｔｏｈを考慮して、ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎの通電電流の変更開始の時刻から応答時間ｔｏｈが経過したか否かで判断することができる。なお、ステップＳ１５０と同様に、ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎが起動電流Ｉｏｃの通電による開弁開始の時刻から開弁時間ｔｏｃが経過したか否かで判断するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１５０において、既に開弁状態となるまで待機しているので、ステップＳ１５６の処理は全てのタンク遮断弁が開弁状態となっていることを確認するものとなる。従って、ステップＳ１５６の処理は必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
【００４０】
図５は、第２実施形態のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁制御の様子を示すタイムチャートである。図５（ａ１）に示すように、時刻ｔ１１において１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁指令が発生することにより、図５（ｃ１）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の通電電流Ｉｓｖ１が起動電流Ｉｏｃとされる。これにより、図５（ｂ１）に示すように、開弁開始の時刻ｔ１１から開弁時間ｔｏｃが経過する時刻ｔ１２までの間に、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１が開弁状態とされる。そして、時刻ｔ１２において、図５（ｃ１）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の通電電流Ｉｓｖ１が起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃに変更されて、図５（ｂ１）に示すように、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１の開弁状態が保持されるとともに、図５（ａ２）に示すように、２番目のタンク遮断弁ＳＶ２の開弁指令が発生する。２番目のタンク遮断弁ＳＶ２の開弁指令が発生することにより、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１と同様に、図５（ｃ２）に示すように、２番目のタンク遮断弁ＳＶ２の通電電流ＩＳＶ２が起動電流Ｉｏｃとされる。これにより、図５（ｂ２）に示すように、開弁開始の時刻ｔ１２から開弁時間ｔｏｃが経過する時刻ｔ１３までの間に、２番目のタンク遮断弁ＳＶ２が開弁状態とされる。そして、時刻ｔ１３において、図５（ｃ２）に示すように、２番目のタンク遮断弁ＳＶ２の通電電流Ｉｓｖ２が起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃに変更されて、図５（ｂ２）に示すように、２番目のタンク遮断弁ＳＶ２の開弁状態が保持されるとともに、図５（ａ３）に示すように、３番目のタンク遮断弁ＳＶ３の開弁指令が発生する。以降、同様に、図５（ａ３）〜図５（ａｎ）に示すように、３〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ３〜ＳＶｎの開弁指令が順に発生し、図５（ｃ３）〜図５（ｃｎ）に示すように、通電電流Ｉｓｖ１〜Ｉｓｖｎが、起動電流Ｉｏｃとされ、起動電流Ｉｏｃから保持電流Ｉｈｃに変更されることにより、図５（ｂ３）〜図５（ｂｎ）に示すように、３〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ３〜ＳＶｎが順に開弁される。そして、図５（ｅ）に示すように、ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎが開弁状態となる時刻ｔｎ＋１から通電電流変更の応答時間ｔｏｈが経過した時刻ｔ２１において、燃料ガス消費が許可される。
【００４１】
上記の第２実施形態の開弁制御では、起動電流Ｉｏｃの通電による開弁と保持電流Ｉｈｃによる開弁状態の保持を、１番目のタンク遮断弁ＳＶ１からｎ番目のタンク遮断弁ＳＶｎまで１個ずつ順番に行なっている。これにより、ｎ個のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを同時に開弁させる場合に発生する起動電流Ｉｏｃの重なりを防止することができる。また、図５（ｄ）に示すように、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを開弁させるために消費する電流（通電電流の和ΣＩｓｖ）を、最大でも起動電流Ｉｏｃと（ｎ−１）倍の保持電流Ｉｈｃの和とすることができる。従って、ｎ個のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎを同時に開弁する場合に比べて、開弁に要する電力を低減することが可能である。また、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに起動電流Ｉｏｃや保持電流Ｉｈｃを通電させるための不図示の回路や接続配線等のサイズ、重量、コスト等の制約を抑制することが可能である。
【００４２】
また、ｎ個の燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎを全て開弁させて、それぞれに貯蔵されている燃料ガスを均等に消費させるので、各燃料タンクＴｇ１〜Ｔｇｎ間の圧力はほほ同じ圧力となり、各タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶ２の下流側（二次側）の圧力はほぼ同じ圧力となるため、各タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの上流側（一次側）の圧力と下流側（二次側）の圧力とがほぼ同じ圧力となり、タンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎに加わる機械的ストレスを低減することができる。
【００４３】
なお、第２実施形態の開弁制御においては、１〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁指令を順に発生させる制御（図４Ｂ）を、システム制御部６０において実行するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、第１実施形態と同様に、システム制御部６０から１〜ｎ番目のタンク遮断弁ＳＶ１〜ＳＶｎの開弁指令を受けたタンク制御部７０において実行するようにしてもよい。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…燃料電池システム
２０…燃料電池
２１…単セル
３０…燃料ガス供給系
３１…燃料ガス流路
３２…レギュレータ
３３…インジェクタ
３５…燃料排ガス排出流路
４０…酸化ガス供給系
４１…酸化ガス流路
４２…エアフロメータ
４３…エアコンプレッサ
４５…酸化排ガス流路
５０…負荷装置
６０…システム制御部
７０…タンク制御部
ＢＰ１〜ＢＰｎ…分岐流路
ＣＰ…集合流路
ＳＶ１〜ＳＶｎ…タンク遮断弁
Ｔｇ１〜Ｔｇｎ…燃料タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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