(57)【要約】【課題】リッドオープン検知スイッチの故障を検出可能にする。【解決手段】開状態で燃料タンク２への燃料供給を可能とするリッド１０と、リッド１０の開状態を検知するリッドオープン検知スイッチ１２と、リッドオープン検知スイッチ１２の出力に基づいてリッド１０の開履歴を保存するスイッチ監視ＥＣＵ２０と、燃料タンク２の燃料残量を検出する燃料残量センサ１３と、を備えた燃料消費装置における故障診断装置であって、燃料残量センサ１３の出力に基づいて燃料タンク２の燃料残量が増加したか否かを判定する燃料増加判定手段と、この燃料増加判定手段により燃料残量が増加したと判定されたときにスイッチ監視ＥＣＵ２０に開履歴が保存されていない場合に、リッドオープン検知スイッチ１２が故障であると判定する。【選択図】図１
2009001053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開状態で燃料貯蔵手段への燃料供給を可能とする蓋と、
前記蓋の開状態を検知する開検知手段と、
前記開検知手段の出力に基づいて前記蓋の開履歴を保存する履歴保存手段と、
前記燃料貯蔵手段の燃料残量を検出する残量検出手段と、
を備えた燃料消費装置における故障診断装置であって、
前記残量検出手段の出力に基づいて前記燃料貯蔵手段の燃料残量が増加したか否かを判定する燃料増加判定手段と、
前記燃料増加判定手段により燃料残量が増加したと判定されたときに前記履歴保存手段に開履歴が保存されていない場合に、前記開検知手段が故障であると判定することを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
前記燃料消費装置の停止している間も停止せずに前記開検知手段の出力を入力して該開検知手段の監視を行う第1の制御装置と、
前記燃料消費装置の停止している間は停止し、前記第１の制御装置からの出力を入力して前記開検知手段の故障判定を行う第2の制御装置と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の故障診断装置。
【請求項３】
前記開検知手段が故障であると判定されたときに、前記燃料消費装置の運転を禁止する運転制御手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の故障診断装置。
【請求項４】
前記燃料消費装置は移動体であり、
前記移動体の走行状態を検知する走行状態検知手段を備え、
前記走行状態検知手段により検知された走行状態に応じて前記履歴保存手段に保存されている開履歴をリセットすることを特徴とする請求項1から請求項３のいずれか1項に記載の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料供給を可能にする蓋の故障診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクを備えた車両等の移動体には、燃料給油を安全に行うとともに給油後の走行の安全性を保つために、蓋開閉スイッチによって給油口の蓋の開閉状態を検出し、蓋開閉スイッチにより給油口の蓋の開状態が検出されている間はエンジン始動を禁止し、給油口の蓋の閉状態が検知されたときにエンジン始動禁止を解除する安全装置を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−６１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記安全装置では、蓋開閉スイッチが故障していると正常な作動が困難になり、安全装置の信頼性が損なわれる。したがって、前記安全装置の信頼性向上のためには、蓋開閉スイッチに対する適正な故障判定が必要不可欠であり、また、蓋開閉スイッチが故障と判定されたときの対応が極めて重要である。
この発明は、このような要求に応えるべくなされたもので、開検知手段の故障判定を確実に行うことができる故障診断装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明に係る故障診断装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、開状態で燃料貯蔵手段（例えば、後述する実施例における燃料タンク２）への燃料供給を可能とする蓋（例えば、後述する実施例におけるリッド１０）と、前記蓋の開状態を検知する開検知手段（例えば、後述する実施例におけるリッドオープン検知スイッチ１２）と、前記開検知手段の出力に基づいて前記蓋の開履歴を保存する履歴保存手段（例えば、後述する実施例におけるスイッチ監視ＥＣＵ２０）と、前記燃料貯蔵手段の燃料残量を検出する残量検出手段（例えば、後述する実施例における燃料残量センサ１３）と、を備えた燃料消費装置（例えば、後述する実施例における燃料電池車両）における故障診断装置であって、前記残量検出手段の出力に基づいて前記燃料貯蔵手段の燃料残量が増加したか否かを判定する燃料増加判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１０３〜Ｓ１０５）と、前記燃料増加判定手段により燃料残量が増加したと判定されたときに前記履歴保存手段に開履歴が保存されていない場合に、前記開検知手段が故障であると判定することを特徴とする故障診断装置である。
このように構成することにより、燃料貯蔵手段への燃料充填時のたびに開検知手段の故障診断を確実に行うことができる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記燃料消費装置の停止している間も停止せずに前記開検知手段の出力を入力して該開検知手段の監視を行う第1の制御装置（例えば、後述する実施例におけるスイッチ監視ＥＣＵ２０）と、前記燃料消費装置の停止している間は停止し、前記第１の制御装置からの出力を入力して前記開検知手段の故障判定を行う第2の制御装置（例えば、後述する実施例における車両制御ＥＣＵ３０）と、を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、燃料消費装置が停止している間は第１の制御手段だけを作動させ、第２の制御装置は停止させることができるので、燃料消費装置が停止している間の電力消費を低く抑えることができる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記開検知手段が故障であると判定されたときに、前記燃料消費装置の運転を禁止する運転制御手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１１３）を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、蓋が開いたまま燃料消費装置が運転されるのを確実に防止することができる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項1から請求項３のいずれか1項に記載の発明において、前記燃料消費装置は移動体（例えば、後述する実施例における燃料電池車両）であり、前記移動体の走行状態を検知する走行状態検知手段（例えば、後述する実施例における車速センサ１５）を備え、前記走行状態検知手段により検知された走行状態に応じて前記履歴保存手段に保存されている開履歴をリセットすることを特徴とする。
蓋の開履歴がリセットされてない状態で故障診断を行った場合には診断結果が不正確なものとなるが、上述のように開履歴をリセットすることにより、開検知手段に対する故障診断を適正に実行することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、燃料貯蔵手段への燃料充填時のたびに開検知手段の故障診断を確実に行うことができるので、開検知手段の故障を早期に検知することができ、開検知手段の信頼性を高めることができる。。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、燃料消費装置が停止している間の電力消費を低く抑えることができ、経済的である。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、蓋が開いたまま燃料消費装置が運転されるのを確実に防止することができるので、安全性が向上する。
【００１１】
請求項４に係る発明によれば、開検知手段に対する故障診断を適正に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係る故障診断装置の実施例を図１から図５の図面を参照して説明する。なお、この実施例における故障診断装置は、燃料消費装置としての燃料電池車両に搭載された態様である。
【００１３】
初めに、故障診断装置を備える燃料電池車両の概略構成を図１を参照して説明する。
車両には、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応させて発電する燃料電池１が搭載されている。燃料電池１のアノード極には燃料ガスとしての水素ガスが燃料タンク（燃料貯蔵手段）２から遮断弁３を介して供給され、燃料電池１のカソード極には酸化剤ガスとしての酸素を含む空気がコンプレッサ４から供給される。
【００１４】
この燃料電池１で発電された電力は、インバータを備えたパワードライブユニット（以下、ＰＤＵと略す）５を介して走行用モータ６に供給可能であり、電力供給された走行用モータ６は図示しない駆動輪を駆動して車両を走行させる。
【００１５】
前記燃料タンク２は燃料（水素）の補充が可能であり、水素補充用の充填口７が車両ボディ８の開口９の近くに配置されている。この開口９はリッド（蓋）１０により開閉可能であり、燃料タンク２に水素を充填するときには、リッド１０を開けて充填装置の充填ノズル１１を充填口７に嵌合する。リッド１０の開閉状態はリッドオープン検知スイッチ（開検知手段）１２によって検出可能であり、この実施例ではリッドオープン検知スイッチ１２はリッド１０の開状態を検出したときにスイッチ監視ＥＣＵ（第１の制御手段）２０へＯＮ信号を出力し、リッド１０の閉状態を検出したときにスイッチ監視ＥＣＵ２０へＯＦＦ信号を出力する。
【００１６】
スイッチ監視ＥＣＵ２０は車両が運転中か否かや燃料電池１の発電中か否かに関わりなく、常時作動してリッドオープン検知スイッチ１２の監視を行う。また、スイッチ監視ＥＣＵ２０は、後述するようにリッドオープン検知スイッチ１２の開状態の履歴（以下、開履歴またはオープン履歴という）を管理する。このオープン履歴の管理のために、スイッチ監視ＥＣＵ２０には、車速を検出する車速センサ１５の出力信号が入力される。この車速センサ１５は、車両の走行状態を検知する走行状態検知手段を構成する。
スイッチ監視ＥＣＵ２０は、リッドオープン検知スイッチ１２の出力信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）と、リッドオープン検知スイッチ１２のオープン履歴に応じた出力信号を車両制御ＥＣＵ（第２の制御装置）３０へ出力する。
【００１７】
燃料タンク２には、タンク内圧力に基づいて燃料タンク２内の燃料残量を検出する燃料残量センサ（残量検出手段）１３が設けられており、燃料残量センサ１３は検出した燃料残量に応じた電気信号を車両制御ＥＣＵ３０へ出力する。
【００１８】
車両制御ＥＣＵ３０は走行許可判定部３１を備え、走行許可判定部３１は、燃料残量センサ１３の出力に基づいて燃料タンク２の燃料残量を監視し、後述するリッドオープン検知スイッチ１２の故障判定処理を行い、その判定結果に応じて車両に対する運転制限を行う。
車両制御ＥＣＵ３０には、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）１４の出力信号が入力され、車両制御ＥＣＵ３０は、車両の停止（イグニッションスイッチのＯＦＦ）とともに停止し、車両の起動（イグニッションスイッチのＯＮ）とともに作動を開始する。
【００１９】
このように構成された車両では、燃料タンク２への燃料補充を安全に行うとともに補充後の走行安全性を保つために、車両制御ＥＣＵ３０の走行許可判定部３１は、リッドオープン検知スイッチ１２によりリッド１０の開状態が検知されている間は走行モータ６への電力供給を禁止して車両の運転を禁止し、リッドオープン検知スイッチ１２によりリッド１０の閉状態が検知されたときに走行モータ６への電力供給を許可し車両の運転を可能にする。
【００２０】
さらに、走行許可判定部３１は、この車両の運転禁止・許可判定の信頼性を保つために、リッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断を行う。この実施例において、リッドオープン検知スイッチ１２の故障診断は、燃料タンク２に燃料が補充されたときに行う。燃料タンク２に燃料を補充するにはリッド１０を開けなければ行うことができないので、燃料タンク２の燃料残量が増加したときには、必ずリッド１０が開状態にされた履歴（オープン履歴）が残っていなければならない。したがって、燃料タンク２の燃料残量が増加したにも関わらずリッド１０のオープン履歴が残っていない場合には、リッドオープン検知スイッチ１２が故障であると判断することができる。これがリッドオープン検知スイッチ故障診断の原理である。
以下、リッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断を中心とした制御を具体的に説明する。
【００２１】
初めに、燃料残量記憶値の更新処理を図２のフローチャートに従って説明する。
なお、この燃料残量記憶値更新処理は車両制御ＥＣＵ３０によって実行される。
まず、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦされたか否かを判定し（ステップＳ０１）、判定結果が「ＹＥＳ」（イグニッションスイッチ１４がＯＦＦ）である場合には、そのときの燃料残量を燃料残量センサ１３により検出し（ステップＳ０２）、検出された燃料残量を燃料残量記憶値として更新し（ステップＳ０３）、その後、燃料電池システムを停止し（ステップＳ０４）、終了する。燃料電池システムの停止は、遮断弁３の閉弁による燃料電池１への燃料ガスの供給停止、コンプレッサ４の停止による燃料電池１への酸化剤ガス供給停止により実行される。なお、ステップＳ０１における判定結果が「ＮＯ」（イグニッションスイッチ１４がＯＮ）である場合には、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦになるまでステップＳ０１の処理を繰り返す。
つまり、この燃料残量記憶値更新処理では、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦされる毎に、燃料残量記憶値を更新する。
【００２２】
次に、リッドオープン履歴処理を図３のフローチャートに従って説明する。このリッドオープン履歴処理はスイッチ監視ＥＣＵ２０によって常時実行される。
まず、ステップＳ１１において、リッドオープン検知スイッチ１２の検出結果が開状態であるか否かを判定する。
ステップＳ１１における判定結果が「ＹＥＳ」（開状態）である場合には、ステップＳ１２に進み、リッドオープン履歴フラグＦｏｐにリッドオープン履歴ありを意味する「１」を立てて、リターンする。
【００２３】
ステップＳ１１における判定結果が「ＮＯ」（閉状態）である場合には、ステップＳ１３に進み、リッドオープン履歴があるか否か、換言すると、リッドオープン履歴フラグＦｏｐが「１」か否かを判定する。
ステップＳ１３における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｆｏｐ＝１）である場合には、ステップＳ１４に進み、車速センサ１５により検出された車速が所定値より大きいか否かを判定する。この所定値は、車両が走行状態であると判断可能な車速に設定するものとし、例えば、５ｋｍ／ｈｒに設定することができる。
【００２４】
ステップＳ１４における判定結果が「ＮＯ」（車速≦所定値）である場合には、車両が走行していないと判断してステップＳ１２に進み、リッドオープン履歴フラグＦｏｐを「１」に維持する。つまり、この場合にはリッドオープン履歴ありを保持する。
ステップＳ１４における判定結果が「ＮＯ」（車速＞所定値）である場合には、車両が走行していると判断してステップＳ１５に進み、リッドオープン履歴フラグＦｏｐにリッドオープン履歴なしを意味する「０」を立てて、リターンする。
また、ステップＳ１３における判定結果が「ＮＯ」（Ｆｏｐ＝０）である場合には、ステップＳ１５に進み、リッドオープン履歴フラグＦｏｐに「０」を立てて、リターンする。
【００２５】
つまり、このリッドオープン履歴処理では、リッドオープン検知スイッチ１２によってリッド１０の開状態が検出されたときにリッドオープン履歴フラグＦｏｐに「１」を立て、リッドオープン検知スイッチ１２によってリッド１０の閉状態検出されても車両の走行状態が確認されるまではリッドオープン履歴フラグＦｏｐを「１」に保持し、リッドオープン検知スイッチ１２によってリッド１０の閉状態が検出され且つ車両が走行された場合に、リッドオープン履歴フラグＦｏｐが「０」にリセットされる。
【００２６】
このようにリッドオープン履歴をリセットすることにより、リッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断の準備が完了する。つまり、リッドオープン履歴がリセットされてない状態で故障診断を行った場合には診断結果が不正確なものとなるが、この実施例では上述のようにリッドオープン履歴をリセットしているので、リッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断を適正に実行することができる。
なお、この実施例においては、スイッチ監視ＥＣＵ２０により、リッド１０の開履歴を保存する履歴保存手段が実現される。
【００２７】
次に、リッドオープン検知スイッチ１２の故障診断処理および車両走行許可判定処理を図４のフローチャートに従って説明する。なお、この故障診断処理および車両走行許可判定処理は車両制御ＥＣＵ３０によって実行される。
【００２８】
まず、ステップＳ１０１において、イグニッションスイッチ１４がＯＮか否かを判定する。
ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（イグニッションスイッチ１４がＯＦＦ）である場合には、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」（イグニッションスイッチ１４がＯＮ）である場合には、ステップＳ１０２に進み、燃料残量センサ１３により燃料残量を検出する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０２で検出した燃料残量と、図２に示される燃料残量記憶値更新処理においてイグニッションスイッチ１４のＯＦＦ時に更新された燃料残量記憶値とを比較し、前記燃料残量が前記燃料残量記憶値よりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（燃料残量記憶値＜燃料残量）である場合には、ステップＳ１０４に進み、燃料残量増加フラグＦｈに燃料増加を意味する「１」を立てる。
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（燃料残量記憶値≧燃料残量）である場合には、ステップＳ１０５に進み、燃料残量増加フラグＦｈに燃料が増加していないことを意味する「０」を立てる。
なお、この実施例において、車両制御ＥＣＵ３０の走行許可判定部３１がステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を実行することにより，燃料増加判定手段が実現される。
【００３０】
ステップＳ１０４，１０５の処理を実行した後、ステップＳ１０６に進み、燃料残量増加フラグＦｈが「１」か否かを判定する。
ステップＳ１０６における判定結果が「ＮＯ」（Ｆｈ＝０）である場合には、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦからＯＮになるまでの間に燃料残量が増えていないので、換言すると、燃料タンク２への燃料補充が行われていないので、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００３１】
ステップＳ１０６における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｆｈ＝１）である場合には、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦからＯＮになるまでの間に燃料残量が増えており、燃料タンク２への燃料補充が行われたと推定することができるので、ステップＳ１０７に進み、リッドオープン履歴フラグＦｏｐが「１」か否か、換言すると、リッドオープン検知スイッチ１２のオープン履歴があるか否かを判定する。
【００３２】
ステップＳ１０７における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｆｏｐ＝１）である場合には、ステップＳ１０８に進み、リッド１０のオープン履歴があることからリッドオープン検知スイッチ１２は正常であると判定し、ステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９では、リッドオープン検知スイッチ１２が開状態か否かを判定する。
ステップＳ１０９における判定結果が「ＹＥＳ」（開）である場合には、ステップＳ１１０に進み、走行モータ６への電力供給を禁止し、ステップＳ１０９に戻る。
【００３３】
ステップＳ１０９における判定結果が「ＮＯ」（閉）である場合には、ステップＳ１１１に進み、走行モータ６への電力供給を許可し、車両を走行可能にして本ルーチンの実行を一旦終了する。
つまり、ステップＳ１０８においてリッドオープン検知スイッチ１２が正常であると判定されたときには、リッドオープン検知スイッチ１２によりリッド１０の閉状態が検出されるまで走行モータ９への電力供給を禁止し、リッドオープン検知スイッチ１２によりリッド１０の閉状態が検出されたときに走行モータ９への電力供給が許可されて、車両は走行可能となる。
【００３４】
一方、ステップＳ１０７における判定結果が「ＮＯ」（Ｆｏｐ＝０）である場合には、ステップＳ１１２に進み、リッド１０のオープン履歴がないことからリッドオープン検知スイッチ１２は故障であると判定し、ステップＳ１１３に進む。
ステップＳ１１３において、走行モータ６への電力供給を禁止し、車両を走行不可として、本ルーチンの実行を終了する。なお、ステップＳ１１３において、走行モータ６への電力供給を禁止するとともに、車両の乗員に警報を発するようにしてもよい。なお、この実施例において、車両制御ＥＣＵ３０がステップＳ１１３の処理を実行することにより、燃料電池車両の運転を禁止する運転制御手段が実現される。
図５は、このように故障診断処理および車両走行許可判定処理を実行した場合のタイムチャートである。
【００３５】
以上説明するように、このリッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断装置によれば、燃料タンク２への燃料充填時毎にリッドオープン検知スイッチ１２の故障診断を確実に行うことができるので、リッドオープン検知スイッチ１２の故障を早期に検知することができ、ひいては車両の走行許可・禁止の処置に対する信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、リッドオープン検知スイッチ１２が故障しているときにはリッド１０が開状態か閉状態か不明であるので、リッドオープン検知スイッチ１２が故障であると判定されたときには、車両の走行を禁止することで、リッド１０が開いたまま車両を走行させるのを確実に防止することができ、安全性が向上する。
【００３７】
また、リッドオープン履歴処理を行うことにより、リッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断を適正に行うことができる。
さらに、制御装置を、リッド１０の開閉状態を監視し常時作動しているスイッチ監視ＥＣＵ２０と、その他の制御を実行し車両の運転停止時には制御を停止する車両制御ＥＣＵ３０とに分けたので、車両運転停止期間中の電力消費を抑制することが可能である。
【００３８】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、イグニッションスイッチ１４のＯＮをトリガーとしてリッドオープン検知スイッチ１２に対する故障診断処理および車両走行許可判定処理を実行しているが、これに限るものではなく、燃料タンク２の燃料残量の増加をトリガーとして故障診断処理および車両走行許可判定処理を実行することも可能である。
【００３９】
また、実施例では移動体を燃料電池車両とし、燃料タンクには水素ガスを充填可能としたが、移動体はガソリン、軽油、エタノール等の液体燃料を燃料とする内燃機関車両であってもよいし、天然ガスや水素等の気体燃料を燃料とする内燃機関車両であってもよい。そして、これらの場合、開検知手段が故障であると判定したときに、シフトロックを行って車両の走行を禁止することができる。また、移動体は車両に限らず、船舶などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に係る故障診断装置を備えた燃料電池車両の一実施例における概略構成図である。
【図２】前記実施例において実行される燃料残量記憶値更新処理を示すフローチャートである。
【図３】前記実施例において実行されるリッドオープン履歴処理を示すフローチャートである。
【図４】前記実施例において実行される故障診断装置を示すフローチャートである。
【図５】前記実施例における故障診断時のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
２  燃料タンク（燃料貯蔵手段）
１０  リッド（蓋）
１２  リッドオープン検知スイッチ（開検知手段）
１３  燃料残量センサ（残量検出手段）
１５  車速センサ（車両状態検知手段）
２０  スイッチ監視ＥＣＵ（履歴保存手段、第１の制御装置）
３０  車両制御ＥＣＵ（第２の制御装置）
Ｓ１０３〜Ｓ１０５  燃料増加判定手段
Ｓ１１３  運転制御手段
【図１】
2009001053.tif 000003
【図２】
2009001053.tif 000004
【図３】
2009001053.tif 000005
【図４】
2009001053.tif 000006
【図５】
2009001053.tif 000007