CN101488577B - 气体供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体供给装置，能够抑制(或减少等)因温度伴随气体供给降低而引起的危害。燃料电池系统(10)包括具有四个贮氢容器(51、52、53、54)的氢供给装置(50)、用于控制从容器的氢气的供给的控制部(80)，控制部(80)检测贮氢容器(51～54)的温度，并且根据作为供给源的容器温度和用于确保该容器的性能的确保温度区域的关系，限制从作为该供给源的容器的氢气的供给。

Description

气体供给装置

本申请为2006年1月24日提交的、申请号为200480021370.8的、发明名称为“气体供给装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将贮存在容器中的气体向外部供给的气体供给装置。

背景技术

以往，作为将贮存在容器中的气体向外部供给的气体供给装置，公知的有对以氢为燃料的燃料电池供给氢气的装置。

特开2001-295996号公报以及特开平8-115731号公报公开了供给贮存多个容器中的氢气的气体供给装置，其中所述多个容器采用贮氢合金。

在特开2002-181295号公报中，公开了用于供给贮存高压氢的容器内的氢的气体供给装置。

供给贮存在容器中的气体时，由于从容器供给的气体的绝热膨胀，包括容器主体在内的调节器、阀等容器相关部件的温度下降。容器相关部件的温度从各部件的常用温度过度下降时，存在容器相关部件提前劣化的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制(或降低等)因温度伴随气体供给下降而引起的危害的气体供给装置。

为了解决上述问题，本发明的气体供给装置，其特征在于，包括：容器，其具有贮存气体的贮存部和对所贮存的该气体进行减压并排放到该贮存部外部的排放机构；温度检测部，用于检测上述容器的温度；以及供给限制部，根据该检测出的容器的温度，调整从该容器供给的气体。根据本发明的气体供给装置，由于对应容器温度调节气体供给，因而能够抑制因温度伴随气体供给下降而引起的危害。

具有上述结构的本发明的气体供给装置可以采用以下形态。可以具有多个上述容器，上述温度检测部检测上述多个容器的温度，上述供给限制部对应上述检测出的容器的温度来限制气体供给，以使上述多个容器之间的温度差变小。由此，能够实现多个容器之间的温度的均衡，从而能够抑制因温度伴随气体供给下降而引起的危害。

在这种情况下，上述供给限制部，在作为上述气体供给源的容器的温度，从将该容器切换成供给源时的温度降低规定温度时，可以通过将不同于该容器的其他容器切换成供给源来限制气体的供给，以使上述多个容器之间的温度差变小。并且，上述供给限制部，在作为上述气体供给源的容器温度与不同于该容器的其他容器温度达到规定温度差时，可以通过将该其他容器切换成供给源来限制气体的供给，以使上述多个容器之间的温度差变小。另外，上述供给限制部切换成上述供给源的容器可以是上述多个容器中温度最高的容器。

并且，也可以具有用于对上述多个容器的压力进行检测的压力检测部，上述供给限制部，可以对应上述检测出的多个容器的温度及压力限制气体的供给，以使该多个容器之间的温度差及压力差变小。由此，能够抑制因多个容器之间的设置环境而使温度容易降低的容器的使用频率下降。

并且，上述供给限制部，也可以根据上述检测出的容器的温度和用于确保该容器性能的确保温度区域之间的关系，调整从该容器的气体的供给。由此，通过根据容器的温度和容器的确保温度区域之间的关系调整气体供给，能够减少气体供给量，从而抑制随着气体供给而引起的容器温度的下降。

在这种情况下，上述供给限制部可以调整从该容器的气体供给，以防止上述检测出的容器温度偏离用于确保该容器性能的确保温度区域。由此能够抑制容器温度的过度降低。

并且，也可以具有多个上述容器，上述温度检测部检测上述多个容器中、至少作为上述气体供给源的容器的温度，上述供给限制部根据上述检测出的作为供给源的容器温度和用于确保该容器性能的确保温度区域之间的关系，调整从作为该供给源的容器的气体供给。由此，在具有多个容器的情况下也能够抑制(或减少等)因温度伴随气体供给降低而引起的危害。其中，“限制气体供给”不仅包括截断气体供给的情况，还包括减少气体供给量的情况。

在此，上述供给限制部，可以调整从作为该供给源的容器的气体供给，以防止上述检测出的作为供给源的容器的温度偏离用于确保该容器性能的确保温度区域。由此，即使在具有多个容器的情况下也能够抑制容器温度的过度降低。

并且，上述供给限制部，当上述检测出的作为供给源的容器温度，在该容器成为上述供给源之后，在上述确保温度区域内降低规定温度时，可以限制从作为该供给源的容器的气体供给；上述温度检测部检测上述多个容器的温度；上述供给限制部，当上述检测出的作为供给源的容器温度与不同于该容器的其他容器的温度在上述确保温度区域内达到规定温度差时，限制从作为该供给源的容器的气体供给。由此能够实现各容器之间的温度均衡。并且，也可以具有用于对上述多个容器的压力进行检测的压力检测部，在达到上述规定温度差时，或上述检测出的作为供给源的容器压力和不同于该容器的其他容器压力达到规定压力差时，上述供给限制部限制从作为该供给源的容器的气体供给。由此能够实现各容器之间的温度以及压力的均衡。

并且上述供给限制部还可以具有容器选择装置，该容器选择装置在限制上述气体供给时，从与作为上述供给源的容器不同的其他容器中选择作为上述供给源的容器。由此能够持续地进行气体供给。

在本发明中，在以下所示的各种形态中，包括间歇性地使用各个容器的控制。例如，具有n个容器时，如“第一个容器→第二个容器…→第n个容器→第一个容器→第二个容器…”所示，本发明中包括以规定的次序反复使用多个容器的控制。容器的使用顺序并不固定，也可以在判断出需要切换供给源时，选择下一次要使用的容器。即，本发明的控制还包括“第一个容器→第二个容器→第一个容器→第三个容器→…”等不合规则地或以不确定的顺序使用容器的形态。此时，作为下一次所使用容器的选择标准，例如可以根据容器的温度、容器的气体余量、既定次序等进行设定。

并且，上述容器选择装置也可以是在各时刻选择上述多个容器中的任意一个容器作为上述供给源的装置。在本发明中，虽然可以选择2个或3个等多个容器一起作为供给源，但是在设有多个容器的情况下，减压后的供给压力通常会在容器之间产生偏差。根据该偏差，从多个容器同时进行气体供给时，会优先使用供给压力高的一方，因此来自各容器的气体供给量、因膨胀而引起的温度下降会产生偏差。通过选择任意一个容器作为供给源，能够避免上述偏差引起的影响，从而能够简化用于切换容器的控制处理，实现气体供给的稳定化。集中多个容器作为供给源时，优选的是，调整来自各容器的气体供给量，以使各个供给压力均匀化而不会产生上述的供给量偏差。

并且上述供给限制部可以是根据上述多个容器作为上述供给源的使用经历来选择作为上述供给源的容器的装置。由此能够实现多个容器之间的使用频率的均匀化。并且上述温度检测部检测上述多个容器的温度；上述选择装置可以是根据上述检测出的多个容器的温度来选择作为上述供给源的容器的装置。由此，能够根据容器的温度状态，选择适合作下一个供给源的容器。

并且上述供给限制部可以包括：故障判断装置，用于判断从作为上述供给源的容器的气体供给是否存在故障；和故障选择装置，当判断出作为上述供给源的容器存在故障时，从不同于该容器的其他容器中选择作为上述供给源的容器。由此能够确保气体的稳定供给。例如可根据供给管的压力变动来判断气体供给的故障。

并且还可以包括：供给管，为了供给所述气体，共同连接在所述多个容器的各个排放机构上；供给管检测部，用于对上述供给管的压力进行检测；和供给管检查部，当开始供给上述气体时，根据上述检测出的供给管的压力变动，检查至少有一个上述排放机构有无异常。例如，如果即使在完全关闭容器的排放机构的状态下，供给管的压力也不下降，则可以判断为关闭排放机构的功能存在异常。相反，如果即使在打开容器的排放机构的状态下，供给管的压力也不上升，则可以判断为打开排放机构的功能存在异常。

并且上述温度检测部，可以根据与从上述容器供给的气体有关的物理量来检测出该容器的温度。由此，能够根据气体的体积变化或压力变化等检测出容器的温度。另外，与从容器供给的气体有关的物理量可以是与从容器内部排放后的气体有关的物理量，也可以是与从容器内部排放前的、贮存在容器内部的气体有关的物理量。

并且上述温度检测部，可以根据从上述容器供给的气体的绝热膨胀程度检测出该容器的温度。由此，能够推测容器温度的降低范围，并预先检测出容器的温度。

并且上述温度检测部，可以根据上述容器所供给的气体从该容器夺取的热量检测出该容器的温度。由此，能够从气体所夺取的热量检测出容器的温度。

并且，可以检测出上述贮存部以及上述排放机构的至少一部分上的温度作为该容器的温度。由此，能够直接检测出容器的温度。

并且上述温度检测部，可以根据从上述容器供给的气体供给量检测该容器的温度。由此，能够从与容器温度有关的气体供给量检测出容器的温度。气体从容器夺取的热量和容器温度变化分别与从容器供给的气体量有关。由于气体供给量与容器内压力有关，因而可将压力作为参数。将压力作为参数时，具有能够省略温度传感器的优点。

还可以具有用于对上述贮存部进行加热的加热部。由此，能够降低气体供给中的容器温度下降速度，并能够减少容器的切换频率。并且能够促进停止气体供给的容器的温度恢复。关于停止气体供给的容器，虽然直到温度充分地恢复之前，不能选作下一个供给源，但是通过促进温度恢复，能够稳定地确保可作为供给源的容器，从而能够稳定地供给气体。

并且，也可以包括报告部，该报告部在从上述容器的气体供给存在异常时报告该异常。报告异常可采取各种形态。例如除去存在异常的容器，算出气体的总余量，从而校正余量计的显示。因此，由于气体余量迅速减少，因而管理者能够得知发生异常。作为另一形态，与总余量无关地，可以点亮气体不足的警告灯或使气体不足的警告灯闪烁。作为另一形态，可以设置用于报告每个容器有无异常的警告显示。报告异常不限定于显示，还可以通过声音来报告一场。

本发明可应用于各种气体的供给装置。作为一例，可以构成下述气体供给装置：上述气体是含氢的燃料电池用燃料气体，该气体供给地是以氢为燃料的燃料电池。不必包括上述全部各种特征，可适当省略一部分，或者可以进行组合。本发明可以构成固定型的装置，也可以构成装载到车辆以及其他移动体上的装载型的装置。本发明并不限于作为上述气体供给装置的形态，也可以构成气体供给装置的控制方法等各种形态。

附图说明

图1是表示第一实施例的燃料电池系统10的说明图。

图2是表示控制部80的控制处理的流程图。

图3是表示控制部80的控制处理的流程图。

图4是表示控制部80的控制处理的流程图。

图5是表示控制部80的控制处理的流程图。

图6是表示控制部80的控制处理的流程图。

图7是表示第二实施例的车辆310的简要结构的说明图。

图8是表示向燃料电池320供给气体的气体供给系统的结构说明图。

图9是表示控制单元340起动时的检查处理的流程图。

图10是表示控制单元340的气体供给控制的流程图。

图11是表示控制单元340的气体供给源特别指定处理的流程图。

图12是表示供给源容器的选择例的说明图。

图13是表示控制单元340的异常报告处理的流程图。

图14是表示控制单元340的加热器加热处理的流程图。

图15是表示气体供给源特别指定处理的第一变形例的流程图。

图16是表示气体供给源特别指定处理的第二变形例的流程图。

图17是表示气体供给源特别指定处理的第三变形例的流程图。

具体实施方式

为了进一步明确以上说明的本发明的结构和作用，下面通过如下的顺序说明应用了本发明的气体供给装置。

A.第一实施例

A-(1).燃料电池系统10的结构

A-(2).燃料电池系统10的动作

A-(3).其他实施方式

B.第二实施例

B-(1).系统结构

B-(2).起动时检查处理

B-(3).气体供给控制

B-(3-1).气体供给源特别指定处理

B-(3-2).异常报告处理

B-(3-3).加热器加热处理

B-(4).效果

B-(5).气体供给源特别指定处理的变形例

B-(6).其他实施方式

A.第一实施例：

A-(1).燃料电池系统10的结构：

图1是表示第一实施例的燃料电池系统10的说明图。在图1中，以氢供给系统作为中心表示了燃料电池系统10。燃料电池系统10构成装载到燃料电池电动车(FCEV)而进行发电的车载发电装置，其包括接受反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给而进行发电的燃料电池20。燃料电池20具有膜·电极接合体(MEA)24，所述膜·电极接合体(MEA)24通过丝网印刷等，在由质子传导性离子交换膜等构成的高分子电解质膜21的一个面上形成阳极22，在另一个面上形成阴极23，其中所述质子传导性离子交换膜是由氟类树脂形成的。膜·电极接合体24的两个面之间夹持有带凸缘的隔板(未图示)，该隔板和阳极22及阴极23之间分别形成有槽状的阳极气道25及阴极气道26。燃料电池20所发的电供给到负载70。在此，为了便于说明，虽然示意性地图示了由膜·电极接合体24、阳极气道25及阴极气道26构成的单电池结构，但是实际上具有通过如上所述的带凸缘的隔板串联连接多个单电池的层叠结构。

氢供给装置50装载了用于向燃料电池20供给氢(燃料气体)的四个贮氢容器51、52、53、54。氢供给装置50，通过从贮氢容器51～54中选作氢供给源的任意一个贮氢容器进行氢供给。贮氢容器51～54中填充有被压缩成高压(例如300～700气压)的氢气。用于从加氢站等的氢供给设备向各个贮氢容器51～54填充氢的填充管55，通过四个分支管55a～55d分支成4股，并与贮氢容器51～54连通。各个分支管55a～55d上设有填充氢时防止氢逆流的止回阀D1～D4、用于检测容器内压的压力传感器P1～P4以及用于检测容器温度的温度传感器T1～T4。用于从氢供给装置50向燃料电池20供给氢的氢供给管31，通过四个分支管31a～31d分支成4股，并与贮氢容器51～54连通。分支管31a～31d上设有对氢压力进行减压的一次调节器(调压阀)A1～A4、用于截断来自贮氢容器51～54的氢的排放的容器阀(电磁遮断阀)VT1～VT4。

燃料电池系统10的氢供给系统上设有如下管道：上述氢供给管31、使从阳极气道25排出的阳极废气(氢废气)回流至阳极气道25的循环流路32。由该氢供给管31和循环流路32构成氢循环系统。氢供给管31上设有用于对氢压力进行减压的二次调节器(调压阀)A5、用于检测在上述一次调节器A1～A4和二次调节器A5之间流动的氢压力的压力传感器P5、截断向阳极入口的氢供给的电磁遮断阀B1以及用于检测阳极入口的气体压力的压力传感器P6。循环流路32上设有用于截断从阳极出口排出的阳极废气的电磁遮断阀B2、用于使阳极废气回流到氢供给管31的循环泵C1以及用于检测循环泵C1的上游压力和下游压力的压力传感器P7、P8。通过阳极气道25时受到压力损失的阳极废气，被通过电动机M1驱动的循环泵C1升压至合适的气体压力，并被引导至氢供给管31。循环流路32上，分支配置有阳极废气流路33，在循环氢中所含的除氢以外的成分浓度变高时，所述阳极废气流路33将一部分阳极废气从循环流路32排出到系统外。可以通过开闭设在阳极废气流路33上的电磁遮断阀(排气阀)B3，来调整阳极废气的排出处理。

在燃料电池系统10的氧供给系统中，配置有用于向阴极气道26供给氧(氧化气体)的氧供给路径41和将从阴极气道26排出的阴极废气(氧化废气)引导至系统外的阴极废气流路42。通过空气滤清器61从大气中导入的空气，被通过电动机M2驱动的空气压缩机C2加压后，被加湿器62适度地加湿，并经由氧供给路径41而流入阴极气道26。利用加湿器62，在成为高湿润状态的阴极废气和从大气中导入的低湿润状态的氧之间进行水分交换，其中所述阴极废气是由于通过燃料电池20的电池反应产生的生成水而变成高湿润状态的。阴极废气，通过调节器A6进行调压后，经由加湿器62流入阴极废气流路42，并被引导至消音器64、65。通过消音器进行消音的阴极废气被排出到系统外。阴极废气流路42上配置有旁通流路43，所述旁通流路43与用于稀释阳极废气的稀释器63分支连通，并且与阴极废气流路42再次合流。在稀释器63中，经由阳极废气流路33导入阳极废气(被稀释气体)，在旁通流路43中流动的阴极废气(稀释气体)被混合稀释。并且，空气滤清器61上还设有用于检测外部空气温度的温度传感器T5。

控制部(控制装置)80构成系统控制器，该系统控制器包括：用于进行系统控制的CPU、用于对各种电磁阀(VT1～VT4、B1～B3)进行开闭控制的驱动电路、接受从各种传感器(P1～P5、T1～T5)输出的传感器信号的输入并且向各种电磁阀(VT1～VT4、B1～B3)或辅机类(M1～M2)输出控制信号的输入输出接口等。控制部80对系统进行控制，以便根据加速踏板传感器82检测出的加速踏板开度和车速传感器83检测出的车速求出负载70的要求电力，并驱动控制电动机M1、M2以及电磁遮断阀B3来调整向燃料电池20供给的氢量和氧量，从而得到所希望的发电量。除了燃料电池20以外，也可以由二次电池(未图示)向负载70供给电力。作为负载70，包括车辆行驶用的牵引电动机、燃料电池20的辅机类(电动机M1、M2等)。另外，控制部80根据从压力传感器P1～P5和温度传感器T1～T5输出的传感器信号监控贮氢容器51～54的温度状态，并且对各个容器阀VT1～VT4单独进行开闭控制而进行贮氢容器51～54的切换控制。存储部81中存储有贮氢容器51～54的使用经历。所谓使用经历，是指对于贮氢容器51～54的使用状态定量地进行评价的值，例如可以采用贮氢容器51～54的使用频率(容器阀VT1～VT4的打开次数)、贮氢容器51～54的累积使用时间(容器阀VT1～VT4的关闭时间的累计值)或该累积使用时间与容器压力的相乘值等。每次将任意一个贮氢容器51～54用作氢供给源时，都依次将其使用经历更新为最新值。控制部80，根据贮氢容器51～54的使用经历或温度状态、或对两者进行组合等，选择作为氢供给源的任意一个贮氢容器。并且在间歇运转模式中，使电磁遮断阀B1、B2关闭而遮断向燃料电池20的氢供给，并且根据从压力传感器P6～P8输出的传感器信号进行氢泄漏判断，从而检查系统的安全。

A-(2).燃料电池系统10的动作：

接着，参照图2至图6，说明作为氢供给源的贮氢容器的选择及切换处理。通过控制部80实行这些附图所示的控制过程。首先，检查用于指令系统起动的启动开关是否处于接通状态(步骤S1)。该启动开关相当于装载有内燃机的车辆的点火开关钥匙。启动开关处于接通状态时(步骤S1：是)，控制部80读出存储在存储部81中的贮氢容器的使用频率(步骤S2)。在此，作为贮氢容器的使用经历虽然例示了使用频率，但是并不限于此，例如也可以使用上述的累积使用时间或该累积使用时间与容器内压的相乘值等。接着，检查是否处于系统起动时(步骤S3)。

处于系统起动时(步骤S3：是)，必须向氢供给管31及燃料电池20供给氢，并进行加压。为了尽量缩短起动时间，打开全部容器阀VT1～VT4(步骤S4)，当压力传感器P6～P8的检测压力超过阈值压力Pk1时(步骤S5：是)，关闭全部容器阀VT1～VT4(步骤S6)，进行氢泄漏判断(步骤S7)。为了进行氢供给管31以及循环流路32的氢泄漏判断，优选选定必要且充分的压力值作为阈值压力Pk1。在氢泄漏判断(步骤S7)中，在使电磁遮断阀B1～B3全部关闭而密闭氢供给管31及循环流路32的状态下，根据由压力传感器P5～P8检测的压力下降范围是否超出规定阈值来判断氢泄漏。当发生氢泄漏时(步骤S8：是)，则进行系统异常停止(步骤S9)。相反，在系统未起动时(步骤S3：否)或者没有发生氢泄漏时(步骤S8：否)，跳到步骤S10。

在步骤S10，检查是否可以行驶。不能行驶时(步骤S10：否)，跳到步骤S38。可以行驶时(步骤S10：是)，从贮氢容器51～54中选择使用频率最小的贮氢容器作为氢供给源(步骤S11)。有多个使用频率最小的贮氢容器时，最好选择其中温度最高的贮氢容器。接着，检查选作氢供给源的贮氢容器的温度TN是否在阈值温度Tc1以下(步骤S12)。温度TN是温度传感器T1～T4检测出的选作氢供给源的贮氢容器51～54的容器温度。阈值温度Tc1是为了抑制容器温度下降引起贮氢容器劣化而作为容器切换的基准温度，可以设定在贮氢容器的温度确保区域的下限温度T0附近。作为该温度确保区域优选的是，例如设定为使用贮氢容器51～54的容器阀VT1～VT4、O形环等可以承受的温度范围。温度TN超过阈值温度Tc1时(步骤S12：否)，所选择的贮氢容器的使用频率加1(步骤S17a)，并且使所选择的贮氢容器的容器阀打开(步骤S17b)，向燃料电池20供给氢并开始发电(步骤S18)。

另一方面，当温度TN在阈值温度Tc1以下时(步骤S12：是)，为了抑制贮氢容器的劣化，选择使用频率第二少的贮氢容器作为氢供给源(步骤S13)。接着，检查是否选择了全部的贮氢容器(步骤S14)，存在尚未被选择的贮氢容器时(步骤S14：否)，则返回到步骤S12。由此，通过优先选择使用频率少的贮氢容器，能够使各个贮氢容器51～54的使用频率均匀化。并且，当以使用频率作为基准而选择的贮氢容器的温度TN比阈值温度Tc1低时，通过重新选择其他贮氢容器作为氢供给源，能够抑制贮氢容器温度下降而引起的劣化。在此，当全部贮氢容器51～54的温度在阈值温度Tc1以下时(步骤S14：是)，通过将容器阀VT1～VT4全部打开(步骤S15)，从全部贮氢容器51～54向燃料电池20供给氢。由此，通过减少每个贮氢容器的氢供给量，能够使贮氢容器的温度下降范围变小，从而能够抑制贮氢容器的劣化。接着，以最低温度的贮氢容器作为基准进行燃料电池20的输出限制，并开始发电(步骤S16)。当阈值温度Tc1与温度确保区域的下限温度T0之间存在恒定程度的富余时，通过如上所述地限制燃料电池20的输出(发电量)，不用停止车辆就能够确保行驶中所需的最低限度的电力。但是，当阈值温度Tc1接近温度确保区域的下限温度T0时，为了避免贮氢容器51～54的劣化，也可以将容器阀VT1～VT4全部打开而使停止车辆。

进行燃料电池20的发电控制时，根据由加速踏板传感器82检测出的加速踏板开度和由车速传感器83检测出的车速，算出负载70的要求电力(步骤S19)，由此求出燃料电池20和二次电池(未图示)的输出比例(步骤S20)。接着，根据燃料电池20的发电量和从电磁遮断阀B3排出的阳极废气的排气量，计算出燃料电池20所消耗的氢量(从贮氢容器向燃料电池20供给的氢量)(步骤S21)。接着，根据从贮氢容器51、52、53、54中选作氢供给源的供给源容器的内部压力(容器残余压力)与出口压力之比，求出绝热膨胀程度(温度下降范围)(步骤S22)。氢的绝热膨胀程度可通过一次调节器A1～A4的一次压力(通过压力传感器P1～P4检测出的压力)和二次压力(通过压力传感器P5检测出的压力)求出。接着，根据氢消耗量和绝热膨胀程度计算[温度下降范围]×[流量]，由此推测计算供给源容器的吸热量Q1(步骤S23)。接着，根据温度传感器T5检测出的外部空气温度，计算供给源容器从外部气体中得到的吸热量Q2(步骤S24)，并通过吸热量Q1-吸热量Q2求出供给源容器吸收的总吸热量Q(步骤S25)。接着，根据供给源容器的热容量、容器温度、总吸热量Q求出供给源容器的温度下降范围ΔT(步骤S26)。接着，根据TN′＝TN-ΔT，推测计算供给源容器的温度TN′(步骤S27)，并检查温度TN′是否在阈值温度Tc2以下(步骤S28)。作为阈值温度Tc2，例如优选的是，比阈值温度Tc1低且比确保温度区域的下限温度T0高的温度(T0＜Tc2＜Tc1)。温度TN′高于阈值温度Tc2时(步骤S28：否)，跳到步骤S38。

另一方面，当温度TN′在阈值温度Tc2以下时(步骤S28：是)，为了避免贮氢容器的劣化，从尚未被选作氢供给源的贮氢容器中选择使用频率最小的贮氢容器作为氢供给源(步骤S29)。接着，检查被选择的该贮氢容器的温度TN是否在阈值温度Tc1以下(步骤S30)。当TN在Tc1以下时(步骤S30：是)，选择使用频率第二少的贮氢容器作为氢供给源(步骤S31)。接着，检查是否选择了全部贮氢容器(步骤S32)，存在尚未被选择的贮氢容器时(步骤S32：否)，则返回到步骤S30。在此，当全部贮氢容器51～54的温度在阈值温度Tc1以下时(步骤S32：是)，通过将容器阀VT1～VT4全部打开(步骤S33)，从全部贮氢容器51～54向燃料电池20供给氢。接着，以温度最低的贮氢容器作为基准来进行燃料电池20的输出限制，并开始发电(步骤S34)。当然，当全部贮氢容器51～54的温度在阈值温度Tc1以下时(步骤S32：是)，也可以通过将容器阀VT1～VT4全部关闭而使车辆停止。另一方面，当所选择的贮氢容器的温度TN超过Tc1时(步骤S30：否)，所选择的贮氢容器的使用频率加1(步骤S35)，并且打开容器阀(步骤S36)，燃料电池20开始发电(步骤S37)。

在步骤S38，检查间歇运转开始条件是否成立。间歇运转是指如低速行驶或怠速运转等，可以利用二次电池等蓄电装置所供给的电力使车辆行驶的程度的低负载情况下，燃料电池20停止运转，通过从蓄电装置供给的电力使车辆行驶的运转模式。间歇运转开始条件不成立时(步骤S38：否)，跳到步骤S10。间歇运转开始条件成立时(步骤S38：是)，将容器阀VT1～VT4、电磁遮断阀B1～B3全部关闭(步骤S39)，从而停止发电(步骤S40)。此时，为了确认系统的安全性，也可以进行氢泄漏判断。可通过与步骤S7相同的顺序实施氢泄漏判断。接着，检查间歇运转解除条件是否成立(步骤S41)。间歇运转解除开始条件不成立时(步骤S41：否)，跳到步骤S38。另一方面，间歇解除条件成立时(步骤S41：是)，为了尽早向氢供给管31以及燃料电池20供给氢，以缩短起动时间，使容器阀VT1～VT4、电磁遮断阀B1～B2全部打开(步骤S42)。因而燃料电池20过渡到通常运转状态，并进行发电。接着，检查是否有系统停止要求(步骤S43)，没有系统停止要求时(步骤S43：否)，则跳到步骤S19。有系统停止要求时(步骤S43：是)，将容器阀VT1～VT4，电磁遮断阀B1～B3全部关闭(步骤S44)而使系统停止(步骤S45)。

根据本实施方式，由于根据贮氢容器51～54的温度状态来选择并切换作为氢供给源的贮氢容器，所以能够抑制容器温度下降而引起贮氢容器51～54劣化。并且，在使用频率少的贮氢容器的内部，由于长时间地施加有高压力，因而有可能使机械部件等产生永久变形，损害贮氢容器的气密性，但是通过以使用频率作为选择基准而选择贮氢容器，能够使各个贮氢容器51～54的使用频率均匀化，从而能够解除这些缺点。

A-(3).其他实施方式：

另外，虽然示例了以使用频率为氢供给源的贮氢容器的选择基准，但是并不限于此，也可以采用贮氢容器51～54的累积使用时间或该累积使用时间与容器内压的相乘值等能够定量地评价贮氢容器51～54的使用状态的值作为选择基准。并且，为了尽量使贮氢容器51～54的使用频率均匀化，优选的是，即使向贮氢容器填充氢后也不将使用频率复位(清零)。并且，也可以根据贮氢容器51～54的使用经历或容器温度、或组合两者来确定选择基准。组合两者时也可以提高任意一方的优先度来确定选择基准。例如，在上述例子(步骤S11～S14、步骤S29～S32)中，也可以令使用频率的优先顺序高于容器温度来确定选择基准。

并且，在上述例子(步骤S21～S27)中，虽然根据与容器所供给的气体有关的物理量、即氢的绝热膨胀程度推测容器温度，并将该推测温度作为切换容器的判断基准，但是也可以根据与容器温度有关的物理量(绝热膨胀程度以外的物理量)推测计算容器温度，并将该推测温度作为切换容器的判断基准。例如，上述温度传感器T1～T5以及压力传感器P1～P5作为用于检测与贮氢容器51～54的温度有关的物理量的检测装置而发挥功能，但是也可以使用除此之外的物理传感器而检测与容器温度有关的物理量。另外，也可以不必推测计算容器温度，而将温度传感器T1～T4检测出的容器温度作为切换容器的判断基准。

另外，在上述例子(步骤S29)中，虽然在判断为容器温度在确保温度区域以下时进行容器切换，但是不恒定非要进行容器切换，也可以限制从选作氢供给源的贮氢容器向燃料电池20供给的氢供给量之后，继续进行氢供给。限制从贮氢容器的氢供给量时，可以采取限制燃料电池20的发电量或增加从二次电池等蓄电装置向负载70供给的电力供给量等相应措施。

并且，在上述例子中，虽然示例了采用填充有高压氢气的贮氢容器51～54作为氢供给源，但是并不限于此，例如也可以使用在容器内填充有贮氢合金的氢吸留容器，所述贮氢合金能够可逆地贮存和释放氢。贮氢合金是与氢反应而形成金属氢化物的合金，具有在实用条件下能够以令人满意的反应速度进行氢化以及脱氢化反应的可逆性。例如，具有下述性质：对氢的气体压力进行升压或降低气体温度时则吸留氢并发热，而对氢的气体压力进行降压或提高气体温度时则释放氢并吸热。作为贮氢合金，例如优选Mg-Ni类、La-Ni类、Ti-Mn类等。并且，在上述例子中，虽然说明了具有多个贮氢容器51～54的情况，但是装载在氢供给装置50中的贮氢容器的个数也可以是单个。

B.第二实施例：

B-(1).系统结构：

图7是表示第二实施例的车辆310的简要结构的说明图。车辆310，以装载在后部燃料电池室312上的燃料电池320为电源，并通过电动机330的动力进行驱动。虽然电动机330可以采用各种类型，但是在本实施例中使用了同步电动机。从燃料电池320输出的直流电被变换器331变换成三相交流电。通过该三相交流电来驱动电动机330。电动机330的动力通过旋转轴332传递到车轮333，以驱动车辆310。

燃料电池320，通过氢和氧的电化学反应来发电。燃料电池320虽然可以采用各种类型，但是在本实施例中使用固体高分子型。通过供给管324从外部向氧极供给空气。从设在车顶的贮氢容器室311上的多个贮氢容器350经由供给管322依次供氧。供给到氢极的氢和空气用于发电后，从排出管323排出到外部。对于氢、空气的供给系统的结构，在后文中进行说明。

通过控制单元340来控制变换器331等装载在车辆310上的各个设备的动作。控制单元340构成内部包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机，根据存储在ROM中的控制程序控制各个单元的动作。

在图7中表示了控制单元340的功能块。在本实施例中，在控制单元340中由软件构成这些功能块。也可以由硬件构成各个功能块。

各个功能块在主控制部342的控制下联合动作。传感器输入部341接受来自设在车辆310上的各种传感器的信号输入。作为传感器，例如包括设在用于向燃料电池320供给氢和空气的供给系统上的温度传感器、压力传感器。来自传感器的检测信号还包括相当于行驶时的要求动力的加速踏板开度。

发电控制部344，对应要求动力来控制燃料电池320的发电。供给控制部345，对应燃料电池320的发电量，区分使用贮氢容器350，以便向燃料电池320供给氢。电动机控制部346，利用燃料电池320的电力来驱动控制电动机330，从而输出所要求的动力。

仪表控制部343，用于控制向设在车辆310的驾驶员座314上的仪表板360的显示。作为所述显示内容，包括速度、电动机330的转速、燃料电池320的温度、换档位置等。并且还包括氢的余量、对于贮氢容器350的供给系统的异常显示等。

图8是表示向燃料电池320供给气体的气体供给系统的结构说明图。如上所述，在燃料电池320中，向阴极供给作为含氧气体的压缩空气，向阳极供给氢。空气从滤清器325吸入，被压缩机326压缩后，被加湿器327进行加湿，并通过供给管324供给。供给管324上设有用于检测空气的供给压力的压力传感器328。

从4个贮氢容器359经由供给管322向阳极供给氢。在图8中，为便于说明，对各个容器标注(1)～(4)的容器编号。在下文中，根据该容器编号，有时将各贮氢容器350区别称作1号容器～4号容器。在气体供给系统中，由于氢从贮氢容器350流入燃料电池320，因而为了便于说明，有时将靠近贮氢容器350的一侧称为上游侧，将靠近燃料电池320的一侧称为下游侧。

各个贮氢容器350以大约350气压的高压贮存氢。在贮氢容器350上设有用于对氢进行减压的调节器355和根据来自控制单元340的控制信号电磁性地开闭的开闭阀351。氢的压力，在供给到燃料电池320之前，在供给管322的中间被进一步减压，省略对该减压机构的图示。

贮氢容器350上，在调节器355的下游侧设有温度传感器353。温度传感器353设在能够检测出被调节器355减压后的氢温度的部位上。温度传感器353的设置部位不限于图示的部位，可选择能够直接或间接地测量出调节器355、开闭阀351的动作温度的各个部位。

从贮氢容器350供给的气体，在减压时因绝热膨胀而温度下降。在贮氢容器350上，为了抑制这种温度下降，并促进温度下降的贮氢容器350的温度恢复，设有加热器352。

贮氢容器350上，在比调节器355靠近上游的一侧设有用于测量容器内的贮存压力的压力传感器354。除了这些压力传感器354之外，在供给管322上还设有用于检测氢的供给压力的压力传感器329。

B-(2).起动时检查处理：

图9是表示控制单元340所实行的起动时检查处理的流程图。控制单元340，在驾驶员通过对启动开关进行操作等、指示燃料电池320运转时，实行起动时检查处理。

开始该处理时，控制单元340，为了向供给管322填充氢气而打开开闭阀351(步骤S310a)。向供给管322填充氢气后，关闭全部贮氢容器350的开闭阀351(步骤S310b)，并通过压力传感器329检测供给管322的供给压力Pa(步骤S311a)。由于通过关闭开闭阀351而停止了氢的供给，因而来自供给管322的氢从燃料电池320中溜走，如果是正常情况，则供给压力Pa会降低。在本实施例中，由于能够短时间内检测出供给压力Pa的变化，因而暂时运转燃料电池320，消耗供给管322内部的氢，从而进行减压处理(步骤S311b)。然后，再次检测供给管322的供给压力Pa(步骤S311c)，判断减压处理前后供给压力Pa是否降低(步骤S312)。供给压力Pa未降低时(步骤S312)，控制单元340判断为任一个贮氢容器350的开闭阀351存在泄漏或者以打开状态固定，由此进行异常判断处理(步骤S318)。作为异常判断处理，例如可列举出设定表示异常存在的异常判断标志的处理。

供给压力Pa降低时(步骤S312)，控制单元340按照以下顺序，对贮氢容器350(1)～350(4)单独进行开闭阀351(1)～351(4)是否正常打开的检查。控制单元340选择任意一个贮氢容器350作为检查对象，打开该检查对象容器的开闭阀351(步骤S313)，并检查供给压力Pa(步骤S314)。开闭阀351正常打开时，由于从检查对象容器供给氢，因而供给压力Pa会增加。供给压力Pa未增加时(步骤S315)，控制单元340判断为开闭阀351的打开动作存在异常，从而进行异常判断处理(步骤S318)。供给压力Pa增加时(步骤S315)，控制单元340判断为开闭阀351正常，从而关闭检查对象容器的开闭阀351(步骤S316)。控制单元340逐一地改变检查对象容器，并且对于全部贮氢容器350(1)～350(4)实行步骤S311a～S316的检查处理。

通过实施上述起动时检查处理，在本实施例中，能够提高切换作为供给源的贮氢容器350时开闭阀351的动作可靠性，并抑制切换时的故障。在上述处理中，在步骤S312，例如也可以在供给压力Pa在规定阈值以下时，判断为供给压力降低。并且也可以在供给压力Pa随着时间而产生的降低率的绝对值达到规定阈值以上时，判断为供给压力Pa降低。同样地，在步骤S315，也可以应用下述任一判断：根据供给压力Pa和阈值的大小关系进行的判断，或根据供给压力Pa的变化率进行的判断。

B-(3).气体供给控制：

图10是表示控制单元340所实行的气体供给控制的流程图。控制单元340，为了分区别使用贮氢容器350以供给发电所要求的量的氢，在燃料电池320的运转过程中反复实行气体供给控制。

开始该处理时，控制单元340，根据加速踏板开度输入要求动力(步骤S320)，并设定气体的供给量(步骤S321)。气体的供给量，例如可根据对应要求动力付与气体供给量的映象图、函数等求出。

接着，控制单元340，特别指定气体供给源(步骤S330)。在本实施例中，根据以下理由依次切换作为供给源的贮氢容器350，并进行氢的供给。从以高压方式贮存氢的贮氢容器350供给氢时，由于绝热膨胀，氢的温度极度下降。所述温度下降可能导致下述危害：因调节器355、开闭阀351中的树脂部件的硬化而使开闭动作不良、寿命降低、性能降低等。因此，在本实施例中，为了避免因从一个贮氢容器350连续供给氢而导致上述危害，依次切换供给源。即，并不是在一个贮氢容器350用完后才切换成下一个贮氢容器350，而是依次将四个贮氢容器350间歇地用作供给源。气体供给源特别指定处理(步骤S330)是根据上述观点而选择作为供给源的贮氢容器350的处理。气体供给源特别指定处理的详细内容在下文中描述。

控制单元340，控制所选择的贮氢容器350的开闭阀351，并进行气体供给(步骤S340)。当由于调节器355或开闭阀351发生异常等不能供给气体时(步骤S341)，再次实行气体供给源特别指定处理(步骤S330)，尝试由其他贮氢容器350进行供给。在步骤S341，控制单元340，例如能够在供给管322的供给压力Pa下降的情况下判断为气体供给存在异常。优选的是，当判断为供给存在异常时，首先如起动时检查处理(图9)中的说明所示，预先设定异常判断标志。

控制单元340，当在起动时检查处理(图9)和上述步骤S320～S341的处理中，发现存在异常的贮氢容器350时(步骤S342)，向驾驶员报告异常(步骤S350)。在下文中对该处理进行说明。不存在异常时，控制单元340跳过异常报告处理(步骤S350)。

控制单元340，利用加热器进行加热，以防止各贮氢容器350的开闭阀351的温度随着氢的供给过度下降(步骤S360)。对于加热器的通电控制，在下文中进行说明。

控制单元340，通过反复实行以上处理来供给氢，以便可以进行适合要求动力的发电。图10表示的气体供给控制处理只是一个例子，该气体供给控制处理中的各种处理，可以适当地改变处理顺序或同时实行。

B-(3-1).气体供给源特别指定处理：

图11是表示控制单元340所实行的气体供给源特别指定处理的流程图。气体供给源特别指定处理是相当于已说明的气体供给控制(图10)的步骤S330的处理，是为了避免随着氢绝热膨胀引起温度下降所产生的危害，选择作为供给源的贮氢容器350的处理。在本实施例中，根据各贮氢容器350的温度传感器353、压力传感器354的检测值来进行供给源的选择。

控制单元340，在开始气体供给源特别指定处理时，对于当前正在供给的贮氢容器350(以下称为“现用容器”)，检测温度T和压力P(步骤S331)。起初，实施该处理时，即不存在现用容器时，温度T、压力P都为0。并且，控制单元340，预先存储开始使用现用容器时的温度T作为初始温度T0。

控制单元340，在满足(温度T＜阈值Ta)的条件(步骤S332)时，进行现用容器的切换。不满足该条件时，继续使用现用容器，并结束气体供给源特别指定处理。

(温度T＜阈值Ta)的条件(步骤S332)是用于避免现用容器的温度过度下降的条件。在本实施例中，采用-10℃作为阈值温度Ta。阈值Ta，例如可以设定成下述温度：可以确保调节器355、开闭阀351等各部件正常动作的下限温度或比该下限温度高规定量的温度。并且，阈值Ta，也可设定为在下限温度内比切换现用容器时的容器温度降低规定温度的温度，例如比切换时的容器温度低5℃的温度。此外，阈值Ta还可如下设定：与现用容器以外的其他贮氢容器350的容器温度之差(例如其他贮氢容器350的平均容器温度之差)达到规定温度时，满足(温度T＜阈值Ta)的条件。

在步骤S332中，当判断为需要进行现用容器的切换时，控制单元340关闭现用容器的开闭阀351(步骤S333)。并且，从现用容器以外的贮氢容器350中，选取容器温度达到阈值Ta以上的容器作为候补容器(步骤S334)。有可能选取多个候补容器。

控制单元340，从所选取的候补容器中选择待用作供给源的容器(步骤S335)。虽然可根据各种基准来选择待用作供给源的容器，但是在本实施例中采用以下三个基准。

a)容器温度高的顺序；

b)余量多的顺序；

c)既定的次序；

以a)～c)的优先顺序应用上述基准。即，首先根据基准a)，从多个候补容器中选择温度最高的容器。存在多个这样选择的候补容器时，接着根据基准b)选择余量最多的容器、即压力P最大的容器。并且，存在多个候补容器时，根据基准c)以(1号容器→2号容器→3号容器→4号容器)等既定次序进行选择。对于这些基准，可以进行各种设定，例如可以只使用基准a)～c)中的任意一个，也可以按照与上述内容不同的优先顺序应用基准a)～c)。

图12是表示供给源容器的选择例的说明图。表示了1号容器(#1)～4号容器(#4)的压力和温度的时间变化。在该例中，设定为(1号容器→2号容器→3号容器→4号容器)的次序来进行说明。

在时刻0，是全部贮氢容器350(1)～350(4)压力同为P0、温度为T0的初始状态。因此，不是根据基于温度的基准a)、基于余量的基准b)，而是根据基准c)的次序选择1号容器作为供给源容器。

其结果是，在时间0～t1的区间，1号容器的压力P1降低，温度T1也随之降低。在时刻t1，由于1号容器的温度达到了阈值Ta，因而进行供给源的切换。在该时刻，候补容器为2号容器～4号容器。这些各容器的压力P2～P4、温度T2～T4全部相等。由此，根据基准c)的次序，选择1号容器的下一个容器即2号容器作为供给源容器。

其结果是，在时间t1～t2的区间，2号容器的压力P2降低，温度T2也随之降低。1号容器，由于停止了氢的供给，因而压力P1不变。由于没有排出氢产生的冷却效果，并且利用加热器进行加热，因而温度T1缓缓上升。

在时刻t2，由于2号容器的温度达到阈值Ta，因而进行供给源的切换。在该时刻，候补容器为1号容器、3号容器、4号容器。这些各个容器的压力P1、P3、P4、温度T1、T3、T4具有以下关系：

压力…P3＝P4＞P1；

温度…T3＝T4＞T1；

因此，根据基准a)从供给源容器的候补容器中排除温度最低的1号容器，候补容器为3号容器和4号容器。结果，根据基准c)的次序，选择2号容器的下一个容器即3号容器作为供给源容器。

在时刻t3，由于3号容器的温度达到阈值Ta，因而进行供给源的切换。在该时刻，候补容器为1号容器、2号容器、4号容器。这些各个容器的压力P1、P2、P4、温度T1、T2、T4具有以下关系：

压力…P4＞P1＝P2；

温度…T4＞T1＞T2；

由此，根据基准a)选择温度最高的4号容器作为供给源。以下，同样地通过应用基准a)～c)能够适当地进行供给源容器的选择。

B-(3-2).异常报告处理：

图13是表示控制单元340所实行的异常报告处理的流程图。异常报告处理是相当于气体供给控制处理(图10)的步骤S350的处理，是用于向驾驶员报告4个贮氢容器350中的某一个存在异常的处理。

开始进行异常报告处理时，控制单元340，输入异常判断结果(步骤S351)。作为异常判断结果，例如可以利用在起动时检查处理(图9的步骤S318)或气体供给控制处理(图10的步骤S341)等中设定的异常判断标志。在本实施例中，可以根据异常判断标志，从1号容器～4号容器中，单独地特别指定存在异常的容器。

控制单元340，除了存在异常的容器以外，计算出气体余量(步骤S352)。在图13中，以在4号容器中检测到异常为例来表示余量计算方法。如图所示，在检测到异常之前的时刻，设1号容器～4号容器的气体余量分别为R1～R4。在检测到异常之前的时刻，求出总余量Rold(R1+R2+R3+R4)。控制单元340，在4号容器中检测到异常时，忽略4号容器的余量R4。因此，求出总余量Rnew(R1+R2+R3)。

控制单元340，根据余量计算结果修正余量显示，并且向驾驶员进行警告显示(步骤S353)。在图13中例示了车辆310的仪表板360。在本实施例中，在仪表板360的左侧设有气体余量计361、余量警告灯362以及对应于各个容器的异常警告灯363。通过步骤S352的计算，由于余量急剧减少，因而如图所示，余量计361的指示值也急剧地从Rold降低至Rnew。控制单元340，为了使驾驶员意识到余量计361的显示被修正的情况，与余量Rnew的值无关地，在规定期间使余量警告灯362闪烁。代替余量警告灯362的闪烁，也可以在规定期间使余量计361的指针振动。

控制单元340，根据这些显示，对于发现异常的贮氢容器350，使异常警告灯363点亮灯或闪烁。在图13的例子中，例示了在4号容器发现异常的状态。不必全部进行这些显示，可以根据仪表板360的结构省略一部分。

B-(3-3).加热器加热处理：

图14是表示控制单元340所实行的加热器加热处理的流程图。是相当于气体供给控制处理(图10)的步骤S360的处理，是用于控制是否向贮氢容器350的加热器352通电及通电量的处理。控制单元340对各贮氢容器350实施加热器加热处理。以下，为便于说明，将作为加热器加热处理的控制对象的贮氢容器350称为对象容器。

开始进行加热器加热处理时，控制单元340接受对象容器的温度T的输入(步骤S361)。控制单元340，在该温度T大于预先设定的目标温度Th时，判断为不需要利用加热器352进行加热，并断开向加热器352的通电(步骤S363)。目标温度Th，例如可根据确保调节器355、开闭阀351等贮氢容器350的各部件动作的温度进行设定。在本实施例中，目标温度Th设定为0℃。

对象容器的温度T在目标温度Th以下时，通过以下处理设定向加热器352的通电量。首先，控制单元340算出目标温度Th和对象容器的温度T的差值dT(步骤S364)。该差值dT相当于对象容器所要求的温度上升量。

控制单元340，接着，通过下式算出直到切换所需要的时间、即直到再次使用作为控制对象的对象容器所需要的时间Tc(步骤S365)：

Tc＝Nt×Tav…(1)

其中，Nt是间隔·容器数，Tav是平均可连续使用时间。

间隔·容器数Nt是直到对象容器被接着用作氢供给源以前，所使用的贮氢容器350的个数。例如考虑可全部使用四个贮氢容器359的情况。在对象容器结束氢供给后不久，通常是使用其他三个贮氢容器350之才再次被选作供给源，因而立即变成(Nt＝3)。在对象容器结束氢供给后，当已经有另一个贮氢容器350结束氢供给时，变成(Nt＝2)。对象容器正被用作氢供给源时，变成(Nt＝0)。并且，发现某一个贮氢容器350发生异常，可以使用包括对象容器在内的三个贮氢容器350时，在对象容器刚结束氢供给后，立即变成(Nt＝2)。

平均可连续使用时间Tav是温度不会过度下降地可以从一个贮氢容器350连续供给氢的平均时间，例如可以根据以前的供给经历求出。平均可连续使用时间Tav可以是固定值，例如也可以设定成以最大供给量供给氢时，温度不会过度下降地可连续供给的时间。

控制单元340，根据在步骤S364、S365算出的值，通过下述式算出每单位时间的必需热量Qr(步骤S366)：

Qr＝dT×Ct/Tc  …(2)

其中，Ct是容器的热容量。

必需热量Qr表示在所需时间Tc之后，为了使对象容器的温度上升到目标温度Th，每单位时间应该供给的热量。通过如上所述地设定必需热量Qr，能够使贮氢容器350的温度稳定地恢复到目标温度Th。

最后，控制单元340，通过下式设定加热器352每单位时间的加热量Hr，并据此进行向加热器352的通电控制(步骤S367)。

Hr＝max(Qr-Qn，Hmin)…(3)

其中，Qn是自然加热产生的热量，Hmin是最低加热量。max(A，B)是选择A、B中较大一方的算子。

可通过实验或解析来预先设定自然加热产生的热量Qn。最低加热量Hmin是通过加热器352应该无条件付与的加热量。例如，对象容器用作氢供给源时或对象容器的温度接近目标温度Th时等，利用该最低加热量Hmin进行加热。

当将最低加热量Hmin设定为较大值时，能够抑制对象容器用作氢供给源时的温度下降。从而具有能够延长可连续供给时间，从而抑制贮氢容器350的切换频率的优点。当将最低加热量Hmin设定为较小值时，具有可抑制向加热器352通电所消耗的能量，从而提高燃料电池系统的能量效率的优点。考虑到这种抑制温度下降的要求和提高能量效率的要求，可任意地设定最低加热量Hmin。

作为变形例，加热器加热处理也可以省略上述步骤S364～S366。即，对象容器温度T在目标温度Th以下时，控制单元340也可以向加热器352通电，以便以预先设定的最低加热量Hmin无条件地进行加热。

B-(4).效果：

根据以上说明的第二实施例，对应调节器355下游侧的温度切换使用多个贮氢容器350。因此，能够避免调节器366、开闭阀351等各部件的温度过度降低，从而能够避免开闭动作发生异常、部件寿命降低、性能降低等因温度下降而引起的各种危害。

B-(5).气体供给源特别指定处理的变形例：

图15是表示气体供给源特别指定处理的第一变形例的流程图。图15所示的气体供给源特别指定处理是相当于之前说明的气体供给控制(图10)的步骤S330的处理。在第一变形例中，通过省略各贮氢容器350的温度传感器353的结构，根据压力传感器354的检测值进行供给源的选择。

当开始图15所示的气体供给源特别指定处理时，控制单元340，对于当前正在进行供给的贮氢容器350的现用容器，检测压力变化dP(步骤S331A)。压力变化dP是开始从现用容器供给氢的初始压力Pini与当前的压力P的差值(dD＝Pini-P)。起初实施该处理时，即不存在现用容器时，压力变化dP为0。

控制单元340，在满足(压力变化dP＞阈值X)的条件(步骤S332A)时，进行现用容器的切换。不满足任何条件时，继续使用现用容器，并结束气体供给源特别指定处理。

(压力变化dP＞阈值X)的条件(步骤S332A)是用于根据由压力变化推测出的温度变化，避免现用容器的温度过度下降的条件。对阈值X的设定方法进行说明。一般而言，公知的是，对于高压气体进行减压并供给时，如下式所示，气体因绝热膨胀温度降低：

T1＝Ts(P1/Ps)^(γ-1)/γ…(4)

其中，T1是绝热膨胀后的温度(K)，Ts是绝热膨胀前的初始温度(K)。P1是绝热膨胀后的压力，Ps是绝热膨胀前的初始压力。γ是比热容比(1.4)。例如，Ts＝300K、P1＝1气压、Ps＝350气压时，T1理论上降低至大约56K(-217℃)。

根据上式，减压状态下的氢的温度虽然依赖于贮氢容器350的压力Ps，但是在设定阈值X时，与压力Ps无关而使其恒定，从而使所排出的氢的温度恒定。为了按照避免温度过度降低的观点而将该恒定值设定在安全范围，例如可根据最大压力的绝热膨胀进行设定。由于排出氢引起的贮氢容器350的温度下降依赖于流量，因而在设定阈值X时，假定以最大流量排出。在该条件下，可以通过实验或解析求出使贮氢容器350的温度下降1℃时所需的氢排出量Y(Pa/℃)。排出量Y的单位使用压力，这是因为氢排出量与贮氢容器350的压力变化成比例。

使用上述排出量Y，求出贮氢容器350的温度下降至初始温度、即从加热器的加热控制的目标温度Th降低至阈值Ta所需的氢排出量(Pa)。在本实施例中，采用该排出量作为阈值X。即，设定成(X(Pa)＝(Th-Ta)(℃)×Y(Pa/℃))。该值是作为供给源开始使用时，假想达到了加热器加热处理(图14)中说明的初始目标温度Th而设定的值。当设有温度传感器时，也可以使用初始温度的实测值。阈值X，形式上虽然被表示成基于贮氢容器350的压力变化的条件，但是实质上也可以称为基于贮氢容器350的氢排出量的条件。并且由于阈值X是假定温度下降最为激烈的条件而设定的，因而能够更加可靠地避免贮氢容器350的温度过度降低。

如以上说明，由于所排出的氢的温度根据贮氢容器350的压力P发生变化，因而使贮氢容器350的温度下降1℃所需的氢排出量Y(Pa/℃)也依赖于压力P。考虑到相关影响，也可以对应现用容器的初始压力Pini，并根据预先准备的映象图、函数来设定上述排出量Y的值。

在步骤S332A中，当判断为需要进行现用容器的切换时，控制单元340关闭现用容器的开闭阀351(步骤S333A)。并且从除现用容器以外的贮氢容器350中，根据a)余量多的顺序、b)既定的次序这两个基准来选择作为供给源的贮氢容器350。在变形例中，由于省略了温度传感器，因而与温度有关的基准不适用。

如以上说明，在变形例中，省略温度传感器，因而可以实现结构的简化，并且与实施例相同地，能够避免贮氢容器350的温度过度降低。

第一变形例也可以适用于同时省略了温度传感器和加热器加热的系统。在这种情况下，排出相当于阈值X(Pa)的氢而导致温度下降的贮氢容器350在下述前提下进行控制：在从其他贮氢容器350供给氢的期间，降低氢的供给，从而根据自然加热返回到初始温度T0。如以上说明，可用(X(Pa)＝(T0-Ta)(℃)×Y(Pa/℃))设定阈值X。在该系统结构中，对于贮氢容器350，要求通过自然加热从温度Ta上升的温度dTr大于因绝热膨胀引起的温度下降dT(＝T0-Ta)，即要求dTr＞dT。因此，设定贮氢容器350的个数，以便确保满足上述条件的间隔期间、即停止从各贮氢容器350供给氢的期间。为了缩短用于达到温度上升dTr所需的时间，例如对于设在贮氢容器350上的调节器355，可采用提高吸热性的材质、结构。

图16是表示气体供给特别指定处理的第二变形例的流程图。图16所示的气体供给源特别指定处理是相当于以上说明的气体供给控制(图10)的步骤S330的处理。在第二变形例中，对应各贮氢容器350的温度进行供给源容器的选择，以使各贮氢容器350之间的温度差变小。

当开始进行图16所示的气体供给源特别指定处理时，控制单元340检测贮氢容器350(1)～350(4)的各个贮氢容器温度T(N)(N＝1～4)(步骤S410)。然后，判断贮氢容器温度T(N)中当前正在供给的贮氢容器350也就是现用容器的温度、即现用容器温度Tep是否从该现用容器切换成供给源容器时降低了降低温度Tdc(步骤S420)。其中，降低温度Tdc是为了减小各个贮氢容器350之间的温度差而设定的规定温度，在本实施例中，预先设定为5℃。

当现用容器温度Tep并未降低降低温度Tdc时(步骤S420)，继续从现用容器进行氢供给(步骤S460)，并结束气体供给源特别指定处理。

另一方面，当现用容器温度Tep降低了降低温度Tdc时(步骤S420)，停止从现用容器进行氢供给(步骤S430)，特别指定贮氢容器350(1)～350(4)中温度最高的贮氢容器350作为供给源容器，进行供给源容器的切换(步骤S440)，并结束气体供给源特别指定处理。

根据第二变形例，能够实现多个贮氢容器350之间的温度均衡，从而能够抑制因温度伴随气体供给降低而引起的危害。

并且，降低温度Tdc不限于5℃，可以设定为与系统的特性或使用环境、氢供给量等对应的规定温度。并且，降低温度Tdc不是固定于规定温度，而是可以对应系统的状态在系统运转过程中进行适当变更。例如，可以随着容器温度升高增大降低温度Tdc的值。由此，能够降低容器相关部件劣化可能性较低的高温时容器的切换频率。并且，并不是在从现用容器切换成供给源容器时到降低规定温度的情况下进行供给源容器的切换，而是在现用容器与其他贮氢容器350的平均温度之间的温度差达到规定温度时、或切换供给源容器之后经过规定时间后进行供给源容器的切换，由此使各贮氢容器350之间的温度差变小。并且，也可以实现贮氢容器350的温度均衡，并且在贮氢容器350的温度确保区域的范围内进行氢供给。

图17是表示气体供给源特别指定处理的第三变形例的流程图。图17所示的气体供给源特别指定处理是相当于以上说明的气体供给控制(图10)的步骤S330的处理。在第三变形例中，根据各个贮氢容器350的温度和压力进行供给源容器的选择，以使各个贮氢容器350之间的温度差和压力差变小。

当开始进行图17所示的气体供给源特别指定处理时，控制单元340，检测贮氢容器350(1)～350(4)的各个贮氢容器温度T(N)(N＝1～4)和各个贮氢容器压力P(N)(N＝1～4)(步骤S510)。然后，特别指定以下式所示供给源特别指定值F为最小值的贮氢容器350作为供给源容器，进行供给源容器的切换(步骤S520)，并结束气体供给源特别指定处理。

F＝∑A·(T[N]-Tave)²+∑B·(P[N]-Pave)²...(5)

其中，A是相对于贮氢容器温度T(N)的增益，B是相对于贮氢容器压力P(N)的增益，设定为适于各个贮氢容器350之间的温度差和压力差缩小的规定值。Tave是全部贮氢容器350的平均温度，Pave是全部贮氢容器350的平均压力。

根据第三变形例，能够抑制因多个贮氢容器350之间的设置环境(例如，光照情况、与发热设备的位置关系)而使温度容易降低的贮氢容器350的使用频率降低。另外，在各贮氢容器350的容积相同时，能够实现各贮氢容器350内的气体密度的均衡。

另外，也可以在表示供给源特别指定值F的式子(5)中，在“|T[N]-Tave|＜C(C为规定阈值)”的情况下使(A＝0)，在“|T[N]-Tave＜D(D为规定阈值)|”的情况下使(B＝0)，从而能够抑制过度地进行贮氢容器350的切换的情况。

此外，还可以实现贮氢容器350的温度和压力的均衡，并且在贮氢容器350的温度确保区域的范围内进行氢供给。在这种情况下，也可以在温度确保区域下限温度前方附近的温度切换供给源容器时，考虑贮氢容器350的外部气体温度和贮氢容器350的温度，算出能够在不超出下限温度的程度下供给气体的气体供给量，在排出所算出的气体供给量后，限制气体供给。

B-(6).其他实施方式：

也可以将第二实施例与其变形例的气体供给源特别指定处理(图11和图15)进行组合来进行处理。即，切换现用容器时，可以同时利用基于贮氢容器中的温度T的判断(图11的步骤S332)和基于压力变化dP的判断(图15的步骤S332A)。在这种情况下，例如可以采用下述方法：在满足任一方的条件时，则判断为需要进行现用容器的切换。由此，能够抑制与切换有关的错误判断的可能性。

以上对本发明的第二实施例进行了说明，但是不言而喻的是，本发明并不限于这些实施例，可以在不脱离其主旨的范围内采用各种结构。例如，本发明不仅可以构成装载在车辆上的燃料电池，也可以构成用于向固定型燃料电池供给气体的系统。并且，本发明不限于氢，也适用于从多个高压容器对各种气体进行减压并进行供给的气体供给装置。在实施例和变形例中，虽然示例了逐一选择贮氢容器350作为供给源的情况，但是也可以选择多个贮氢容器350。

此外，在本实施例中，虽然通过加热器52来加热贮氢容器350，但是也可以利用燃料电池20或变换器31等发热体的废热来加热贮氢容器350。并且，也可以通过使冷却水在各贮氢容器350的表面与发热体之间循环，在各贮氢容器350与发热体之间进行热交换。并且，例如也可以使冷却水在各贮氢容器350之间循环，从而在各贮氢容器350之间进行热交换。

产业上利用的可能性

本发明适用于将贮存在容器中的气体向外部供给的气体供给装置。并且，不仅可用于处理氢的气体供给装置，还可用于处理氧、氮、空气等各种气体的气体供给装置。

Claims (13)

1.一种气体供给装置，其特征在于，包括：

容器，具有贮存气体的贮存部和对所贮存的该气体进行减压并排放到该贮存部的外部的排放机构；

温度检测部，用于检测所述容器的温度；以及

供给限制部，根据该检测出的容器的温度，限制从该容器的气体供给，

其中，所述供给限制部，根据所述检测出的容器的温度与用于确保该容器的性能的确保温度区域之间的关系，限制从该容器的气体的供给，以防止所述检测出的容器的温度偏离用于确保该容器的性能的确保温度区域。

2.如权利要求1所述的气体供给装置，其中，

具有多个所述容器；

所述温度检测部，检测所述多个容器中、至少作为所述气体的供给源的容器的温度；

所述供给限制部，根据所述检测出的作为供给源的容器的温度与用于确保该容器的性能的确保温度区域之间的关系，限制从作为供给源的该容器的气体的供给，以防止所述检测出的作为供给源的容器的温度偏离用于确保该容器的性能的确保温度区域。

3.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，所述供给限制部，当所述检测出的作为供给源的容器的温度，在该容器成为所述供给源之后在所述确保温度区域内降低规定温度时，则限制从作为该供给源的容器的气体的供给。

4.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，

所述温度检测部检测所述多个容器的温度；

所述供给限制部，当所述检测出的作为供给源的容器的温度与不同于该容器的其他容器的温度在所述确保温度区域内达到规定温度差时，限制从作为该供给源的容器的气体的供给。

5.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，

具有用于对所述多个容器的压力进行检测的压力检测部；

所述供给限制部，在所述检测出的作为供给源的容器的压力低于不同于该容器的其他容器的压力、且达到规定压力差时，限制从作为该供给源的容器的气体的供给，以使所述多个容器间的温度差以及压力差变小。

6.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，所述供给限制部具有容器选择装置，该容器选择装置在限制所述气体的供给时，从不同于作为所述供给源的容器的其他容器中选择作为所述供给源的容器。

7.如权利要求6所述的气体供给装置，其中，

所述容器选择装置，是在各时刻选择所述多个容器中的任意一个容器作为所述供给源的装置。

8.如权利要求6所述的气体供给装置，其中，

所述容器选择装置，是根据所述多个容器的作为所述供给源的使用经历而选择作为所述供给源的容器的装置。

9.如权利要求6所述的气体供给装置，其中，

所述温度检测部检测所述多个容器的温度；

所述选择装置是根据所述检测出的多个容器的温度而选择作为所述供给源的容器的装置。

10.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，

所述供给限制部，包括：故障判断装置，用于判断来自作为所述供给源的容器的气体的供给是否存在故障；和

故障选择装置，当判断为作为所述供给源的容器存在故障时，从不同于该容器的其他容器中选择作为所述供给源的容器。

11.如权利要求2所述的气体供给装置，其中，包括：

供给管，为了供给所述气体，共同连接在所述多个容器的各个排放机构上；

供给管检测部，用于对所述供给管的压力进行检测；和

供给管检查部，当开始所述气体的供给时，根据所述检测出的供给管的压力的变动，检查所述多个容器中的排放机构有无异常。

12.一种气体供给装置的控制方法，所述气体供给装置具有容器，该容器具有贮存气体的贮存部和对贮存的该气体进行减压而排放的排放机构，并且将贮存在该容器内的气体供给到外部；其特征在于，

检测所述容器的温度；

根据该检测出的容器的温度与用于确保该容器的性能的确保温度区域之间的关系，限制从该容器的气体的供给，以防止所述检测出的容器的温度偏离用于确保该容器的性能的确保温度区域。

13.一种气体供给装置的控制方法，所述气体供给装置具有多个容器，该容器具有贮存气体的贮存部和对贮存的该气体进行减压而排放的排放机构，并且将贮存在该容器内的气体供给到外部；其特征在于，

检测所述多个容器中、至少作为所述气体的供给源的容器的温度；

根据所述检测出的作为供给源的容器的温度与用于确保该容器的性能的确保温度区域之间的关系，限制从作为该供给源的容器的气体的供给，以防止所述检测出的作为供给源的容器的温度偏离用于确保该容器的性能的确保温度区域。

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