CN112349929B - 高压容器系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压容器系统及其控制方法。高压容器系统(10)的多个压力传感器(38)测定高压容器(14)内的气体压力。控制装置(34)具有：异常检测部(78)，其检测压力传感器(38)的异常；存储部(80)，其将即将检测到异常前的高压容器(14)内的气体压力作为存储值进行存储；累计部(82)，其对检测到异常之后的向燃料电池(16)供给气体的供给量进行累计来得到累计值；和推定部(84)，其根据存储值和累计值计算出高压容器(14)内的气体的压力作为推定值。在正常时控制装置(34)根据多个压力测定值来监视高压容器(14)内的气体的压力，在异常时控制装置(34)根据至少一个压力测定值和推定值来监视高压容器(14)内的气体的压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种将收装在高压容器中的气体向气体消耗部供给的高压容器系统及其控制方法。
背景技术
例如，如日本发明专利公开公报特开2007-48519号所示，已知一种将被收装在高压容器中的气体向作为气体消耗部的燃料电池供给的高压容器系统。高压容器系统具有：调压阀，其对从高压容器排出且向燃料电池供给之前的气体压力进行调节；第1压力传感器，其测定调压阀的下游的气体压力；和第2压力传感器，其测定被设置在比该第1压力传感器靠下游位置的燃料电池的入口的气体压力。
该高压容器系统根据第2压力传感器的测定值，设定考虑了从调压阀到燃料电池的入口的压力损失等的、调压阀下游的气体的目标压力值。并且，通过以使第1压力传感器的压力测定值达到目标压力值的方式来控制调压阀，能够向燃料电池供给适宜的压力的气体。
在该高压容器系统中，在检测到第2压力传感器的异常的情况下，不使用该第2压力传感器的压力测定值，而根据第1压力传感器的压力测定值通过运算推定目标压力值来控制调压阀。因此，即使第2压力传感器发生异常，也能够不使高压容器系统停止而使其动作继续。
发明内容
在上述的高压容器系统中，在对第2压力传感器检测到异常的情况下，仅根据第1压力传感器的压力测定值推定目标压力值来使该高压容器系统的动作继续，其中，所述第1压力传感器在与该第2压力传感器不同的位置测定不同大小的压力。即，不基于由第2压力传感器本来应该测定的位置的压力测定值而计算目标压力值。使用这种目标压力值来继续的高压容器系统的动作有与检测到第2压力传感器的异常之前的动作相比，可靠性降低的担忧。
另外，在检测到第2压力传感器的异常之后，仅根据第1压力传感器的测定值来计算目标压力值，因此无法具有冗余度地使高压容器系统的动作继续。据此，有高压容器系统的动作的可靠性降低的担忧。
因此，本发明的目的在于，提供一种即使在检测到压力传感器的异常的情况下，也能够一边抑制可靠性降低一边使动作继续的高压容器系统及其控制方法。
本发明一方面涉及一种高压容器系统，该高压容器系统用于将被收装在高压容器中的气体向气体消耗部供给，具有多个压力传感器和控制装置，其中，多个所述压力传感器测定所述高压容器内的所述气体的压力且输出压力测定值；所述控制装置监视所述高压容器内的所述气体的压力是否在下限设定值以上，所述控制装置具有异常检测部、存储部、累计部和推定部，其中，所述异常检测部检测多个所述压力传感器的异常；在所述异常检测部检测到所述异常的异常时，所述存储部将与即将检测到所述异常之前的所述高压容器内的所述气体的压力对应的参数作为存储值进行存储；所述累计部对从检测到所述异常之后向所述气体消耗部供给所述气体的供给量进行累计来得到累计值；所述推定部根据所述存储值和所述累计值计算出与所述高压容器内的所述气体的压力对应的参数来作为推定值，在所述异常检测部没有检测到所述异常的正常时，根据多个所述压力传感器各自的所述压力测定值来监视所述高压容器内的所述气体的压力，在所述异常时，分别根据多个所述压力传感器中的至少一个所述压力传感器的所述压力测定值和所述推定值来监视所述高压容器内的所述气体的压力。
本发明另一方面涉及一种高压容器系统的控制方法，该高压容器系统用于将被收装在高压容器中的气体向气体消耗部供给，所述高压容器系统具有多个压力传感器和控制装置，其中，多个所述压力传感器测定所述高压容器内的所述气体的压力来输出压力测定值；所述控制装置监视所述高压容器内的所述气体的压力是否在下限设定值以上，所述高压容器系统的控制方法具有异常检测工序，在该异常检测工序中，检测多个所述压力传感器是否异常，当在所述异常检测工序中没有检测到所述异常的正常时进行正常时监视工序，在该正常时监视工序中，根据多个所述压力传感器各自的所述压力测定值来监视所述高压容器内的所述气体的压力，当在所述异常检测工序中检测到所述异常的异常时进行存储工序、累计工序、推定工序和异常时监视工序，其中，在所述存储工序中，存储与即将检测到所述异常之前的所述高压容器内的所述气体的压力对应的参数作为存储值；在所述累计工序中，对检测到所述异常之后的向所述气体消耗部供给所述气体的供给量进行累计得到累计值；在所述推定工序中，根据所述存储值和所述累计值计算与所述高压容器内的所述气体的压力对应的参数来作为推定值；在所述异常时监视工序中，分别根据多个所述压力传感器的至少一个所述压力传感器的所述压力测定值和所述推定值来监视所述高压容器内的所述气体的压力。
高压容器系统具有多个用于测定高压容器内的气体的压力的压力传感器。因此，在没有检测到压力传感器的异常的正常时，能够根据多个压力传感器各自的压力测定值，即在具有冗余度的可靠性高的状态下监视高压容器内的气体的压力。
在检测到压力传感器的异常的异常时，根据多个压力传感器中的至少一个压力传感器的压力测定值和与高压容器内的气体的压力对应的参数的推定值来监视高压容器内的气体的压力。即，在异常时，也能够根据由压力传感器本来应该测定的位置的压力测定值来监视高压容器内的气体的压力。因此，能够抑制异常时的高压容器系统的动作的可靠性比正常时降低。另外，在异常时，也根据压力传感器的压力测定值和推定值来保持冗余度，因此能够以可靠性高的状态来继续监视高压容器内的气体的压力。
据此，根据本发明，即使在检测到压力传感器的异常的情况下，也能够一边抑制可靠性降低一边使高压容器系统的动作继续。
根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的高压容器系统的概略结构图。
图2是说明压力传感器正常时的压力测定值、传感器阈值和下限设定值的关系的说明图。
图3A是说明判定为第1压力传感器异常的情况下的、第2压力测定值、传感器阈值和下限设定值的关系的说明图，图3B是说明推定值、判定阈值和下限设定值的关系的说明图。
图4A是说明判定为压力传感器中的任一压力传感器异常的情况下的、压力测定值、传感器阈值和下限设定值的关系的说明图，图4B是说明推定值、判定阈值和下限设定值的关系的说明图。
图5是说明本发明的实施方式所涉及的高压容器系统的控制方法的流程图。
图6A～图6C是变形例所涉及的高压容器系统的主要部分概略结构图。
具体实施方式
列举优选的实施方式且边参照附图边对本发明所涉及的高压容器系统及其控制方法详细进行说明。另外，在以下的附图中，有时对同一或者具有同样的功能和效果的结构要素标注相同的参照标记，省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的高压容器系统10例如能够适用于搭载于具有燃料电池装置12的燃料电池车辆即搭载体(未图示)。即，高压容器系统10适合作为具有高压容器14的系统来使用，该高压容器14收装作为阳极气体向气体消耗部供给的氢气(气体)，该气体消耗部是具有燃料电池16的燃料电池装置12。
因此，在本实施方式中，说明设搭载体为燃料电池车辆，设气体消耗部为燃料电池装置12，高压容器14是收装氢气的容器的例子，但并不特别地限定于此。高压容器系统10可以搭载于燃料电池车辆以外的搭载体，也可以是位置固定型。另外，高压容器系统10也可以向燃料电池装置12以外的气体消耗部供给氢气。并且，还能够将氢气以外的气体收装在高压容器14中。
另外，在本实施方式中，高压容器系统10具有容量彼此不同的第1高压容器14a和第2高压容器14b这两个作为高压容器14。然而，高压容器系统10也可以仅具有1个高压容器14，也可以具有3个以上的多个高压容器14。在具有多个高压容器14的情况下，容量可以彼此相同，也可以彼此不同。另外，还将第1高压容器14a和第2高压容器14b统称为“高压容器14”。
高压容器14具有：树脂制的内胆(liner)18，其由向内部供给氢气或从内部排出氢气的中空体构成；和纤维增强塑料制的加强层20，其覆盖内胆18的外表面。高压容器14内的氢气的压力是指被收装在内胆18的内部中的氢气的压力。
另外，高压容器14以能够通过氢气流路24与燃料电池装置12的阳极侧供排部22连通的方式来设置。氢气流路24例如由第1配管26、第2配管28和合流管30构成，其中，所述第1配管26供从第1高压容器14a排出的氢气流入；所述第2配管28供从第2高压容器14b排出的氢气流入；所述合流管30使来自第1配管26和第2配管28的氢气合流且将其向阳极侧供排部22引导。即，合流管30的上游侧的端部连接于第1配管26和第2配管28，合流管30的下游侧的端部连接于阳极侧供排部22。
在第1配管26上夹装有第1主截止阀(main stop valve)32。第1主截止阀32通过进行高压容器系统10的控制的控制装置34来进行开闭控制。通过开闭第1主截止阀32，能够切换为将氢气流路24和第1高压容器14a的内部连通的状态、和将氢气流路24和第1高压容器14a的内部断开的状态。另外，第1高压容器14a具有用于供排氢气的供排口(未图示)。也可以在该供排口的内部设置第1主截止阀32。
在第2配管28上夹装有第2主截止阀36，通过由控制装置34开闭第2主截止阀36，能够切换为将氢气流路24和第2高压容器14b的内部连通的状态、和将氢气流路24和第2高压容器14b的内部断开的状态。也可以在第2高压容器14b的供排口的内部设置第2主截止阀36。
在合流管30上设置有多个压力传感器38。在本实施方式中，多个压力传感器38由第1压力传感器38a和第2压力传感器38b这2个压力传感器构成，但并不特别限定于此，多个压力传感器38也可以由3个以上压力传感器构成。当不特别区别第1压力传感器38a和第2压力传感器38b时等，还将这些简单地统称为“压力传感器38”。另外，还将第1压力传感器38a的压力测定值称为“第1压力测定值”，还将第2压力传感器38b的压力测定值称为“第2压力测定值”。并且，还将第1压力测定值和第2压力测定值统称为“压力测定值”。
合流管30内的氢气的压力与高压容器14内的氢气的压力对应，因此，能够通过各压力传感器38得到高压容器14内的氢气的压力作为压力测定值。如后述那样，由这些压力传感器38得到的压力测定值被用于监视高压容器14内的氢气的压力，但除此之外，例如还能用于向燃料电池车辆的乘员等显示高压容器14内的氢气的剩余量。
燃料电池装置12具有燃料电池16、阳极侧供排部22和阴极侧供排部40。在燃料电池16上设置有阳极气体供给口42、阴极气体供给口44、阳极废气排出口46、阴极废气排出口48。
通过从高压容器14经由氢气流路24和阳极侧供排部22向阳极气体供给口42供给氢气，来向燃料电池16的阳极电极(未图示)供给氢气。另外，通过经由阴极侧供排部40向阴极气体供给口44供给空气等含氧气体(阴极气体)，来向燃料电池16的阴极电极(未图示)供给含氧气体。
在燃料电池16中，如上述那样供给的氢气和含氧气体被阳极电极和阴极电极的电化学反应(发电反应)消耗，据此进行发电。用于获取通过该发电得到的电力的外部电路50连接于燃料电池16，通过该外部电路50例如向马达等外部负荷52供给电力。也可以在外部电路50上设置用于检测从燃料电池16向该外部电路50流动的电流值的电流传感器54。
被供给到燃料电池16的氢气中、在上述发电反应中未消耗的剩余的氢气作为阳极废气被从阳极废气排出口46向阳极侧供排部22排出。另外，被供给到燃料电池16的含氧气体中、在上述的发电反应中未消耗的剩余的含氧气体作为阴极废气被从阴极废气排出口48向阴极侧供排部40排出。
阳极侧供排部22具有：阳极侧供给路径56，其与阳极气体供给口42相连通；阳极侧排出路径58，其与阳极废气排出口46相连通；注入器(injector)60及喷射器(ejector)62，二者被夹装于阳极侧供给路径56；气液分离器64，其连接于阳极侧排出路径58；循环路径66，其连接气液分离器64的气体排出口64a和喷射器62；排出路径68，其连接于气液分离器64的液体排出口64b；和排出阀70，其设置于排出路径68。
从氢气流路24经由注入器60向阳极侧供给路径56供给氢气。另外，在比阳极侧供给路径56的注入器60靠下游侧的位置设置有喷射器62。注入器60通过来自控制装置34的脉冲电流来驱动，例如在被供给规定的电流期间注入器60成为打开状态，使氢气流路24和阳极侧供给路径56连通。即，能够通过打开状态的注入器60从氢气流路24向阳极侧供给路径56供给氢气。
气液分离器64将阳极废气分离成气体成分和液体成分。阳极废气的气体成分被从气液分离器64的气体排出口64a向循环路径66排出且流向喷射器62。如上所述，通过注入器60向喷射器62供给氢气，因此，阳极废气的气体成分在通过喷射器62与氢气混合的状态下被向阳极气体供给口42供给。
当开闭排出路径68的排出阀70为打开状态时，阳极废气的液体成分从气液分离器64的液体排出口64b经由排出路径68向燃料电池装置12的外部排出。排出阀70的开闭能够由控制装置34进行控制。通过控制装置34按照预先规定的条件使排出阀70成为打开状态，据此能够将含有氢气的液体成分等向燃料电池装置12的外部排出。
阴极侧供排部40具有：阴极侧供给路径72，其与燃料电池16的阴极气体供给口44连通；阴极侧排出路径74，其与阴极废气排出口48连通；和气泵76，其被设置于阴极侧供给路径72。通过驱动气泵76，从大气中向阴极侧供给路径72吸入被压缩的空气(含氧气体)。阴极侧排出路径74能够将从阴极废气排出口48排出的阴极废气向燃料电池装置12的外部排出。
控制装置34例如是构成为具有未图示的CPU、存储器等的计算机的ECU(ElectricControl Unit)，监视高压容器14内的氢气的压力是否在下限设定值以上。另外，高压容器14内的氢气的压力的监视也可以通过监视该高压容器14内的氢气的质量来进行。下限设定值能够设定为高压容器14的最低所需剩余压力、或者与该最低所需剩余压力对应的值(氢气的质量等)。通过以高压容器14内的氢气的压力不低于下限设定值的方式进行管理，能够保持高压容器14的可靠性。
如上所述，在高压容器14具有树脂制的内胆18和加强层20的情况下，被收装在内胆18内的氢气有时透过内胆18而进入该内胆18的外表面与加强层20之间等(以下还称为覆盖部)。在氢气滞留在覆盖部的状态下，高压容器14(内胆18)内的氢气的压力降低，当压力比覆盖部内的氢气的压力小时，有易于发生内胆18和加强层20剥离、内胆18向其内部突出的屈曲等担忧。因此，例如优选为，根据能保持在能够抑制上述剥离、屈曲等的状态的高压容器14内的氢气压力的最小值来设定下限设定值。
控制装置34具有异常检测部78、存储部80、累计部82和推定部84。异常检测部78检测压力传感器38的异常。在异常检测部78检测到压力传感器38异常的异常时(以下还简称为“异常时”)，存储部80将与即将检测到异常之前(规定时间前)的高压容器14内的氢气的压力对应的参数作为存储值进行存储。作为参数，能够举出高压容器14内的氢气的压力本身、与高压容器14内的氢气的压力对应的氢气的质量、根据这些压力和质量中的至少任一方导出的值等。
在将高压容器14内的氢气的压力作为存储值的情况下，例如能够将即将检测到异常之前的压力传感器38的压力测定值作为存储值。另外，在将高压容器14内的氢气的质量作为存储值的情况下，例如，能够预先将氢气的压力与质量的关系存储在控制装置34中，将即将检测到异常之前的压力传感器38的压力测定值和根据上述关系计算出的高压容器14内的氢气的质量作为存储值。
累计部82对检测到压力传感器38异常之后的、氢气向燃料电池装置12供给的供给量进行累计来得到累计值。作为累计值的计算方法一例，预先求出从控制装置34向注入器60供给的脉冲电流的占空比、与驱动注入器60时通过该注入器60的氢气量(通过量)的关系且将其存储在控制装置34中。据此，通过从检测到压力传感器38异常时起检测实际向注入器60供给的脉冲电流的占空比，能够得到经由注入器60向燃料电池装置12供给的氢气的供给量的累计值。该情况下的累计值能够作为氢气的质量来得到。
另外，作为累计值的计算方法的其他一例，也可以对检测到压力传感器38异常之后的、由燃料电池16消耗的氢气量(消耗量)、经由排出阀70从燃料电池装置12向外部排出的氢气量(排出量)、由于透过而从燃料电池装置12向外部排出的氢气量(透过量)进行合计来得到累计值。该情况下的累计值能够作为氢气的质量而得到。
例如，由于燃料电池16中的发电反应消耗的氢气的物质量与从燃料电池16向外部电路50流动的电流值的关系是已知的，因此能够根据电流传感器54的检测结果来求出氢气的消耗量。另外，当使排出阀70为打开状态时，预先求出通过该排出阀70每单位时间排出的氢气量，通过检测由控制装置34使排出阀70为打开状态的时间等，能够求出氢气的排出量。并且，预先求出每单位时间透过燃料电池装置12而向外部排出的氢气的透过量，通过控制装置34检测从检测到压力传感器38异常起的时间，能够求出氢气的透过量。
推定部84根据存储值和累计值计算出与当前的高压容器14内的氢气的压力对应的参数作为推定值。在存储部80中，在将即将检测到异常之前的高压容器14内的氢气的压力作为存储值的情况下，推定部84例如根据预先求出的氢气的压力与质量的关系，将如上述那样作为氢气的质量而求出的累计值转换为压力。通过从存储值中减去据此得到的压力值等方式，能够得到表示高压容器14内的氢气的压力的推定值。
另一方面，在存储部80中，在将即将检测到异常之前的高压容器14内的氢气的质量作为存储值来存储的情况下，推定部84例如通过从存储值中减去如上述那样作为氢气的质量而求出的累计值等的方式，能够得到表示高压容器14内的氢气的质量的推定值。
通过异常检测部78没有检测到压力传感器38异常的正常时(以下还简称为“正常时”)，控制装置34根据第1压力传感器38a的第1压力测定值和第2压力传感器38b的第2压力测定值来监视高压容器14内的氢气的压力。
即，在正常时，如图2所示，控制装置34将第1压力测定值和第2压力测定值分别与传感器阈值进行比较。并且，当第1压力测定值和第2压力测定值中的至少任一方在传感器阈值以下时，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。另外，在图2中示例出第1压力测定值在传感器阈值以下的情况。
优选为，将传感器阈值设定为比上述的下限设定值大与压力传感器38的测定误差的范围对应的大小的量。在该情况下，当将在压力测定值中包含压力传感器38的测定误差的范围作为“测定范围”时，传感器阈值例如能够为在下限设定值上加上(测定范围/2)得到的值。另外，还将第1压力传感器38a的压力测定范围称为“第1测定范围”，还将第2压力传感器38b的压力测定范围称为“第2测定范围”，还将第1测定范围和第2测定范围统称为“测定范围”。
例如当由于电路断线或短路等，第1压力传感器38a和第2压力传感器38b中的任一方对控制装置34的输入异常的情况下，异常检测部78检测出压力传感器38异常。在该情况下，能够将第1压力传感器38a和第2压力传感器38b中、对控制装置34的输入异常的一方确定为是发生异常的压力传感器38，因此，异常检测部78判定为异常传感器确定模式。另外，在图3A中示出来自第1压力传感器38a的输入异常，无法正常得到第1压力测定值的例子。
另外，即使在从压力传感器38向控制装置34输入压力测定值的情况下，例如当第1压力测定值与第2压力测定值的差分比规定值大时，异常检测部78也检测出压力传感器38异常。在该情况下，例如，考虑到第1压力测定值和第2压力测定值中的任一方发生飘移和偏移中的至少一方等，但没有确定第1压力传感器38a和第2压力传感器38b中的哪一方发生异常，因此，异常检测部78判定为是异常传感器不确定模式。
然而，第1压力测定值和第2压力测定值由于压力传感器38的个体差等，即使是正常时输出的值，在彼此之间有时也产生些许差分。因此，在异常检测部78中，例如如图2所示，在第1测定范围与第2测定范围至少一部分彼此重叠的情况下，判定为压力传感器38正常动作。
另一方面，例如，如图4A所示，在第1测定范围与第2测定范围全部不重叠的情况下，异常检测部78判定为发生不确定模式的异常。在该情况下，用于检测异常的上述差分的规定值能够为{(第1测定范围/2)+(第2测定范围/2)}。
在异常检测部78如上述那样判定为是异常传感器确定模式的情况下，控制装置34将除确定为发生异常的压力传感器38以外的其余的压力传感器38的压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的氢气的压力。
例如，如图1和图3A所示，在由异常检测部78检测到第1压力传感器38a异常的情况下，将第2压力传感器38b的第2压力测定值与传感器阈值进行比较，并且如图3B所示，将推定值和判定阈值进行比较。并且，在检测到第2压力测定值为传感器阈值以下的情况、和推定值为判定阈值以下的情况中的至少任一方的情况下，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。另外，在图3A和图3B中图示出推定值在判定阈值以下的情况。
在求得推定值作为氢气的压力的情况下，判定阈值例如可以根据作为压力而设定的下限设定值来决定。另一方面，在求得推定值作为氢气的质量的情况下，判定阈值也可以根据作为质量而设定的下限设定值来决定。
另外，优选为，判定阈值设定为比下限设定值大与推定值的计算误差的范围对应的大小的量。即，当将在推定值中包含计算误差的范围作为“推定范围”时，判定阈值例如能够设为在下限设定值上加上(推定范围/2)得到的值。然而，并不特别地限定于此，也可以代替将判定阈值设定为比下限设定值大与推定值的计算误差的范围对应的大小的量，而计算出推定值作为预先除去了计算误差的值。在这种情况下，也可以将判定阈值设定为与下限设定值相同的值。另外，即使在保证推定值不低于下限设定值的情况下，也可以将判定阈值设定为与下限设定值相同的值。
另外，在根据作为压力而设定的下限设定值来决定判定阈值的情况下，也可以将传感器阈值和判定阈值的大小设定为相同。在该情况下，例如在推定范围比测定范围大的情况下，也可以将在下限设定值上加上(推定范围/2)得到的值作为判定阈值和传感器阈值。与其相反，在测定范围比推定范围大的情况下，也可以将在下限设定值上加上(测定范围/2)而得到的值作为判定阈值和传感器阈值。
在异常检测部78如上述那样判定为是异常传感器不确定模式的情况下，控制装置34将所有的压力传感器38的压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的氢气的压力。
即，如图4A和图4B所示，将第1压力测定值和第2压力测定值双方与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较。并且，当检测到第1压力测定值和第2压力测定值中的任一方在传感器阈值以下的情况、和推定值在判定阈值以下的情况中的至少任一方时，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。另外，在图4A和图4B中，示例出推定值在判定阈值以下的情况。
在判定为到达停止时间的情况下，控制装置34使第1主截止阀32和第2主截止阀36为关闭状态，避免高压容器14内的氢气的压力进一步降低。据此，在高压容器系统10中，能够以高压容器14内的氢气的压力不低于下限设定值的方式进行管理。
另外，在异常检测部78检测到异常的情况下，控制装置34例如向燃料电池车辆的乘员等即高压容器系统10的用户通知压力传感器38异常。并且，在异常检测部78检测到异常之后，在异常没有被消除的状态下判定为到达停止时间的情况下，控制装置34禁止高压容器系统10再次起动直到异常被消除为止。
本实施方式所涉及的高压容器系统10基本上如以上那样构成。如图1所示，经由均未图示的氢气补给源和供给流路向高压容器14(内胆18)内填充氢气。另外，在将高压容器14内的氢气向燃料电池16供给的情况下，控制装置34使第1主截止阀32和第2主截止阀36为打开状态，另外，向注入器60供给脉冲电流，并且驱动气泵76。
据此，从高压容器14内经由第1配管26和第2配管28流入的合流管30的氢气经由阳极侧供排部22被向燃料电池16供给，被该燃料电池16中的电化学反应(发电反应)消耗。通过由外部电路50获取通过该电化学反应得到的电力，能够使燃料电池车辆行驶等。
一并参照图5，对本实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法的一例进行说明。在该控制方法中，作为检测压力传感器38是否异常的异常检测工序，进行第1异常检测工序(步骤S1)和第2异常检测工序(步骤S2)。首先，作为第1异常检测工序，由异常检测部78检测来自第1压力传感器38a或者第2压力传感器38b的对控制装置34的输入是否异常。
在第1异常检测工序中，在对来自第1压力传感器38a和第2压力传感器38b中的任一方的输入均没有检测到异常的情况下(步骤S1：否)，进入步骤S2的第2异常检测工序。在第2异常检测工序中，通过异常检测部78，判定第1压力测定值与第2压力测定值的差分是否比规定值大。并且，在判定为第1压力测定值与第2压力测定值的差分在规定值以下的情况下(步骤S2：否)，进入步骤S3的正常时监视工序。
在正常时监视工序中，根据第1压力测定值和第2压力测定值，具有冗余度地监视高压容器14内的氢气的压力。具体而言，将第1压力测定值和第2压力测定值分别与传感器阈值进行比较。并且，在判定为第1压力测定值和第2压力测定值双方比传感器阈值大的情况下(步骤S3：是)，判定为高压容器14内的氢气的压力比下限设定值大，重复步骤S3的处理。
另一方面，当在正常时监视工序中判定为第1压力测定值和第2压力测定值中的至少一方在传感器阈值以下的情况下(步骤S3：否)，进入步骤S4，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。
当在步骤S1的第1异常检测工序中检测到来自第1压力传感器38a或者第2压力传感器38b的输入异常时(步骤S1：是)，进入步骤S5的处理。在步骤S5中，判定为压力传感器38的异常是异常传感器确定模式，并且确定输入异常的压力传感器38(在本实施方式中为第1压力传感器38a)。另外，通知高压容器系统10的用户检测到压力传感器38异常。
接着，进入步骤S6的存储工序。在步骤S6的存储工序中，将与即将检测到异常之前的高压容器14内的氢气的压力对应的参数作为存储值而存储在存储部80中。接着，进入步骤S7的累计工序，通过累计部82得到对检测到异常之后的、氢气向燃料电池装置12的供给量进行累计得到的累计值。然后，进行步骤S8的推定工序，根据在步骤S6中得到的存储值和在步骤S7中得到的累计值，由推定部84计算与当前的高压容器14内的氢气的压力对应的参数作为推定值。
接着，进入步骤S9的异常时监视工序。如上所述，在步骤S5中判定为是异常传感器确定模式之后的异常时监视工序中，根据没有检测到异常的第2压力传感器38b的第2压力测定值和推定值，具有冗余度地监视高压容器14内的压力。即，将第2压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较。在判定为第2压力测定值比传感器阈值大且推定值比推定阈值大的情况下(步骤S9：是)，判定为高压容器14内的氢气的压力比下限设定值大，返回步骤S7的处理。
在步骤S9的异常时监视工序中，在判定出第2压力测定值在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方的情况下(步骤S9：否)，进入步骤S4，判定为到达停止时间。
当在步骤S2的第2异常检测工序中判定为第1压力测定值与第2压力测定值的差分比规定值大时(步骤S2：是)，在步骤S10中确定压力传感器38的异常是异常传感器不确定模式。另外，通知高压容器系统10的用户检测到压力传感器38的异常。接着，分别与上述的步骤S6的存储工序、步骤S7的累计工序和步骤S8的推定工序同样地进行步骤S11的存储工序、步骤S12的累计工序和步骤S13的推定工序。
接着，进行步骤S14的异常时监视工序。如上所述，在步骤S10中判定为是异常传感器不确定模式之后的异常时监视工序中，根据第1压力测定值、第2压力测定值、推定值这三个值，具有冗余度地监视高压容器14的内压。即，将第1压力测定值和第2压力测定值分别与传感器阈值进行比较，并且比较推定值和判定阈值。在判定为第1压力测定值和第2压力测定值双方比传感器阈值大，且推定值比判定阈值大的情况下(步骤S14：是)，判定为高压容器14内的氢气的压力比下限设定值大，返回步骤S12的处理。
当在步骤S14的异常时监视工序中判定为第1压力测定值和第2压力测定值中的至少任一方在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方时(步骤S14：否)，进入步骤S4，判定为到达停止时间。
在步骤S4中判定为到达停止时间之后，进入步骤S15，使第1主截止阀32和第2主截止阀36为闭合状态，避免高压容器14内的氢气的压力进一步降低。在该步骤S15的处理之后，本实施方式所涉及的流程图结束。
尽管在图5中未图示，但在进行步骤S15的处理而使高压容器系统10的起动停止之后，在用户指示再次起动高压容器系统10的情况下，例如，控制装置34再次进行步骤S1、S2的异常检测工序。然后，仅在通过异常检测工序对任一压力传感器38都没有检测到异常的情况下，才允许高压容器系统10的再次起动。
如上所述，本实施方式所涉及的高压容器系统10具有多个压力传感器38，多个所述压力传感器38测定高压容器14内的氢气的压力。因此，在没有检测到压力传感器38异常的正常时，能够根据多个压力传感器38各自的压力测定值，即，在具有冗余度的可靠性高的状态下监视高压容器14内的氢气的压力。
另一方面，在检测到压力传感器38异常的异常时，根据多个压力传感器38中的至少一个压力传感器的压力测定值和与高压容器14内的氢气的压力对应的参数的推定值来监视高压容器14内的氢气的压力。即，在异常时中，能够根据由压力传感器38本来应该测定的位置的压力测定值来监视高压容器14内的氢气的压力，因此能够抑制异常时高压容器系统10的动作的可靠性比正常时降低。
另外，在异常时，根据压力传感器38的压力测定值和推定值来保持冗余度，因此能够以可靠性高的状态来使高压容器14内的氢气的压力的监视继续。通过这样使用推定值，能够不增加压力传感器38的个数等而保持冗余度，因此能够避免高压容器系统10的零部件数量增多。
据此，根据本实施方式所涉及的高压容器系统10及其控制方法，即使在检测到压力传感器38的异常的情况下，也能够一边抑制可靠性降低一边使高压容器系统10的动作继续。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，作为多个压力传感器38具有2个压力传感器38。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法中，高压容器系统10具有2个压力传感器38作为多个压力传感器38，在异常检测工序中，检测2个压力传感器38的异常。
在这些情况下，能够使压力传感器38为能够一边保持冗余度一边得到压力测定值的最少个数，因此能够实现高压容器系统10的结构的简化和低成本化等。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，控制装置34通过在正常时将多个压力传感器38的压力测定值分别与传感器阈值进行比较来监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到多个压力测定值中的至少一个压力测定值在传感器阈值以下时，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法中，在正常时监视工序中，通过将多个压力传感器38的压力测定值分别与传感器阈值进行比较来监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到多个压力测定值中的至少一个压力测定值在传感器阈值以下时，判定为到达停止来自高压容器14的氢气的排出的停止时间。
在这些情况下，在没有检测到压力传感器38异常的正常时，通过多个压力传感器38的压力测定值与传感器阈值的比较，能够具有冗余度地判定停止时间。因此，能够以高的可靠性避免高压容器14内的氢气的压力低于下限设定值。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，在异常时，当确定多个压力传感器38中的哪一压力传感器异常时，异常检测部78判定为是异常传感器确定模式，当没有确定多个压力传感器38中的哪一压力传感器异常时，异常检测部78判定为是异常传感器不确定模式。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法的异常检测工序中，当确定多个压力传感器38中的哪一压力传感器38异常时，判定为是异常传感器确定模式，当没有确定多个压力传感器38中的哪一压力传感器异常时判定为是异常传感器不确定模式。
在这些情况下，能够通过与压力传感器38的异常的种类对应的方法来监视高压容器14内的氢气的压力。因此，即使在对压力传感器38检测到异常的异常时，也能够一边保持可靠性一边使高压容器系统10的动作继续。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，在异常检测部78判定为是异常传感器确定模式的情况下，控制装置34将除确定为发生异常的压力传感器38以外的其余压力传感器38的压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到压力测定值在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达停止时间。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法中，当在异常检测工序中判定为是异常传感器确定模式时，在异常时监视工序中，将除确定为发生异常的压力传感器38以外的其余压力传感器38的压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到压力测定值在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达停止时间。
在这些情况下，通过没有检测到异常的压力传感器38的压力测定值与传感器阈值的比较、以及推定值与判定阈值的比较，能够具有冗余度地判定停止时间。因此，即使在压力传感器38异常时，也能够一边保持可靠性一边避免高压容器14内的氢气的压力低于下限设定值。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，在异常检测部78判定为是异常传感器不确定模式的情况下，控制装置34将多个压力传感器38的各个压力测定值分别与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到多个压力传感器38中的至少一压力传感器的压力测定值在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达停止时间。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法中，当在异常检测工序中判定为是异常传感器不确定模式时，在异常时监视工序中，将多个压力传感器38的各个压力测定值与传感器阈值进行比较，并且将推定值与判定阈值进行比较，据此监视高压容器14内的气体(氢气)的压力，当检测到多个压力传感器38中的至少一个压力传感器38的压力测定值在传感器阈值以下、和推定值在判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达停止时间。
这样，即使在没有确定多个压力传感器38中的哪一个压力传感器38异常的情况下，在多个压力传感器38中也包含正常动作的压力传感器38。因此，通过进行所有的压力传感器38的压力测定值与传感器阈值的比较、以及推定值与判定阈值的比较，能够一边保持冗余度一边判定停止时间。据此，即使在压力传感器38异常时，也能够一边抑制可靠性降低一边避免高压容器14内的氢气的压力低于下限设定值。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，在异常检测部78检测到异常的情况下，控制装置34向用户通知异常，在异常检测部78检测到异常之后，在异常没有被消除的状态下判定为到达停止时间时，控制装置34直到异常被消除为止禁止高压容器系统10再次起动。
另外，在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10的控制方法中，当在异常检测工序中检测到异常时，向高压容器系统10的用户通知异常，当在异常时监视工序在判定为到达停止时间时，禁止高压容器系统10的再次起动直到异常被消除为止。
在判定为到达停止时间之后，在通过向高压容器14供给氢气而压力传感器38的压力测定值达到传感器阈值以上的情况下，也有压力传感器38中的任一压力传感器38发生异常的担忧。因此，通过直到压力传感器38的异常被消除为止禁止高压容器系统10再次起动，能够更有效地抑制该高压容器系统10的动作的可靠性降低。
在上述的实施方式所涉及的高压容器系统10中，也可以为：气体消耗部具有消耗气体(氢气)来发电的燃料电池16，从高压容器14经由注入器60向燃料电池16供给氢气，控制装置34通过脉冲电流驱动注入器60，累计部82根据脉冲电流的占空比与驱动注入器60时通过该注入器60的氢气的量的关系来计算累计值。
在该情况下，能够使用高压容器系统10的注入器60、控制装置34等现有的结构，容易地求出氢气向燃料电池装置12供给的供给量的累计值(从高压容器14排出的氢气的累计值)。
本发明并不特别地限定于上述的实施方式，还能够在没有脱离其主旨的范围内进行各种变形。
例如，如图6A～图6C所示，也可以在合流管30上夹装调压阀(减压阀)90。在该情况下，如图6A所示，压力传感器38也可以设置在比合流管30的调压阀90靠下游侧的位置，如图6B和图6C所示，压力传感器38也可以设置在比调压阀90靠上游侧的位置。如图6B和图6C所示，在压力传感器38设置在比合流管30的调压阀90靠下游侧的情况下，也可以在比调压阀90靠上游侧的位置设置测定范围比压力传感器38大的上游侧压力传感器92，如图6B所述，也可以在比压力传感器38靠下游侧的位置设置下游侧调压阀(减压阀)94。
如图6A所示，在压力传感器38被设置在比合流管30的调压阀90靠上游侧的位置的情况下，也可以在比调压阀90靠下游侧的位置设置测定范围比压力传感器38小的未图示的下游侧压力传感器。
氢气流路24并不限定于由第1配管26、第2配管28、合流管30构成的流路，还能够采用能使被收装在高压容器14中的氢气向气体消耗部流通的各种结构。
Claims (15)
1.一种高压容器系统(10)，其用于将被收装在高压容器(14)中的气体向气体消耗部供给，
该高压容器系统(10)的特征在于，
具有压力传感器(38)和控制装置(34)，其中，
所述压力传感器(38)有多个，测定所述高压容器(14)内的所述气体的压力且输出压力测定值；
所述控制装置(34)监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力是否在下限设定值以上，
所述控制装置(34)具有异常检测部(78)、存储部(80)、累计部(82)和推定部(84)，其中，
所述异常检测部(78)检测多个所述压力传感器(38)的异常；
在所述异常检测部(78)检测到所述异常的情况下，所述存储部(80)将与即将检测到所述异常之前的所述高压容器(14)内的所述气体的压力对应的参数作为存储值进行存储；
所述累计部(82)对从检测到所述异常之后向所述气体消耗部供给所述气体的供给量进行累计来得到累计值；
所述推定部(84)根据所述存储值和所述累计值计算出与所述高压容器(14)内的所述气体的压力对应的参数来作为推定值，
在所述异常检测部(78)没有检测到所述异常的情况下，根据多个所述压力传感器(38)各自的所述压力测定值来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，
在检测到所述异常的情况下，分别根据多个所述压力传感器(38)中的至少一个所述压力传感器(38)的所述压力测定值和所述推定值来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力。
2.根据权利要求1所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
作为多个所述压力传感器(38)，具有2个所述压力传感器(38)。
3.根据权利要求1所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
所述控制装置(34)在没有检测到所述异常的情况下通过将多个所述压力传感器(38)的所述压力测定值分别与传感器阈值进行比较来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到多个所述压力测定值中的至少一个所述压力测定值在所述传感器阈值以下时，判定为到达停止来自所述高压容器(14)的所述气体的排出的停止时间。
4.根据权利要求3所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
在检测到所述异常的情况下，当确定多个所述压力传感器(38)中的哪一个所述压力传感器(38)发生所述异常时，所述异常检测部(78)判定为是异常传感器确定模式，当没有确定多个所述压力传感器(38)中的哪一个所述压力传感器(38)发生所述异常时，所述异常检测部(78)判定为是异常传感器不确定模式。
5.根据权利要求4所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
在所述异常检测部(78)判定为是所述异常传感器确定模式的情况下，所述控制装置(34)将除确定为发生所述异常的所述压力传感器(38)以外的其余所述压力传感器(38)的所述压力测定值与所述传感器阈值进行比较，并且将所述推定值与判定阈值进行比较，据此监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到所述压力测定值在所述传感器阈值以下、和所述推定值在所述判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达所述停止时间。
6.根据权利要求5所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
在所述异常检测部(78)判定为是所述异常传感器不确定模式的情况下，所述控制装置(34)将多个所述压力传感器(38)各自的所述压力测定值与所述传感器阈值进行比较，并且将所述推定值与所述判定阈值进行比较，据此监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到多个所述压力传感器(38)中的至少一个所述压力传感器(38)的所述压力测定值在所述传感器阈值以下、和所述推定值在所述判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达所述停止时间。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
在所述异常检测部(78)检测到所述异常的情况下，所述控制装置(34)向用户通知所述异常，在所述异常检测部(78)检测到所述异常之后，在所述异常没有被消除的状态下判定为到达所述停止时间的情况下，所述控制装置(34)禁止所述高压容器系统(10)再次起动直到所述异常被消除为止。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的高压容器系统(10)，其特征在于，
所述气体消耗部具有燃料电池(16)，该燃料电池(16)通过消耗所述气体来发电，
从所述高压容器(14)经由注入器(60)向所述燃料电池(16)供给所述气体，
所述控制装置(34)通过脉冲电流来驱动所述注入器(60)，
所述累计部(82)根据所述脉冲电流的占空比与驱动所述注入器(60)时通过该注入器(60)的所述气体的量的关系来计算所述累计值。
9.一种高压容器系统(10)的控制方法，该高压容器系统(10)用于将被收装在高压容器(14)中的气体向气体消耗部供给，
该高压容器系统(10)的控制方法的特征在于，
所述高压容器系统(10)具有压力传感器(38)和控制装置(34)，其中，所述压力传感器(38)有多个，测定所述高压容器(14)内的所述气体的压力来输出压力测定值；所述控制装置(34)监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力是否在下限设定值以上，
所述高压容器系统(10)的控制方法具有异常检测工序，在该异常检测工序中，检测多个所述压力传感器(38)是否异常，
当在所述异常检测工序中没有检测到所述异常的情况下进行正常时监视工序，在该正常时监视工序中，根据多个所述压力传感器(38)各自的所述压力测定值来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，
当在所述异常检测工序中检测到所述异常的情况下进行存储工序、累计工序、推定工序和异常时监视工序，其中，
在所述存储工序中，存储与即将检测到所述异常之前的所述高压容器(14)内的所述气体的压力对应的参数作为存储值；
在所述累计工序中，对检测到所述异常之后的向所述气体消耗部供给所述气体的供给量进行累计得到累计值；
在所述推定工序中，根据所述存储值和所述累计值计算与所述高压容器(14)内的所述气体的压力对应的参数来作为推定值；
在所述异常时监视工序中，分别根据多个所述压力传感器(38)中的至少一个所述压力传感器(38)的所述压力测定值和所述推定值来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力。
10.根据权利要求9所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
作为多个所述压力传感器(38)，所述高压容器系统(10)具有2个所述压力传感器(38)，在所述异常检测工序中检测2个所述压力传感器(38)的所述异常。
11.根据权利要求9所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
在所述正常时监视工序中，通过将多个所述压力传感器(38)的所述压力测定值分别与传感器阈值进行比较来监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到多个所述压力测定值中的至少一个所述压力测定值在所述传感器阈值以下时，判定为到达停止来自所述高压容器(14)的所述气体的排出的停止时间。
12.根据权利要求11所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
在所述异常检测工序中，当确定多个所述压力传感器(38)中的哪一个所述压力传感器(38)发生所述异常时判定为是异常传感器确定模式，当没有确定多个所述压力传感器(38)中的哪一个所述压力传感器(38)发生所述异常时判定为是异常传感器不确定模式。
13.根据权利要求12所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
当在所述异常检测工序中判定为是所述异常传感器确定模式时，在所述异常时监视工序中，将除确定为发生所述异常的所述压力传感器(38)以外的其余所述压力传感器(38)的所述压力测定值与所述传感器阈值进行比较，并且将所述推定值与判定阈值进行比较，据此监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到所述压力测定值在所述传感器阈值以下、和所述推定值在所述判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达所述停止时间。
14.根据权利要求13所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
当在所述异常检测工序中判定为是所述异常传感器不确定模式时，在所述异常时监视工序中，将多个所述压力传感器(38)各自的所述压力测定值与所述传感器阈值进行比较，并且将所述推定值与所述判定阈值进行比较，据此监视所述高压容器(14)内的所述气体的压力，当检测到多个所述压力传感器(38)中的至少一个所述压力传感器(38)的所述压力测定值在所述传感器阈值以下、和所述推定值在所述判定阈值以下中的至少任一方时，判定为到达所述停止时间。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的高压容器系统(10)的控制方法，其特征在于，
在所述异常检测工序中，在检测到所述异常的情况下向所述高压容器系统(10)的用户通知所述异常，
当在所述异常时监视工序中判定为到达所述停止时间时，禁止所述高压容器系统(10)再次起动直到所述异常被消除为止。
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