JP2005235593A - 燃料ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明では、燃料遮断弁の前後に圧力センサを設けることなく、燃料遮断弁の開弁が完了したと想定される時間を設定することができる燃料ガス供給装置を提供することを主たる目的とする。
【解決手段】 燃料ガス供給装置１は、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの下流側に設けられる圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと、水素ガスの供給開始時に各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃへ起動電流を同時に与える開弁指令手段と、水素ガスの供給開始時において各圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃにより検出した圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づいて燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁が全て完了する最大開弁時間を決定する開弁時間決定手段と、前記最大開弁時間の経過後に、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに供給していた起動電流を保持電流に切り替える電流切替手段と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、天然ガスや水素ガスなどの燃料ガスをエンジンや燃料電池などに供給するための燃料ガス供給装置に関するものである。

一般的に、天然ガスや水素ガスなどの気体を燃料として利用する自動車には、天然ガスや水素ガスなどの燃料ガスを高圧の状態で貯蔵するための燃料タンクと、燃料タンクからの燃料ガスの放出・停止を切り替えるための燃料遮断弁とから主に構成される燃料ガス供給装置が設けられている。そして、このような燃料ガス供給装置では、燃料遮断弁の前後の圧力差が大きいと燃料遮断弁が開き難い状態となっているため、このような場合には、大きな起動電流を燃料遮断弁に供給することで確実に燃料遮断弁を開放させることが望まれている。その一方、一旦開放された燃料遮断弁をそのままの状態に維持するためには前記したような大きな電流は必要なく小さな電流で済むため、小さな保持電流を燃料遮断弁に供給することで電力消費を抑えるようにすることが望まれている。そのため、従来においては、前記したような問題を解決する技術として、以下のような技術が知られている。

第一の技術としては、燃料遮断弁の前後（上流側および下流側）に設けた圧力センサで圧力差を検出し、その圧力差に応じた所定時間だけ燃料遮断弁に起動電流を流し、この所定時間が経過したら燃料遮断弁が開弁したと判断して、その後保持電流に切り替えるという技術がある（特許文献１参照）。この技術では、既に燃料遮断弁が開放されているのにも関らず、起動電流を供給し続けることが防止されるので、無駄な電力消費が抑えられるといったメリットを有している。

第二の技術としては、燃料遮断弁の前後に設けた圧力センサで圧力差を検出し、その圧力差に応じた大きさの起動電流を所定時間流し、この所定時間が経過したら燃料遮断弁が開弁したと判断して、その後保持電流に切り替えるという技術がある（特許文献２参照）。この技術では、前記第一の技術が電流値を二段階に切り替えているのに比べ、圧力差に応じて電流値を多段階に切り替えるので、例えば燃料カット時などの燃料遮断弁を迅速に開放することが必要な場合であっても、圧力差に応じた大きさの起動電流を流すことで、燃料遮断弁が開放されるまでの時間を短縮することができるといったメリットを有している。

特開平１１−２７０４１２号公報（段落００１０、図１，４） 特開２００２−２５６９８０号公報（段落００２３、図１，３）

しかしながら、前記した二つの技術では、燃料遮断弁の前後に圧力センサが必要となるため、例えば燃料遮断弁を複数設ける場合には、この燃料遮断弁の数よりも一つ多く圧力センサを設ける必要があった。また、前記した二つの技術では、起動電流が燃料遮断弁に所定時間供給されたら、燃料遮断弁が開放されたと判断しているので、燃料遮断弁の開弁が完了しないままシステムを起動させてしまう場合があった。

そこで、本発明では、主として燃料遮断弁の前後に圧力センサを設けることなく、燃料遮断弁の開弁が完了したと想定される時間（開弁時間）を設定することができる燃料ガス供給装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、高圧の燃料ガスが貯蔵される高圧燃料タンクと、前記高圧燃料タンクから供給対象物に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、前記燃料ガス供給路に複数設けられる燃料遮断弁と、を備える燃料ガス供給装置であって、前記各燃料遮断弁の下流側にそれぞれ設けられる圧力検出器と、前記燃料ガスの供給開始時に前記複数の燃料遮断弁に所定のタイミングで開弁指令を与える開弁指令手段と、前記燃料ガスの供給開始時において前記各圧力検出器により検出した圧力に基づいて前記燃料遮断弁の開弁が完了する開弁時間を決定する開弁時間決定手段と、前記開弁時間決定手段で決定した開弁時間が経過した後に、前記燃料遮断弁の開弁が完了したと判断する開弁完了判断手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、「所定のタイミングで開弁指令を与える」とは、開弁指令（起動電流）を所定時間ずつずらして各燃料遮断弁に与えることを意味することは勿論のこと、開弁指令を同時に各燃料遮断弁に与えることをも意味する。また、「開弁時間」とは、燃料遮断弁の開弁が完了したと想定される時間を意味する。

請求項１に記載の発明によれば、例えばイグニッションスイッチがＯＮされたときなどの燃料ガスの供給開始時において、まず、開弁指令手段により各燃料遮断弁に所定のタイミングで起動電流が与えられるとともに、各燃料遮断弁の下流側に設けた各圧力検出器によって圧力が検出される。続いて、開弁時間決定手段により各圧力検出器で検出した圧力に基づいて開弁時間が決定される。そして、この開弁時間が経過した後は、開弁完了判断手段によって燃料遮断弁の開弁が完了したと判断される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料ガス供給装置であって、前記開弁完了判断手段により燃料遮断弁の開弁が完了したと判断した後に、前記燃料遮断弁に供給していた前記起動電流を、それよりも小さい保持電流に切り替える電流切替手段を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、開弁完了判断手段により開弁が完了したと判断されるまでの間、燃料遮断弁に起動電流が供給され、開弁完了判断手段により開弁が完了したと判断された後保持電流に切り替えられることとなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の燃料ガス供給装置であって、前記開弁完了判断手段は、前記開弁時間の経過後において、前記高圧燃料タンク側に位置する前記圧力検出器で検出した圧力が所定値よりも大きい場合に、前記燃料遮断弁の開弁が完了したと判断することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、開弁完了判断手段によって、開弁時間の経過後に、高圧燃料タンク側に位置する圧力検出器で検出した圧力が所定値よりも大きいか否かが判断され、所定値よりも大きい場合に燃料遮断弁の開弁が完了したと判断される。そして、このように開弁が完了したと判断された後は、燃料遮断弁に供給されていた起動電流が止められ、この起動電流の代わりに保持電流が供給されることとなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置であって、前記各圧力検出器の間に前記高圧の燃料ガスの圧力を減圧する圧力調整手段を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、例えば燃料電池のような高圧の燃料ガスを減圧して供給する複雑なシステムにおいて、圧力検出器の数を減らすことができるので、その分コストを低くすることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料ガス供給装置であって、前記供給対象物は、水素ガスが供給される燃料電池であって、前記開弁時間の経過後において、前記高圧燃料タンク側に位置する前記圧力検出器で検出した圧力が所定値以下の場合は、前記燃料電池への起動命令を禁止する禁止手段を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、禁止手段は、開弁時間が経過した後、高圧燃料タンク側に位置する圧力検出器で検出した圧力が所定値以下のときに、燃料が少ないと判断し、燃料電池への起動命令を禁止して燃料電池を起動させないようにする。

請求項１に記載の発明によれば、各燃料遮断弁の下流側の圧力のみに基づいて開弁時間を決定できるので、燃料遮断弁の前後に圧力センサを設けることなく、開弁時間を設定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、開弁完了判断手段により開弁が完了したと判断されるまでの間だけ起動電流を流せばよいので、消費電力を抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、開弁完了判断手段が燃料遮断弁の開弁状態により変化する圧力に基づいて燃料遮断弁の開弁を判断するので、従来のような通電時間で燃料遮断弁の開弁を判断する構造に比べ、確実に燃料遮断弁の開弁を判断することができる。また、このように確実に燃料遮断弁の開弁を判断することが可能となることによって、燃料遮断弁の開弁が完了しないままシステムを起動させてしまうといった不具合を解消することができる。

請求項４に記載の発明によれば、例えば燃料電池のような高圧の燃料ガスを減圧して供給する複雑なシステムにおいて、圧力検出器の数を減らすことができるので、その分コストを低くすることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、禁止手段によって燃料が少ないと判断された場合は、燃料電池が起動しないので、無駄な消費電力を抑えることができる。

〔第１の実施形態〕
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は第１の実施形態に係る燃料ガス供給装置を示す構成図であり、図２は図１の制御部の構成を示すブロック図である。また、図３は、開弁時間決定手段が参照する第一マップを示す図（ａ）と、第二マップを示す図（ｂ）と、第三マップを示す図（ｃ）である。

図１に示すように、燃料ガス供給装置１は、高圧燃料タンク１１、燃料ガス供給路１２、三つの燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ、三つの圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、二つのレギュレータ（圧力調整手段）１５Ａ，１５Ｂおよび制御部１６で主に構成されている。なお、以下の説明においては、便宜上、三つの燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを上流側から順に第一燃料遮断弁１３Ａ、第二燃料遮断弁１３Ｂ、第三燃料遮断弁１３Ｃとも呼び、三つの圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを上流側から順に第一圧力検出器１４Ａ、第二圧力検出器１４Ｂ、第三圧力検出器１４Ｃとも呼び、二つのレギュレータ１５Ａ，１５Ｂを上流側から順に第一レギュレータ１５Ａ、第二レギュレータ１５Ｂとも呼ぶこととする。

高圧燃料タンク１１内には、数十ＭＰａの高圧の水素ガス（燃料ガス）が貯蔵されており、この水素ガスは前記した三つの燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが開放されることで燃料電池（供給対象物）ＦＣへ供給されるようになっている。燃料ガス供給路１２は、高圧燃料タンク１１から燃料電池ＦＣに水素ガスを導くための管状の流路である。

三つの燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ燃料ガス供給路１２の適所に設けられている。燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、制御部１６から起動電流が供給されることで図示せぬソレノイドコイルが励磁し、その磁力によって常時ばねで閉方向に付勢されている図示せぬ固定子が強い力で吸引されることによって燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの前後の圧力差が高い場合でも開放されるようになっている。また、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、制御部１６から保持電流（起動電流よりも小さい電流）が供給されることで、前記ソレノイドコイルによる吸引力、前記ばねによる付勢力、前記水素ガスからの圧力などが釣り合って前記固定子が所定の位置で維持され、その開放状態が維持されるようになっている。なお、この燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとしては、主にメインバルブ、パイロットバルブを有する二段バルブ式の燃料遮断弁や、主にメインバルブ、パイロットバルブ、セカンドバルブを有する三段バルブ式の燃料遮断弁などを適用できる。

三つの圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、燃料ガス供給路１２内の圧力を検出するものであり、各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの下流側にそれぞれ設けられている。具体的には、最も高圧燃料タンク１１側に位置する第一燃料遮断弁１３Ａの下流側、詳しくは第一燃料遮断弁１３Ａと第二燃料遮断弁１３Ｂとの間に、第一圧力検出器１４Ａが配設されている。また、第二燃料遮断弁１３Ｂの下流側、詳しくは第二燃料遮断弁１３Ｂと第三燃料遮断弁１３Ｃとの間に第二圧力検出器１４Ｂが配設され、第三燃料遮断弁１３Ｃの下流側、詳しくは第三燃料遮断弁１３Ｃと燃料電池ＦＣとの間に第三圧力検出器１４Ｃが配設されている。

二つのレギュレータ１５Ａ，１５Ｂは、高圧の水素ガスの圧力を減圧するものであり、各圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの間にそれぞれ設けられている。具体的には、第二燃料遮断弁１３Ｂと第二圧力検出器１４Ｂとの間に第一レギュレータ１５Ａが配設され、第三燃料遮断弁１３Ｃと第三圧力検出器１４Ｃとの間に第二レギュレータ１５Ｂが配設されている。なお、このようにレギュレータ１５Ａ，１５Ｂが配設されることにより、燃料供給中において高圧燃料タンク１１から第一レギュレータ１５Ａまでの間が高圧領域となり、第一レギュレータ１５Ａから第二レギュレータ１５Ｂまでの間が前記高圧領域よりも低い中圧領域となり、第二レギュレータ１５Ｂから燃料電池ＦＣまでの間が前記中圧領域よりも低い低圧領域となっている。そのため、燃料供給時においては、第一圧力検出器１４Ａが高圧領域の圧力を検出し、第二圧力検出器１４Ｂが中圧領域の圧力を検出し、第三圧力検出器１４Ｃが低圧領域の圧力を検出するようになっている。

なお、本実施形態では、燃料ガス供給装置１を強調して示すため、燃料電池システム全体を簡略化して図示したが、実際の燃料電池システムには、一旦燃料電池ＦＣに供給した水素ガスを循環して使用するための循環流路、エゼクタおよび循環ポンプや、循環流路内の水素ガスを外部にパージするためのパージ弁などが設けられている。

制御部１６は、燃料電池システムの各機器を制御するものであるが、本実施形態においては特に燃料ガス供給装置１やスーパーチャージャＳ／Ｃの制御を行うものとして説明することとする。具体的に、制御部１６は、図２に示すように、開弁指令手段１６ａ、開弁時間決定手段１６ｂ、開弁完了判断手段１６ｃ、電流切替手段１６ｄおよび禁止手段１６ｅを主に備えている。

開弁指令手段１６ａは、図示せぬイグニッションスイッチをＯＮにしたとき（水素ガスの供給開始時）に、各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを駆動する弁駆動回路ＶＣに所定のタイミングで、本実施形態においては同時のタイミングで開弁指令を与えるものである。ここで、開弁指令とは、閉塞状態にある燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを開弁させるために必要な電流値となる起動電流の供給を弁駆動回路ＶＣに指令する信号であり、供給すべき電流値と、駆動する弁のＩＤ（識別番号）とを含んで構成される。

なお、弁駆動回路ＶＣは、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを駆動する周知の回路であり、開弁指令（電流値、弁のＩＤ）に基づいて、該当するＩＤの弁に決められた電流を供給して弁を駆動させるものである。

また、開弁指令手段１６ａは、前記イグニッションスイッチのＯＮ信号が入力されると、前記した開弁指令を出力する前に、前記イグニッションスイッチのＯＮとともに起動される各圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで検出した各圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（図１参照）を初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴ（図４参照）として記憶する機能も有している。さらに、開弁指令手段１６ａは、前記した開弁指令を出力した後に、前記した初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴを開弁時間決定手段１６ｂに出力する機能も有している。なお、初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴの出力のタイミングは、開弁指令を出力した後に限定されず、開弁指令と同時、または、開弁指令を出力する前であってもよい。

開弁時間決定手段１６ｂは、開弁指令手段１６ａから各初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴを示す信号を受け取ると、その信号に基づいて各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁を全て完了させるための最大開弁時間を決定する機能を有している。具体的には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、開弁時間決定手段１６ｂは、各初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴに対応する第一マップ、第二マップ、第三マップを参照することで、各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を決定している。また、開弁時間決定手段１６ｂは、前記のように決定した各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のうち最大値となる最大開弁時間を選択し、この最大開弁時間を図示せぬタイマーにセットすることで、その最大開弁時間が経過したか否かを判断している。そして、開弁時間決定手段１６ｂは、最大開弁時間が経過したと判断すると、最大開弁時間が経過したことを示す信号を開弁完了判断手段１６ｃ（図２参照）に出力する。

なお、各マップは、横軸に初期圧力を取り、縦軸に開弁時間を取ったグラフであって、実験やシミュレーションなどの結果に基づいて作られている。また、タイマーによって最大開弁時間をカウントする機能は、開弁時間決定手段１６ｂに持たせずに、後記する開弁完了判断手段１６ｃに持たせてもよい。

開弁完了判断手段１６ｃは、開弁時間決定手段１６ｂから前記した信号を受け取ると、第一圧力検出器１４Ａで検出している圧力Ｐ１（図１参照）を受け取り、この圧力Ｐ１が所定値となる圧力ＰＬＯＷ（図４参照）よりも大きいか否かを判断する機能を有している。ここで、開弁完了判断手段１６ｃが受け取る圧力Ｐ１は、最大開弁時間の経過後に第一圧力検出器１４Ａで検出された圧力値となっている。また、圧力ＰＬＯＷは、高圧燃料タンク１１内に水素ガスがほとんど存在しないときの高圧燃料タンク１１内の圧力値に設定されている。

そして、開弁完了判断手段１６ｃは、圧力Ｐ１が圧力ＰＬＯＷよりも大きい場合に、全ての燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁が完了したと判断し、その後スーパーチャージャＳ／Ｃを駆動させる駆動信号をスーパーチャージャ駆動回路ＳＣＣに出力するとともに、開弁が完了したことを示す開弁完了信号を電流切替手段１６ｄに出力する。また、開弁完了判断手段１６ｃは、圧力Ｐ１が圧力ＰＬＯＷ以下である場合に、高圧燃料タンク１１がほぼ空になっていることを示すガス欠信号を禁止手段１６ｅに出力する。

電流切替手段１６ｄは、開弁完了判断手段１６ｃから前記開弁完了信号を受け取ると、今まで燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに供給していた起動電流を、それよりも小さい保持電流に切り替えるための切替指令（電流値と弁のＩＤとを含む指令）を弁駆動回路ＶＣに出力する機能を有している。

禁止手段１６ｅは、開弁完了判断手段１６ｃから前記ガス欠信号を受け取ると、燃料電池ＦＣへの起動命令を禁止する禁止信号を、燃料電池ＦＣから取り出す電流を制限するためのＶＣＵ（Voltage Control Unit）に出力するとともに、運転者にガス欠を報せるための警告信号を図示せぬ警告装置（警告ランプや警告ブザーなど）に出力する機能を有している。

また、図１に示すように、スーパーチャージャＳ／Ｃは、外部の空気（エア）を圧縮して燃料電池ＦＣに供給するものであり、前記した開弁完了判断手段１６ｃ（図２参照）から駆動信号が入力されるスーパーチャージャ駆動回路ＳＣＣを介して駆動するようになっている。なお、スーパーチャージャ駆動回路ＳＣＣは、インバータ等の電気・電子回路から構成されている。

次に、燃料ガス供給装置１の制御部１６の動作について、主に図２および図４を参照して説明する。参照する図面において、図４は、図１の制御部の制御フローを示すフローチャートである。

図２に示す開弁指令手段１６ａでは、図４に示すように、常時燃料電池ＦＣへの燃料（水素ガス）の供給が要求されているか否か、本実施形態においては前記イグニッションスイッチがＯＮにされているか否かが判断されている（ステップＳ１）。ステップＳ１において、前記イグニッションスイッチがＯＮにされていると判断した場合は（Ｙｅｓ）、このイグニッションスイッチのＯＮと同時に起動される各圧力検出器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで検出した圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴとして開弁指令手段１６ａに記憶される（ステップＳ２）。また、ステップＳ１において、前記イグニッションスイッチがＯＦＦになっていると判断した場合は（Ｎｏ）、再度ステップＳ１の処理を繰り返すこととなる。

ステップＳ２において初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴを記憶した後は、開弁指令手段１６ａによって弁駆動回路ＶＣに、各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを同時に開弁するための開弁指令が供給される（ステップＳ３）。これにより、各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃには、起動電流が弁駆動回路ＶＣによって同時に供給されることとなる。ステップＳ３の後は、開弁指令手段１６ａから開弁時間決定手段１６ｂに各初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ２ＳＴ，Ｐ３ＳＴが出力され、開弁時間決定手段１６ｂが、図３（ａ）に示す第一マップを参照して初期圧力Ｐ１ＳＴから開弁時間Ｔ１を算出する（ステップＳ４）。同様に、この開弁時間決定手段１６ｂは、図３（ｂ）に示す第二マップを参照して初期圧力Ｐ２ＳＴから開弁時間Ｔ２を算出するとともに（ステップＳ５）、図３（ｃ）に示す第三マップを参照して初期圧力Ｐ３ＳＴから開弁時間Ｔ３を算出する（ステップＳ６）。

前記のようなステップＳ４〜Ｓ６の処理が終了すると、開弁時間決定手段１６ｂは算出した各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の中から最大値となる最大開弁時間を選択し、この最大開弁時間をタイマーにセットする（ステップＳ７）。このタイマーでは、常時セットされた数値（最大開弁時間）がゼロになったか否かを判断し（ステップＳ８）、ゼロになっていないと判断した場合は（Ｎｏ）、セットされた数値を減算し（ステップＳ９）、再度ステップＳ８の処理を繰り返すこととなる。また、ステップＳ８において、ゼロになったと判断された場合は（Ｙｅｓ）、開弁時間決定手段１６ｂから開弁完了判断手段１６ｃに最大開弁時間が経過したことを示す信号が出力される。

そして、開弁完了判断手段１６ｃは、開弁時間決定手段１６ｂから前記した信号を受け取ると、そのときの第一圧力検出器１４Ａで検出した圧力Ｐ１が圧力ＰＬＯＷよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、圧力Ｐ１が圧力ＰＬＯＷよりも大きいと判断された場合は（Ｙｅｓ）、開弁完了判断手段１６ｃによって全ての燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁が完了したと判断される（ステップＳ１１）。そして、このように開弁完了判断手段１６ｃが判断することによって、スーパーチャージャ駆動回路ＳＣＣを介してスーパーチャージャＳ／Ｃが駆動されるとともに（ステップＳ１２）、電流切替手段１６ｄが弁駆動回路ＶＣに切替指令を出して今まで燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに供給されていた起動電流が、それよりも小さい保持電流に切り替えられる。

また、ステップＳ１０において、圧力Ｐ１が圧力ＰＬＯＷ以下であると判断された場合は（Ｎｏ）、開弁完了判断手段１６ｃによって「燃料の残量が低下しているためシステムを停止すべきである」と判断される（ステップＳ１３）。そして、このように開弁完了判断手段１６ｃが判断すると、この開弁完了判断手段１６ｃから禁止手段１６ｅにガス欠信号が出力され、このガス欠信号に基づいて禁止手段１６ｅが、ＶＣＵによる燃料電池ＦＣからの電流の取り出しを禁止させるとともに、図示せぬ警告装置を介してガス欠であることを運転者に報せることとなる（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１４や前記したステップＳ１２の後は、この制御フローが終了することとなる。

以上によれば、第１の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
（１）各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの下流側の圧力のみに基づいて開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を決定できるので、従来のように燃料遮断弁の前後に圧力センサを設けることなく、すなわち燃料遮断弁と同じ数だけ圧力センサを設けるだけで、燃料遮断弁への起動電流の供給時間（開弁時間）を設定することができる。

（２）開弁完了判断手段１６ｃが第一燃料遮断弁１３Ａの開弁状態により変化する圧力Ｐ１に基づいて燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁を判断するので、従来のような通電時間で燃料遮断弁の開弁を判断する構造に比べ、確実に燃料遮断弁の開弁を判断することができる。また、このように確実に燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁を判断することが可能となることによって、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの開弁が完了しないままシステムを起動させてしまうといった不具合を解消することができる。

（３）禁止手段１６ｅによって燃料が少ないと判断された場合は、燃料電池ＦＣが起動しないので、無駄な消費電力を抑えることができる。
（４）本実施形態では、開弁指令手段１６ａが各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに対して同時に開弁指令を出力するので、燃料電池ＦＣの起動までの時間を短縮することができる。
（５）開弁時間決定手段１６ｂが各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の中から最大値を選択し、その最大値で全ての燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃへの保持電流の切替を制御するので、制御が簡単になる。

なお、本発明は前記第１の実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
第１の実施形態では、開弁時間決定手段１６ｂに各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の中から最大値を選択させているが、本発明はこれに限定されず、例えば各開弁時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に基づいて各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを別々に制御してもよい。

〔第２の実施形態〕
以下に、本発明に係る燃料ガス供給装置における第２の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態の燃料ガス供給装置１の一部を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図５は第２の実施形態に係る燃料ガス供給装置を示す構成図であり、図６は図５の制御部の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、燃料ガス供給装置２は、図１に示す第１の実施形態に係る燃料ガス供給装置１の構成から第二燃料遮断弁１３Ｂと第二圧力検出器１４Ｂを取り除いた構成となっている。すなわち、この燃料ガス供給装置２は、二つの燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｃを、それらの下流側にそれぞれ設けた二つの圧力検出器１４Ａ，１４Ｃで検出した圧力Ｐ１，Ｐ３に基づいて制御する構造となっている。また、本実施形態に係る燃料ガス供給装置２の制御部１６’は、第１の実施形態と比べ、制御対象である燃料遮断弁の数や制御に利用するデータ（圧力）が、三つから二つになる点で多少異なる他、図６に示す開弁時間決定手段１６ｂ’による開弁時間の決定方法が第１の実施形態とは大きく異なっている。そのため、以下においては、開弁時間決定手段１６ｂ’の第１の実施形態とは大きく異なる点について説明し、その他の開弁指令手段１６ａ、開弁完了判断手段１６ｃ、電流切替手段１６ｄなどの機能においては前記したように制御対象や制御に利用するデータの数が変更されただけなのでその説明を省略することとする。

図６に示すように、開弁時間決定手段１６ｂ’は、開弁指令手段１６ａから各初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ３ＳＴ（図７（ａ）参照）を示す信号を受け取ると、その信号に基づいて各燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｃの開弁を全て完了させるための最大開弁時間を決定する機能を有している。具体的に、開弁時間決定手段１６ｂ’は、図７（ｂ）に示すような初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ３ＳＴや開弁時間Ｔ４の関係を示すマップを参照することで、燃料遮断弁１３Ａ，１３Ｃの開弁を全て完了させるための開弁時間Ｔ４を決定している。なお、マップは、横軸に初期圧力Ｐ１ＳＴを取り、縦軸に開弁時間Ｔ４を取ったグラフであって、このグラフは初期圧力Ｐ３ＳＴの値が大きくなればなるほど下側に移行するようになっている（図ではグラフが三段階に移行した様子を示している）。

次に、燃料ガス供給装置２の制御部１６’の動作について、主に図６および図７を参照して説明する。参照する図面において、図７は、図５の制御部の制御フローを示すフローチャート（ａ）と、開弁時間決定手段が参照するマップを示す図（ｂ）である。

図７（ａ）に示すように、制御部１６’（図６参照）の動作は、第１の実施形態におけるステップＳ４〜Ｓ６（図４参照）の処理を新たなステップＳ１５という処理に置き換える点で異なり、その他の処理（ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ７〜Ｓ１４）については前記したような制御対象の数などが異なるだけでほぼ同様の処理となっている。そのため、ここでは新たに設けたステップＳ１５の処理について説明することとする。

ステップＳ１５では、図６に示す開弁時間決定手段１６ｂ’が、図７（ｂ）に示すマップを参照しつつ、開弁指令手段１６ａから出力される初期圧力Ｐ１ＳＴ，Ｐ３ＳＴに基づいて開弁時間Ｔ４を算出する。その後は、ステップＳ７にて開弁時間Ｔ４がタイマーにセットされ、前記した第１の実施形態と同様のステップＳ８〜Ｓ１４の処理が適宜行われることとなる。

以上によれば、第２の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
開弁時間決定手段１６ｂ’による開弁時間Ｔ４の決定に一つのマップだけを用いればよいので、制御を単純化することができる。

なお、本発明は本実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、マップによって開弁時間を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えばテーブルや関数を用いて、開弁時間を算出するようにしてもよい。
本実施形態では、開弁完了判断手段として、開弁時間の経過後において、第一圧力検出器１４Ａで検出した圧力Ｐ１が所定値ＰＬＯＷよりも大きい場合に、燃料遮断弁１３Ａ，・・・の開弁が完了したと判断するものを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば開弁時間が経過したら、燃料遮断弁１３Ａ，・・・の開弁が完了したと判断するものを採用してもよい。

第１の実施形態に係る燃料ガス供給装置を示す構成図である。 図１の制御部の構成を示すブロック図である。 開弁時間決定手段が参照する第一マップを示す図（ａ）と、第二マップを示す図（ｂ）と、第三マップを示す図（ｃ）である。 図１の制御部の制御フローを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る燃料ガス供給装置を示す構成図である。 図５の制御部の構成を示すブロック図である。 図５の制御部の制御フローを示すフローチャート（ａ）と、開弁時間決定手段が参照するマップを示す図（ｂ）である。

符号の説明

１ 燃料ガス供給装置
１１ 高圧燃料タンク
１２ 燃料ガス供給路
１３Ａ 第一燃料遮断弁
１３Ｂ 第二燃料遮断弁
１３Ｃ 第三燃料遮断弁
１４Ａ 第一圧力検出器
１４Ｂ 第二圧力検出器
１４Ｃ 第三圧力検出器
１５Ａ 第一レギュレータ
１５Ｂ 第二レギュレータ
１６ 制御部
１６ａ 開弁指令手段
１６ｂ 開弁時間決定手段
１６ｃ 開弁完了判断手段
１６ｄ 電流切替手段
１６ｅ 禁止手段
ＦＣ 燃料電池
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 圧力
ＰＬＯＷ 圧力
Ｔ１ 開弁時間
Ｔ２ 開弁時間
Ｔ３ 開弁時間
Ｔ４ 開弁時間

Claims (5)

1. 高圧の燃料ガスが貯蔵される高圧燃料タンクと、
   前記高圧燃料タンクから供給対象物に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、
   前記燃料ガス供給路に複数設けられる燃料遮断弁と、を備える燃料ガス供給装置であって、
   前記各燃料遮断弁の下流側にそれぞれ設けられる圧力検出器と、
   前記燃料ガスの供給開始時に前記複数の燃料遮断弁に所定のタイミングで開弁指令を与える開弁指令手段と、
   前記燃料ガスの供給開始時において前記各圧力検出器により検出した圧力に基づいて前記燃料遮断弁の開弁が完了する開弁時間を決定する開弁時間決定手段と、
   前記開弁時間決定手段で決定した開弁時間が経過した後に、前記燃料遮断弁の開弁が完了したと判断する開弁完了判断手段と、
   を備えたことを特徴とする燃料ガス供給装置。
2. 請求項１に記載の燃料ガス供給装置であって、
   前記開弁完了判断手段により燃料遮断弁の開弁が完了したと判断した後に、前記燃料遮断弁に供給していた起動電流を、それよりも小さい保持電流に切り替える電流切替手段を設けたことを特徴とする燃料ガス供給装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料ガス供給装置であって、
   前記開弁完了判断手段は、前記開弁時間の経過後において、前記高圧燃料タンク側に位置する前記圧力検出器で検出した圧力が所定値よりも大きい場合に、前記燃料遮断弁の開弁が完了したと判断することを特徴とする燃料ガス供給装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置であって、
   前記各圧力検出器の間に前記高圧の燃料ガスの圧力を減圧する圧力調整手段を設けたことを特徴とする燃料ガス供給装置。
5. 請求項４に記載の燃料ガス供給装置であって、
   前記供給対象物は、水素ガスが供給される燃料電池であって、
   前記開弁時間の経過後において、前記高圧燃料タンク側に位置する前記圧力検出器で検出した圧力が所定値以下の場合は、前記燃料電池への起動命令を禁止する禁止手段を設けたことを特徴とする燃料ガス供給装置。
   

Images