JP2009123592A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料供給流路に開閉弁が配置されてなる燃料電池システムにおいて、開閉弁上流側における燃料ガスの検出圧力値を適切に補正することにより、高精度な開閉弁制御を実現させる。
【解決手段】燃料電池１０と、燃料供給源３０から供給される燃料ガスを燃料電池１０へと供給するための燃料供給流路３１と、燃料供給流路３１の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する開閉弁３５と、燃料供給流路３１の開閉弁上流側における燃料ガスの圧力値を検出する圧力センサ４１と、圧力センサ４１での検出圧力値に基づいて開閉弁３５を制御する制御手段４と、を備える燃料電池システム１である。燃料電池１０での燃料消費量や開閉弁３５の駆動周期に基づいて、圧力センサ４１での検出圧力値を補正する圧力補正手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

従来より、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の供給を受けて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが提案され、実用化されている。現在においては、燃料電池システムの燃料供給流路にインジェクタ等の電磁式開閉弁を配置し、この開閉弁の作動状態を制御することにより燃料供給流路内の燃料ガスの圧力を調整する技術が提案されている。

このようなインジェクタを備えた従来の燃料電池システムにおいては、圧力センサを用いて燃料供給流路内のインジェクタ上流側における燃料ガスの圧力値を検出し、この検出圧力値を用いてインジェクタの噴射流量制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１６５１６３号公報

ところで、燃料供給流路内のインジェクタ上流側における燃料ガスの圧力は、燃料電池システムの運転状態に関する種々の物理量（燃料電池における発電量やインジェクタの駆動周期等）に応じて変動する。このため、前記した特許文献１に記載された技術のようにインジェクタ上流側における燃料ガスの検出圧力値のみを用いるだけでは、インジェクタの噴射流量制御を高精度に行うことが困難となるおそれがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料供給流路にインジェクタ等の開閉弁が配置されてなる燃料電池システムにおいて、開閉弁上流側における燃料ガスの検出圧力値を適切に補正することにより、高精度な開閉弁制御を実現させることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池へと供給するための燃料供給流路と、この燃料供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する開閉弁と、燃料供給流路の開閉弁上流側における燃料ガスの圧力値を検出する圧力センサと、この圧力センサでの検出圧力値に基づいて開閉弁を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、燃料電池における発電量、燃料電池における燃料消費量、開閉弁の駆動周期、開閉弁の開弁指令時間、の少なくとも何れか一つに基づいて、圧力センサでの検出圧力値を補正する圧力補正手段を備えるものである。

かかる構成を採用すると、システムの運転状態に関する種々の物理量（燃料電池における燃料消費量や開閉弁の駆動周期等）に基づいて、圧力センサで検出した開閉弁上流側における燃料ガスの圧力値（検出圧力値）を補正することができる。従って、システムの運転状態（例えば駆動周期）が変化した場合においても、補正後の検出圧力値を用いて開閉弁を高精度に制御することが可能となる。なお、「ガス状態」とは、流量、圧力、温度、モル濃度等で表されるガスの状態を意味し、特にガス流量及びガス圧力の少なくとも一方を含むものとする。

前記燃料電池システムにおいて、燃料電池における発電量、燃料電池における燃料消費量、開閉弁の駆動周期、開閉弁の開弁指令時間、の少なくとも何れか一つに基づいて補正用圧力低下分を算出するための補正マップを有し、圧力センサでの検出圧力値と、補正マップを用いて算出した補正用圧力低下分と、に基づいて検出圧力値を補正する圧力補正手段を採用することができる。

また、前記燃料電池システムにおいて、圧力センサよりも上流側における燃料ガスの圧力値を検出する上流圧力検出手段（例えば、燃料供給源としての水素タンクの内部における水素ガスの圧力を検出するタンク圧センサ）を採用するとともに、この上流圧力検出手段での検出圧力値に基づいて圧力センサでの検出圧力値を補正する圧力補正手段を採用することができる。

また、前記燃料電池システムにおいて、開閉弁としてインジェクタを採用することができる。

インジェクタとは、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス状態（ガス流量やガス圧力）を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。所定の制御部がインジェクタの弁体を駆動して燃料ガスの噴射時期や噴射時間を制御することにより、燃料ガスの流量や圧力を高精度に制御することが可能となる。

本発明によれば、燃料供給流路にインジェクタ等の開閉弁が配置されてなる燃料電池システムにおいて、開閉弁上流側における燃料ガスの検出圧力値を適切に補正することにより、高精度な開閉弁制御を実現させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両の車載発電システムに適用した例について説明することとする。

まず、図１〜図４を用いて、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１の構成について説明する。

本実施形態に係る燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０を備えるとともに、燃料電池１０に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系２、燃料電池１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系３、システム全体を統合制御する制御装置４等を備えている。

燃料電池１０は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池１０により発生した電力は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１に供給される。ＰＣＵ１１は、燃料電池１０とトラクションモータ１２との間に配置されるインバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等を備えている。また、燃料電池１０には、発電中の電流を検出する電流センサ１３が取り付けられている。

酸化ガス配管系２は、加湿器２０により加湿された酸化ガス（空気）を燃料電池１０に供給する空気供給流路２１と、燃料電池１０から排出された酸化オフガスを加湿器２０に導く空気排出流路２２と、加湿器２１から外部に酸化オフガスを導くための排気流路２３と、を備えている。空気供給流路２１には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ２４が設けられている。

水素ガス配管系３は、高圧（例えば７０ＭＰａ）の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０の水素ガスを燃料電池１０に供給するための燃料供給流路としての水素供給流路３１と、燃料電池１０から排出された水素オフガスを水素供給流路３１に戻すための循環流路３２と、を備えている。本実施形態においては、水素タンク３０の内部における水素ガスの圧力を検出する図示していないタンク圧センサが設けられている。タンク圧センサで検出された水素タンク３０の内部における水素ガスの圧力に係る情報は、制御装置４に伝送されて、後述する一次圧補正に用いられる。タンク圧センサは、本発明における上流圧力検出手段の一実施形態に相当する。

なお、水素タンク３０に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。

水素供給流路３１には、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁３３と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、インジェクタ３５と、が設けられている。また、インジェクタ３５の上流側には、水素供給流路３１内の水素ガスの圧力値及び温度を検出する一次側圧力センサ４１及び温度センサ４２が設けられている。また、インジェクタ３５の下流側であって水素供給流路３１と循環流路３２との合流部の上流側には、水素供給流路３１内の水素ガスの圧力値を検出する二次側圧力センサ４３が設けられている。

レギュレータ３４は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ３４として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。本実施形態においては、図１に示すように、インジェクタ３５の上流側にレギュレータ３４を２個配置することにより、インジェクタ３５の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタ３５の機械的構造（弁体、筺体、流路、駆動装置等）の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ３５の上流側圧力を低減させることができるので、インジェクタ３５の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ３５の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ３５の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ３５の応答性の低下を抑制することができる。

インジェクタ３５は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ３５は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。インジェクタ３５の弁体は例えばソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を２段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御装置４から出力される制御信号によってインジェクタ３５のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ３５は、弁（弁体及び弁座）を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、水素供給流路３１と循環流路３２との合流部Ａ１より上流側にインジェクタ３５を配置している。また、図１に破線で示すように、燃料供給源として複数の水素タンク３０を採用する場合には、各水素タンク３０から供給される水素ガスが合流する部分（水素ガス合流部Ａ２）よりも下流側にインジェクタ３５を配置するようにする。

循環流路３２には、気液分離器３６及び排気排水弁３７を介して、排出流路３８が接続されている。気液分離器３６は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３７は、制御装置４からの指令によって作動することにより、気液分離器３６で回収した水分と、循環流路３２内の不純物を含む水素オフガスと、を外部に排出（パージ）するものである。また、循環流路３２には、循環流路３２内の水素オフガスを加圧して水素供給流路３１側へ送り出す水素ポンプ３９が設けられている。排気排水弁３７及び排出流路３８を介して排出される水素オフガスは、希釈器４０によって希釈されて排気流路２３内の酸化オフガスと合流するようになっている。

制御装置４は、車両に設けられた加速操作部材（アクセル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ１２等の負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータ１２のほかに、燃料電池１０を作動させるために必要な補機装置（例えばコンプレッサ２４のモータや水素ポンプ３９のモータ等）、車両の走行に関与する各種装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置（エアコン）、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。

制御装置４は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ＲＯＭに記録された各種制御プログラムをＣＰＵが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。

具体的には、制御装置４は、図２に示すように、燃料電池１０の運転状態（電流センサ１３で検出した燃料電池１０の発電時の電流値）に基づいて、燃料電池１０で消費される水素ガスの量（以下「水素消費量」という）を算出する（燃料消費量算出機能：Ｂ１）。本実施形態においては、燃料電池１０の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置４の演算周期毎に水素消費量を算出して更新することとしている。

また、制御装置４は、燃料電池１０の運転状態（電流センサ１３で検出した燃料電池１０の発電時の電流値）に基づいて、インジェクタ３５下流位置における水素ガスの目標圧力値（燃料電池１０への目標ガス供給圧）を算出する（目標圧力値算出機能：Ｂ２）。本実施形態においては、燃料電池１０の電流値と目標圧力値との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置４の演算周期毎に、二次側圧力センサ４３が配置された位置における目標圧力値を算出して更新することとしている。

また、制御装置４は、算出した目標圧力値と、二次側圧力センサ４３で検出したインジェクタ３５下流位置の圧力値（検出圧力値）と、の偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する（フィードバック補正流量算出機能：Ｂ３）。フィードバック補正流量は、目標圧力値と検出圧力値との偏差を低減させるために水素消費量に加算される水素ガス流量である。本実施形態においては、ＰＩ型フィードバック制御則を用いて、制御装置４の演算周期毎にフィードバック補正流量を算出して更新することとしている。

また、制御装置４は、一次側圧力センサ４１で検出した一次圧（インジェクタ３５上流側における水素ガスの圧力値）を、算出した水素消費量と、タンク圧センサで検出したタンク圧（水素タンク３０の内部における水素ガスの圧力）と、に基づいて補正する（一次圧補正機能：Ｂ４）。すなわち、制御装置４は、本発明における圧力補正手段として機能する。

ここで、図３及び図４を用いて、一次圧補正について説明する。水素供給流路３１の配管圧損やレギュレータ３４の応答性の低さ等に起因して、インジェクタ３５上流側における水素ガスの圧力値（一次圧）は、インジェクタ３５の開閉動作に応じて変動する。具体的には、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、インジェクタ３５の開弁指令から若干遅れてインジェクタ３５が実際に開弁すると同時に、一次圧が低下し始める。そして、一次圧は、インジェクタ３５が実際に閉弁するまで低下し続け、インジェクタ３５の閉弁と同時に上昇を開始する。その後、一次圧はインジェクタ３５の開閉動作に応じて低下・上昇を繰り返し、所定時間経過後に略一定の基準圧Ｐ_Mに収束する。本実施形態においては、この基準圧Ｐ_Mの推定値（一次圧補正値）を、以下の関係式によって算出する。
Ｐ_M＝Ｐ₁―（１／２）・ΔＰ

前記関係式において、Ｐ₁は、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、インジェクタ３５の開弁時直後における一次圧検出値であり、ΔＰは、Ｐ₁検出時からインジェクタ３５の最初の閉弁時までの一次圧低下分（補正用圧力低下分）である。ΔＰは、燃料電池システム１の運転状態に応じて変動する。このため、本実施形態においては、図４に示した補正マップ（燃料電池１０の水素消費量と一次圧低下分との関係を表すマップ）を用いて、水素消費量に対応する一次圧低下分を算出している。また、本実施形態においては、図４に示すように、タンク圧毎に補正マップを作成している（例えばタンク圧がＰ_T1のときの補正マップをＭ₁とし、タンク圧がＰ_T2のときの補正マップをＭ₂とする）。このため、水素消費量及びタンク圧に対応した一次圧低下分が補正マップにより算出される。

また、制御装置４は、インジェクタ３５の上流のガス状態（一次圧補正値及び温度センサ４２で検出した水素ガスの温度）に基づいてインジェクタ３５の上流の静的流量を算出する（静的流量算出機能：Ｂ５）。本実施形態においては、インジェクタ３５の上流側の水素ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置４の演算周期毎に静的流量を算出して更新することとしている。

また、制御装置４は、インジェクタ３５の上流のガス状態（一次圧補正値及び温度）及び印加電圧に基づいてインジェクタ３５の無効噴射時間を算出する（無効噴射時間算出機能：Ｂ６）。ここで無効噴射時間とは、インジェクタ３５が制御装置４から制御信号を受けてから実際に噴射を開始するまでに要する時間を意味する。本実施形態においては、インジェクタ３５の上流側の水素ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置４の演算周期毎に無効噴射時間を算出して更新することとしている。

また、制御装置４は、水素消費量と、フィードバック補正流量と、を加算することにより、インジェクタ３５の噴射流量を算出する（噴射流量算出機能：Ｂ７）。また、制御装置４は、インジェクタ３５の噴射流量と、一次圧補正値と、に基づいて、インジェクタ３５の駆動周期を算出する（駆動周期算出機能：Ｂ８）。ここで、駆動周期とは、インジェクタ３５の噴射孔の開閉状態を表す段状（オン・オフ）波形の周期を意味する。本実施形態においては、インジェクタ３５の噴射流量と一次圧と駆動周期との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置４の演算周期毎に駆動周期を算出して更新することとしている。なお、本実施形態においては、図４に示すように、水素消費量がＱ₁以下の領域において駆動周期が変化し、水素消費量がＱ₁を超える領域において駆動周期が一定になるように駆動周期が設定される。

また、制御装置４は、インジェクタ３５の噴射流量を静的流量で除した値にインジェクタ３５の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ３５の基本噴射時間を算出するとともに、この基本噴射時間と無効噴射時間とを加算してインジェクタ３５の総噴射時間を算出する（総噴射時間算出機能：Ｂ９）。そして、制御装置４は、以上の手順を経て算出したインジェクタ３５の総噴射時間を実現させるための制御信号を出力することにより、インジェクタ３５のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御して、燃料電池１０に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。制御装置４は、本発明における制御手段としても機能する。

続いて、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法について説明する。

燃料電池システム１の通常運転時においては、水素タンク３０から水素ガスが水素供給流路３１を介して燃料電池１０の燃料極に供給されるとともに、加湿調整された空気が空気供給流路２１を介して燃料電池１０の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。この際、燃料電池１０から引き出すべき電力（要求電力）が制御装置４で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気が燃料電池１０内に供給されるようになっている。本実施形態においては、このような通常運転時において燃料電池１０に供給される水素ガスの圧力を高精度に制御する。

すなわち、まず、燃料電池システム１の制御装置４は、電流センサ１３を用いて燃料電池１０の発電時における電流値を検出する（電流検出工程：Ｓ１）。次いで、制御装置４は、電流センサ１３で検出した電流値に基づいて、燃料電池１０で消費される水素ガスの量（水素消費量）を算出する（燃料消費量算出工程：Ｓ２）。

次いで、制御装置４は、電流センサ１３で検出した電流値に基づいて、インジェクタ３５下流位置における水素ガスの目標圧力値を算出するとともに、二次側圧力センサ４３を用いてインジェクタ３５下流位置の圧力値を検出し、算出した目標圧力値と検出した圧力値（検出圧力値）との偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する（フィードバック補正流量算出工程：Ｓ３）。次いで、制御装置４は、燃料消費流量算出工程Ｓ２で算出した水素消費量と、フィードバック補正流量算出工程Ｓ３で算出したフィードバック補正流量と、を加算することにより、インジェクタ３５の噴射流量を算出する（噴射流量算出工程：Ｓ４）。

次いで、制御装置４は、一次側圧力センサ４１を用いて一次圧（インジェクタ３５上流側における水素ガスの圧力値）を検出するとともに、燃料消費流量算出工程Ｓ２で算出した水素消費量等に基づいて、検出した一次圧を補正する（一次圧検出補正工程：Ｓ５）。そして、制御装置４は、一次圧検出補正工程Ｓ５で算出した一次圧補正値と、温度センサ４２で検出したインジェクタ３５の上流の水素ガスの温度と、に基づいてインジェクタ３５の上流の静的流量を算出する（静的流量算出工程：Ｓ６）。

次いで、制御装置４は、噴射流量算出工程Ｓ４で算出したインジェクタ３５の噴射流量と、一次圧検出補正工程Ｓ５で算出した一次圧補正値と、に基づいて、インジェクタ３５の駆動周期を算出する（駆動周期算出工程：Ｓ７）。そして、制御装置４は、インジェクタ３５の噴射流量を静的流量で除した値に、インジェクタ３５の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ３５の基本噴射時間を算出する（基本噴射時間算出工程：Ｓ８）。

次いで、制御装置４は、一次圧検出補正工程Ｓ５で算出した一次圧補正値と、温度センサ４２で検出したインジェクタ３５の上流の水素ガスの温度と、印加電圧と、に基づいてインジェクタ３５の無効噴射時間を算出する（無効噴射時間算出工程：Ｓ９）。そして、制御装置４は、基本噴射時間算出工程Ｓ８で算出したインジェクタ３５の基本噴射時間と、無効噴射時間算出工程Ｓ９で算出した無効噴射時間と、を加算することにより、インジェクタ３５の総噴射時間を算出する（総噴射時間算出工程：Ｓ１０）。

その後、制御装置４は、総噴射時間算出工程Ｓ１０で算出したインジェクタ３５の総噴射時間に係る制御信号を出力することにより、インジェクタ３５のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御して、燃料電池１０に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。

以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、システムの運転状態に関する物理量（燃料電池１０における水素消費量やタンク圧）に基づいて、一次側圧力センサ４１で検出した一次圧（インジェクタ３５上流側における水素ガスの圧力値）を補正することができる。従って、システムの運転状態が変化した場合においても、補正後の一次圧を用いてインジェクタ３５を高精度に制御することが可能となる。

なお、以上の実施形態においては、水素消費量及びタンク圧に基づいて一次圧を補正した例を示したが、システムの運転状態に関する他の物理量に基づいて一次圧を補正することもできる。例えば、図６に示すように、インジェクタ３５の駆動周期及びタンク圧に基づいて一次圧を補正してもよい。かかる場合には、駆動周期及びタンク圧と一次圧低下分との関係を表す補正マップを予め準備しておき、検出（算出）された駆動周期及びタンク圧に対応する一次圧低下分をその補正マップを用いて算出し、前記した関係式を用いて一次圧補正値を算出することができる。また、図７に示すように燃料電池１０の発電量（発電電流値）に基づいて一次圧を補正したり、インジェクタ３５の開弁指令時間に基づいて一次圧を補正したりすることもできる。

また、以上の実施形態においては、水素タンク３０の内部における水素ガスの圧力を検出するタンク圧センサを上流圧力検出手段として採用した例を示したが、水素供給流路３１のレギュレータ３４上流側（レギュレータ３４と遮断弁３３との間又は遮断弁３３と水素タンク３０との間）に圧力センサを設け、この圧力センサを上流圧力検出手段として機能させることもできる。

また、以上の実施形態においては、燃料電池システム１の水素ガス配管系３に循環流路３２を設けた例を示したが、燃料電池１０に排出流路３８を直接接続して循環流路３２を廃止することもできる。かかる構成（デッドエンド方式）を採用した場合においても、制御装置４で前記実施形態と同様に一次圧を補正することにより、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、以上の実施形態においては、循環流路３２に水素ポンプ３９を設けた例を示したが、水素ポンプ３９に代えてエジェクタを採用してもよい。また、以上の実施形態においては、水素供給流路３１に遮断弁３３及びレギュレータ３４を設けた例を示したが、インジェクタ３５は、可変調圧弁としての機能を果たすとともに、水素ガスの供給を遮断する遮断弁としての機能をも果たすため、必ずしも遮断弁３３やレギュレータ３４を設けなくてもよい。従って、インジェクタ３５を採用すると遮断弁３３やレギュレータ３４を省くことができるため、システムの小型化及び低廉化が可能となる。

また、以上の各実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 図１に示す燃料電池システムの制御装置の制御態様を説明するための制御ブロック図である。 （Ａ）は図１に示す燃料電池システムのインジェクタの開弁指令のタイムチャートであり、（Ｂ）は図１に示す燃料電池システムのインジェクタの実際の開弁動作のタイムチャートであり、（Ｃ）は図１に示す燃料電池システムのインジェクタ上流側における検出圧力値のタイムチャートである。 図１に示す燃料電池システムの燃料電池における水素消費量と一次圧低下分との関係を表すマップである。 図１に示す燃料電池システムの運転方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示す燃料電池システムの制御装置の他の制御態様を説明するための制御ブロック図である。 図１に示す燃料電池システムの制御装置の他の制御態様を説明するための制御ブロック図である。

符号の説明

１…燃料電池システム、４…制御装置（制御手段、圧力補正手段）、１０…燃料電池、３０…水素タンク（燃料供給源）、３１…水素供給流路（燃料供給流路）、３５…インジェクタ（開閉弁）、４１…一次側圧力センサ。

Claims (5)

1. 燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと供給するための燃料供給流路と、この燃料供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する開閉弁と、前記燃料供給流路の前記開閉弁上流側における燃料ガスの圧力値を検出する圧力センサと、この圧力センサでの検出圧力値に基づいて前記開閉弁を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
   前記燃料電池における発電量、前記燃料電池における燃料消費量、前記開閉弁の駆動周期、前記開閉弁の開弁指令時間、の少なくとも何れか一つに基づいて、前記圧力センサでの検出圧力値を補正する圧力補正手段を備える、
   燃料電池システム。
2. 前記圧力補正手段は、前記燃料電池における発電量、前記燃料電池における燃料消費量、前記開閉弁の駆動周期、前記開閉弁の開弁指令時間、の少なくとも何れか一つに基づいて補正用圧力低下分を算出するための補正マップを有し、前記圧力センサでの検出圧力値と、前記補正マップを用いて算出した前記補正用圧力低下分と、に基づいて前記検出圧力値を補正するものである、
   請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記圧力センサよりも上流側における燃料ガスの圧力値を検出する上流圧力検出手段を備え、
   前記圧力補正手段は、前記上流圧力検出手段での検出圧力値に基づいて、前記圧力センサでの検出圧力値を補正するものである、
   請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
4. 前記燃料供給源は、燃料ガスとしての水素ガスを貯留する水素タンクであり、
   前記上流圧力検出手段は、前記水素タンクの内部における水素ガスの圧力を検出するタンク圧センサである、
   請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記開閉弁は、インジェクタである、
   請求項１から４の何れか一項に記載の燃料電池システム。

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