JP2013177910A - 高圧ガス供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ガス供給システムの保証下限圧力が減圧弁の所定減圧値よりも高い場合であっても、高圧ガス供給システムにおけるガス容器内のガスの圧力を精度良く検出して、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離を拡大する。
【解決手段】高圧ガス供給システム１において、ＥＣＵ６は、主止弁３を閉じた状態で、第２圧力センサＳＳ２の検出値が減圧弁４の所定減圧値よりも低い校正設定圧を示すまで、主止弁３の下流側のガスを燃料電池５に供給する制御を行い、第２圧力センサＳＳ２の検出値が校正設定圧を示す時点での第２圧力センサＳＳ２の検出値を前記時点での第１圧力センサＳＳ１の検出値とするように、第１圧力センサＳＳ１の校正処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ガス供給システムに関し、特に、高圧ガス供給システムにおけるガスの圧力を検出するセンサの校正制御に関する。

近年、水素が燃料ガスとしてアノードに、酸素を含む空気が酸化ガスとしてカソードに、それぞれ供給されて電気化学反応によって発電する燃料電池の開発が盛んである。

このような燃料電池に燃料ガス（以下、単に「ガス」ともいう。）を供給する高圧ガス供給システムでは、燃料電池に供給するガスが高圧の状態でガス容器に収容されており、このガス容器に収容されたガスが、減圧弁で所定減圧値に減圧された後に、燃料電池に供給される。

この種の高圧ガス供給システムにおいて、ガス容器（タンク）に収容されているガスの残量が少なくなってきた場合にガス容器内のガスの残量を把握するために、ガス容器へのガスの補充に際して、減圧弁（減圧装置）の上流側に配置された第１圧力センサにより、ガス容器内のガスの圧力を検出するようにした技術が存在する（特許文献１参照）。

ガス容器は高圧のガスを収容可能なことから使用する圧力レンジが広くなっており、これに対応して、減圧弁の上流側に配置される第１圧力センサとしても、圧力検出レンジが広いものが使用されている。しかし、圧力センサは、一般に、圧力検出レンジが広くなるほど検出誤差が大きくなる傾向にあるため、第１圧力センサによるガス容器内のガスの圧力の検出精度はそれ程高くはない。

そこで、特許文献１に記載の技術では、減圧弁の上流側のガスの圧力が減圧弁の所定減圧値以下になった場合に、減圧弁の上流側のガスの圧力と減圧弁の下流側のガスの圧力とが等しくなることから、その場合における減圧弁の下流側に配置された第２圧力センサの検出値を第１圧力センサの検出値とするように、第１圧力センサの校正処理が行われる。

第２圧力センサは、減圧弁で減圧されたガスの圧力を検出するものであるため、第１圧力センサよりも圧力検出レンジが狭く、第１圧力センサよりも検出誤差が小さい。したがって、第１圧力センサの校正処理を精度良く行うことができる。

特開２０１１−２０４４１１号公報

ところで、高圧ガス供給システムでは、ガス容器に付設された主止弁等における高圧のガスのシール部における漏れの防止や、ガス容器の内面を形成する樹脂ライナーのバックリングの防止のために、高圧ガス供給システムの保証下限圧力が設定されている。そして、高圧ガス供給システムにおけるガスの圧力が保証下限圧力以下になっているか否かの検知が行われ、ガスの圧力が保証下限圧力以下になる場合には、高圧ガス供給システムが停止されるようになっている。

このため、特許文献１に記載の技術において、高圧ガス供給システムの保証下限圧力が減圧弁の所定減圧値よりも高い場合には、減圧弁の上流側のガスの圧力は、保証下限圧力以下になることはなく、減圧弁の所定減圧値よりも高くなる。

しかしながら、この場合、減圧弁の下流側の第２圧力センサの検出値は、減圧弁の上流側の第1圧力センサの検出値と異なることになるため、第２圧力センサの検出値を用いて第１圧力センサの校正処理を行うことができず、高圧ガス供給システムにおけるガス容器内のガスの圧力の低下を精度良く検出することができない。

また、ガス容器内のガスの圧力の低下についての検出精度が低い（検出誤差が大きい）と、高圧ガス供給システムの保証下限圧力に検出誤差を加えた圧力で、高圧ガス供給システムを停止する必要があるため、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離が短くなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高圧ガス供給システムの保証下限圧力が減圧弁の所定減圧値よりも高い場合であっても、高圧ガス供給システムにおけるガス容器内のガスの圧力を精度良く検出して、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離を拡大することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ガス受容ユニットにガスを供給する高圧ガス供給システムであって、ガス容器に収容されているガスの前記ガス容器からの供給を許容又は遮断する遮断弁と、前記ガス容器からのガスの圧力を前記ガス供給システムの保証下限圧力よりも低い所定減圧値に減圧する減圧弁と、前記減圧弁の上流側に設けられ、第１上限値まで圧力検出可能な第１圧力センサと、前記減圧弁の下流側に設けられ、前記第１上限値よりも低い第２上限値まで圧力検出可能な第２圧力センサと、前記遮断弁を閉じた状態で、前記第２圧力センサの検出値が前記所定減圧値よりも低い校正設定圧を示すまで、前記遮断弁の下流側のガスを排出、あるいは前記ガス受容ユニットに供給する制御を行い、前記第２圧力センサの検出値が前記校正設定圧を示す時点での前記第２圧力センサの検出値を前記時点での前記第１圧力センサの検出値とするように、前記第１圧力センサの校正処理を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、遮断弁の下流側のガスを排出、あるいはガス受容ユニットに供給することにより、遮断弁の下流側の圧力を、減圧弁の所定減圧値よりも低い校正設定圧まで低下させる圧力低下処理が実施されるため、より検出精度が高い第２圧力センサの検出値を用いて、第１圧力センサの校正処理を行うことが可能となる。
したがって、高圧ガス供給システムの保証下限圧力が減圧弁の所定減圧値よりも高い場合であっても、高圧ガス供給システムにおけるガス容器内のガスの圧力を精度良く検出して、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離を拡大することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高圧ガス供給システムであって、前記制御部は、前記第１圧力センサの検出値が、前記保証下限圧力、前記第２圧力センサの検出誤差、及び前記第１圧力センサのリニアリティ誤差の和まで低下したときに、前記ガス受容ユニットへのガスの供給を停止する制御を行うことを特徴とする。

この発明によれば、保証下限圧力及び第１圧力センサの検出誤差の和まで低下したときにガス受容ユニットへのガス供給を停止する従来の制御と比較して、保証下限圧力の規制を実質的に守りつつ、より低い圧力まで有効にガス容器内のガスを利用することが可能となる。これにより、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離をより拡大することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高圧ガス供給システムであって、前記ガス受容ユニットは燃料電池であり、前記制御部は、Ａ）前記燃料電池の発電停止時であって、前回の前記第１圧力センサの校正処理から第１所定時間が経過している、Ｂ）前記燃料電池の発電停止時であって、前記第１圧力センサの検出値が所定値以下になっている、及びＣ）前記燃料電池の起動時であって、前回の発電停止から第２所定時間が経過している、との条件のうち少なくともいずれか一つの条件を満たすときに、前記第１圧力センサの校正処理を行うことを特徴とする。

この発明によれば、ガス受容ユニットとして燃料電池を用いたシステムに適用することができ、燃料電池の発電停止時や起動時のより適切な時期に、第１圧力センサの校正処理を効率的に行うことが可能となる。

本発明によれば、高圧ガス供給システムの保証下限圧力が減圧弁の所定減圧値よりも高い場合であっても、高圧ガス供給システムにおけるガス容器内のガスの圧力を精度良く検出して、高圧ガス供給システムの稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離を拡大することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る高圧ガス供給システムの概略構成を示す図である。 第１圧力センサの校正処理の手順を示すフローチャートである。 第１圧力センサの校正処理中における第１圧力センサ及び第２圧力センサの各々の検出値の変化を示す図である。 リニアリティ誤差について説明するための図である。 ガス欠判定において使用される高圧ガス供給システムの停止圧力について説明するための図である。

以下、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。
（高圧ガス供給システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る高圧ガス供給システムの概略構成を示す図である。
本実施形態の高圧ガス供給システム１は、例えば燃料電池電気自動車等の車両（図示せず）に搭載されるものである。この車両は、燃料電池５による発電電力によって走行用電動モータ（図示せず）を回転させて走行するように構成されており、燃料ガス（水素）を収容するガス容器２を搭載している。

燃料電池５は、例えば陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した膜電極接合体を、更に一対のセパレータで挟持してなる単セル（図示せず）を多数組積層して構成されたスタックを備えている。

図１に示すように、高圧ガス供給システム１は、ガス容器２、主止弁（遮断弁）３、減圧弁４、ガス受容ユニットとしての燃料電池５、第１圧力センサＳＳ１、第２圧力センサＳＳ２、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御装置）６、中圧デバイス７、及び開閉弁８を備えている。

ガス容器２は、燃料電池５に供給するためのガス（水素）を、例えば最大で３５ＭＰａ（ゲージ圧）の非常に高い圧力で充填可能なタンクである。主止弁３は、例えばガス容器２に一体に組み込まれるものであり、ガス容器２に収容されているガスのガス容器２からの供給を許容又は遮断する遮断弁である。

減圧弁４は、主止弁３の下流側に設けられており、ガス容器２からのガスの圧力を所定減圧値Ｐ２（図３参照、例えば１ＭＰａ）に減圧する装置である。本実施形態では、減圧弁４の所定減圧値Ｐ２は、高圧ガス供給システム１の保証下限圧力Ｐ３（図５参照、例えば２ＭＰａ）よりも低い。すなわち、保証下限圧力Ｐ３は、減圧弁４の所定減圧値Ｐ２よりも高くなっている。

保証下限圧力Ｐ３は、ガス容器２に付設された主止弁３等における高圧のガスのシール部（図示せず）における漏れの防止や、ガス容器２の内面を形成する樹脂ライナー（図示せず）のバックリングの防止のために設定された、高圧ガス供給システム１が適正に機能することを保証する下限圧力である。

より詳細に説明すると、ガスのシール部に使用するシール部材としてのＯリング（図示せず）は、このＯリングが装着される溝（図示せず）内の片側にガスの圧力によって押し付けられ、Ｏリングによるシール面圧が増加してシール性が向上する。このとき、ガスの圧力が低い場合には、シール面圧が低下してガスの漏れが発生する虞がある。この対策として、ガスのシール部の下限圧力を設定することにより、ガスの漏れが発生することを防止する必要がある。また、樹脂ライナーを使用したガス容器２は、ガスが大量に充填されて高圧状態にあると、樹脂ライナーを透過したガスが樹脂ライナーと、例えば補強層であるＣＦＲＰ製のシェルとの間に残留してしまうため、ガス容器２内のガスを急激に減圧した場合には、残留したガスが膨張することで樹脂ライナーを変形させる(バックリング)虞がある。この対策として、ガス容器２の下限圧力を設定することにより、樹脂ライナーのバックリングの発生を防止する必要がある。本実施形態では、保証下限圧力Ｐ３は、ガスのシール部の下限圧力、及びガス容器２の下限圧力の両方を満足する圧力に設定される。但し、ガスのシール部の下限圧力、及びガス容器２の下限圧力のうちのいずれか一方の圧力に設定されてもよい。

主止弁３と減圧弁４との間には、ガス容器２内のガスの圧力である高圧（例えば３５ＭＰａ）となる第１ガス流路１１が形成されている。また、この減圧弁４と開閉弁８との間には、減圧弁４により減圧されたガスの圧力である中（低）圧（例えば１ＭＰａ）となる第２ガス流路１２が形成されている。

第１圧力センサＳＳ１は、減圧弁４の上流側の第１ガス流路１１に設けられており、第１上限値（例えば９０ＭＰａ）まで圧力検出可能な圧力センサである。第２圧力センサＳＳ２は、減圧弁４の下流側の第２ガス流路１２に設けられており、前記第１上限値よりも低い第２上限値（例えば３ＭＰａ）まで圧力検出可能な圧力センサである。

つまり、第１圧力センサＳＳ１は、ガス容器２内の高圧のガスの圧力を検出するものであるため、高圧状態から低圧状態に至るまで、広い範囲の圧力を検出することが可能な圧力検出レンジ（例えば０〜９０ＭＰａ）を有している。一方、第２圧力センサＳＳ２は、減圧弁４の下流側におけるガスの圧力を検出するものであるため、減圧弁４で減圧された後の、第１圧力センサＳＳ１よりも狭い範囲の圧力を検出することが可能な圧力検出レンジ（例えば０〜３ＭＰａ）を有している。

圧力センサは圧力検出レンジが広くなるほど検出誤差が大きくなる傾向にあり、例えば検出誤差を圧力検出レンジの３％F.S.(Full Scale)とすれば、第１圧力センサＳＳ１及び第２圧力センサＳＳ２の検出誤差はそれぞれ次の通りとなる。すなわち、例えば９０ＭＰａまで圧力検出可能な第１圧力センサＳＳ１の検出誤差Ｅ１（図５参照）は、９０ＭＰａの３％である２．７ＭＰａとなる。一方、例えば３ＭＰａまで圧力検出可能な第２圧力センサＳＳ２の検出誤差Ｅ２（図５参照）は、３ＭＰａの３％である９０ｋＰａとなり、第１圧力センサＳＳ１の検出誤差Ｅ１よりも小さい。

第１圧力センサＳＳ１及び第２圧力センサＳＳ２としては、例えば歪ゲージ方式の圧力センサを採用することができるが、これに限定されるものではなく、種々の方式の圧力センサを採用することができる。

また、第２ガス流路１２には、例えばフィルタ等の中圧デバイス７が設けられている。開閉弁８は、燃料電池５と配管１３等を介して接続されており、減圧弁４により減圧されたガスの燃料電池５への供給量を調整することができる。

ＥＣＵ６は、ＣＰＵ及び記憶手段（いずれも図示せず）を有しており、高圧ガス供給システム１の動作を制御する。ＥＣＵ６は、車両のＩＧ（イグニッション；図示せず）と連動しており、ＩＧがオンされると燃料電池５を起動して燃料電池５を発電させ、ＩＧがオフされると燃料電池５の発電を停止する制御を行う。また、ＥＣＵ６には、第１圧力センサＳＳ１及び第２圧力センサＳＳ２からの信号が入力されるようになっており、ＥＣＵ６は、主止弁３及び開閉弁８の動作の制御、後記する第１圧力センサＳＳ１の校正処理等を行う。なお、ＥＣＵ６とは別の制御部が、第１圧力センサＳＳ１の校正処理を実施するように構成してもよい。

ガス容器２から供給された燃料ガスとしての水素は、主止弁３、第１ガス流路１１、減圧弁４、第２ガス流路１２、中圧デバイス７、開閉弁８、及び配管１３を介して、燃料電池５のアノードに供給される。また、図示していないが、燃料電池５のカソードには、コンプレッサ、冷却器、加湿器等で構成された空気供給装置から酸化ガスとしての空気が供給される。燃料電池５のアノードに水素が供給され、カソードに空気が供給されると、水素と酸素との電気化学反応によって発電が行われる。燃料電池５が発電した電力（発電電流）は、走行用電動モータや補機（いずれも図示せず）等に供給される。

（第１圧力センサの校正処理）
本実施形態では、ガス容器２に収容されているガスの残量が少なくなってきた場合において、第１圧力センサＳＳ１が保証下限圧力Ｐ３付近のガスの圧力を精度良く検出することができるように、第１圧力センサＳＳ１の校正が行われる。

次に、図２及び図３を参照して、第１圧力センサＳＳ１の校正処理について説明する。
図２は、第１圧力センサの校正処理の手順を示すフローチャートである。図３は、第１圧力センサの校正処理中における第１圧力センサ及び第２圧力センサの各々の検出値の変化を示す図である。

まず、ＥＣＵ６は、校正処理を開始する条件（校正開始条件）が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ６は、Ａ）燃料電池５の発電停止時であって、前回の第１圧力センサＳＳ１の校正処理から第１所定時間Ｔ１が経過している、Ｂ）燃料電池５の発電停止時であって、第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈ（図３参照）が所定値Ｐｓ以下になっている、及びＣ）燃料電池５の起動時であって、前回の発電停止から第２所定時間Ｔ２が経過している、との条件のうち少なくともいずれか一つの条件を満たすか否かを判断する。これにより、燃料電池５の発電停止時や起動時のより適切な時期に、第１圧力センサＳＳ１の校正処理を効率的に行うことが可能となる。

前記した校正開始条件は、次のような理由により設定されている。
すなわち、車両停止時（燃料電池５の発電停止時）に、毎回高圧の第１ガス流路１１の圧力を低下させて後記する第１圧力センサＳＳ１の校正を行うと、次回車両起動時（燃料電池５の起動時）には主止弁３に大きな差圧が発生している状態で作動が行われることとなるため、主止弁３のシート部の耐久性が懸案となる可能性がある。このため、第１圧力センサＳＳ１の校正処理は、車両停止時に毎回行うのではなく、車両停止時であって第１所定時間Ｔ１が経過しているときに（例えば1週間に1回や、１ヵ月に1回などの頻度で）行うようにしてもよく、これにより、主止弁３に与える影響を小さくすることができる。

また、ガス容器２内のガスの圧力を示す第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈが保証下限圧力Ｐ３（図５参照）に近い低い圧力となった場合の第１圧力センサＳＳ１の検出精度の向上が目的であるため、車両停止時であって第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈが所定値Ｐｓ（例えば１０ＭＰａ）以下になっているときに実施するようにしてもよい。この場合、第１圧力センサＳＳ１の校正処理は、車両停止時であってガス容器２内のガスの圧力が低い場合に必ずしも毎回行う必要はなく、所定の頻度で行われてもよい。ガス容器２内のガスの圧力が低い場合には主止弁３の耐久性に与える影響が小さいため、例えば1日に1回といった具合に高い頻度で第１圧力センサＳＳ１の校正処理が行われてもよい。

また、前回の車両停止時から第２所定時間Ｔ２（例えば1週間、１ヵ月等の長期間）が経過していると判断された場合には、長期間不使用による第１圧力センサＳＳ１の検出精度の低下の虞を回避するため、車両起動時にも第１圧力センサＳＳ１の校正処理が行われてもよい。但し、校正開始条件は、前記した例に限定されるものではなく、例えば前記Ａ）の条件のみ使用する等、適宜変更して実施され得る。

ＥＣＵ６は、校正開始条件が満たされるまで待機し（ステップＳ１：Ｎｏ）、校正開始条件が満たされていると判断した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、車両停止時には主止弁３を閉じ、一方、車両起動時には主止弁３を閉じた状態を維持して（ステップＳ２、図３のｔ１参照）、主止弁３の下流側のガスの圧力を低下させる圧力低下処理を開始する（ステップＳ３）。

圧力低下処理では、ＥＣＵ６は、開閉弁８を開いて、主止弁３の下流側のガスを燃料電池５に供給して消費する制御を行う。なお、主止弁３の下流側のガスを、燃料電池５に供給して消費する代わりに、外部に排出するように制御してもよい。

続いて、ＥＣＵ６は、減圧弁４の下流側の第２ガス流路１２に設けられた第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍ（図３参照）を取得し（ステップＳ４）、取得した検出値Ｐｍが減圧弁４の所定減圧値Ｐ２（図３参照、例えば１ＭＰａ）よりも低い校正設定圧Ｐ１（図３参照、例えば０．８ＭＰａ）に到達したか否かを判断する（ステップＳ５）。第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが校正設定圧Ｐ１に未だ到達していない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ４に戻る。

図３に示すように、減圧弁４の上流側の第１ガス流路１１に設けられた第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈは、当初（図３のｔ１）にはガス容器２内のガスの圧力Ｐｔを示しているが、第２ガス流路１２の圧力が消費ガス流量での減圧弁４の制御圧Ｐ２ａとなった時点（図３のｔ３）から、低下し始める。

一方、減圧弁４の下流側の第２ガス流路１２に設けられた第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍは、当初（図３のｔ１）には減圧弁４の所定減圧値Ｐ２を示しているが、ガスの消費が開始された時点（図３のｔ２）で、前記したように消費ガス流量での減圧弁４の制御圧Ｐ２ａに僅かに低下して保たれる。

第１ガス流路１１内のガスの圧力は低下を続け、第２ガス流路１２内のガスの圧力と等しくなった時点（図３のｔ４）から、これら両方の圧力はさらに低下する。このとき、減圧弁４は締切状態とならずに全開状態となるため、第１ガス流路１１内のガスの圧力は第２ガス流路１２内のガスの圧力と等しくなる。そして、第２ガス流路１２内のガスの圧力の検出値Ｐｍが、校正設定圧Ｐ１に到達した時点（図３のｔ５）で、ガスの消費が停止される。

すなわち、第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが校正設定圧Ｐ１に到達した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ、図３のｔ５）、ＥＣＵ６は、開閉弁８を閉じて、主止弁３の下流側のガスの燃料電池５への供給を停止し、前記した圧力低下処理を終了する制御を行う（ステップＳ６）。

続いて、ＥＣＵ６は、第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが校正設定圧Ｐ１に到達した以後において、第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが校正設定圧Ｐ１を示す時点（図３のｔ６）での第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍを、前記時点（図３のｔ６）での第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈとするように、第１圧力センサＳＳ１の校正を行う（ステップＳ７）。

（保証下限圧力を守るための制御）
次に、高圧ガス供給システム１の保証下限圧力Ｐ３（図５参照）を守るための制御について説明する。

本実施形態に係る高圧ガス供給システム１では、ガス容器２内のガスの残量を把握するために、ガス容器２内のガスの圧力を示す第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈ（図３参照）が実際に保証下限圧力Ｐ３（図５参照）以下となっていないかの検知（ガス欠判定）が行われる。第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈが実際に保証下限圧力Ｐ３以下となる場合には、ＥＣＵ６は、高圧ガス供給システム１の動作を停止する制御を行う。

前記ガス欠判定を精度良く行うためには、第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈの誤差について考慮する必要がある。
前記した第１圧力センサＳＳ１の校正処理を行うことにより、第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈの誤差は、校正設定圧Ｐ１においては、第１圧力センサＳＳ１の検出誤差Ｅ１（図５参照、例えば２．７ＭＰａ）の代わりに第２圧力センサＳＳ２の検出誤差Ｅ２（図５参照、例えば９０ｋＰａ）とすることができる。一方、保証下限圧力Ｐ３における第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈの誤差は、第２圧力センサＳＳ２の検出誤差Ｅ２に、さらに、第１圧力センサＳＳ１の圧力変動分（校正設定圧Ｐ１と保証下限圧力Ｐ３との差分）のリニアリティ誤差ＥＬ（図５参照、例えば４５０ｋＰａ）を加えたものとすることが好ましい。

第１圧力センサＳＳ１として使用される圧力センサのアナログ出力電圧は、圧力に対して比例の関係にあり、ほぼ直線的な関係であるが、理想直線に対して実際にはズレが存在しており、その理想直線に対するズレの誤差のことをリニアリティ誤差という。

第１圧力センサＳＳ１のリニアリティ誤差ＥＬは、通常次のように計算される。
図４は、リニアリティ誤差について説明するための図である。
図４を参照して、まず、出力電圧Ｖout［Ｖ］についてのリニアリティ誤差Ｖｐは、第１圧力センサＳＳ１の圧力検出レンジの下限圧力Ｐａにおける出力電圧Ｖａ、及び上限圧力Ｐｂにおける出力電圧Ｖｂから次式によって計算される。
Ｖｐ＝ｋ（Ｐｂ−Ｐａ）／２−（Ｖｂ−Ｖａ）／２
ここで、ｋは、比例定数（係数）である。
したがって、圧力についてのリニアリティ誤差ＥＬは、次式によって計算される。
ＥＬ＝（Ｐｂ−Ｐａ）×Ｖｐ／（Ｖｂ−Ｖａ）
但し、前記計算において、下限圧力Ｐａを校正設定圧Ｐ１とし、上限圧力Ｐｂを保証下限圧力Ｐ３とすることにより、保証下限圧力Ｐ３付近の圧力検出に影響を与えることなく、リニアリティ誤差ＥＬを小さくすることができる。

図５は、ガス欠判定において使用される高圧ガス供給システムの停止圧力について説明するための図である。
図５に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ６は、第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈが、保証下限圧力Ｐ３（例えば２ＭＰａ）、第２圧力センサＳＳ２の検出誤差Ｅ２（例えば９０ｋＰａ）、及び第１圧力センサＳＳ１のリニアリティ誤差ＥＬ（例えば４５０ｋＰａ）の和Ｐ４（例えば２．５４ＭＰａ）まで低下したときに、燃料電池５へのガスの供給を停止する制御を行う。

このようにすれば、第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈが、保証下限圧力Ｐ３（例えば２ＭＰａ）、及び第１圧力センサＳＳ１の検出誤差Ｅ１（例えば２．７ＭＰａ）の和Ｐ５（例えば４．７ＭＰａ）まで低下したときに燃料電池５へのガスの供給を停止する従来の制御と比較して、保証下限圧力Ｐ３の規制を実質的に守りつつ、より低い圧力まで有効にガス容器２内のガスを利用することが可能となる。これにより、高圧ガス供給システム１の稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離をより拡大することができる。

前記したように、本実施形態に係る高圧ガス供給システム１では、ＥＣＵ６は、主止弁３を閉じた状態で、第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが減圧弁４の所定減圧値Ｐ２よりも低い校正設定圧Ｐ１を示すまで、主止弁３の下流側のガスを燃料電池５に供給する制御を行う。そして、ＥＣＵ６は、第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍが校正設定圧Ｐ１を示す時点（図３のｔ６）での第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍを前記時点（図３のｔ６）での第１圧力センサＳＳ１の検出値Ｐｈとするように、第１圧力センサＳＳ１の校正処理を行う。

このような本実施形態によれば、主止弁３の下流側のガスを燃料電池５に供給することにより、主止弁３の下流側の圧力を、減圧弁４の所定減圧値Ｐ２よりも低い校正設定圧Ｐ１まで低下させる圧力低下処理が実施されるため、より検出精度が高い第２圧力センサＳＳ２の検出値Ｐｍを用いて、第１圧力センサＳＳの校正処理を行うことが可能となる。
したがって、高圧ガス供給システム１の保証下限圧力Ｐ３が減圧弁４の所定減圧値Ｐ２よりも高い場合であっても、高圧ガス供給システム１におけるガス容器２内のガスの圧力を精度良く検出して、高圧ガス供給システム１の稼働時間、及び車両等に適用した場合の航続距離を拡大することができる。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、本発明の高圧ガス供給システム１は、燃料電池電気自動車への適用に限定されるものではなく、その他の車両や航空機、列車、船舶、家庭用や業務用の定置式などの燃料電池システム、あるいは水素ガス以外のガスを利用したシステムにも適用可能である。

また、前記実施形態では、高圧ガス供給システム１においてガスが供給されるガス受容ユニットは、ガスを消費する燃料電池５である場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばガスを貯留するアキュムレータであってもよい。

また、図２に示す校正処理は、前記実施形態ではプログラムを用いたソフトウェア的な処理として説明したが、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ）等を用いたハードウェア的な処理であってもよい。

１ 高圧ガス供給システム
２ ガス容器
３ 主止弁（遮断弁）
４ 減圧弁
５ 燃料電池（ガス受容ユニット）
６ ＥＣＵ（制御部）
７ 中圧デバイス
８ 開閉弁
ＳＳ１ 第１圧力センサ
ＳＳ２ 第２圧力センサ
Ｅ１ 第１圧力センサの検出誤差
Ｅ２ 第２圧力センサの検出誤差
ＥＬ 第１圧力センサのリニアリティ誤差
Ｐ１ 校正設定圧
Ｐ２ 所定減圧値
Ｐ３ 保証下限圧力
Ｐｈ 第１圧力センサの検出値
Ｐｍ 第２圧力センサの検出値

Claims (3)

1. ガス受容ユニットにガスを供給する高圧ガス供給システムであって、
   ガス容器に収容されているガスの前記ガス容器からの供給を許容又は遮断する遮断弁と、
   前記ガス容器からのガスの圧力を前記ガス供給システムの保証下限圧力よりも低い所定減圧値に減圧する減圧弁と、
   前記減圧弁の上流側に設けられ、第１上限値まで圧力検出可能な第１圧力センサと、
   前記減圧弁の下流側に設けられ、前記第１上限値よりも低い第２上限値まで圧力検出可能な第２圧力センサと、
   前記遮断弁を閉じた状態で、前記第２圧力センサの検出値が前記所定減圧値よりも低い校正設定圧を示すまで、前記遮断弁の下流側のガスを排出、あるいは前記ガス受容ユニットに供給する制御を行い、前記第２圧力センサの検出値が前記校正設定圧を示す時点での前記第２圧力センサの検出値を前記時点での前記第１圧力センサの検出値とするように、前記第１圧力センサの校正処理を行う制御部と、
   を備えたことを特徴とする高圧ガス供給システム。
2. 前記制御部は、前記第１圧力センサの検出値が、前記保証下限圧力、前記第２圧力センサの検出誤差、及び前記第１圧力センサのリニアリティ誤差の和まで低下したときに、前記ガス受容ユニットへのガスの供給を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス供給システム。
3. 前記ガス受容ユニットは燃料電池であり、
   前記制御部は、
   Ａ）前記燃料電池の発電停止時であって、前回の前記第１圧力センサの校正処理から第１所定時間が経過している、
   Ｂ）前記燃料電池の発電停止時であって、前記第１圧力センサの検出値が所定値以下になっている、及び
   Ｃ）前記燃料電池の起動時であって、前回の発電停止から第２所定時間が経過している、との条件のうち少なくともいずれか一つの条件を満たすときに、前記第１圧力センサの校正処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高圧ガス供給システム。

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