JP2020035538A - 燃料ガス供給制御装置およびその方法、ならびに燃料電池車の起動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)こうした燃料ガス供給制御装置において、前記仮異常と判定した後、前記予め定めた期間に前記燃料ガスセンサからの信号が前記水準とならなかった場合には、前記電動弁の閉止を維持し、前記燃料ガス消費装置への前記燃料ガスの供給を行なわず、燃料ガス供給の異常を報知するものとしてもよい。こうすれば、燃料ガスセンサの故障を早期に検出し、報知することができる。
(3)また、こうした燃料ガス供給制御装置において、前記燃料ガスセンサは、燃焼式センサであり、前記燃料ガスセンサからの信号が前記判定用閾値に接近する挙動は、前記信号の大きさが上昇する挙動であるとしてもよい。燃焼式センサの場合は、電源供給の開始後にその出力信号が一旦上昇し、その後燃料ガスを検出していないレベルまで下降するからである。
(4)前記燃料ガスは水素ガスであり、前記燃料ガスセンサは水素センサであり、燃料ガス消費装置は、車載の燃料電池とすることができる。車載の燃料電池においては、その起動をできるだけ速やかに行なうことへの要請と安全性確保への強い要請が存在するからである。
(5)こうした燃料ガス供給制御装置において、前記制御部は、前記燃料ガスセンサへの前記電源投入から前記不安定期間が経過した後に、前記燃料ガスセンサからの信号が予め定めた検出用閾値に達したと判定した場合には、前記電動弁を閉止して、前記燃料ガスの供給を停止するものとしてもよい。こうすれば、仮に燃料ガス漏れが生じた場合には、確実に燃料ガス供給を停止することができる。
(1)実施形態に共通のハードウェア構成:
図1は、燃料ガス供給制御装置の一実施形態である水素供給制御装置200を搭載した車両10の概略構成を示す。車両10には、燃料ガスの一種である水素と酸素(空気)を用いた電気化学反応により発電する燃料電池20、燃料電池20に水素配管30を介して供給する水素を貯留する水素タンク40、燃料電池20の制御を司る燃料電池ECU(以下、FCECUという)100、水素タンク40が収容された収容室70に設けられた接触燃焼式の水素センサ60、などが設けられている。水素センサ60は、燃料ガスセンサの一形態である。燃料電池20への水素および酸素の供給とオフガスの排出の制御や図示しない冷却水循環の制御、更には発電して電力を用いて車両駆動源としての図示しない電動機を駆動する制御などは、周知のものなので、説明は省略する。
水素供給制御装置200による燃料電池20への水素の供給は、定常状態であれば、以下のように行なわれる。
[1]イグニッションスイッチ140がオンにされると、主電磁弁43が駆動され、水素タンク40からの水素ガスの供給が可能な状態となる。
[2]車両10の要求電力が求められ、この要求電力に応じて、燃料電池20に対する要求発電量が決定され、要求発電量の発電が可能な量の水素が、水素タンク40から燃料電池20に供給される。供給量の制御は、インジェクタ48の開弁量と開弁時間により調整される。インジェクタ48に供給される水素の圧力は、調圧弁45により安定化されているので、インジェクタ48の開弁量と開弁時間により、燃料電池20に供給する水素ガス量は、正確にコントロールできる。
[3]水素センサ60が、一定量以上の水素の存在を検出すると、ECU60は、これを検出して、主電磁弁43をシャットオフして水素の供給を中止する。
これを、通常制御とも呼ぶ。
次に第2実施形態について説明する。第2実施形態では、図7に示したように、第1実施形態におけるステップS190の後に、ステップS191〜S198の処理を追加的に行なう。他は、第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。第2実施形態における水素センサ60の出力HLの変化や、主電磁弁43の動作などを図8に例示した。
上記の実施形態では、燃料ガスとして水素を用いたが、水素以外の燃料ガス、例えばメタンガスやブタンガスなどの他の燃料ガスにも適用可能である。これらの燃料ガスは、水素と同様に、燃料ガスの燃焼や酸化、あるいは吸着や分散など、燃料ガスとガスの存在を検出するセンサ側との相互作用を利用して測定する形式であり、同様に、扱うことができる。具体的には、上記実施形態では、接触燃焼式の水素センサ60を用いたが、他の形式の水素センサを採用することも可能である。例えば半導体式の水素センサや触媒燃焼式センサなどを用いることも可能である。これらの他の形式の水素センサでは、不安的における水素センサからの信号の挙動がどのようなものであるかは、センサによる。電源投入から、水素検出の精度が予め定めた水準に達するまでに、所定の不安定期間があるセンサにおいて、この間に、水素を検出したのと同じ挙動を示す場合を想定して、検出用閾値を定めればよい。例えば、不安定期間において、水素が存在すると出力が下降する場合には、この下降を検出して一旦水素の供給を停止すればよい。
Claims (7)
- 燃料ガス供給制御装置であって、
電気的に開閉される電動弁を備え、前記電動弁を開いたときに、燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
電源投入から、燃料ガス検出の精度が予め定めた水準に達するまでに、所定の不安定期間を有する燃料ガスセンサと、
燃料ガスを消費する燃料ガス消費装置の起動が指示されると、前記燃料ガスセンサの電源を投入すると共に、前記電動弁を開いて、前記燃料ガス供給装置から前記燃料ガス消費装置への前記燃料ガスの供給を開始する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料ガスセンサから入力した信号が、前記不安定期間の経過前に、予め定めた判定用閾値に接近する挙動を示したとき、仮異常と判定し、前記電動弁を閉止し、前記電動弁を閉止してから予め定めた期間に前記燃料ガスセンサからの信号が前記水準となった場合には、前記仮異常の判定を解き、前記電動弁を開いて、前記燃料ガス消費装置への前記燃料ガスの供給を再開する
燃料ガス供給制御装置。 - 請求項1記載の燃料ガス供給制御装置であって、
前記仮異常と判定した後、前記予め定めた期間に前記燃料ガスセンサからの信号が前記水準とならなかった場合には、前記電動弁の閉止を維持し、前記燃料ガス消費装置への前記燃料ガスの供給を行なわず、燃料ガス供給の異常を報知する
燃料ガス供給制御装置。 - 請求項1または請求項2記載の燃料ガス供給制御装置であって、
前記燃料ガスセンサは、燃焼式センサであり、
前記燃料ガスセンサからの信号が前記判定用閾値に接近する挙動は、前記信号の大きさが上昇する挙動である
燃料ガス供給制御装置。 - 前記燃料ガスは水素ガスであり、前記燃料ガスセンサは水素センサであり、前記燃料ガス消費装置は、車載の燃料電池である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料ガス供給制御装置。
- 前記制御部は、前記燃料ガスセンサへの前記電源投入から前記不安定期間が経過した後に、前記燃料ガスセンサからの信号が予め定めた検出用閾値に達したと判定した場合には、前記電動弁を閉止して、前記燃料ガスの供給を停止する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料ガス供給制御装置。 - 燃料ガス供給制御方法であって、
燃料ガスを消費する燃料ガス消費装置の起動が指示されると、電源投入から燃料ガス検出の精度が予め定めた水準に達するまでに所定の不安定期間を有する燃料ガスセンサに電源を投入し、
前記燃料ガスセンサの電源を投入と共に、電気的に開閉される電動弁を開いて、燃料ガス供給装置から、前記燃料ガス消費装置に、前記燃料ガスの供給を開始し、
前記燃料ガスセンサから入力した信号が、前記不安定期間の経過前に、予め定めた判定用閾値に接近する挙動を示したとき、前記電動弁を閉止し、
前記電動弁を閉止してから予め定めた期間に前記燃料ガスセンサからの信号が前記水準となった場合には、前記電動弁を開いて、前記燃料ガス消費装置への前記燃料ガスの供給を再開する
燃料ガス供給制御方法。 - 燃料電池を搭載した燃料電池車の起動方法であって、
イグニッションスイッチがオンにされると、電源投入から水素検出の精度が予め定めた水準に達するまでに所定の不安定期間を有する水素センサに電源を投入し、
前記イグニッションスイッチがオンにされると、電気的に開閉される電動弁を開いて、水素タンクから前記燃料電池に、水素の供給を開始し、
前記水素センサから入力した信号が、前記不安定期間の経過前に、予め定めた判定用閾値に接近する挙動を示したとき、仮異常と判定して記録すると共に、前記電動弁を閉止し、
前記電動弁を閉止してから、予め定めた期間に前記水素センサからの信号が前記水準となった場合には、前記仮異常の判定を解き、前記電動弁を開いて、前記燃料電池への前記水素の供給を再開し、
前記仮異常と判定した後、前記予め定めた期間に前記水素センサからの信号が前記水準とならなかった場合には、前記電動弁の閉止を維持して前記燃料電池への前記水素の供給を行なわず、前記仮異常を水素供給の本異常として報知する
燃料電池車の起動方法。
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