JP2020140918A - Fuel battery system - Google Patents

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朋宏 小川
Tomohiro Ogawa
朋宏 小川
健司 馬屋原
Kenji Mayahara
健司 馬屋原
亮太 川口
Ryota Kawaguchi
亮太 川口
亮介 山田
Ryosuke Yamada
亮介 山田
山田 貴史
Takashi Yamada
貴史 山田
裕治 村田
Yuji Murata
裕治 村田
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Abstract

To ensure the detection frequency and accuracy of valve opening defects of on-off valves provided in multiple fuel gas tanks connected in parallel to a fuel battery.SOLUTION: When multiple fuel gas tanks connected in parallel to a fuel battery is filled with gas, the temperature inside the tank is detected by a temperature sensor for each fuel gas tank from the start time of gas filling, and the gas pressure in a filling flow path for leading fuel gas from a gas filling source of fuel gas to the plurality of fuel gas tanks is detected by a gas pressure sensor. By using the detected in-tank temperature of the temperature sensor for each fuel gas tank and the detected gas pressure of the gas pressure sensor, the temperature change ΔT of the in-tank temperature with respect to the gas pressure change ΔP from the start time of gas filling of the fuel gas is calculated, and for a fuel gas tank whose calculated temperature change ΔT deviates from a predetermined range, it is output that the on-off valve has a valve opening failure.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、複数の燃料ガスタンクに燃料ガス、例えば、水素ガスを貯留する。それぞれの燃料ガスタンクは、燃料電池の発電時にはガス供給のために管路を開放し、燃料電池の非発電時には管路を閉鎖する開閉バルブを備えている。この開閉バルブが仮に閉鎖状態で固着して開弁不良を起こすと、開弁不良の開閉バルブを備えた燃料ガスタンクからのガス供給が停止してしまう。このため、開閉バルブの開弁不良を検知することが望まれる。特許文献1では、燃料電池の発電量に基づいて算出したガス消費量と、燃料電池に複数の燃料ガスタンクから燃料ガスを供給するガス供給流路におけるガス圧変化に基づいて算出したガス消費量と、の差分が大きくなると、開閉バルブに開弁不良が起きていると検知する手法が提案されている。 The fuel cell system stores fuel gas, for example, hydrogen gas, in a plurality of fuel gas tanks. Each fuel gas tank is equipped with an on-off valve that opens a pipeline for gas supply when the fuel cell generates electricity and closes the pipeline when the fuel cell does not generate electricity. If this on-off valve is stuck in the closed state and causes a valve opening failure, the gas supply from the fuel gas tank provided with the valve opening failure on-off valve will be stopped. Therefore, it is desired to detect a valve opening failure of the on-off valve. In Patent Document 1, the gas consumption calculated based on the amount of power generated by the fuel cell and the gas consumption calculated based on the gas pressure change in the gas supply flow path for supplying fuel gas from a plurality of fuel gas tanks to the fuel cell. A method of detecting that a valve opening failure has occurred in the on-off valve when the difference between and is large has been proposed.

特開2016−85835号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-85835

しかしながら、燃料ガスタンクの数が増えると、一つの燃料ガスタンクの開閉バルブが開弁不良でも、ガス供給に支障の無いタンク数が多いことから、ガス供給流路におけるガス圧変化が小さくなり得る。また、ユーザーによる燃料ガスの充填が頻繁になされると、それぞれの燃料ガスタンクから燃料電池へのガス供給に伴うガス供給流路におけるガス圧変化も小さくなり得る。そうすると、ガス供給流路におけるガス圧変化に基づいて算出したガス消費量も小さくなることから、燃料電池の発電量に基づいて算出したガス消費量との差分がさほど大きくならないことが起き得る。こうしたことから、開閉バルブの開弁不良の検知頻度の確保や検知精度の確保の観点から改良の余地があると指摘されるに至った。 However, as the number of fuel gas tanks increases, even if the opening / closing valve of one fuel gas tank fails to open, the number of tanks that do not interfere with the gas supply is large, so that the change in gas pressure in the gas supply flow path can be small. Further, when the fuel gas is frequently filled by the user, the change in gas pressure in the gas supply flow path accompanying the gas supply from each fuel gas tank to the fuel cell can be reduced. Then, since the gas consumption calculated based on the gas pressure change in the gas supply flow path also becomes small, the difference from the gas consumption calculated based on the power generation amount of the fuel cell may not be so large. From these facts, it has been pointed out that there is room for improvement from the viewpoint of ensuring the detection frequency and detection accuracy of the valve opening failure of the on-off valve.

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料ガスを貯留し、前記燃料電池に並列に接続された複数の燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンクのそれぞれに設けられ、タンク内温度を検出する温度センサと、前記複数の燃料ガスタンクから前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する供給流路に前記燃料ガスタンクごとに設けられ、前記燃料電池の発電時に前記供給流路を開放するよう開弁制御され、前記燃料電池の非発電時に前記供給流路を閉鎖するよう閉弁制御される開閉バルブと、前記燃料ガスのガス充填元から前記燃料ガスを前記複数の燃料ガスタンクに導く充填流路に設けられ、前記充填流路におけるガス圧を検出するガス圧センサと、前記充填流路に前記燃料ガスタンクごとに設けられ、前記充填流路のガス圧がタンク内ガス圧より高圧である場合に前記燃料ガスをタンク内に導く逆止弁と、前記燃料ガスタンクごとの前記温度センサの検出タンク内温度と前記ガス圧センサの検出ガス圧とを用いて、前記燃料ガスのガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対する前記タンク内温度の温度変化ΔTを算出し、該算出した前記温度変化ΔTが所定範囲を逸脱した前記燃料ガスタンクにおける前記開閉バルブに開弁不良が起きている旨を出力する開弁不良出力部とを備える。この形態の燃料電池システムによれば、燃料ガスのガス充填の都度に燃料ガスタンクにおける開閉バルブの開弁不良の判定を行うので、開弁不良の検知頻度を確保できる。この他、次の利点もある。 (1) According to one embodiment of the present invention, a fuel cell system is provided. This fuel cell system is provided in each of a fuel cell that receives a fuel gas supply to generate power, a plurality of fuel gas tanks that store the fuel gas and are connected in parallel to the fuel cell, and the fuel gas tank. A temperature sensor for detecting the temperature inside the tank and a supply flow path for supplying the fuel gas from the plurality of fuel gas tanks to the fuel cell are provided for each fuel gas tank, and the supply flow path is opened when the fuel cell generates power. An on-off valve that is controlled to open and is controlled to close the supply flow path when the fuel cell is not generating power, and the fuel gas is guided from the gas filling source of the fuel gas to the plurality of fuel gas tanks. A gas pressure sensor provided in the filling flow path to detect the gas pressure in the filling flow path and a gas pressure sensor provided in the filling flow path for each fuel gas tank, the gas pressure of the filling flow path is higher than the gas pressure in the tank. In some cases, the check valve for guiding the fuel gas into the tank, the temperature inside the detection tank of the temperature sensor for each fuel gas tank, and the gas pressure detected by the gas pressure sensor are used to start filling the fuel gas. The temperature change ΔT of the temperature inside the tank with respect to the gas pressure change ΔP from the time point is calculated, and it is determined that the opening / closing valve in the fuel gas tank in which the calculated temperature change ΔT deviates from a predetermined range has a valve opening failure. It is provided with a valve opening failure output unit for output. According to this type of fuel cell system, it is possible to secure the detection frequency of the valve opening failure because the valve opening failure of the on-off valve in the fuel gas tank is determined each time the fuel gas is filled with gas. In addition, there are the following advantages.

複数の燃料ガスタンクの全てについて開閉バルブに開弁不良がなければ、燃料電池の発電時において、複数の燃料ガスタンクのそれぞれからほぼ等量の燃料ガスが燃料電池に供給される。このため、複数の燃料ガスタンクのそれぞれにおいて、タンク内の燃料ガスのガス量およびガス圧はほぼ同等となる。燃料ガスのガス充填時は、燃料電池の非発電時であることから、開閉バルブは、供給流路を閉鎖するよう閉弁制御される。このため、複数の燃料ガスタンクのそれぞれにおいて、ガス量およびガス圧はほぼ同等のままである。この状態から燃料ガスのガス充填が開始されて充填流路のガス圧がタンク内ガス圧より高圧となると、複数の燃料ガスタンクのそれぞれにおいて、燃料ガスが逆止弁を経てタンク内に導かれ、ほぼ均等に燃料ガスが増量貯留される。このため、複数の燃料ガスタンクのそれぞれのタンク内温度は、ガス充填開始時点からほぼ同様に上昇推移する。よって、複数の燃料ガスタンクの全てについて開閉バルブに開弁不良が無い場合には、複数の燃料ガスタンクのそれぞれについてのタンク内温度の温度変化ΔTは、ガス充填開始時点からの充填流路におけるガス圧変化ΔPに対して所定範囲を推移する。 If the on-off valves of all of the plurality of fuel gas tanks are not defective in opening, approximately the same amount of fuel gas is supplied to the fuel cell from each of the plurality of fuel gas tanks during power generation of the fuel cell. Therefore, in each of the plurality of fuel gas tanks, the gas amount and gas pressure of the fuel gas in the tanks are almost the same. Since the fuel cell is not generating power when the fuel gas is filled with gas, the on-off valve is controlled to close so as to close the supply flow path. Therefore, the amount of gas and the gas pressure remain almost the same in each of the plurality of fuel gas tanks. When the gas filling of the fuel gas is started from this state and the gas pressure in the filling flow path becomes higher than the gas pressure in the tank, the fuel gas is guided into the tank through the check valve in each of the plurality of fuel gas tanks. Fuel gas is increased and stored almost evenly. Therefore, the temperature inside each of the plurality of fuel gas tanks rises in almost the same manner from the start of gas filling. Therefore, if there is no valve opening failure in the on-off valves for all of the plurality of fuel gas tanks, the temperature change ΔT of the tank internal temperature for each of the plurality of fuel gas tanks is the gas pressure in the filling flow path from the start of gas filling. It changes within a predetermined range with respect to the change ΔP.

これに対し、ある時点で一つ、若しくはいくつかの燃料ガスタンクの開閉バルブに管路の閉鎖状態で固着してしまう開弁不良が起きると、この開弁不良が起きた以降では、開弁不良が起きた燃料ガスタンク(以下、開弁不良タンクと称する)では、燃料電池へのガス供給がなされない。よって、開弁不良タンクは、開弁不良が起きた時点のガス量・ガス圧のままである。一方、開弁不良のない燃料ガスタンク(以下、開弁正常タンクと称する)では、燃料電池へのガス供給がなされるので、開弁不良タンクよりガス量およびガス圧が低減する。こうした状況で燃料ガスのガス充填がなされると、このガス充填時には、開弁不良タンクと開弁正常タンクとでは、タンク内の燃料ガスのガス量とガス圧とが相違することになる。そして、ガス量・ガス圧が相違したまま燃料ガスのガス充填が開始されることから、燃料ガスのガス充填開始時点では、開弁不良タンクよりガス圧が低い開弁正常タンクには、燃料ガスが逆止弁を経てタンク内に導かれ、燃料ガスが充填される。よって、開弁正常タンクのそれぞれのタンク内温度は、ガス充填開始時点からほぼ同様に上昇推移し、開弁正常タンクのそれぞれのタンク内温度の温度変化ΔTは、ガス充填開始時点からの充填流路におけるガス圧変化ΔPに対して所定範囲を推移する。その一方、開弁不良タンクには、充填流路におけるガス圧が開弁不良タンクのガス圧に到達するまで、逆止弁により燃料ガスが導かれず、燃料ガスが充填されない。このため、燃料ガスのガス充填開始時点からの開弁不良タンクのタンク内温度に温度変化ΔTはさほど見られず、開弁不良タンクのタンク内温度の温度変化ΔTは、ガス充填開始時点からの充填流路におけるガス圧変化ΔPに対して所定範囲を逸脱する。よって、上記形態の燃料電池システムによれば、燃料ガスのガス充填開始時点からのタンク内温度に温度変化ΔTが起きていない燃料タンクを開弁不良タンクと的確に判定でき、開閉バルブの開弁不良の検知精度が高まる。 On the other hand, if a valve opening failure occurs in which one or several fuel gas tank open / close valves are stuck in a closed state at a certain point in time, the valve opening failure occurs after this valve opening failure occurs. Gas is not supplied to the fuel cell in the fuel gas tank (hereinafter referred to as the valve opening defective tank) in which the problem occurs. Therefore, the valve opening defective tank remains the same as the gas amount and gas pressure at the time when the valve opening failure occurs. On the other hand, in a fuel gas tank having no valve opening failure (hereinafter referred to as a valve opening normal tank), gas is supplied to the fuel cell, so that the gas amount and gas pressure are reduced as compared with the valve opening failure tank. If the fuel gas is filled with gas in such a situation, the gas amount and the gas pressure of the fuel gas in the tank will be different between the valve opening defective tank and the valve opening normal tank at the time of this gas filling. Then, since the gas filling of the fuel gas is started with the gas amount and the gas pressure being different, the fuel gas is in the valve opening normal tank whose gas pressure is lower than the valve opening defective tank at the time of starting the gas filling of the fuel gas. Is guided into the tank via a check valve and filled with fuel gas. Therefore, the temperature inside each tank of the normal valve opening tank rises in almost the same manner from the start of gas filling, and the temperature change ΔT of the temperature inside each tank of the normal valve opening tank is the filling flow from the start of gas filling. It changes within a predetermined range with respect to the gas pressure change ΔP in the road. On the other hand, the fuel gas is not guided by the check valve and the fuel gas is not filled in the valve opening defective tank until the gas pressure in the filling flow path reaches the gas pressure of the valve opening defective tank. Therefore, the temperature change ΔT in the tank temperature of the valve opening failure tank from the start of gas filling of the fuel gas is not so much observed, and the temperature change ΔT of the tank temperature change of the valve opening failure tank is from the start of gas filling. It deviates from a predetermined range with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path. Therefore, according to the fuel cell system of the above-described embodiment, it is possible to accurately determine that the fuel tank in which the temperature change ΔT does not occur in the temperature inside the tank from the start of filling the fuel gas is a defective valve opening tank, and the opening / closing valve is opened. Defect detection accuracy is improved.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池システムのガス充填御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体(non-transitory storage medium)等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects. For example, it can be realized in the form of a gas filling method for a fuel cell system, a computer program for realizing the control method, a non-transitory storage medium for recording the computer program, or the like.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 制御部が実行する開弁不良検知処理を示すフローである。This is a flow indicating a valve opening failure detection process executed by the control unit. タンクの全てに第1開閉バルブの開弁不良が無い場合の不良判定の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the defect determination when there is no valve opening defect of the 1st open / close valve in all of tanks. 複数のタンクの内の一つのタンクに第1開閉バルブの開弁不良がある場合の不良判定の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the defect determination at the time of valve opening failure of the 1st open / close valve in one tank among a plurality of tanks. 複数のタンクの内の二つのタンクに第1開閉バルブの開弁不良がある場合の不良判定の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the defect determination at the time of valve opening failure of the 1st open / close valve in 2 tanks in a plurality of tanks.

図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム10の構成を示した説明図である。燃料電池システム10は、モータで駆動する車両の電源として車両に搭載される他、発電施設に設置される。車両としては、例えば、乗用車やバス等が該当する。燃料電池システム10は、燃料電池50と、レセプタクル100と、充填流路110と、タンクTK1〜TK10と、供給流路200と、制御部300とを備える。燃料電池システム10は、タンクTK1からタンクTK10までの合計10本のタンクを備える。タンクTK1〜TK10は、燃料ガスである水素ガスを貯留する燃料ガスタンクであり、燃料電池50に並列に接続されている。図1では、タンクTK1と、タンクTK2と、タンクTK10とを図示し、タンクTK3からタンクTK9については、図示を省略している。尚、以降の説明では、10本のタンクを総称する場合には符号「TK」を使用し、タンクを個別する場合には、タンクTK1〜TK10のいずれか明示する。後述するタンクごとの機器構成・流路構成においても同様である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 is mounted on the vehicle as a power source for the vehicle driven by the motor, and is also installed in the power generation facility. Examples of vehicles include passenger cars and buses. The fuel cell system 10 includes a fuel cell 50, a receptacle 100, a filling flow path 110, tanks TK1 to TK10, a supply flow path 200, and a control unit 300. The fuel cell system 10 includes a total of 10 tanks from tank TK1 to tank TK10. The tanks TK1 to TK10 are fuel gas tanks for storing hydrogen gas, which is a fuel gas, and are connected in parallel to the fuel cell 50. In FIG. 1, the tank TK1, the tank TK2, and the tank TK10 are shown, and the tanks TK3 to TK9 are not shown. In the following description, the reference numeral "TK" will be used when the ten tanks are collectively referred to, and any of the tanks TK1 to TK10 will be specified when the tanks are individually used. The same applies to the equipment configuration and flow path configuration for each tank, which will be described later.

燃料電池50は、単セルを複数積層させたスタック構造を有している。各単セルは、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノードおよびカソードを接合してなる膜電極接合体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。燃料電池50は、水素ガスおよび空気の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する。 The fuel cell 50 has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. Each single cell is configured by sandwiching a membrane electrode assembly having an anode and a cathode bonded to both sides of an electrolyte membrane having proton conductivity by a separator. The fuel cell 50 receives the supply of hydrogen gas and air, and generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.

レセプタクル100は、燃料ガスである水素ガスの充填口であり、図示しない車両のリッド内に配設されている。レセプタクル100には、燃料ガスの充填時にガス充填元である水素ステーションのノズルGnが装着される。レセプタクル100は、逆流防止弁105を有する。逆流防止弁105は、充填された燃料ガスの逆流を防止する。 The receptacle 100 is a filling port for hydrogen gas, which is a fuel gas, and is arranged in a lid of a vehicle (not shown). The receptacle 100 is equipped with a nozzle Gn of a hydrogen station, which is a gas filling source, when the fuel gas is filled. The receptacle 100 has a check valve 105. The check valve 105 prevents the backflow of the filled fuel gas.

充填流路110は、レセプタクル100から充填される燃料ガスをタンクTK1〜TK10に導く。充填流路110は、レセプタクル100からそれぞれのタンクTKに向けて分岐してタンクTKと接続される。充填流路110のうちタンクTK1に向けて分岐した流路部分には、逆止弁Cv1が設けられている。逆止弁Cv1は、タンクTK1に充填された燃料ガスがレセプタクル100の側へ逆流することを防止する。逆止弁Cv2〜Cv10は、逆止弁Cv1と同様の構成を有する逆止弁であるとともに、充填流路110のうちタンクTK2〜10に向けて分岐した流路部分にそれぞれ設けられている。つまり、逆止弁Cvは、充填流路110にタンクTKごとに設けられ、充填流路110のガス圧がタンク内ガス圧より高圧である場合に燃料ガスをタンク内に導くと共に、レセプタクル100の側へガスの逆流を防止する。 The filling flow path 110 guides the fuel gas filled from the receptacle 100 to the tanks TK1 to TK10. The filling flow path 110 branches from the receptacle 100 toward each tank TK and is connected to the tank TK. A check valve Cv1 is provided in a flow path portion of the filling flow path 110 that branches toward the tank TK1. The check valve Cv1 prevents the fuel gas filled in the tank TK1 from flowing back toward the receptacle 100. The check valves Cv2 to Cv10 are check valves having the same configuration as the check valve Cv1 and are provided in the flow path portions of the filling flow path 110 branched toward the tanks TK2 to TK2 to 10. That is, the check valve Cv is provided in the filling flow path 110 for each tank TK, and when the gas pressure in the filling flow path 110 is higher than the gas pressure in the tank, the fuel gas is guided into the tank and the receptacle 100 is provided. Prevent gas backflow to the side.

また、充填流路110には、圧力センサ115が設けられている。圧力センサ115は、充填流路110におけるガス圧P0を検出し、その検出ガス圧を制御部300に出力する。充填流路110とタンクTKとは接続されていることから、圧力センサ115が測定するガス圧P0は、ガス充填時にあっては、充填ガス圧であり、燃料電池50の発電時にあっては、燃料電池50へのガス供給を行っているタンクTK1〜TK10内のそれぞれのタンク内ガス圧Pとみなすことができる。 Further, the filling flow path 110 is provided with a pressure sensor 115. The pressure sensor 115 detects the gas pressure P0 in the filling flow path 110 and outputs the detected gas pressure to the control unit 300. Since the filling flow path 110 and the tank TK are connected, the gas pressure P0 measured by the pressure sensor 115 is the filling gas pressure at the time of gas filling, and at the time of power generation of the fuel cell 50. It can be regarded as the gas pressure P in each of the tanks TK1 to TK10 that supply gas to the fuel cell 50.

供給流路200は、タンクTK1〜TK10から燃料電池50に水素ガスがそれぞれ供給されるよう、タンクTKから燃料電池50までを接続する。供給流路200は、タンクTK1〜TK10の各々に接続された第1流路Fa1〜Fa10と、第1流路Fa1〜Fa10が合流して燃料電池50に接続された第2流路Fbと、を有する。 The supply flow path 200 connects the tank TK to the fuel cell 50 so that hydrogen gas is supplied from the tanks TK1 to TK10 to the fuel cell 50, respectively. The supply flow path 200 includes a first flow path Fa1 to Fa10 connected to each of the tanks TK1 to TK10, a second flow path Fb in which the first flow paths Fa1 to Fa10 merge and are connected to the fuel cell 50. Has.

タンクごとの第1流路Fa1〜Fa10には、第1流路Faの開閉を切り替える第1開閉バルブVaがタンクごとに設けられている。第1開閉バルブVa1〜Va10は、パイロット弁であり、供給される電力に応じた力で弁体前後の差圧に抗して流路を開放する。この第1開閉バルブVa1〜Va10は、後述の制御部300の制御を受け、燃料電池50の発電時には供給流路200、詳しくはタンクごとの第1流路Fa1〜Fa10を開放するよう開弁制御され、燃料電池50の非発電時に供給流路200(第1流路Fa1〜Fa10)を閉鎖するよう閉弁制御される。 In the first flow paths Fa1 to Fa10 for each tank, a first opening / closing valve Va for switching the opening / closing of the first flow path Fa is provided for each tank. The first on-off valves Va1 to Va10 are pilot valves, and open the flow path against the differential pressure before and after the valve body with a force corresponding to the supplied electric power. The first on-off valves Va1 to Va10 are controlled by a control unit 300 described later, and valve opening control is performed so as to open the supply flow path 200, specifically, the first flow paths Fa1 to Fa10 for each tank at the time of power generation of the fuel cell 50. Then, the valve closing control is performed so as to close the supply flow path 200 (first flow path Fa1 to Fa10) when the fuel cell 50 does not generate power.

第2流路Fbには、第2流路Fbの開閉を切り替える第2開閉バルブVbが設けられている。この第2開閉バルブVbにあっても、後述の制御部300の制御を受け、燃料電池50の発電時には供給流路200、詳しくはタンクごとの第1流路Fa1〜Fa10が合流した第2流路Fbを開放するよう開弁制御され、燃料電池50の非発電時に供給流路200(第2流路Fb)を閉鎖するよう閉弁制御される。第2開閉バルブVbの開閉制御は、第1開閉バルブVa1〜Va10の開閉制御と同期して行われる。また、第2流路Fbには、圧力センサ215が設けられている。圧力センサ215は、供給流路200におけるガス圧PIを検出するガス圧センサであり、検出ガス圧を制御部300に出力する。 The second flow path Fb is provided with a second opening / closing valve Vb for switching the opening / closing of the second flow path Fb. Even in this second on-off valve Vb, under the control of the control unit 300 described later, the supply flow path 200, specifically, the first flow paths Fa1 to Fa10 for each tank merge during power generation of the fuel cell 50. The valve opening is controlled so as to open the path Fb, and the valve closing control is performed so as to close the supply flow path 200 (second flow path Fb) when the fuel cell 50 does not generate power. The opening / closing control of the second opening / closing valve Vb is performed in synchronization with the opening / closing control of the first opening / closing valves Va1 to Va10. A pressure sensor 215 is provided in the second flow path Fb. The pressure sensor 215 is a gas pressure sensor that detects the gas pressure PI in the supply flow path 200, and outputs the detected gas pressure to the control unit 300.

この他、燃料電池システム10は、タンクTK1〜TK10に、温度センサTs1〜Ts10を備える。温度センサTs1〜Ts10は、それぞれのタンク内温度T1〜T10を検出し、検出タンク内温度を制御部300に出力する。 In addition, the fuel cell system 10 includes temperature sensors Ts1 to Ts10 in tanks TK1 to TK10. The temperature sensors Ts1 to Ts10 detect the respective tank internal temperatures T1 to T10, and output the detected tank internal temperature to the control unit 300.

制御部300は、燃料電池システム10に備えられた圧力センサ215や温度センサTs1〜Ts10の他、図示しない各種センサから出力される信号を受信するとともに、燃料電池システム10の各部の動作を制御する。制御部300は、図示しないバッテリから第1開閉バルブVa1〜Va10および第2開閉バルブVbへの電力供給を制御することにより、第1開閉バルブVa1〜Va10の開閉および第2開閉バルブVbの開閉を制御する。制御部300は、CPUとROM、RAMを備えるコンピュータとして構成されており、具体的にはECU(Electronic Control Unit)である。 The control unit 300 receives signals output from various sensors (not shown) in addition to the pressure sensors 215 and temperature sensors Ts1 to Ts10 provided in the fuel cell system 10, and controls the operation of each part of the fuel cell system 10. .. The control unit 300 controls the power supply from the battery (not shown) to the first opening / closing valves Va1 to Va10 and the second opening / closing valve Vb to open / close the first opening / closing valves Va1 to Va10 and to open / close the second opening / closing valve Vb. Control. The control unit 300 is configured as a computer including a CPU, a ROM, and a RAM, and is specifically an ECU (Electronic Control Unit).

燃料電池システム10では、燃料電池50による発電が実施されている際に、第1開閉バルブVa1〜Va10はすべて開弁されている。よって、第1開閉バルブVaのいずれにも開弁不良が起きていなければ、このときの各タンクTK内のタンク内ガス圧は、ほぼ同じである。 In the fuel cell system 10, all the first on-off valves Va1 to Va10 are opened when the fuel cell 50 is performing power generation. Therefore, if no valve opening failure has occurred in any of the first on-off valves Va, the gas pressure in the tanks in each tank TK at this time is almost the same.

図2は、制御部300が実行する開弁不良検知処理を示すフローである。この開弁不良検知処理は、制御部300により繰り返し実行され、まず、燃料ガスの充填が開始されているか否かを判定する(ステップS100)。この開始判定には、図示しない車両のリッドが開放された際にオンとなるリッド開閉スイッチのリッド開放信号や、レセプタクル100にノズルGnが装着されたこと検知する装着検知センサの検出信号が用いられる。そして、制御部300は、リッド開閉スイッチのリッド開放信号や装着検知センサの検出信号により、燃料ガスの充填がなされていないと判定すると、何の処理も行うことなく、本ルーチンを終了する。 FIG. 2 is a flow showing a valve opening failure detection process executed by the control unit 300. This valve opening failure detection process is repeatedly executed by the control unit 300, and first, it is determined whether or not the fuel gas filling has been started (step S100). For this start determination, a lid release signal of a lid open / close switch that is turned on when the lid of a vehicle (not shown) is opened, and a detection signal of a mounting detection sensor that detects that the nozzle Gn is mounted on the receptacle 100 are used. .. Then, when the control unit 300 determines that the fuel gas is not filled by the lid release signal of the lid open / close switch or the detection signal of the mounting detection sensor, the control unit 300 ends this routine without performing any processing.

その一方、ステップS100において、燃料ガスの充填が開始されていると判定すると、制御部300は、タンクごとの温度センサTs1〜Ts10からのタンク内温度T1〜T10と、充填流路110における圧力センサ115からのガス圧P0のセンサ検出値を取得する(ステップS110)。このセンサ検出値の取得は、ステップS120によりガス充填が終了したと判定されるまで継続される。ガス充填の終了は、レセプタクル100に接続されたノズルGnのガス充填元がガス充填完了を検知し、その検知信号をノズルGnの信号送信端子からレセプタクル100の信号受信端子を経て制御部300に送信することで判定される。 On the other hand, if it is determined in step S100 that the filling of the fuel gas has started, the control unit 300 determines that the tank internal temperatures T1 to T10 from the temperature sensors Ts1 to Ts10 for each tank and the pressure sensor in the filling flow path 110 The sensor detection value of the gas pressure P0 from 115 is acquired (step S110). The acquisition of the sensor detection value is continued until it is determined in step S120 that the gas filling is completed. At the end of gas filling, the gas filling source of the nozzle Gn connected to the receptacle 100 detects the completion of gas filling, and the detection signal is transmitted from the signal transmission terminal of the nozzle Gn to the control unit 300 via the signal reception terminal of the receptacle 100. It is judged by doing.

ステップS120においてガス充填が終了したと判定すると、制御部300は、充填流路110における圧力センサ115のガス圧P0(検出ガス圧)と、タンクごとの温度センサTs1〜Ts10のタンク内温度T1〜T10(検出タンク内温度)とを用いて、燃料ガスのガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンク内温度T1〜T10の温度変化ΔTをタンクごとに算出する(ステップS130)。このタンクごとの温度変化ΔTの算出により、ガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンク内温度T1〜T10の温度変化ΔTの推移を、タンクごとに監視できる。 When it is determined in step S120 that the gas filling is completed, the control unit 300 determines that the gas pressure P0 (detected gas pressure) of the pressure sensor 115 in the filling flow path 110 and the tank temperature T1 to the temperature sensors Ts1 to Ts10 for each tank. Using T10 (detection tank temperature), the temperature changes ΔT of the tank temperatures T1 to T10 with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling of the fuel gas are calculated for each tank (step S130). ). By calculating the temperature change ΔT for each tank, the transition of the temperature change ΔT of the tank internal temperatures T1 to T10 with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling can be monitored for each tank.

燃料ガスのガス充填開始時点からの温度変化ΔTのタンクごとの算出(ステップS130)に続き、制御部300は、燃料ガスのガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTが下限閾値α1から上限閾値α2までの所定範囲に収まっているか否かを判定する(ステップS140)。下限閾値α1と上限閾値α2は、次のように規定されている。 Following the calculation of the temperature change ΔT from the start of gas filling of the fuel gas for each tank (step S130), the control unit 300 performs each tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling of the fuel gas. It is determined whether or not the temperature change ΔT of the above is within a predetermined range from the lower limit threshold value α1 to the upper limit threshold value α2 (step S140). The lower limit threshold value α1 and the upper limit threshold value α2 are defined as follows.

タンクTK1〜TK10の全てについて第1開閉バルブVa1〜Va10に開弁不良がなければ、燃料電池50の発電時においてタンクTK1〜TK10のそれぞれからほぼ等量の燃料ガスが燃料電池50に供給される。よって、タンクTK1〜TK10において、タンク内の燃料ガスのガス量およびガス圧はほぼ同等となる。ガス充填時は、燃料電池50の非発電時であることから、第1開閉バルブVa1〜Va10は、供給流路200の第1流路Fa1〜Fa10を閉鎖するよう閉弁制御されているので、タンクTK1〜TK10のガス量およびガス圧はほぼ同等のままである。 If there is no valve opening failure in the first on-off valves Va1 to Va10 for all of the tanks TK1 to TK10, substantially the same amount of fuel gas is supplied to the fuel cell 50 from each of the tanks TK1 to TK10 during power generation of the fuel cell 50. .. Therefore, in the tanks TK1 to TK10, the gas amount and the gas pressure of the fuel gas in the tank are substantially the same. Since the fuel cell 50 is not generating power when the fuel cell is filled with gas, the first on-off valves Va1 to Va10 are controlled to close the first flow paths Fa1 to Fa10 of the supply flow path 200. The gas amount and gas pressure of the tanks TK1 to TK10 remain almost the same.

この状態からガス充填が開始されて充填流路110のガス圧がタンク内ガス圧より高圧となると、タンクTK1〜TK10のそれぞれにおいて、燃料ガスが逆止弁Cv1〜Cv10を経てタンク内に導かれ、ほぼ均等に燃料ガスが増量貯留される。このため、タンクごとのタンク内温度T1〜T10は、ガス充填開始時点からほぼ均等に上昇推移する。しかしながら、タンクTK1〜TK10は、レセプタクル100から等距離とされているわけではなく、ガス充填前のタンク内ガス量にあっても、許容範囲において若干の相違が有り得る。また、タンクごとの温度センサTs1〜Ts10においても、センサごとの検出精度に若干の相違は有り得る。これに加え、タンクTK1〜TK10は、発熱源である燃料電池50から等距離とされているわけではないので、燃料電池50からの輻射熱の影響も相違する。こうしたことを考慮して、充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTを判定する所定範囲の下限閾値α1と上限閾値α2とが規定され、これら閾値は制御部300のメモリに記憶されている。なお、この下限閾値α1と上限閾値α2とを、ガス充填開始時における充填流路110のガス圧の高低、即ち、タンクTK1〜TK10における残存ガス量の高低に応じて、異なる値に規定するようにしてもよい。例えば、残存ガス量が満充填ガス量の30%以下の場合と、30〜60%の場合、60%越の場合とで、下限閾値α1と上限閾値α2とを、異なる値に規定するようにしてもよい。こうすれば、燃料ガスのガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTが所定範囲に収まっているか否かを、残存ガス量に応じてきめ細かく判定できる。 When gas filling is started from this state and the gas pressure in the filling flow path 110 becomes higher than the gas pressure in the tank, fuel gas is guided into the tank via the check valves Cv1 to Cv10 in each of the tanks TK1 to TK10. , Fuel gas is increased and stored almost evenly. Therefore, the tank temperature T1 to T10 for each tank rises almost evenly from the start of gas filling. However, the tanks TK1 to TK10 are not equidistant from the receptacle 100, and there may be a slight difference in the allowable range even in the amount of gas in the tank before filling with gas. Further, even in the temperature sensors Ts1 to Ts10 for each tank, there may be a slight difference in the detection accuracy for each sensor. In addition to this, since the tanks TK1 to TK10 are not equidistant from the fuel cell 50 which is the heat generation source, the influence of the radiant heat from the fuel cell 50 is also different. In consideration of this, a lower limit threshold value α1 and an upper limit threshold value α2 in a predetermined range for determining the temperature change ΔT for each tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 are defined, and these threshold values are stored in the memory of the control unit 300. It is remembered. The lower limit threshold value α1 and the upper limit threshold value α2 are defined as different values according to the height of the gas pressure of the filling flow path 110 at the start of gas filling, that is, the height of the residual gas amount in the tanks TK1 to TK10. It may be. For example, the lower limit threshold value α1 and the upper limit threshold value α2 are defined as different values depending on whether the residual gas amount is 30% or less of the fully filled gas amount, 30 to 60%, or 60% or more. You may. In this way, whether or not the temperature change ΔT for each tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling of the fuel gas is within a predetermined range can be finely determined according to the amount of residual gas.

ステップS140においてガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTが所定範囲に収まっていると判定すると、制御部300は、タンクTK1〜TK10の全てについて第1開閉バルブVa1〜Va10に開弁不良がないとして、本ルーチンを終了する。その一方、ステップS140においてガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTが所定範囲を逸脱していると判定すると、制御部300は、所定範囲の逸脱を起こすようにした温度変化ΔTをもたらした温度センサTsが設けられたタンクTKにおいて、第1開閉バルブVaに管路を閉鎖状態で固着する開弁不良が起きていると判定し、その旨を報知する(ステップS150)。この判定・報知の後、制御部300は、本ルーチンを終了する。燃料ガスのガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンク内温度の温度変化ΔTをタンクごとに算出するステップS130の処理と、ガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔTが所定範囲に収まっているか否かの判定を行うステップS140の処理と、その判定結果により第1開閉バルブVaに開弁不良が起きていることを報知するステップS150の処理とを実行する制御部300の機能部は、本発明における開弁不良出力部に相当する。なお、開弁不良の報知は、車室内のフロントパネルにおける警告灯を点灯して行うようにできる。この他、開弁不良が起きたことを、制御部300のメモリ領域に記憶し、定期点検や不具合解消作業の際に、どのタンクに開弁不良が起きているかをカーナビ画面に表記して、点検作業者に報知するようにできる。 When it is determined in step S140 that the temperature change ΔT for each tank with respect to the gas pressure change ΔP is within a predetermined range, the control unit 300 has no valve opening failure in the first opening / closing valves Va1 to Va10 for all of the tanks TK1 to TK10. As a result, this routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step S140 that the temperature change ΔT for each tank with respect to the gas pressure change ΔP deviates from the predetermined range, the control unit 300 causes the temperature change ΔT to cause the deviation from the predetermined range. In the tank TK provided with the sensors Ts, it is determined that a valve opening defect in which the pipeline is fixed to the first opening / closing valve Va in the closed state has occurred, and a notification to that effect is given (step S150). After this determination / notification, the control unit 300 ends this routine. The process of step S130 for calculating the temperature change ΔT of the temperature inside the tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling of the fuel gas for each tank and the temperature change ΔT for each tank with respect to the gas pressure change ΔP The control unit 300 executes the process of step S140 for determining whether or not the temperature is within the predetermined range, and the process of step S150 for notifying that the first on-off valve Va has a valve opening failure based on the determination result. The functional part of the above corresponds to the valve opening failure output part in the present invention. It should be noted that the notification of the valve opening failure can be made by turning on the warning light on the front panel in the vehicle interior. In addition, the occurrence of valve opening failure is stored in the memory area of the control unit 300, and the tank on which the valve opening failure has occurred is indicated on the car navigation screen during periodic inspections and defect resolution work. It is possible to notify the inspection worker.

以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム10は、燃料ガスのガス充填の都度にタンクTK1〜TK10のそれぞれについて、タンクごとの第1開閉バルブVa1〜Va10の開弁不良の判定を行う。よって、本実施形態の燃料電池システム10によれば、ガス充填の都度での不良判定の実行により、第1開閉バルブVaの開弁不良の検知頻度を確保できる。以下、開弁不良の判定の様子を、第1開閉バルブVaに開弁不良が無い場合とある場合とに分けて説明する。 As described above, the fuel cell system 10 of the present embodiment determines whether the first opening / closing valves Va1 to Va10 for each of the tanks TK1 to TK10 are defective each time the fuel gas is filled. .. Therefore, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, it is possible to secure the detection frequency of the valve opening defect of the first on-off valve Va by executing the defect determination each time the gas is filled. Hereinafter, the state of determining the valve opening failure will be described separately for the case where the first opening / closing valve Va has no valve opening failure and the case where there is no valve opening failure.

図3は、タンクTK1〜TK10の全てに第1開閉バルブVaの開弁不良が無い場合の不良判定の様子を示す説明図である。図4は、タンクTK1〜TK10の内のタンクTK3に第1開閉バルブVaの開弁不良がある場合の不良判定の様子を示す説明図である。図5は、タンクTK1〜TK10の内のタンクTK3とタンクTK10とに第1開閉バルブVaの開弁不良がある場合の不良判定の様子を示す説明図である。各図は、タンクTK1とタンクTK3およびタンクTK10について、タンク内ガス圧Pの推移とタンク内温度Tの推移に加え、ガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンク内温度の温度変化ΔT(以下、この温度変化をΔT/ΔPと表記する)を、ガス充填の前後に亘って示している。この場合、タンク内温度Tは、タンクごとの温度センサTsの検出タンク温度である。タンク内ガス圧Pは、第1開閉バルブVaに開弁不良の無いタンクTKについては、充填流路110における圧力センサ115の検出ガス圧であり、第1開閉バルブVaに開弁不良のあるタンクTKについては、開弁不良を起こした際のタンク内ガス圧である。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of defect determination when there is no valve opening defect of the first on-off valve Va in all of the tanks TK1 to TK10. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of defect determination when the tank TK3 of the tanks TK1 to TK10 has a valve opening defect of the first on-off valve Va. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of defect determination when the first on-off valve Va has a valve opening defect in the tanks TK3 and the tank TK10 among the tanks TK1 to TK10. In each figure, for tank TK1, tank TK3, and tank TK10, in addition to the transition of the gas pressure P in the tank and the transition of the temperature T in the tank, the temperature in the tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling. The temperature change ΔT (hereinafter, this temperature change is referred to as ΔT / ΔP) is shown before and after gas filling. In this case, the tank temperature T is the detection tank temperature of the temperature sensors Ts for each tank. The gas pressure P in the tank is the gas pressure detected by the pressure sensor 115 in the filling flow path 110 for the tank TK having no valve opening failure in the first opening / closing valve Va, and the tank having a valve opening failure in the first opening / closing valve Va. TK is the gas pressure in the tank when a valve opening failure occurs.

タンクTK1〜TK10の全てに第1開閉バルブVaの開弁不良が無いと、ガス充填開始時点から、既述したように、タンクTK1〜TK10のそれぞれに燃料ガスが逆止弁Cv1〜Cv10を経てタンク内にほぼ均等に導かれる。よって、図3に示すように、タンクTK1〜TK10のそれぞれのタンク内温度T1〜T10は、ガス充填開始時点からほぼ均等に上昇推移する。また、タンクTK1〜TK10のそれぞれのタンク内ガス圧P1〜P10も、ガス充填開始時点からほぼ均等に上昇推移し、その圧力値は充填流路110の圧力センサ115から得られる。そして、タンク内温度Tとタンク内ガス圧Pの推移から、図3に示すように、ガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)が得られる。これら推移は、図2に示したステップS110〜S140の実行過程で得られる。 If there is no valve opening failure of the first on-off valve Va in all of the tanks TK1 to TK10, as described above, the fuel gas passes through the check valves Cv1 to Cv10 in each of the tanks TK1 to TK10 from the start of gas filling. It is guided almost evenly into the tank. Therefore, as shown in FIG. 3, the temperature T1 to T10 in each of the tanks TK1 to TK10 rises substantially evenly from the start of gas filling. Further, the gas pressures P1 to P10 in the tanks TK1 to TK10 also increase almost evenly from the start of gas filling, and the pressure value is obtained from the pressure sensor 115 of the filling flow path 110. Then, from the transition of the temperature T in the tank and the gas pressure P in the tank, as shown in FIG. 3, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling can be obtained. These transitions are obtained in the execution process of steps S110 to S140 shown in FIG.

タンクTK1〜TK10の全てに第1開閉バルブVaの開弁不良が無い場合、ガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)は、図3に示すように、タンクTKごとにほぼ同じである。よって、図2のステップS140では、所定範囲に収まっていると判定される。これにより、タンクTK1〜TK10の全てに第1開閉バルブVaの開弁不良が無いことが判明する。なお、ガス充填を開始してからガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)は、各タンクでほぼ一律に推移することから、ガス充填を開始してから数秒後の時刻t0において、ガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)を得ることもできる。 When all of the tanks TK1 to TK10 have no valve opening failure of the first on-off valve Va, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling is as shown in FIG. , It is almost the same for each tank TK. Therefore, in step S140 of FIG. 2, it is determined that the range is within the predetermined range. As a result, it is found that all of the tanks TK1 to TK10 have no valve opening failure of the first on-off valve Va. Since the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP after the start of gas filling changes almost uniformly in each tank, the time t0 several seconds after the start of gas filling. In, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP can also be obtained.

ガス充填が完了すると、それぞれのタンクTKのタンク内ガス圧Pは、フル充填圧のまま推移する。その一方、それぞれのタンクTKのタンク内温度Tは、外気からの冷却の影響を受けて、徐々に低下する。 When the gas filling is completed, the gas pressure P in the tank of each tank TK remains at the full filling pressure. On the other hand, the temperature T in the tank of each tank TK gradually decreases due to the influence of cooling from the outside air.

タンクTK3に第1開閉バルブVa3の開弁不良がある場合は、図4に示すように、タンクTK3を除く他のタンクTKでは、第1開閉バルブVaの開弁不良が無い都合上、図3で説明したように、タンク内温度Tとタンク内ガス圧Pおよび充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)が推移する。つまり、タンクTK3を除く他のタンクTKは、タンクTK3の第1開閉バルブVa3に開弁不良が起きた以降における燃料電池50へのガス供給により、タンクTK3よりガス量およびガス圧が低減しており、この状況からのガス充填により、上記したタンク内温度T等の推移が起きる。これに対し、第1開閉バルブVa3の開弁不良があるタンクTK3では、燃料ガスがフル充填の状況で第1開閉バルブVa3に開弁不良を起こした都合上、燃料ガスの充填が起きない。よって、図4に示すように、タンク内ガス圧P3は、フル充填圧のまま変化しないと共に、タンク内温度T3にあってもガス充填時のまま変化しない。このため、タンクTK3については、ガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)は、零に近い一定値となり、所定範囲を逸脱する。よって、図2のステップS150において、温度変化ΔTの算出に用いた検出タンク温度を出力した温度センサTs3が設けられたタンクTK3に、第1開閉バルブVa3の開弁不良が起きていると判定され、その旨が報知される。 If the tank TK3 has a valve opening failure of the first on-off valve Va3, as shown in FIG. 4, the tank TK other than the tank TK3 has no valve opening failure of the first on-off valve Va. As described above, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank changes with respect to the temperature T in the tank, the gas pressure P in the tank, and the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110. That is, in the other tank TKs other than the tank TK3, the gas amount and the gas pressure are reduced as compared with the tank TK3 due to the gas supply to the fuel cell 50 after the valve opening failure occurs in the first opening / closing valve Va3 of the tank TK3. Therefore, due to the gas filling from this situation, the above-mentioned transition of the temperature inside the tank T and the like occurs. On the other hand, in the tank TK3 having a valve opening failure of the first opening / closing valve Va3, the fuel gas is not filled due to the valve opening failure of the first opening / closing valve Va3 when the fuel gas is fully filled. Therefore, as shown in FIG. 4, the gas pressure P3 in the tank does not change at the full filling pressure, and does not change at the time of gas filling even at the temperature T3 in the tank. Therefore, for the tank TK3, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling becomes a constant value close to zero and deviates from the predetermined range. Therefore, in step S150 of FIG. 2, it is determined that the first on-off valve Va3 has a valve opening failure in the tank TK3 provided with the temperature sensor Ts3 that outputs the detected tank temperature used for calculating the temperature change ΔT. , That fact is notified.

タンクTK3とタンクTK10とに第1開閉バルブVaの開弁不良がある場合は、タンクTK3とタンクTK10を除く他のタンクTKでは、第1開閉バルブVaの開弁不良が無い都合上、図3で説明したように、タンク内温度Tとタンク内ガス圧Pおよび充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)が推移する。これに対し、燃料ガスがフル充填の状況で第1開閉バルブVa3に開弁不良を起こしたタンクTK3では、燃料ガスの充填が起きないことにより、図5に示すように、タンク内ガス圧P3は、フル充填圧のまま変化しないと共に、タンク内温度T3にあっても、ガス充填時のまま変化しない。このため、タンクTK3については、ガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)は、零に近い一定値となり、所定範囲を逸脱する。よって、図2のステップS150において、温度変化ΔTの算出に用いた検出タンク温度を出力した温度センサTs3が設けられたタンクTK3に、第1開閉バルブVa3の開弁不良が起きていると判定され、その旨が報知される。 If the tank TK3 and the tank TK10 have a valve opening failure of the first on-off valve Va, the other tanks TK other than the tank TK3 and the tank TK10 have no valve opening failure of the first on-off valve Va. As described above, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank changes with respect to the temperature T in the tank, the gas pressure P in the tank, and the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110. On the other hand, in the tank TK3 in which the first on-off valve Va3 has a valve opening failure when the fuel gas is fully filled, the fuel gas is not filled, so that the gas pressure in the tank P3 is as shown in FIG. Does not change at full filling pressure, and does not change at the time of gas filling even at the tank internal temperature T3. Therefore, for the tank TK3, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling becomes a constant value close to zero and deviates from the predetermined range. Therefore, in step S150 of FIG. 2, it is determined that the valve opening failure of the first on-off valve Va3 has occurred in the tank TK3 provided with the temperature sensor Ts3 that outputs the detection tank temperature used for calculating the temperature change ΔT. , That fact is notified.

これに加え、フル充填の状況から燃料電池50へのガス供給がある程度進んだ状況で第1開閉バルブVa10に開弁不良を起こしたタンクTK10では、第1開閉バルブVa10に開弁不良が起きた以降において、燃料電池50へのガス供給がなされていない。よって、タンクTK10では、第1開閉バルブVaの開弁不良が無い他のタンクTKよりもタンク内ガス圧Pは高いままである。よって、このタンクTK10には、図5に示すように、充填流路110におけるガス圧がタンクTK10のタンク内ガス圧Pに到達する時刻t1まで、逆止弁Cv10により燃料ガスが導かれず、燃料ガスが充填されない。このため、燃料ガスのガス充填開始時点から時刻t1までにおいて、タンクTK10についてのタンク内ガス圧P10は、第1開閉バルブVa10に開弁不良を起こした時の充填圧のまま変化しないと共に、タンク内温度T10にあっても変化しない。これにより、タンクTK10については、ガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)は、時刻t1までの間に亘って零に近い一定値となり、所定範囲を逸脱する。よって、図2のステップS150において、温度変化ΔTの算出に用いた検出タンク温度を出力した温度センサTs10が設けられたタンクTK10に、第1開閉バルブVa10の開弁不良が起きていると判定され、その旨が報知される。なお、図5に示すように、時刻t1になると、充填流路110におけるガス圧がタンクTK10のタンク内ガス圧P10より高くなるので、それ以降においては、タンク内ガス圧P10とタンク内温度T10が上昇推移するが、この上昇は、ガス充填開始時点からのものではない。よって、第1開閉バルブVa10に開弁不良を起こしたタンクTK10を、ステップS140からステップS150において、開弁不良を起こしていないと誤判定することは無い。こうした誤判定を確実に回避するには、ステップS140における所定範囲の対比を、図3〜図5に示したガス充填を開始してから数秒後の時刻t0において行えば良い。また、数秒の間隔をおいて、複数回に亘って不良判定を行うようにしてもよい。 In addition to this, in the tank TK10, which caused a valve opening failure in the first opening / closing valve Va10 in a situation where the gas supply to the fuel cell 50 progressed to some extent from the fully filled state, a valve opening failure occurred in the first opening / closing valve Va10. Since then, the gas has not been supplied to the fuel cell 50. Therefore, in the tank TK10, the gas pressure P in the tank remains higher than that of the other tanks TK without the valve opening failure of the first opening / closing valve Va. Therefore, as shown in FIG. 5, fuel gas is not guided to the tank TK10 by the check valve Cv10 until the time t1 when the gas pressure in the filling flow path 110 reaches the gas pressure P in the tank of the tank TK10. Not filled with gas. Therefore, from the start of filling the fuel gas to time t1, the gas pressure P10 in the tank for the tank TK10 does not change as the filling pressure when the first opening / closing valve Va10 has a valve opening failure, and the tank It does not change even at the internal temperature T10. As a result, for the tank TK10, the temperature change ΔT (ΔT / ΔP) for each tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling becomes a constant value close to zero until the time t1 and falls within a predetermined range. Deviate. Therefore, in step S150 of FIG. 2, it is determined that the valve opening failure of the first on-off valve Va10 has occurred in the tank TK10 provided with the temperature sensor Ts10 that outputs the detection tank temperature used for calculating the temperature change ΔT. , That fact is notified. As shown in FIG. 5, at time t1, the gas pressure in the filling flow path 110 becomes higher than the gas pressure P10 in the tank of the tank TK10. Therefore, after that, the gas pressure P10 in the tank and the temperature T10 in the tank However, this increase is not from the start of gas filling. Therefore, the tank TK10 that has caused a valve opening failure in the first opening / closing valve Va10 is not erroneously determined in steps S140 to S150 as not causing a valve opening failure. In order to surely avoid such an erroneous determination, the comparison in the predetermined range in step S140 may be performed at time t0 several seconds after the start of gas filling shown in FIGS. 3 to 5. In addition, the defect may be determined multiple times at intervals of several seconds.

以上、図3から図5を用いて説明したように、本実施形態の燃料電池システム10によれば、燃料ガスのガス充填開始時点からの充填流路110におけるガス圧変化ΔPに対するタンクごとの温度変化ΔT(ΔT/ΔP)に基づいて、第1開閉バルブVaに開弁不良が起きたタンクTKを的確に判定でき、第1開閉バルブVaの開弁不良の検知精度が高まる。しかも、本実施形態の燃料電池システム10によれば、複数のタンクTKに第1開閉バルブVaの開弁不良が起き、その開弁不良が起きた状況がタンクごとに異なっていても、第1開閉バルブVaに開弁不良が起きたタンクTKを的確に判定できる。 As described above with reference to FIGS. 3 to 5, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, the temperature of each tank with respect to the gas pressure change ΔP in the filling flow path 110 from the start of gas filling of the fuel gas. Based on the change ΔT (ΔT / ΔP), the tank TK in which the valve opening failure has occurred in the first on-off valve Va can be accurately determined, and the detection accuracy of the valve opening failure in the first on-off valve Va is improved. Moreover, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, even if a valve opening failure of the first on-off valve Va occurs in a plurality of tanks TK and the situation in which the valve opening failure occurs differs for each tank, the first It is possible to accurately determine the tank TK in which the opening / closing valve Va has a valve opening failure.

本実施形態の燃料電池システム10では、レセプタクル100にノズルGnが接続されてガス充填が開始された時点から第1開閉バルブVaの開弁不良の判定を行う。よって、ガス充填作業者がリッドを閉じる以前での開弁不良の判定が可能となる。換言すれば、ガス充填作業者によるリッド閉じのタイミングは多種多様であるが、ガス充填作業者によるリッド閉じの状況に左右されること無く、第1開閉バルブVaの開弁不良を的確に判定できる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the failure to open the first on-off valve Va is determined from the time when the nozzle Gn is connected to the receptacle 100 and the gas filling is started. Therefore, it is possible to determine the valve opening failure before the gas filling worker closes the lid. In other words, the timing of lid closing by the gas filling operator is various, but it is possible to accurately determine the valve opening failure of the first opening / closing valve Va regardless of the situation of lid closing by the gas filling operator. ..

本実施形態の燃料電池システム10では、燃料ガスがフル充填の状況で第1開閉バルブVaに開弁不良を起こし、タンク内ガス圧がフル充填圧に近似した高圧であっても、第1開閉バルブVaにおける開弁不良の有無を判定できる。また、燃料ガスの充填量が少ない状況で第1開閉バルブVaに開弁不良を起こした場合でも、同様に、第1開閉バルブVaにおける開弁不良の有無を判定できる。この他、燃料ガスの充填時間が短い場合や、フル充填までのガス充填がなされない場合であっても、ガス充填が開始された時点からの第1開閉バルブVaの開弁不良の判定を行うので(ステップS140〜S150)、的確に開弁不良を判定できる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the first opening / closing valve Va causes a valve opening failure when the fuel gas is fully filled, and the first opening / closing is performed even if the gas pressure in the tank is a high pressure close to the full filling pressure. It is possible to determine whether or not the valve opening is defective in the valve Va. Further, even when a valve opening failure occurs in the first opening / closing valve Va in a situation where the fuel gas filling amount is small, it is possible to similarly determine the presence / absence of a valve opening failure in the first opening / closing valve Va. In addition, even if the fuel gas filling time is short or the gas filling is not performed until the full filling, it is determined that the first opening / closing valve Va is defective in opening from the time when the gas filling is started. Therefore (steps S140 to S150), it is possible to accurately determine the valve opening failure.

本実施形態の燃料電池システム10では、第1開閉バルブVaの開弁不良の判定にタンクTKごとの温度センサTsの検出値を用いるので、開弁不良を高精度に判定できる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, since the detection value of the temperature sensor Ts for each tank TK is used to determine the valve opening failure of the first on-off valve Va, the valve opening failure can be determined with high accuracy.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve a part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

本実施形態の燃料電池システム10では、10本のタンクTKを備えるが、10本以外の複数本のタンクTKを備える形態とすることもできる。 The fuel cell system 10 of the present embodiment includes 10 tank TKs, but a plurality of tank TKs other than 10 can also be provided.

本実施形態の燃料電池システム10では、10本のタンクTKの内の一つ或いは二つのタンクTKに第1開閉バルブVaの開弁不良がある場合について説明したが、三つ以上のタンクTKに開弁不良があっても、その開弁不良を判定・報知できる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the case where one or two tank TKs out of the ten tank TKs have a valve opening failure of the first on-off valve Va has been described, but three or more tank TKs Even if there is a valve opening failure, the valve opening failure can be determined and notified.

10…燃料電池システム、50…燃料電池、100…レセプタクル、105…逆流防止弁、110…充填流路、115…圧力センサ、200…供給流路、215…圧力センサ、300…制御部、Cv1〜Cv10…逆止弁、Fa1〜Fa10…第1流路、Fb…第2流路、Gn…ノズル、TK1〜TK10…タンク、Ts1〜Ts10…温度センサ、Va1〜Va10…第1開閉バルブ、Vb…第2開閉バルブ 10 ... Fuel cell system, 50 ... Fuel cell, 100 ... Receptacle, 105 ... Check valve, 110 ... Filling flow path, 115 ... Pressure sensor, 200 ... Supply flow path, 215 ... Pressure sensor, 300 ... Control unit, Cv1- Cv10 ... Check valve, Fa1 to Fa10 ... 1st flow path, Fb ... 2nd flow path, Gn ... Nozzle, TK1 to TK10 ... Tank, Ts1 to Ts10 ... Temperature sensor, Va1 to Va10 ... 1st on-off valve, Vb ... 2nd open / close valve

Claims (1)

燃料電池システムであって、
燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料ガスを貯留し、前記燃料電池に並列に接続された複数の燃料ガスタンクと、
前記燃料ガスタンクのそれぞれに設けられ、タンク内温度を検出する温度センサと、
前記複数の燃料ガスタンクから前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する供給流路に前記燃料ガスタンクごとに設けられ、前記燃料電池の発電時に前記供給流路を開放するよう開弁制御され、前記燃料電池の非発電時に前記供給流路を閉鎖するよう閉弁制御される開閉バルブと、
前記燃料ガスのガス充填元から前記燃料ガスを前記複数の燃料ガスタンクに導く充填流路に設けられ、前記充填流路におけるガス圧を検出するガス圧センサと、
前記充填流路に前記燃料ガスタンクごとに設けられ、前記充填流路のガス圧がタンク内ガス圧より高圧である場合に前記燃料ガスをタンク内に導く逆止弁と、
前記燃料ガスタンクごとの前記温度センサの検出タンク内温度と前記ガス圧センサの検出ガス圧とを用いて、前記燃料ガスのガス充填開始時点からのガス圧変化ΔPに対する前記タンク内温度の温度変化ΔTを算出し、該算出した前記温度変化ΔTが所定範囲を逸脱した前記燃料ガスタンクにおける前記開閉バルブに開弁不良が起きている旨を出力する開弁不良出力部とを備える、
燃料電池システム。
It ’s a fuel cell system,
A fuel cell that generates electricity by receiving fuel gas supply,
A plurality of fuel gas tanks that store the fuel gas and are connected in parallel to the fuel cell.
A temperature sensor provided in each of the fuel gas tanks to detect the temperature inside the tank, and
Each fuel gas tank is provided in a supply flow path for supplying the fuel gas from the plurality of fuel gas tanks to the fuel cell, and valve opening control is performed so as to open the supply flow path when the fuel cell generates power. An on-off valve that is controlled to close the supply flow path during non-power generation.
A gas pressure sensor provided in a filling flow path for guiding the fuel gas from the gas filling source of the fuel gas to the plurality of fuel gas tanks and detecting the gas pressure in the filling flow path,
A check valve provided in the filling flow path for each fuel gas tank and guiding the fuel gas into the tank when the gas pressure in the filling flow path is higher than the gas pressure in the tank.
Using the temperature inside the detection tank of the temperature sensor and the detection gas pressure of the gas pressure sensor for each fuel gas tank, the temperature change ΔT of the temperature inside the tank with respect to the gas pressure change ΔP from the start of gas filling of the fuel gas. A valve opening failure output unit is provided, which outputs that a valve opening failure has occurred in the on-off valve in the fuel gas tank in which the calculated temperature change ΔT deviates from a predetermined range.
Fuel cell system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024056255A1 (en) * 2022-09-15 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Method and system for detecting a malfunction in a fuel cell system

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