JP2021014869A - ガス制御装置およびガス制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
高圧ガスタンクから放出されるガスの流量を上限値以下の範囲内で制御するガス制御部を備えるガス制御装置であって、
前記高圧ガスタンク内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出するタンク温度センサを備え、
前記ガス制御部は、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度が制限開始温度よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度がガス停止温度よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度よりも低くかつ制限切替温度よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度以下でありかつ前記ガス停止温度以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度は、前記高圧ガスタンクの使用可能温度の下限温度以上、かつ、前記制限切替温度以下である。
高圧ガスタンクから放出されるガスの流量を上限値以下の範囲内で制御するガス制御方法であって、
タンク温度センサは、前記高圧ガスタンク内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出し、
ガス制御部は、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度が制限開始温度よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度がガス停止温度よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度よりも低くかつ制限切替温度よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度以下でありかつ前記ガス停止温度以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度は、前記高圧ガスタンクの使用可能温度の下限温度以上、かつ、前記制限切替温度以下である。
図1に示されるように、以下の実施形態では、車両10の燃料電池システム12に設けられるガス制御装置18を想定する。車両10は、燃料電池車両であり、燃料電池システム12と、PCU(パワーコントロールユニット)14と、負荷としての走行用のモータ16と、を有する。燃料電池システム12は、ガス制御装置18を有し、水素と酸素の電気化学反応により発電する。PCU14は、DC/DCコンバータやインバータを有する。PCU14は、車両10の駆動系統を制御する走行ECU(不図示)の指令信号に応じて燃料電池システム12の出力を制御してモータ16に供給する。モータ16は、車両10の駆動力を発生させる。
図2に示されるように、ガス制御装置18は、高圧ガスタンク20とパワープラント30とタンク温度センサ46とガス制御ECU50とを有する。
[3.1.概要]
図3を用いてガス制御装置18の動作の概要を説明する。流量制御部64は、タンク温度が制限開始温度T1よりも高い場合に通常制御による水素ガスの流量制御を行い、タンク温度が制限開始温度T1以下である場合に制限制御による水素ガスの流量制御を行う。更に、流量制御部64は、タンク温度がガス停止温度T3よりも低い場合に、燃料電池スタック32に対する水素ガスの供給を停止する停止制御を行う。
図3は、タンク温度と流量上限値の関係を示す図であり、制御マップ72の一例を示す図でもある。制御マップ72は、車両10毎に記憶装置70に予め記憶される。制御マップ72は、次のようにして求められる。
図5を用いてガス制御装置18が行う処理の流れを説明する。図5に示される処理は、定期的に実行される。タンク温度センサ46は、タンク温度の検出値をガス制御ECU50に定期的に出力する。
制限制御の開始後に、温度監視部62がタンク温度の変化傾向を監視するようにしてもよい。そして、タンク温度が上昇傾向にある場合に、流量制御部64は、制限制御を解除してもよい。例えば、流量制御部64は、タンク温度が制限切替温度T2よりも低くなった後に制限切替温度T2以上となった場合に、制限制御を解除してもよい。
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
高圧ガスタンク20から放出されるガス(水素ガス)の流量を上限値(流量上限値)以下の範囲内で制御するガス制御部(演算装置60)を備えるガス制御装置18であって、
前記高圧ガスタンク20内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出するタンク温度センサ46を備え、
前記ガス制御部(演算装置60)は、前記タンク温度センサ46により検出される前記タンク温度が制限開始温度T1よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサ46により検出される前記タンク温度がガス停止温度T3よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度T1よりも低くかつ制限切替温度T2よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度T2以下でありかつ前記ガス停止温度T3以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度T3は、前記高圧ガスタンク20の使用可能温度の下限温度Tmin以上、かつ、前記制限切替温度T2以下である。
前記制限切替温度T2は、前記高圧ガスタンク20の外部からの受熱と、前記ガス(水素ガス)の放出に伴う放熱と、により前記高圧ガスタンク20内の熱収支が平衡する温度であり、
前記ガス制御部(演算装置60)は、前記制限開始温度T1から前記制限切替温度T2にかけて漸次的に前記ガスの流量を制限してもよい。
前記ガス制御部(演算装置60)は、前記制限開始温度T1を前記制限切替温度T2に応じて設定してもよい。
前記制限切替温度T2は、前記使用可能温度の前記下限温度Tmin以上、かつ、前記下限温度Tminよりも高い所定温度以下の温度範囲内に設定されてもよい。
前記所定温度は、前記下限温度Tminに対して、前記タンク温度センサ46に発生する測定誤差量を加えた温度であってもよい。
前記ガス制御部(演算装置60)は、前記タンク温度が低下して前記制限切替温度T2に達した場合に、前記タンク温度が前記下限温度Tminよりも低くならないように前記ガスの流量の制限を継続してもよい。
前記ガス制御部(演算装置60)は、前記タンク温度が前記制限切替温度T2よりも低くなった後に前記制限切替温度T2以上になった場合は、前記制限制御を解除してもよい。
高圧ガスタンク20から放出されるガス(水素ガス)の流量を上限値(流量上限値)以下の範囲内で制御するガス制御方法であって、
タンク温度センサ46は、前記高圧ガスタンク20内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出し、
ガス制御部(演算装置60)は、前記タンク温度センサ46により検出される前記タンク温度が制限開始温度T1よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサ46により検出される前記タンク温度がガス停止温度T3よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度T1よりも低くかつ制限切替温度T2よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度T2以下でありかつ前記ガス停止温度T3以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度T3は、前記高圧ガスタンク20の使用可能温度の下限温度Tmin以上、かつ、前記制限切替温度T2以下である。
46…タンク温度センサ 60…演算装置(ガス制御部)
T1…制限開始温度 T2…制限切替温度
T3…ガス停止温度
Claims (8)
- 高圧ガスタンクから放出されるガスの流量を上限値以下の範囲内で制御するガス制御部を備えるガス制御装置であって、
前記高圧ガスタンク内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出するタンク温度センサを備え、
前記ガス制御部は、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度が制限開始温度よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度がガス停止温度よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度よりも低くかつ制限切替温度よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度以下でありかつ前記ガス停止温度以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度は、前記高圧ガスタンクの使用可能温度の下限温度以上、かつ、前記制限切替温度以下である、ガス制御装置。 - 請求項1に記載のガス制御装置であって、
前記制限切替温度は、前記高圧ガスタンクの外部からの受熱と、前記ガスの放出に伴う放熱と、により前記高圧ガスタンク内の熱収支が平衡する温度であり、
前記ガス制御部は、前記制限開始温度から前記制限切替温度にかけて漸次的に前記ガスの流量を制限する、ガス制御装置。 - 請求項1または2に記載のガス制御装置であって、
前記ガス制御部は、前記制限開始温度を前記制限切替温度に応じて設定する、ガス制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のガス制御装置であって、
前記制限切替温度は、前記使用可能温度の前記下限温度以上、かつ、前記下限温度よりも高い所定温度以下の温度範囲内に設定される、ガス制御装置。 - 請求項4に記載のガス制御装置であって、
前記所定温度は、前記下限温度に対して、前記タンク温度センサに発生する測定誤差量を加えた温度である、ガス制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のガス制御装置であって、
前記ガス制御部は、前記タンク温度が低下して前記制限切替温度に達した場合に、前記タンク温度が前記下限温度よりも低くならないように前記ガスの流量の制限を継続する、ガス制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のガス制御装置であって、
前記ガス制御部は、前記タンク温度が前記制限切替温度よりも低くなった後に前記制限切替温度以上になった場合は、前記制限制御を解除する、ガス制御装置。 - 高圧ガスタンクから放出されるガスの流量を上限値以下の範囲内で制御するガス制御方法であって、
タンク温度センサは、前記高圧ガスタンク内の前記ガスの温度を示すタンク温度を検出し、
ガス制御部は、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度が制限開始温度よりも低い場合に、前記タンク温度の低下に応じて前記上限値を低下させる制限制御を行い、また、前記タンク温度センサにより検出される前記タンク温度がガス停止温度よりも低い場合に、前記ガスの放出を停止させる停止制御を行い、
前記制限制御は、前記タンク温度が前記制限開始温度よりも低くかつ制限切替温度よりも高い場合に前記上限値を第1比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第1制御と、前記タンク温度が前記制限切替温度以下でありかつ前記ガス停止温度以上である場合に前記上限値を第2比率で変化させて前記ガスの流量を制限する第2制御と、を含み、
前記第1比率および前記第2比率は、前記タンク温度の変化量に対する前記上限値の変化量の比率であり、
前記第2比率は、前記第1比率よりも大きく、
前記ガス停止温度は、前記高圧ガスタンクの使用可能温度の下限温度以上、かつ、前記制限切替温度以下である、ガス制御方法。
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