JP2022046215A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の減圧弁のうち異常が生じている減圧弁を特定することができる燃料供給装置を提供すること。【解決手段】ＦＣＥＣＵは、全ての主止弁を開弁させる総合水素供給制御と、全ての主止弁が開弁状態である場合、第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回ると判定するとき、全ての主止弁を閉弁状態としたうえでインジェクタを動作させる減圧制御と、減圧制御を実施した場合、第１圧力が第２閾値Ｐｈ２以上低下した場合、第１分岐配管に接続される第１減圧弁が異常であると判定する異常判定制御と、を実施する。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料供給装置に関する。

従来、特許文献１に記載される燃料供給装置が知られている。
上記の燃料供給装置は、水素タンクと、水素供給配管と、主止弁と、減圧弁と、インジェクタと、制御部と、を備えている。水素供給配管には、水素タンク、主止弁、減圧弁、及びインジェクタが接続されている。水素タンクに貯留される圧縮された水素は、主止弁が開弁状態であれば、主止弁を通過して減圧弁に供給される。減圧弁により減圧された水素は、インジェクタに供給される。インジェクタは、制御部により動作が制御されることにより燃料電池に水素を供給する。

制御部は、主止弁と減圧弁との間の水素の圧力と、減圧弁とインジェクタとの間の水素の圧力と、を監視している。制御部は、減圧弁とインジェクタとの間の水素の圧力が閾値を上回る場合、主止弁を閉弁状態としたうえでインジェクタを動作させる。このとき、制御部は、主止弁と減圧弁との間の水素の圧力が低下し、且つ減圧弁とインジェクタとの間の水素の圧力が低下した場合、減圧弁が異常であると判定する。

特開２０１８－１５２３１３号公報

燃料供給装置において、複数の水素タンクが採用されることがある。複数の水素タンクを採用した場合、水素供給配管は、燃料電池に接続される統合配管と、統合配管から複数の水素タンクそれぞれに向けて分岐する複数の分岐配管と、により構成されることがある。このように構成された場合、複数の分岐配管それぞれに主止弁及び減圧弁が接続され、且つインジェクタは統合配管に接続される。

ところが、複数の減圧弁を採用した場合に、上述した減圧弁の異常判定を実施すると、複数の減圧弁のうち異常が生じている減圧弁を特定することが難しい。
本発明は、複数の減圧弁のうち異常が生じている減圧弁を特定することができる燃料供給装置を提供することにある。

上記課題を解決する燃料供給装置は、圧縮された水素が貯留される複数の水素タンクと、前記複数の水素タンクに貯留される水素を燃料電池に供給する配管であって、前記燃料電池に接続される統合配管と、前記統合配管から前記複数の水素タンクそれぞれに向けて分岐する複数の分岐配管と、を有する水素供給配管と、前記複数の分岐配管それぞれに接続され、前記複数の分岐配管それぞれに水素が流動する開弁状態と、前記複数の分岐配管それぞれに水素が流動しない閉弁状態と、を切り換える複数の主止弁と、前記複数の分岐配管それぞれに接続され、前記主止弁を通過した水素の圧力を減圧する複数の減圧弁と、前記複数の分岐配管それぞれに設けられ、前記主止弁と前記減圧弁との間の水素の圧力を検出する複数の上流側圧力センサと、前記統合配管に接続され、前記減圧弁を通過した水素を前記燃料電池へ供給する状態と、前記減圧弁を通過した水素の前記燃料電池への供給を遮断する状態とを切り換えるインジェクタと、前記複数の主止弁の動作及び前記インジェクタの動作を制御する制御部と、を備え、前記複数の分岐配管それぞれにおける前記主止弁と前記減圧弁との間の水素の圧力を上流側圧力とし、前記統合配管における前記インジェクタよりも上流の水素の圧力を下流側圧力とすると、前記制御部は、全ての前記主止弁を開弁させる総合水素供給制御と、全ての前記主止弁が開弁状態である場合、前記下流側圧力が所定の閾値を上回るとき、全ての前記主止弁を閉弁状態としたうえで前記インジェクタにより前記燃料電池へ水素を供給する減圧制御と、前記減圧制御を実施した場合、前記複数の分岐配管それぞれの前記上流側圧力のうち少なくとも１つが当該減圧制御の実施前の前記上流側圧力よりも所定値以上低下したとき、前記上流側圧力が前記所定値以上低下した前記分岐配管に接続される前記減圧弁が異常であると判定する異常判定制御と、を実施する。

仮に、複数の減圧弁の中には、減圧した水素の圧力が設定値を大きく上回る異常が発生している減圧弁が含まれているとする。全ての減圧弁を閉弁状態としたうえでインジェクタを開弁状態とすると、異常が発生している減圧弁が接続される分岐配管の水素が優先的に統合配管に引き込まれ、インジェクタから燃料電池に供給される。すなわち、異常が発生している減圧弁が接続される分岐配管に設けられた上流側圧力センサにおいて、第１圧力の低下が顕著になる。

上記の特性をふまえ、制御部では、複数の分岐配管それぞれの上流側圧力のうち少なくとも１つが減圧制御の実施前の上流側圧力よりも所定値以上低下したとき、上流側圧力が所定値以上低下した分岐配管に接続される前記減圧弁が異常であると判定する異常判定制御を実施する。したがって、複数の減圧弁のうち異常が発生している減圧弁を特定することができる。

上記の燃料供給装置において、前記統合配管に設けられるとともに前記下流側圧力を検出する下流側圧力センサを更に備え、前記制御部は、前記下流側圧力が前記所定の閾値を上回るとき、前記減圧制御を実施するとよい。

これによれば、下流側圧力センサにより検出される下流側圧力に基づき減圧制御を実施するか否かを判定するため、複数の減圧弁の中に異常が生じている減圧弁が含まれるか否かをより正確に判別することができる。

上記の燃料供給装置において、前記制御部は、前記異常判定制御において異常であると判定された前記減圧弁と同じ前記分岐配管に接続される前記主止弁を閉弁状態とし、且つ異常であると判定されていない前記減圧弁と同じ前記分岐配管に接続される前記主止弁を開弁状態とする主止弁切換制御と、前記主止弁切換制御を実施した場合において、前記インジェクタを動作させることにより前記燃料電池を発電させる切換発電制御と、を実施するとよい。

これによれば、異常が発生していない減圧弁を使用して燃料電池を発電させることができるため、燃料供給装置の冗長性を向上させることができる。

この発明によれば、複数の減圧弁のうち異常が生じている減圧弁を特定することができる。

燃料電池システムの概略図。 燃料供給装置の制御フロー図。 変更例における燃料供給装置の制御フロー図。 変更例における燃料供給装置の制御フロー図。

以下、燃料供給装置を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。なお、本実施形態の燃料供給装置は、燃料電池システムに適用されている。そのため、燃料電池システムの構成について説明する中で燃料供給装置の構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池車両に搭載される。燃料電池システム１は、例えば、自動車やフォークリフト等の燃料電池車両に搭載される。燃料電池システム１は、燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルとは、例えば、固定高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、アノード極と、カソード極と、電解質膜とを有している。燃料電池１０は、アノード極に供給される燃料ガスとしての水素と、カソード極に供給される酸化剤ガスとしての酸素を含む空気との電気化学反応により発電を行う。燃料電池１０は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸素を含む空気が供給されると、アノード極での触媒反応により発生した水素イオンが電解質膜を通過してカソード極まで移動し、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電する。燃料電池１０では、水素と酸素とが反応することにより水が生成される。

燃料電池システム１は、酸素アクチュエータ８０を備えている。酸素アクチュエータ８０は、例えば、燃料電池１０に酸素を含む空気を供給するエアコンプレッサ、及びエアコンプレッサと燃料電池１０とを接続するカソードガス供給路を開閉するエアシャットバルブを含んでいる。

燃料電池システム１は、冷却回路９０を備えている。冷却回路９０は、例えば、燃料電池１０に冷却水を循環させる冷却水循環路、冷却水循環路に設けられるとともに冷却水が吸収した熱を外部に放出する熱交換器としてのラジエータ、及び冷却水を循環させる循環ポンプを含んでいる。

燃料電池システム１は、燃料電池１０に水素を供給する燃料供給装置５０を備えている。燃料供給装置５０は、圧縮された水素が貯留される第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２と、第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２に貯留される水素を燃料電池１０に供給する配管である水素供給配管２０と、を備えている。水素供給配管２０は、燃料電池１０に接続される統合配管２３と、統合配管２３から第１水素タンクＴ１に向けて分岐する第１分岐配管２１と、統合配管２３から第２水素タンクＴ２に向けて分岐する第２分岐配管２２と、により形成されている。なお、第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２に貯留される水素の圧力は、約３５ＭＰａである。

燃料供給装置５０は、電磁開閉式の第１主止弁３１と、電磁開閉式の第２主止弁３２と、第１減圧弁４１と、第２減圧弁４２と、インジェクタ４３と、を備えている。第１主止弁３１は、第１分岐配管２１に水素が流動する開弁状態と、第１分岐配管２１に水素が流動しない閉弁状態とを切り換える。第１主止弁３１は、水素が導入される導入口３１ａと、導入口３１ａに導入された水素が吐出される吐出口３１ｂと、を有している。第２主止弁３２は、第２分岐配管２２に水素が流動する開弁状態と、第２分岐配管２２に水素が流動しない閉弁状態とを切り換える。第２主止弁３２は、水素が導入される導入口３２ａと、導入口３２ａから導入された水素が吐出される吐出口３２ｂと、を有している。

第１減圧弁４１は、第１主止弁３１を通過した水素を減圧する。第１減圧弁４１は、第１主止弁３１を通過した水素の圧力を約１ＭＰａにまで減圧する。第１減圧弁４１は、第１主止弁３１を通過した水素が導入される導入口４１ａと、導入口４１ａに導入された水素が吐出される吐出口４１ｂと、を有している。第２減圧弁４２は、第２主止弁３２を通過した水素を減圧する。第２減圧弁４２は、第２主止弁３２を通過した水素の圧力を約１ＭＰａにまで減圧する。第２減圧弁４２は、第２主止弁３２を通過した水素が導入される導入口４２ａと、導入口４２ａに導入された水素が吐出される吐出口４２ｂと、を有している。なお、約１ＭＰａとは、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２が減圧する水素の圧力の設定値である。よって、本実施形態では、第１減圧弁４１が減圧する水素の圧力と、第２減圧弁４２が減圧する水素の圧力との設定値とは同じである。

第１分岐配管２１は、上流配管２１ａと、中間配管２１ｂと、下流配管２１ｃとを有している。上流配管２１ａの第１端部は、第１水素タンクＴ１に接続され、上流配管２１ａの第２端部は、第１主止弁３１の導入口３１ａに接続されている。中間配管２１ｂの第１端部は、第１主止弁３１の吐出口３１ｂに接続され、中間配管２１ｂの第２端部は、第１減圧弁４１の導入口４１ａに接続されている。下流配管２１ｃの第１端部は、第１減圧弁４１の吐出口４１ｂに接続され、下流配管２１ｃの第２端部は、後述する第２分岐配管２２における下流配管２２ｃの第２端部に接続されている。第１主止弁３１及び第１減圧弁４１は、第１分岐配管２１に接続されている。

第２分岐配管２２は、上流配管２２ａと、中間配管２２ｂと、下流配管２２ｃとを有している。上流配管２２ａの第１端部は、第２水素タンクＴ２に接続され、上流配管２２ａの第２端部は、第２主止弁３２の導入口３２ａに接続されている。中間配管２２ｂの第１端部は、第２主止弁３２の吐出口３２ｂに接続され、中間配管２２ｂの第２端部は、第２減圧弁４２の導入口４２ａに接続されている。下流配管２２ｃの第１端部は、第２減圧弁４２の吐出口４２ｂに接続され、下流配管２２ｃの第２端部は、第１分岐配管２１における下流配管２１ｃの第２端部に接続されている。第２主止弁３２及び第２減圧弁４２は、第２分岐配管２２に接続されている。

統合配管２３は、上流統合配管２３ａと、下流統合配管２３ｂとを有している。上流統合配管２３ａの第１端部は、下流配管２１ｃ，２２ｃの第２端部に接続され、上流統合配管２３ａの第２端部は、インジェクタ４３の導入口４３ａに接続されている。下流統合配管２３ｂの第１端部は、インジェクタ４３の吐出口４３ｂに接続され、下流統合配管２３ｂの第２端部は、燃料電池１０のアノード極に接続されている。インジェクタ４３は、統合配管２３に接続されている。インジェクタ４３は、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２を通過した水素を燃料電池１０に供給する状態と、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２を通過した水素の燃料電池１０への供給を遮断する状態とを切り換える電磁バルブである。

燃料供給装置５０は、第１リリーフバルブ５１と、第２リリーフバルブ５２と、水素ディテクタ７１と、を備えている。第１リリーフバルブ５１は、下流配管２１ｃに設けられている。第２リリーフバルブ５２は、下流配管２２ｃに設けられている。第１リリーフバルブ５１及び第２リリーフバルブ５２には、所定の設定値が設定されている。第１リリーフバルブ５１及び第２リリーフバルブ５２は、下流配管２１ｃ，２２ｃに流れる水素の圧力が所定の圧力を上回ったときに下流配管２１ｃ，２２ｃに流れる水素を大気へ開放する機能を有している。水素ディテクタ７１は、水素の濃度を検出する水素センサである。水素ディテクタ７１は、例えば、第１リリーフバルブ５１及び第２リリーフバルブ５２から逃がされた水素の濃度を検出する。

燃料供給装置５０は、第１圧力センサ６１と、第２圧力センサ６２と、第１主止弁３１の動作、第２主止弁３２の動作、インジェクタ４３の動作、酸素アクチュエータ８０の動作、及び冷却回路９０の動作を制御する制御部としてのＦＣＥＣＵ６５と、を備えている。第１圧力センサ６１は、第１分岐配管２１の中間配管２１ｂに設けられている。第１圧力センサ６１は、第１主止弁３１と第１減圧弁４１との間の水素の圧力である第１圧力Ｐ１を検出する。第２圧力センサ６２は、第２分岐配管２２の中間配管２１ｂに設けられている。第２圧力センサ６２は、第２主止弁３２と第２減圧弁４２との間の水素の圧力である第２圧力Ｐ２を検出する。第１圧力Ｐ１は、第１圧力センサ６１の検出結果が電気信号となってＦＣＥＣＵ６５へ入力されることによって常時検出されている。第２圧力Ｐ２は、第２圧力センサ６２の検出結果が電気信号となってＦＣＥＣＵ６５へ入力されることによって常時検出されている。

ＦＣＥＣＵ６５は、水素ディテクタ７１の検出結果が電気信号となって入力されることにより下流配管２１ｃ，２２ｃの水素の濃度を監視している。ＦＣＥＣＵ６５は、例えば、検出した水素の濃度に応じて燃料電池１０の発電を継続させるか否かを判定し、水素の濃度が高いと判定した場合、燃料電池１０の発電を停止させる。なお、第１圧力センサ６１及び第２圧力センサ６２は、上流側圧力センサである。また、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２は、上流側圧力の一例である。

燃料供給装置５０は、第３圧力センサ６３を備えている。第３圧力センサ６３は、統合配管２３の上流統合配管２３ａに設けられている。第３圧力センサ６３は、統合配管２３におけるインジェクタ４３よりも上流の水素の圧力である第３圧力Ｐ３を検出する。第３圧力Ｐ３は、第３圧力センサ６３の検出結果が電気信号となってＦＣＥＣＵ６５に入力されることによって常時検出されている。なお、第３圧力センサ６３は、下流側圧力センサである。また、第３圧力Ｐ３は、下流側圧力の一例である。

燃料供給装置５０は、報知部７２を備えている。報知部７２は、ＦＣＥＣＵ６５にて燃料電池システム及び燃料供給装置５０に何かしらの異常が発生した場合に燃料電池車両に搭乗する作業者に異常の発生を知らせる機能を有している。報知部７２は、例えば、スピーカやディスプレイ等である。報知部７２としてスピーカが採用される場合、異常が発生したときに音で作業者に異常を報知し、報知部７２としてディスプレイが採用される場合、異常が発生したときにディスプレイに異常内容を示したエラーコードを表示することで作業者に異常を報知する。

ＦＣＥＣＵ６５は、プログラムや各種の検出値が記憶されるメモリと、プログラムを実行するプロセッサと、を備えた電子制御装置である。ＦＣＥＣＵ６５は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサにより実行することにより第１主止弁３１、第２主止弁３２、インジェクタ４３、酸素アクチュエータ８０、及び冷却回路９０を動作させ、燃料電池１０の動作を制御している。

ＦＣＥＣＵ６５は、燃料電池車両が走行している場合、第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２のうち予め定められたものに貯留されている水素を使用して燃料電池１０を発電させる。すなわち、ＦＣＥＣＵ６５は、燃料電池車両が走行している場合、第１主止弁３１及び第２主止弁３２のうち予め定められた主止弁を開弁状態としたうえでインジェクタ４３を動作させることで燃料電池１０に水素を供給し、燃料電池１０を発電させる通常発電制御を実施する。本実施形態において、予め定められた主止弁は、例えば、第１主止弁３１である。本実施形態において、通常発電制御を実施するにあたり、第１主止弁３１を開弁状態とすると同時に第２主止弁３２を閉弁状態とするとよい。なお、予め定められた主止弁は、例えば、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方であってもよいし、第１主止弁３１及び第２主止弁３２のいずれか一方としてもよい。仮に、予め定められた主止弁を第２主止弁３２とする場合、第１主止弁３１を閉弁状態とすると同時に第２主止弁３２を開弁状態とするとよい。

ＦＣＥＣＵ６５は、第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２に水素を充填した後、最初に燃料電池１０を発電させるとき、第１主止弁３１及び第２主止弁３２を開弁状態として、第１分岐配管２１、第２分岐配管２２、及び上流統合配管２３ａを水素で満たす制御を実施する。これにより、第１主止弁３１を挟み込む上流配管２１ａ及び中間配管２１ｂの圧力差を抑制し、第１主止弁３１に圧力差による応力が作用し難くなる。また、第２主止弁３２を挟み込む上流配管２２ａ及び中間配管２１ｂの圧力差を抑制し、第２主止弁３２に圧力差による応力が作用し難くなる。

ＦＣＥＣＵ６５は、第１水素タンクＴ１及び第２水素タンクＴ２に貯留される水素の残量が少ないとき、第１主止弁３１及び第２主止弁３２を開弁状態として、インジェクタ４３に供給する水素量を確保することで燃料電池１０の発電を継続する制御を実施する。上記したＦＣＥＣＵ６５の制御において、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方を開弁状態とする制御を、総合水素供給制御とする。

ここで、一般的に減圧弁には製造ばらつき等による個体差があるため、設定値に対して、第１減圧弁４１の固有値と、第２減圧弁４２の固有値とは若干異なることがある。第１減圧弁４１の固有値とは、第１減圧弁４１が減圧する実際の水素の圧力であり、第２減圧弁４２の固有値とは、第２減圧弁４２が減圧する実際の水素の圧力である。具体的に、第１減圧弁４１の固有値が第２減圧弁４２の固有値を若干上回ること、又は第２減圧弁４２の固有値が第１減圧弁４１の固有値を若干上回ることがある。しかし、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかに異常が生じた場合、第１減圧弁４１の固有値が第２減圧弁４２の固有値を大きく上回ること、又は第２減圧弁４２の固有値が第１減圧弁４１の固有値を大きく上回ることが考えられる。すなわち、第１減圧弁４１に異常が発生している場合において第１減圧弁４１にて減圧した水素の圧力が設定値を大きく上回ること、又は第２減圧弁４２に異常が発生している場合において第２減圧弁４２にて減圧した水素の圧力が設定値を大きく上回ることが考えられる。

第１減圧弁４１の固有値が第２減圧弁４２の固有値を大きく上回る場合、第１減圧弁４１が接続される第１分岐配管２１に充填されている水素が優先的に統合配管２３に流れ込む。また、第２減圧弁４２の固有値が第１減圧弁４１の固有値を大きく上回る場合、第２減圧弁４２が接続される第２分岐配管２２に充填されている水素が優先的に統合配管２３に流れ込む。

そのため、仮に、第１減圧弁４１が開弁状態であり、且つ第２減圧弁４２が閉弁状態であれば、第３圧力センサ６３により検出される第３圧力Ｐ３が高くなれば、第１減圧弁４１の固有値が高くなっていると判定できる。

しかし、ＦＣＥＣＵ６５が総合水素供給制御を実施している場合に第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかの固有値が高くなってしまうと、異常が発生している減圧弁を特定することが難しい。

ＦＣＥＣＵ６５は、上述したように総合水素供給制御を実施している場合に第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかに異常が発生したとき、異常が発生した減圧弁を特定する制御を実施する。以下、ＦＣＥＣＵ６５の制御フローについて説明しつつ、本実施形態の作用を説明する。なお、以下の説明では、第３圧力センサ６３に異常が発生していないこと、及び第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかに異常が発生していることを前提として説明する。

図２に示すように、ＦＣＥＣＵ６５は、総合水素供給制御を実施する（ステップＳ１０１）。ＦＣＥＣＵ６５は、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方が開弁状態である場合、第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回るか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ２０２において、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方が開弁状態であることは、全ての主止弁が開弁状態であることを示している。第１閾値Ｐｈ１は、所定の閾値の一例である。第１閾値Ｐｈ１は、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の個体差により発生する第３圧力Ｐ３よりも高い値に設定されている。ＦＣＥＣＵ６５は、第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回ると判定しなかった場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、通常発電制御を実施する（ステップＳ１０３）。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０３を実施した後、制御を終了する（ＥＮＤ）。

ＦＣＥＣＵ６５は、総合水素供給制御時の第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回ると判定する場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方を閉弁状態とする（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２でＹＥＳとなる判定は、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかで異常が発生していることを示している。ステップＳ１０４において、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方が閉弁状態であることは、全ての主止弁が閉弁状態であることを示している。また、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０４において、第１圧力Ｐ１である第１圧力Ｐ１ｂｆをメモリに記憶する。

ＦＣＥＣＵ６５は、第１主止弁３１及び第２主止弁３２の両方を閉弁状態としたうえでインジェクタ４３により燃料電池１０に水素を供給する減圧制御を実施する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、減圧制御を実施することにより、第１分岐配管２１及び第２分岐配管２２に充填された水素がインジェクタ４３に供給される。そのため、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２が低下するが、仮に第１減圧弁４１に異常が発生している場合、第１分岐配管２１に充填されている水素が優先的に統合配管２３に供給される。よって、第１圧力Ｐ１の低下量の方が第２圧力Ｐ２の低下量よりも大きくなる。仮に第２減圧弁４２に異常が発生している場合、第２分岐配管２２に充填されている水素が優先的に統合配管２３に供給される。よって、第２圧力Ｐ２の低下量の方が第１圧力Ｐ１の低下量よりも大きくなる。また、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０５において、減圧制御を実施したときの第１圧力Ｐ１である第１圧力Ｐ１ａｆをメモリに記憶する。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０５を実施した後、第１圧力Ｐ１ｂｆと第１圧力Ｐ１ａｆとの差分ΔＰ１が第２閾値Ｐｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。第２閾値Ｐｈ２は、所定値の一例である。第２閾値Ｐｈ２は、第１減圧弁４１に異常が発生している場合に想定しうる第１圧力Ｐ１の低下量の最小値に設定されている。また、第２閾値Ｐｈ２は、第２減圧弁４２に異常が発生している場合に想定しうる第２圧力Ｐ２の低下量の最小値でもある。第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２は、設計上は同じ設定値を有する減圧弁である。そのため、第１減圧弁４１に異常が発生した場合であっても、第２減圧弁４２に異常が発生した場合であっても、想定される第１圧力Ｐ１の低下量及び想定される第２圧力Ｐ２の低下量は同様となる。よって、第２閾値Ｐｈ２は、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２に対して共用することができる。

ＦＣＥＣＵ６５は、差分ΔＰ１が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定した場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、第１分岐配管２１に接続される第１減圧弁４１が異常であると判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０６でＹＥＳとなる判定は、減圧制御を実施した場合、第１分岐配管２１の第１圧力Ｐ１ａｆが減圧制御の実施前の第１圧力Ｐ１ｂｆよりも第２閾値Ｐｈ２以上低下したと判定した場合を示している。

ＦＣＥＣＵ６５は、差分ΔＰ１が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定しなかった場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、第２分岐配管２２に接続される第２減圧弁４２が異常であると判定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０６でＮＯとなる判定とは、減圧制御を実施した場合、第１分岐配管２１の第１圧力Ｐ１ａｆが減圧制御の実施前の第１圧力Ｐ１ｂｆよりも第２閾値Ｐｈ２以上低下したと判定しなかった場合を示している。なお、本実施形態では、差分ΔＰ１が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定しなかった場合（ステップＳ１０６でＮＯ）とは、減圧制御を実施した場合、第２分岐配管２２の第２圧力Ｐ２が減圧制御の実施前の第２圧力Ｐ２よりも第２閾値Ｐｈ２以上低下した判定した場合と同義である。また、ステップＳ１０６でＹＥＳとなり、ステップＳ１０７を実施する制御、及びステップＳ１０６でＮＯとなり、ステップＳ１０９を実施する制御は、異常判定制御である。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０７を実施した後、主止弁切換制御を実施する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８における主止弁切換制御は、異常判定制御において異常であると判定されている第１減圧弁４１と同じ第１分岐配管２１に接続される第１主止弁３１を閉弁状態とする。また、ステップＳ１０８における主止弁切換制御は、異常判定制御において異常であると判定されていない第２減圧弁４２と同じ第２分岐配管２２に接続される第２主止弁３２を開弁状態とする。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０９を実施した後、主止弁切換制御を実施する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０における主止弁切換制御は、異常判定制御において異常であると判定されている第２減圧弁４２と同じ第２分岐配管２２に接続される第２主止弁３２を閉弁状態とする。また、ステップＳ１１０における主止弁切換制御は、異常であると判定されていない第１減圧弁４１と同じ第１分岐配管２１に接続される第１主止弁３１を開弁状態とする。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０８又はステップＳ１１０を実施した後、切換発電制御を実施する（ステップＳ１１１）。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０８を実施した後にステップＳ１１１を実施する場合、第１主止弁３１を閉弁状態とし、且つ第２主止弁３２を開弁状態とした状態で、インジェクタ４３を動作させることで燃料電池１０を発電させる。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１１０を実施した後にステップＳ１１１を実施する場合、第１主止弁３１を開弁状態とし、且つ第２主止弁３２を閉弁状態とした状態で、インジェクタ４３を動作させることで燃料電池１０を発電させる。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１１１を実施した後、制御を終了する（ＥＮＤ）。なお、ＦＣＥＣＵ６５は、異常判定制御により異常が発生している減圧弁を特定した際に、特定された減圧弁に異常が発生している旨を介して報知部７２により作業者に報知させてもよい。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０２により第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかに異常が発生していると判定したとき、その旨を報知部７２により作業者に報知させてもよい。また、本実施形態では、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生した場合、及び第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生していない場合を想定していない。仮に、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生する場合、及び第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生していない場合は、上記制御フローとは異なる制御を実施することが好ましい。

本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態において、ＦＣＥＣＵ６５では、異常判定制御を実施することにより、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のうち異常が発生している減圧弁を特定することができる。

（２）本実施形態によれば、第３圧力センサ６３により検出される第３圧力Ｐ３に基づき減圧制御を実施するか否かを判定するため、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の中に異常が生じている減圧弁が含まれるか否かをより正確に判別することができる。

（３）本実施形態では、主止弁切換制御及び切換発電制御を実施している。そのため、異常が発生していない減圧弁を使用して燃料電池１０を発電させることができるため、燃料供給装置５０の冗長性を向上させることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
○ 本実施形態の制御フローを以下のように変更してもよい。

図３に示すように、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０４において、第２圧力Ｐ２である第２圧力Ｐ２ｂｆをメモリに記憶する。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０５において、減圧制御を実施したときの第２圧力Ｐ２である第２圧力Ｐ２ａｆを記憶する。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０５を実施した後、第２圧力Ｐ２ｂｆと第２圧力Ｐ２ａｆとの差分ΔＰ２が第２閾値Ｐｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ＦＣＥＣＵ６５は、差分ΔＰ２が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定した場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、第２分岐配管２２に接続される第２減圧弁４２が異常であると判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０６でＹＥＳとなる判定は、減圧制御を実施した場合、第２分岐配管２２の第２圧力Ｐ２ａｆが減圧制御の実施前の第２圧力Ｐ２ｂｆよりも第２閾値Ｐｈ２以上低下したと判定した場合を示している。

ＦＣＥＣＵ６５は、差分ΔＰ２が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定しなかった場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、第１分岐配管２１に接続される第１減圧弁４１が異常であると判定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０６でＮＯとなる判定は、減圧制御を実施した場合、第２分岐配管２２の第２圧力Ｐ２ａｆが減圧制御の実施前の第２圧力Ｐ２ｂｆよりも第２閾値Ｐｈ２以上低下したと判定しなかった場合を示している。なお、本実施形態では、差分ΔＰ２が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定しなかった場合（ステップＳ１０６でＮＯ）とは、減圧制御を実施した場合、第１分岐配管２１の第１圧力Ｐ１ａｆが減圧制御の実施前の第１圧力Ｐ１ｂｆよりも第２閾値Ｐｈ２以上低下した判定した場合と同義である。また、ステップＳ１０６でＹＥＳとなり、ステップＳ１０７を実施する制御、及びステップＳ１０６でＮＯとなり、ステップＳ１０９を実施する制御は、異常判定制御である。

○ 第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生した場合、及び第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生していない場合を想定する場合、以下の制御フローを実施するとよい。なお、本変更例では、本実施形態の制御フローにステップＳ２０１、ステップＳ２０２、及びステップＳ２０３を追加している。ステップＳ２０２及びステップＳ２０３は、上記変更例におけるステップＳ１０６と同じである。

図４に示すように、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０６でＹＥＳと判定した場合、差ΔＤ２が第２閾値Ｐｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
ＦＣＥＣＵ６５は、差ΔＤ２が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定した場合（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方が異常であると判定する（ステップＳ２０３）。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０３を実施した後、制御を終了する（ＥＮＤ）。

ＦＣＥＣＵ６５は、差ΔＤ２が第２閾値Ｐｈ２以上となると判定しなかった場合（ステップＳ２０１でＮＯ）、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、及びステップＳ１１１をこの順で実施する。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１１１を実施した後、制御を終了する（ＥＮＤ）。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０６でＮＯと判定した場合、ステップＳ２０１と同様に、差ΔＤ２が第２閾値Ｐｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０２でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０、及びステップＳ１１１をこの順で実施する。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１１１を実施した後、制御を終了する（ＥＮＤ）。

ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０２でＮＯと判定した場合、ステップＳ１０３を実施する。ステップＳ２０２でＮＯと判定した場合とは、第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生していない場合を示している。そのため、第３圧力センサ６３に異常が発生しており、ステップＳ１０２での判定結果に異常があることを示している。ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ１０３を実施した後、制御を完了する（ＥＮＤ）。本変更例において、ステップＳ２０１でＮＯとなり、ステップＳ１０７を実施する制御は、異常判定制御である。また、ステップＳ２０２でＹＥＳとなり、ステップＳ１０９を実施する制御は、異常判定制御である。更に、ステップＳ２０１でＹＥＳとなり、ステップＳ２０３を実施する制御は、異常判定制御である。このように変更しても異常が発生している減圧弁を特定することができる。なお、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０３を実施したとき、報知部７２により第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２の両方に異常が発生している旨を作業者に報知してもよい。また、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０３を実施したとき、本実施形態及び本変更例の制御フローと異なる制御を実施してもよい。具体的には、燃料電池１０を停止させる等の制御を実施してもよい。更に、ＦＣＥＣＵ６５は、ステップＳ２０２でＮＯと判定したとき、第３圧力センサ６３に異常が発生している旨を報知部７２により作業者に報知してもよい。

○ 本実施形態では、主止弁切換制御及び切換発電制御は、実施しなくてもよい。第１減圧弁４１及び第２減圧弁４２のいずれかに異常が発生した場合に、異常が発生している減圧弁を特定するための、異常判定制御を実施できればよい。

○ 第１リリーフバルブ５１及び第２リリーフバルブ５２から逃がされた水素が多い場合、水素ディテクタ７１により検出される水素の濃度が高くなる。また、第１リリーフバルブ５１及び第２リリーフバルブ５２から逃がされた水素が多い場合、第３圧力Ｐ３が高くなる。すなわち、水素ディテクタ７１により検出される水素の濃度と、第３圧力センサ６３により検出される第３圧力Ｐ３とは、相関がある。よって、水素ディテクタ７１により検出される水素の濃度が所定の閾値を上回る場合、第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回ると判定できる。

そのため、第３圧力センサ６３により検出される第３圧力Ｐ３が第１閾値Ｐｈ１を上回るか否かに基づき第１主止弁３１及び第２主止弁３２を閉弁状態にするか否かを決めていたが、これに限らない。例えば、水素ディテクタ７１により検出される水素の濃度が所定の閾値を上回るか否かに基づき第１主止弁３１及び第２主止弁３２を閉弁状態にするか否かを決めてもよい。

○ 本実施形態では、統合配管２３に接続される分岐配管は、第１分岐配管２１及び第２分岐配管２２であったが、分岐配管を３つ以上としてもよい。３つ以上の分岐配管を採用する場合、３つの以上の分岐配管それぞれに減圧弁及び主止弁を接続する。また、３つ以上の分岐配管それぞれに水素タンクを接続する。

○ 燃料供給装置５０は、報知部７２を割愛してもよい。
○ ＦＣＥＣＵ６５は、第１主止弁３１、第２主止弁３２、インジェクタ４３、酸素アクチュエータ８０、及び冷却回路９０の動作を制御していたが、これに限らない。例えば、制御部として燃料供給装置用ＥＣＵを採用し、当該燃料供給装置用ＥＣＵにより第１主止弁３１、第２主止弁３２、及びインジェクタ４３の動作を制御し、ＦＣＥＣＵ６５は、酸素アクチュエータ８０、及び冷却回路９０の動作を制御してもよい。なお、燃料供給装置用ＥＣＵでは、本実施形態の総合水素供給制御、減圧制御、異常判定制御、主止弁切換制御、及び切換発電制御を実施できるように、ＦＣＥＣＵ６５から機能を移すことが好ましい。

１０…燃料電池、２０…水素供給配管、２１…第１分岐配管、２２…第２分岐配管、２３…統合配管、３１…第１主止弁、３２…第２主止弁、４１…第１減圧弁、４２…第２減圧弁、４３…インジェクタ、５０…燃料供給装置、６１…第１圧力センサ、６２…第２圧力センサ、６３…第３圧力センサ、６５…ＦＣＥＣＵ、Ｔ１…第１水素タンク、Ｔ２…第２水素タンク、Ｐ１…第１圧力、Ｐ２…第２圧力、Ｐ３…第３圧力、Ｐｈ１…第１閾値、Ｐｈ２…第２閾値。

Claims (3)

1. 圧縮された水素が貯留される複数の水素タンクと、
   前記複数の水素タンクに貯留される水素を燃料電池に供給する配管であって、前記燃料電池に接続される統合配管と、前記統合配管から前記複数の水素タンクそれぞれに向けて分岐する複数の分岐配管と、を有する水素供給配管と、
   前記複数の分岐配管それぞれに接続され、前記複数の分岐配管それぞれに水素が流動する開弁状態と、前記複数の分岐配管それぞれに水素が流動しない閉弁状態と、を切り換える複数の主止弁と、
   前記複数の分岐配管それぞれに接続され、前記主止弁を通過した水素の圧力を減圧する複数の減圧弁と、
   前記複数の分岐配管それぞれに設けられ、前記主止弁と前記減圧弁との間の水素の圧力を検出する複数の上流側圧力センサと、
   前記統合配管に接続され、前記減圧弁を通過した水素を前記燃料電池へ供給する状態と、前記減圧弁を通過した水素の前記燃料電池への供給を遮断する状態とを切り換えるインジェクタと、
   前記複数の主止弁の動作及び前記インジェクタの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記複数の分岐配管それぞれにおける前記主止弁と前記減圧弁との間の水素の圧力を上流側圧力とし、前記統合配管における前記インジェクタよりも上流の水素の圧力を下流側圧力とすると、
   前記制御部は、
   全ての前記主止弁を開弁させる総合水素供給制御と、
   全ての前記主止弁が開弁状態である場合、前記下流側圧力が所定の閾値を上回るとき、全ての前記主止弁を閉弁状態としたうえで前記インジェクタにより前記燃料電池へ水素を供給する減圧制御と、
   前記減圧制御を実施した場合、前記複数の分岐配管それぞれの前記上流側圧力のうち少なくとも１つが当該減圧制御の実施前の前記上流側圧力よりも所定値以上低下したとき、前記上流側圧力が前記所定値以上低下した前記分岐配管に接続される前記減圧弁が異常であると判定する異常判定制御と、を実施することを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記統合配管に設けられるとともに前記下流側圧力を検出する下流側圧力センサを更に備え、
   前記制御部は、前記下流側圧力が前記所定の閾値を上回るとき、前記減圧制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記制御部は、
   前記異常判定制御において異常であると判定された前記減圧弁と同じ前記分岐配管に接続される前記主止弁を閉弁状態とし、且つ異常であると判定されていない前記減圧弁と同じ前記分岐配管に接続される前記主止弁を開弁状態とする主止弁切換制御と、
   前記主止弁切換制御を実施した場合において、前記インジェクタを動作させることにより前記燃料電池を発電させる切換発電制御と、を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料供給装置。

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