JP6777007B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池システムには、燃料電池と、燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵するタンクと、タンクから供給される燃料ガスを燃料電池に送る燃料ガス供給流路と、を備えたものがある。このような燃料電池システムは、例えば、車両の電源として、車両に搭載される。タンクへ燃料ガスを充填する際に適切な充填速度および充填流量を選択するため、また、燃料ガス切れによる車両の停止を防止するためには、タンク内の圧力が精度良く把握される必要がある。特許文献１の燃料電池システムでは、タンク内の圧力を測定するために燃料ガス供給流路に設けられた圧力センサ（第１圧力センサ）が校正される。具体的には、第１圧力センサが測定した第１測定値が予め設定された値以下となった場合に、第１圧力センサより下流側に設けられた第２圧力センサが測定した第２測定値に基づいて、第１圧力センサが校正される。

特開２０１１−２０４４１１号公報

特許文献１の燃料電池システムでは、第１測定値が予め設定された値以下にならないと、第１圧力センサが校正されない。このため、例えば、第１測定値が予め設定された値以下となる前に燃料ガスがタンクに充填されることによって、第１圧力センサによる測定に誤差が生じたままになる場合がある。このような課題を解決するために、燃料ガス供給流路に設けられた圧力センサによる測定に誤差が生じたままになることを抑制できる技術が望まれる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］
燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記タンクと接続し、前記タンクから供給される前記燃料ガスを前記燃料電池に送る燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路の開閉を調整することによって前記燃料ガスを減圧して送る第１減圧部と、前記燃料ガスが送られる向きにおいて前記第１減圧部より上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第１圧力センサと、前記第１減圧部より下流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第２圧力センサと、前記第１圧力センサより上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える開閉弁と、前記第２圧力センサが測定する第２測定値に基づいて前記第１圧力センサを校正する校正部と、前記燃料電池システムを制御する制御部であって、前記第１圧力センサについての計測誤差進行式が予め格納されている制御部と、を備え、前記制御部は、前記計測誤差進行式によって計測誤差を算出し、算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えているか否かを判定し、（ｉ）算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えていると判定された場合に、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１圧力センサが測定する第１測定値が予め設定された値以下である場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１測定値が前記予め設定された値より大きい場合、前記第１測定値を前記予め設定された値以下にする減圧処理を実行してから、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、（ｉｉ）算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えていないと判定された場合に、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させないとともに前記減圧処理も実行しない、燃料電池システム。

（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、燃料電池と、前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵するタンクと、前記タンクと接続し、前記タンクから供給される前記燃料ガスを前記燃料電池に送る燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路の開閉を調整することによって前記燃料ガスを減圧して送る第１減圧部と、前記燃料ガスが送られる向きにおいて前記第１減圧部より上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第１圧力センサと、前記第１減圧部より下流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第２圧力センサと、前記第１圧力センサより上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える開閉弁と、前記第２圧力センサが測定する第２測定値に基づいて前記第１圧力センサを校正する校正部と、前記燃料電池システムを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１圧力センサが測定する第１測定値が予め設定された値以下である場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１測定値が前記予め設定された値より大きい場合、前記第１測定値を前記予め設定された値以下にする減圧処理を実行してから、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させる。このような形態とすれば、第１測定値が予め設定された値より大きい場合には減圧処理が実行されることから、第１測定値を予め設定された値以下にすることができるため、第２圧力センサが測定した第２測定値に基づき第１圧力センサを校正できる。したがって、第１圧力センサ、すなわち燃料ガス供給流路に設けられた圧力センサによる測定に誤差が生じたままになることを抑制できる。

（２）上記形態において、前記制御部は、前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過し、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１圧力センサが測定する第１測定値が前記予め設定された値以下である場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過し、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１測定値が前記予め設定された値より大きい場合、前記減圧処理を実行してから、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過しておらず、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止する場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させないとともに前記減圧処理を実行しなくてもよい。このような形態とすれば、予め設定された時間、つまり校正部による校正が実行され得る時間の間隔を適切に設定することによって、第１圧力センサを校正する頻度を過不足の少ない頻度に設定できる。

（３）上記形態において、前記燃料電池の発電に用いられる酸化ガスを前記燃料電池に供給する酸化ガス供給部をさらに備え、前記減圧処理は、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させることによって、前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記燃料電池の発電に用いて消費させる処理であってもよい。このような形態とすれば、開閉弁より下流側の燃料ガス供給流路内の燃料ガスを燃料電池の発電に用いることによって、第１測定値を予め設定された値以下にすることができる。

（４）上記形態において、前記第２圧力センサより下流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路の開閉を調整することによって前記燃料ガスを減圧して送る第２減圧部をさらに備え、前記第１減圧部による前記開閉の調整は、前記第１減圧部を挟んだ上流側の圧力と下流側の圧力とに応じて前記下流側の圧力が一定となるように自律的に実行され、前記第２減圧部による前記開閉の調整は、前記制御部の制御により実行され、前記減圧処理は、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させるとともに前記第２減圧部に前記燃料ガス供給流路を開かせることによって、前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記燃料電池の発電に用いて消費させる処理であってもよい。このような形態とすれば、開閉弁より下流側の燃料ガス供給流路内の燃料ガスを燃料電池の発電に用いることによって、第１測定値を予め設定された値以下にすることができる。

（５）上記形態において、前記燃料電池の発電に用いられる酸化ガスを前記燃料電池に供給する酸化ガス供給部と、前記燃料電池の内部に設けられた前記燃料ガスの流通流路を介して前記燃料ガス供給流路と接続し、前記燃料電池から排気される燃料オフガスを前記燃料電池システムの外部へ排気する燃料オフガス排気流路と、前記燃料オフガス排気流路に設けられ、前記燃料オフガス排気流路の開閉を調整することによって前記燃料オフガスの排気の実行と停止とを切り替える排気弁と、前記燃料オフガス排気流路のうち前記排気弁が設けられた位置より下流側において合流し、前記酸化ガス供給部から供給される酸化ガスを前記燃料オフガス排気流路に送る酸化ガス排気流路と、をさらに備え、前記減圧処理は、前記排気弁に前記燃料オフガスの排気を実行させることにより前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記流通流路を介して前記燃料オフガス排気流路に前記燃料オフガスとして排気し、かつ、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記酸化ガス排気流路に供給させることによって、前記燃料オフガス排気流路に排気された前記燃料オフガスを前記酸化ガスによって希釈して前記燃料電池システムの外部へ排気させる処理であってもよい。このような形態とすれば、開閉弁より下流側の燃料ガス供給流路内の燃料ガスを酸化ガスによって希釈して燃料電池システムの外部へ排気させることによって、第１測定値を予め設定された値以下にすることができる。

（６）上記形態において、前記酸化ガス供給部は、前記酸化ガスを圧縮して送るコンプレッサと、前記コンプレッサから圧縮されて送られてくる前記酸化ガスを前記燃料電池に送るとともに前記酸化ガス排気流路に接続された酸化ガス供給流路と、前記酸化ガス供給流路から前記酸化ガス排気流路が分岐している分岐位置に配され、前記コンプレッサから圧縮されて送られてくる前記酸化ガスのうち、前記分岐位置から前記燃料電池の側に分流する量と前記酸化ガス排気流路の側に分流する量とを調整できる分流弁と、を有し、前記減圧処理は、前記排気弁に前記燃料オフガスの排気を実行させることにより前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記流通流路を介して前記燃料オフガス排気流路に前記燃料オフガスとして排気し、かつ、前記分流弁を調整して前記コンプレッサから送られる前記酸化ガスを前記酸化ガス排気流路の側に供給することによって、前記燃料オフガス排気流路に排気された前記燃料オフガスを前記酸化ガスによって希釈して前記燃料電池システムの外部へ排気させる処理であってもよい。このような形態とすれば、開閉弁より下流側の燃料ガス供給流路内の燃料ガスを酸化ガスによって希釈して燃料電池システムの外部へ排気させることによって、第１測定値を予め設定された値以下にすることができる。

本発明の形態は、燃料電池システムに限るものではなく、例えば、燃料電池システムを搭載した車両、燃料電池システムを製造する方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。

第１実施形態の燃料電池システムの構成を示す説明図である。 制御部が実行する校正処理を示すフローである。 イグニッションスイッチがオフにされた後の状態変化を例示したタイミングチャートである。 第３実施形態における制御部が実行する校正処理を示すフローである。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の第１実施形態の燃料電池システム１０の構成を示す説明図である。燃料電池システム１０は、車両に搭載されており、運転者からの要求に応じて、主に車両の駆動力として用いられる電力を出力する。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、燃料ガス給排系２００と、酸化ガス給排系３００と、制御部４００とを備える。

燃料電池１００は、反応ガスとして水素（燃料ガス）と空気（酸化ガス）の供給を受けて酸素と水素の電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１００は、複数の単セル１０２が積層されたスタック構造を有する。各単セル１０２は、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む２枚のセパレータ（図示せず）と、を有する。電解質膜は、内部に水分を包含した湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である。各単セル１０２の外周端部には、各単セル１０２の積層方向に延び、各単セル１０２の発電部に分岐接続されている反応ガスのためのマニホールドが設けられている（図示は省略）。各単セル１０２は、積層された状態で、エンドプレート１０４，１０６によって、その積層方向に挟まれた状態で締結されている。

燃料ガス給排系２００は、燃料ガス供給機能と、燃料ガス排気機能と、燃料ガス循環機能とを有する。燃料ガス供給機能は、燃料電池１００のアノードに燃料ガスを供給する機能である。燃料ガス排気機能は、燃料電池１００のアノードから排気される燃料オフガスを外部に排気する機能である。燃料ガス循環機能は、燃料ガスを燃料電池システム１０内において循環させる機能である。本実施形態では、燃料ガスは、水素ガスである。

燃料ガス給排系２００は、タンク２１０と、燃料ガス供給流路２２０と、レギュレータ２２２と、第１圧力センサ２２４と、第２圧力センサ２２６と、インジェクタ２２７と、開閉弁２２８とを備える。

タンク２１０は、燃料電池１００の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵する。燃料ガス供給流路２２０は、燃料電池１００とタンク２１０とを接続し、タンク２１０から供給される燃料ガスを燃料電池１００に送る。

レギュレータ２２２は、燃料ガス供給流路２２０に設けられている。レギュレータ２２２は、燃料ガス供給流路２２０の開閉を調整することによって燃料ガスを減圧して燃料電池１００の側に送る。レギュレータ２２２は、ダイヤフラム式のレギュレータである。本実施形態では、レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整は、レギュレータ２２２を挟んだ燃料ガス供給流路２２０の上流側の圧力と下流側の圧力とに応じて下流側の圧力が一定となるように自律的に実行される。本実施形態では、レギュレータ２２２は、課題を解決するための手段における第１減圧部の下位概念に相当する。

第１圧力センサ２２４は、燃料ガス供給流路２２０のうち、タンク２１０から燃料電池１００へ燃料ガスが送られる向きにおいてレギュレータ２２２より上流側に設けられている。第１圧力センサ２２４は、燃料ガス供給流路２２０のうち、レギュレータ２２２より上流における圧力を測定する。尚、以降の説明では、第１圧力センサ２２４が測定する圧力の測定値を第１測定値と呼ぶ。

第２圧力センサ２２６は、燃料ガス供給流路２２０のうち、レギュレータ２２２より下流側に設けられている。第２圧力センサ２２６は、レギュレータ２２２より下流における圧力を測定する。尚、以降の説明では、第２圧力センサ２２６が測定する圧力の測定値を第２測定値と呼ぶ。

本実施形態では、第１圧力センサ２２４の測定レンジは、０〜１００ＭＰａであり、第２圧力センサ２２６の測定レンジは、０〜１０ＭＰａである。第２圧力センサ２２６の測定レンジは、第１圧力センサ２２４の測定レンジよりも狭く、その分、低圧時（例えば、０〜１ＭＰａ）の測定精度が第１圧力センサ２２４よりも高い。

インジェクタ２２７は、第２圧力センサ２２６より下流側の燃料ガス供給流路２２０に設けられている。インジェクタ２２７は、燃料ガス供給流路２２０の開閉を調整することによって燃料ガスを減圧して燃料電池１００に送る。インジェクタ２２７は、電磁駆動式の開閉弁であり、燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整が制御部４００によって制御される。本実施形態では、インジェクタ２２７は、課題を解決するための手段における第２減圧部の下位概念に相当する。

開閉弁２２８は、燃料ガス供給流路２２０のうち、第１圧力センサ２２４より上流側に設けられている。開閉弁２２８は、燃料ガス供給流路２２０を開閉することによって、燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える。開閉弁２２８は、電磁駆動式の開閉弁であり、制御部４００によって制御される。

燃料ガス給排系２００は、さらに、燃料オフガス排気流路２３０と、排気弁２３２と、燃料ガス循環流路２４０と、循環ポンプ２４２とを備える。

燃料オフガス排気流路２３０は、燃料電池１００の内部に燃料ガスを流通させる流通流路（図示しない）を介して燃料ガス供給流路２２０と接続している。燃料オフガス排気流路２３０は、燃料電池１００から排気される燃料オフガスを燃料電池システム１０の外部へ排気するための流路である。

排気弁２３２は、燃料オフガス排気流路２３０に設けられている。排気弁２３２は、燃料オフガス排気流路２３０の開閉を調整することによって、燃料オフガスの排気の実行と停止とを切り替える。排気弁２３２は、電磁駆動式の開閉弁であり、制御部４００によって制御される。

燃料ガス循環流路２４０は、燃料オフガス排気流路２３０のうち排気弁２３２より上流側から分岐して燃料ガス供給流路２２０のうち第２圧力センサ２２６より下流側に接続している。燃料ガス循環流路２４０は、燃料電池１００のアノードから排気された燃料オフガスを再び燃料ガス供給流路２２０に戻すための流路である。

循環ポンプ２４２は、燃料オフガス排気流路２３０から燃料ガス循環流路２４０を介して燃料ガス供給流路２２０に向けて燃料オフガスを送るためのポンプである。循環ポンプ２４２の動作は、制御部４００によって制御される。

酸化ガス給排系３００は、酸化ガス供給機能と、酸化ガス排気機能とを有する。酸化ガス供給機能は、燃料電池１００のカソードに酸化ガスを供給する機能である。酸化ガス排気機能は、燃料電池１００のカソードから排気される酸化オフガスを外部に排気する機能である。本実施形態では、酸化ガスは、空気である。酸化ガス給排系３００は、酸化ガス供給部３１０を備える。

酸化ガス供給部３１０は、燃料電池１００の発電に用いられる酸化ガスを燃料電池１００に供給する。酸化ガス供給部３１０による酸化ガスの供給の実行および停止は、制御部４００によって制御される。酸化ガス供給部３１０は、コンプレッサ３１６と、酸化ガス供給流路３２０と、分流弁３２２とを有する。コンプレッサ３１６は、大気から取り込まれた空気を圧縮して酸化ガス供給流路３２０に送る。

酸化ガス供給流路３２０は、一方の端部がコンプレッサ３１６と接続している。酸化ガス供給流路３２０は、コンプレッサ３１６から圧縮されて送られてくる空気を燃料電池１００に送る。酸化ガス供給流路３２０からは、後述する酸化ガス排気流路３４０が分岐している。

分流弁３２２は、酸化ガス供給流路３２０から酸化ガス排気流路３４０が分岐している分岐位置に配されている。分流弁３２２は、コンプレッサ３１６から圧縮されて送られてくる空気のうち、分岐位置から下流側の酸化ガス供給流路３２０の側に分流する量と酸化ガス排気流路３４０の側に分流する量とを調整できる。分流弁３２２の動作は、制御部４００によって制御される。

酸化ガス給排系３００は、さらに、酸化オフガス排気流路３３０と、調圧弁３３２と、酸化ガス排気流路３４０とを備える。

酸化オフガス排気流路３３０は、燃料電池１００の内部に酸化ガスを流通させる流通流路（図示しない）を介して酸化ガス供給流路３２０と接続している。酸化オフガス排気流路３３０は、燃料電池１００から排気される酸化オフガスを燃料電池システム１０の外部へ排気するための流路である。酸化オフガス排気流路３３０は、酸化ガス排気流路３４０と接続している。

調圧弁３３２は、酸化オフガス排気流路３３０に設けられている。調圧弁３３２は、酸化オフガス排気流路３３０の開閉を調整することによって、酸化オフガスの排気の実行と停止とを切り替える。調圧弁３３２は、電磁駆動式の開閉弁であり、制御部４００によって制御される。

酸化ガス排気流路３４０は、燃料オフガス排気流路２３０のうち排気弁２３２が設けられた位置より下流側において合流している。酸化ガス排気流路３４０は、コンプレッサ３１６から供給される空気を燃料オフガス排気流路２３０に送る。

制御部４００は、燃料電池システム１０の各部の動作を制御する。本実施形態では、制御部４００は、燃料電池システム１０が搭載された車両に備えられたイグニッションスイッチがオフにされた場合に、開閉弁２２８を閉弁させて燃料ガスの供給を停止させるとともにコンプレッサ３１６の稼動を停止させて酸化ガスの供給を停止させることによって、燃料電池１００の発電を停止させる。また、このとき、制御部４００は、インジェクタ２２７に燃料ガス供給流路２２０を閉じさせる。レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整は、イグニッションスイッチがオフ状態にされても、自律的に実行される。

制御部４００は、校正部４１０を備える。校正部４１０は、第２測定値に基づいて第１圧力センサ２２４を校正する。本実施形態では、校正部４１０は、第１圧力センサ２２４から第２圧力センサ２２６までの間における圧力損失を第２測定値が示す圧力値に加えた値が、第１測定値であるとして、第１圧力センサ２２４を校正する。

校正部４１０による第１圧力センサ２２４の校正は、第１測定値が予め設定された圧力値ＳＶ以下である場合に実行される。ここで、圧力値ＳＶとは、第２圧力センサ２２６の測定精度について信頼性の高い測定レンジの上限値のことである。第１測定値が予め設定された圧力値ＳＶ以下である場合、第２圧力センサ２２６により測定される第２測定値は、第１圧力センサ２２４から第２圧力センサ２２６までの間において圧力損失があるために第１測定値よりも低い値であることから、測定精度について信頼性の高い範囲内に含まれる蓋然性が高い。校正部４１０は、そのような第２測定値が示す圧力値に、第１圧力センサ２２４から第２圧力センサ２２６までの間における圧力損失を加えた値が、第１測定値であるとして、第１圧力センサ２２４を校正する。本実施形態の燃料電池システム１０では、後述する校正処理を実行することにより、第１測定値が圧力値ＳＶより大きい場合であっても、第１圧力センサ２２４を精度良く校正できる。

Ａ２．校正処理：
図２は、制御部４００が実行する校正処理を示すフローである。校正処理は、燃料電池システム１０が搭載された車両に備えられたイグニッションスイッチがオフにされた場合に実行される。

図２に示すように、制御部４００は、校正処理が開始されると、第１圧力センサ２２４が測定する第１測定値が圧力値ＳＶ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１測定値が圧力値ＳＶ以下であると判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部４００は、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を校正させる（ステップＳ１２０）。その後、制御部４００は、校正処理を終了する。

第１測定値が圧力値ＳＶ以下ではないと判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、すなわち、第１測定値が圧力値ＳＶより大きい場合、制御部４００は、減圧処理を実行してから、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を校正させる（ステップＳ１３０）。その後、制御部４００は、校正処理を終了する。

本実施形態では、減圧処理とは、酸化ガス供給部３１０に酸化ガスを燃料電池１００に供給させるとともにインジェクタ２２７に燃料ガス供給流路２２０を開かせることによって、開閉弁２２８より下流側の燃料ガス供給流路２２０内の燃料ガスを燃料電池１００の発電に用いて消費させる処理のことである。

図３は、燃料電池システム１０が搭載された車両において、イグニッションスイッチがオフにされた後、減圧処理が実行されてから第１圧力センサ２２４の校正が終了するまでの状態変化を例示したタイミングチャートである。図３には、イグニッションスイッチのオンオフ状態と、開閉弁２２８の開閉状態と、第１圧力センサ２２４が測定する第１測定値と、インジェクタ２２７の開閉状態と、酸化ガス供給部３１０による酸化ガスの供給状態と、の時系列変化が示されている。

図３のタイミングｔ０からタイミングｔ１の間において、イグニッションスイッチは、オン状態が維持されている。このとき、開閉弁２２８が開弁された状態であるとともにインジェクタ２２７も燃料ガス供給流路２２０を開いている状態であるため、燃料電池１００に燃料ガスが継続して供給されている。また、酸化ガス供給部３１０による燃料電池１００への酸化ガスの供給が実行されているため、燃料電池１００は、燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行っている状態である。

図３のタイミングｔ１において、イグニッションスイッチはオフ状態にされる。このとき、開閉弁２２８が閉弁されて燃料ガスの供給が停止されるとともに酸化ガス供給部３１０による燃料電池１００への酸化ガスの供給が停止されることによって、燃料電池１００の発電が停止される。また、このとき、インジェクタ２２７も燃料ガス供給流路２２０を閉じている状態にされる。尚、レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整は、イグニッションスイッチがオフ状態にされても、自律的に実行される。

図３のタイミングｔ２において、開閉弁２２８が閉弁されて燃料ガスの供給を停止し、かつ、第１測定値が圧力値ＳＶ以下ではないと制御部４００が判定することによって、制御部４００は、減圧処理を開始する。減圧処理が開始されると、制御部４００は、酸化ガス供給部３１０に酸化ガスを燃料電池１００に供給させるとともにインジェクタ２２７に燃料ガス供給流路２２０を開かせる。

図３のタイミングｔ２からタイミングｔ３の間において、開閉弁２２８より下流側の燃料ガス供給流路２２０内の燃料ガスが燃料電池１００の発電に用いられて消費されることによって、第１測定値は減少する。

図３のタイミングｔ３において、第１測定値が圧力値ＳＶ以下になると、制御部４００は、酸化ガス供給部３１０による酸化ガスの供給を停止させるとともにインジェクタ２２７に燃料ガス供給流路２２０を閉じさせる。また、第１測定値が圧力値ＳＶ以下になると、制御部４００は、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を校正させる。このとき、校正部４１０は、第１圧力センサ２２４から第２圧力センサ２２６までの間における圧力損失を第２測定値Ｖ２が示す圧力値に加えた値が、第１測定値であるとして、第１圧力センサ２２４を校正する。

図３のタイミングｔ４以降、第１圧力センサ２２４は、校正部４１０により校正された値を用いて、燃料ガス供給流路２２０内における圧力を測定する。

以上説明した第１実施形態によれば、第１測定値が圧力値ＳＶより大きい場合には減圧処理が実行されることから、第１測定値を圧力値ＳＶ以下にすることができるため、第２圧力センサ２２６が測定した第２測定値に基づき第１圧力センサ２２４を校正できる。したがって、第１圧力センサ２２４による測定に誤差が生じたままになることを抑制できる。

また、第１実施形態では、減圧処理において、開閉弁２２８より下流側の燃料ガス供給流路２２０内の燃料ガスを燃料電池１００の発電に用いて消費させる。このため、燃料電池１００の発電に燃料ガスを用いることによって、第１測定値を圧力値ＳＶ以下にすることができる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態の燃料電池システムの構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０と同じである。第２実施形態の燃料電池システムは、減圧処理の具体的な処理内容において、第１実施形態の燃料電池システム１０と異なる。

第２実施形態では、減圧処理とは、排気弁２３２に燃料オフガスの排気を実行させることにより開閉弁２２８より下流側の燃料ガス供給流路２２０内の燃料ガスを流通流路を介して燃料オフガス排気流路２３０に燃料オフガスとして排気し、かつ、酸化ガス供給部３１０に酸化ガスを酸化ガス排気流路３４０に供給させることによって、燃料オフガス排気流路２３０に排気された燃料オフガスを酸化ガスによって希釈して燃料電池システム１０の外部へ排気させる処理のことである。第２実施形態では、酸化ガス供給部３１０による酸化ガス排気流路３４０への酸化ガスの供給は、分流弁３２２を調整することによってコンプレッサ３１６から送られる酸化ガスを酸化ガス排気流路３４０の側に供給することで実行される。このとき、分流弁３２２は、燃料電池１００の側には酸化ガスが供給されないよう調整される。

以上説明した第２実施形態によれば、燃料ガスを酸化ガスによって希釈して燃料電池システム１０の外部へ排気させることによって、第１測定値を圧力値ＳＶ以下にすることができる。

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態の燃料電池システムの構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０と同じである。第３実施形態の燃料電池システムは、校正処理の具体的な処理内容において、第１実施形態の燃料電池システム１０と異なる。

図４は、第３実施形態における制御部４００が実行する校正処理を示すフローである。図４に示すように、制御部４００は、校正処理が開始されると、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を最後に校正させてから予め設定された時間Ｔが経過しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、時間Ｔとは、校正部４１０による校正が実行される頻度が過不足の少ない頻度となる時間のことである。

校正部４１０に第１圧力センサ２２４を最後に校正させてから時間Ｔが経過していると判定された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、制御部４００は、図２において説明したステップＳ１１０以降の各処理を行う。

校正部４１０に第１圧力センサ２２４を最後に校正させてから時間Ｔが経過してないと判定された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、制御部４００は、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を校正させないとともに減圧処理も実行しない（ステップＳ１４０）。その後、制御部４００は、校正処理を終了する。

以上説明した第３実施形態によれば、校正部４１０による校正が実行される時間の間隔、すなわち時間Ｔを適切に設定することによって、第１圧力センサ２２４を校正する頻度を過不足の少ない頻度に設定できる。

Ｄ．変形例：
Ｄ１．変形例１：
各実施形態における燃料電池システムでは、レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整は自律的に実行されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、レギュレータ２２２は、電磁駆動式の開閉弁であり、燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整が制御部４００によって制御されてもよい。このような場合、イグニッションスイッチがオン状態もしくはオフ状態であるとき、および、減圧処理が実行されるときのインジェクタ２２７の開閉状態に、レギュレータ２２２の開閉状態も同調するよう制御されてもよい。すなわち、制御部４００は、インジェクタ２２７が燃料ガス供給流路２２０を開くときは、レギュレータ２２２も燃料ガス供給流路２２０を開くよう制御し、インジェクタ２２７が燃料ガス供給流路２２０を閉じるときは、レギュレータ２２２も燃料ガス供給流路２２０を閉じるよう制御してもよい。

Ｄ２．変形例２：
各実施形態における燃料電池システムでは、レギュレータ２２２およびインジェクタ２２７を備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、燃料電池システムは、レギュレータ２２２のみを備えていてもよい。このような形態において、レギュレータ２２２は、電磁駆動式の開閉弁であり、燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整が制御部４００によって制御されてもよい。このような形態において、レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整が自律的に実行される形態である場合、減圧処理は、酸化ガス供給部３１０に酸化ガスを燃料電池１００に供給させることによって実行される。すなわち、減圧処理時、レギュレータ２２２による燃料ガス供給流路２２０の開閉の調整は自律的に実行されることから、制御部４００は、酸化ガス供給部３１０に酸化ガスを燃料電池１００に供給させることによって、開閉弁２２８より下流側の燃料ガス供給流路２２０内の燃料ガスを燃料電池１００の発電に用いて消費させてもよい。

Ｄ３．変形例３：
各実施形態における燃料電池システムでは、酸化ガス供給部３１０の構成として、コンプレッサ３１６と、酸化ガス供給流路３２０と、分流弁３２２とを有していたが、本発明はこれに限られない。例えば、酸化ガス供給部３１０は、コンプレッサ３１６と、酸化ガス供給流路３２０と、分流弁３２２との機能を備えた１つの酸化ガス供給ユニットであってもよい。このような形態である場合、酸化ガス供給ユニットが燃料電池１００および酸化ガス排気流路３４０とそれぞれ接続し、制御部４００からの指示に応じて、酸化ガスを燃料電池１００および酸化ガス排気流路３４０に供給する。

Ｄ４．変形例４：
各実施形態における燃料電池システムでは、燃料電池システムが搭載された車両に備えられたイグニッションスイッチがオフにされた場合に、校正処理が実行されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、校正処理は、イグニッションスイッチがオンにされてから開閉弁２２８が開く前、もしくは、燃料電池システムが停止している蓋然性の高い期間、例えば、夜間に実行されてもよい。

Ｄ５．変形例５：
第３実施形態における燃料電池システムでは、校正部４１０に第１圧力センサ２２４を最後に校正させてから時間Ｔが経過しているか否かが、校正および減圧処理を実行するか否かの１つの判定基準として採用されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、第１圧力センサ２２４が最後に校正されてから燃料ガスに暴露された合計の時間や予め制御部４００に格納された第１圧力センサ２２４についての計測誤差進行式によって算出される計測誤差が、予め設定された値を超えているか否かを、校正および減圧処理を実行するか否かの１つの判定基準として採用されてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。

１０…燃料電池システム
１００…燃料電池
１０２…単セル
１０４，１０６…エンドプレート
２００…燃料ガス給排系
２１０…タンク
２２０…燃料ガス供給流路
２２２…レギュレータ
２２４…第１圧力センサ
２２６…第２圧力センサ
２２７…インジェクタ
２２８…開閉弁
２３０…燃料オフガス排気流路
２３２…排気弁
２４０…燃料ガス循環流路
２４２…循環ポンプ
３００…酸化ガス給排系
３１０…酸化ガス供給部
３１６…コンプレッサ
３２０…酸化ガス供給流路
３２２…分流弁
３３０…酸化オフガス排気流路
３３２…調圧弁
３４０…酸化ガス排気流路
４００…制御部
４１０…校正部

Claims (6)

1. 燃料電池システムであって、
   燃料電池と、
   前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを貯蔵するタンクと、
   前記タンクと接続し、前記タンクから供給される前記燃料ガスを前記燃料電池に送る燃料ガス供給流路と、
   前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路の開閉を調整することによって前記燃料ガスを減圧して送る第１減圧部と、
   前記燃料ガスが送られる向きにおいて前記第１減圧部より上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第１圧力センサと、
   前記第１減圧部より下流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路内における圧力を測定する第２圧力センサと、
   前記第１圧力センサより上流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える開閉弁と、
   前記第２圧力センサが測定する第２測定値に基づいて前記第１圧力センサを校正する校正部と、
   前記燃料電池システムを制御する制御部であって、前記第１圧力センサについての計測誤差進行式が予め格納されている制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記計測誤差進行式によって計測誤差を算出し、算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えているか否かを判定し、
   （ｉ）算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えていると判定された場合に、
   前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１圧力センサが測定する第１測定値が予め設定された値以下である場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、
   前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１測定値が前記予め設定された値より大きい場合、前記第１測定値を前記予め設定された値以下にする減圧処理を実行してから、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、
   （ｉｉ）算出された前記計測誤差が予め設定された値を超えていないと判定された場合に、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させないとともに前記減圧処理も実行しない、燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、
   前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過し、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１圧力センサが測定する第１測定値が前記予め設定された値以下である場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、
   前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過し、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止し、かつ、前記第１測定値が前記予め設定された値より大きい場合、前記減圧処理を実行してから、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させ、
   前記校正部に前記第１圧力センサを最後に校正させてから予め設定された時間が経過しておらず、かつ、前記開閉弁が前記燃料ガスの供給を停止する場合、前記校正部に前記第１圧力センサを校正させないとともに前記減圧処理を実行しない、燃料電池システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料電池の発電に用いられる酸化ガスを前記燃料電池に供給する酸化ガス供給部をさらに備え、
   前記減圧処理は、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させることによって、前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記燃料電池の発電に用いて消費させる処理である、燃料電池システム。
4. 請求項３に記載の燃料電池システムであって、
   前記第２圧力センサより下流側の前記燃料ガス供給流路に設けられ、前記燃料ガス供給流路の開閉を調整することによって前記燃料ガスを減圧して送る第２減圧部をさらに備え、
   前記第１減圧部による前記開閉の調整は、前記第１減圧部を挟んだ上流側の圧力と下流側の圧力とに応じて前記下流側の圧力が一定となるように自律的に実行され、
   前記第２減圧部による前記開閉の調整は、前記制御部の制御により実行され、
   前記減圧処理は、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させるとともに前記第２減圧部に前記燃料ガス供給流路を開かせることによって、前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記燃料電池の発電に用いて消費させる処理である、燃料電池システム。
5. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記燃料電池の発電に用いられる酸化ガスを前記燃料電池に供給する酸化ガス供給部と、
   前記燃料電池の内部に設けられた前記燃料ガスの流通流路を介して前記燃料ガス供給流路と接続し、前記燃料電池から排気される燃料オフガスを前記燃料電池システムの外部へ排気する燃料オフガス排気流路と、
   前記燃料オフガス排気流路に設けられ、前記燃料オフガス排気流路の開閉を調整することによって前記燃料オフガスの排気の実行と停止とを切り替える排気弁と、
   前記燃料オフガス排気流路のうち前記排気弁が設けられた位置より下流側において合流し、前記酸化ガス供給部から供給される酸化ガスを前記燃料オフガス排気流路に送る酸化ガス排気流路と、
   をさらに備え、
   前記減圧処理は、前記排気弁に前記燃料オフガスの排気を実行させることにより前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記流通流路を介して前記燃料オフガス排気流路に前記燃料オフガスとして排気し、かつ、前記酸化ガス供給部に前記酸化ガスを前記酸化ガス排気流路に供給させることによって、前記燃料オフガス排気流路に排気された前記燃料オフガスを前記酸化ガスによって希釈して前記燃料電池システムの外部へ排気させる処理である、燃料電池システム。
6. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   前記酸化ガス供給部は、
   前記酸化ガスを圧縮して送るコンプレッサと、
   前記コンプレッサから圧縮されて送られてくる前記酸化ガスを前記燃料電池に送るとともに前記酸化ガス排気流路に接続された酸化ガス供給流路と、
   前記酸化ガス供給流路から前記酸化ガス排気流路が分岐している分岐位置に配され、前記コンプレッサから圧縮されて送られてくる前記酸化ガスのうち、前記分岐位置から前記燃料電池の側に分流する量と前記酸化ガス排気流路の側に分流する量とを調整できる分流弁と、を有し、
   前記減圧処理は、前記排気弁に前記燃料オフガスの排気を実行させることにより前記開閉弁より下流側の前記燃料ガス供給流路内の前記燃料ガスを前記流通流路を介して前記燃料オフガス排気流路に前記燃料オフガスとして排気し、かつ、前記分流弁を調整して前記コンプレッサから送られる前記酸化ガスを前記酸化ガス排気流路の側に供給することによって、前記燃料オフガス排気流路に排気された前記燃料オフガスを前記酸化ガスによって希釈して前記燃料電池システムの外部へ排気させる処理である、燃料電池システム。

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