JP6790994B2 - 燃料電池システムを搭載した車両 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムを搭載した車両に関する。
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し、燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える開閉弁を有する複数のタンクと、その開閉弁と接続して燃料ガスを送る複数の供給流路と、複数の供給流路を合流させて燃料ガスを燃料電池に送る合流流路と、を備えたものがある（特許文献１参照）。
特開２００６−１２０３６３号公報
しかし、特許文献１の燃料電池システムを搭載した車両において、合流流路が車体に締結されている場合、タンクの開閉弁を開く際に、タンク内に圧縮されていた燃料ガスの放出による振動が合流流路を介して車体へと伝達されて、車両の搭乗者に音として認識されるといった課題がある。この音を搭乗者が認識することによって、搭乗者の車両に対する心象が悪くなる虞がある。このような課題を解決するために、タンク内に圧縮されていた燃料ガスの放出による振動で生じる音が、車両の搭乗者に認識されることを抑制できる技術が望まれている。
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。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムを搭載した車両が提供される。この車両は、燃料電池システムを搭載した車両であって、前記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し、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を有する複数のタンクと、前記複数のタンクにおける前記開閉弁と接続し、前記複数のタンクから供給される前記燃料ガスを送る複数の供給流路と、前記複数の供給流路を合流させて、前記燃料ガスを前記燃料電池に送る合流流路と、前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、を備え、前記合流流路は、前記車両の車体に締結され、前記制御部は、前記燃料電池システムが始動する場合、前記複数のタンクにおける前記開閉弁のうち前記合流流路が前記車体に締結されている締結位置から前記開閉弁までに存在する前記合流流路および前記供給流路の合計長さが最も長い開閉弁を開弁させる。このような形態とすれば、燃料電池システムが始動する場合、締結位置から開閉弁までに存在する合流流路および供給流路の合計長さが最も長い開閉弁が開弁させられることから、複数のタンクのうち締結位置までの圧力損失が最も大きいタンクから燃料ガスが放出される。このため、合計長さが最も長い開閉弁は開弁されず他の開閉弁が開弁される形態と比べて、タンクから締結位置に至るまでの間に燃料ガスの圧力を大きく低減でき、燃料ガスの放出による振動で生じる音を抑制できる。したがって、燃料ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
（２）上記形態において、前記制御部は、前記燃料電池システムが始動し、かつ、前記始動が前記複数のタンクに前記燃料ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、前記複数のタンクにおける前記開閉弁をすべて開弁させ、前記燃料電池システムが始動し、かつ、前記始動が前記複数のタンクに前記燃料ガスが最後に充填されてから２回目以降の始動である場合、前記合計長さが最も長い開閉弁を開弁させてもよい。このような形態とすれば、開閉弁の破損を抑制できる。以下、詳細に説明する。複数のタンクに燃料ガスが最後に充填されてからの燃料電池システムの始動が初回である場合、複数のタンクは燃料ガスが充填されたことにより高圧状態となっている蓋然性が高い。このような状態において、複数のタンクのうち一部のタンクにおける開閉弁のみを開弁することによって、高圧状態のタンク内から放出された燃料ガスと閉弁しているタンク内に充填されている高圧の燃料ガスとの間に、閉弁している開閉弁が挟まれて破損することがある。したがって、初回の始動時には開閉弁をすべて開弁させることによって、そのような開閉弁の破損を抑制できる。
（３）上記形態において、前記制御部は、前記合計長さが最も長い開閉弁を開弁させた後、開弁されていない前記開閉弁のうち前記合計長さが最も長い開閉弁との前記合計長さの差が予め設定された範囲内である前記開閉弁を開弁させてもよい。このような形態とすれば、合計長さが最も長い開閉弁との合計長さの差が予め設定された範囲内である開閉弁、すなわち、最も圧力損失が大きいタンクと同程度に圧力損失が大きいタンクの開閉弁を開弁できる。このため、最も圧力損失が大きいタンクと同様に、燃料ガスの放出による振動で生じる音が抑制されるため、燃料ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
（４）上記形態において、前記燃料電池システムは、さらに、前記燃料電池の発電に用いられる補機を備え、前記制御部は、前記車両が走行可能な状態であり、かつ、前記開閉弁が開弁されていない前記タンク内の圧力が予め設定された値以上であり、かつ、前記燃料電池の発電する電力が予め設定された第１の電力以上である場合、前記開閉弁が開弁されていない前記タンクの該開閉弁を開弁させてもよい。このような形態とすれば、予め設定された第１の電力以上の電力を燃料電池に発電させるために比較的大きな作動音を発生しつつ作動する補機の該作動音に紛らわせて、開閉弁を開弁できるため、タンク内に圧縮されていた燃料ガスの放出による振動で生じる音が、車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
（５）上記形態において、前記制御部は、前記車両が走行可能な状態であり、かつ、前記開閉弁が開弁されていない前記タンク内の圧力が予め設定された値以上であり、かつ、前記車両の車速が予め設定された第１の車速以上である場合、前記開閉弁が開弁されていない前記タンクの該開閉弁を開弁させてもよい。このような形態とすれば、予め設定された第１の車速以上の車速によって発生するロードノイズや風切り音に紛らわせて、開閉弁を開弁できるため、タンク内に圧縮されていた燃料ガスの放出による振動で生じる音が、車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
本発明は、燃料電池システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、車両に搭載される燃料電池システムにおける燃料電池への燃料ガスの供給方法、この供給方法を実行する制御装置、この供給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記録媒体、燃料電池システムを搭載した移動体などの形態で実現することができる。
燃料電池システムの構成を示したブロック図である。 制御部が実行する選択的開弁処理を示すフローである。 制御部が実行する選択的開弁処理を示すフローである。 制御部が実行する選択的開弁処理を示すフローである。 制御部が実行する充填判定処理を示すフローである。 制御部が実行する始動時開弁選択処理を示すフローである。 制御部が実行する走行時開弁選択処理を示すフローである。
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１０の構成を示したブロック図である。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ている。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１００と、タンク２００ａ、２００ｂ、２００ｃと、供給流路２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、合流流路２３０と、締結部２４０と、制御部３００とを備える。尚、以降の説明では、３つのタンクを総称する場合には符号「２００」を、３つの供給流路を総称する場合には符号「２２０」を、使用する。
燃料電池スタック１００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。燃料電池スタック１００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。
タンク２００ａは、燃料電池スタック１００の発電に用いられる燃料ガスとして水素ガスを貯蔵する。タンク２００ａは、開閉弁２１０ａを有する。開閉弁２１０ａは、タンク２００ａからの水素ガスの供給について、実行と停止とを切り替える。タンク２００ｂおよびタンク２００ｃは、タンク２００ａと同様の構成であり、それぞれに対応する開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃを有する。尚、以降の説明では、３つの開閉弁を総称する場合には符号「２１０」を使用する。
供給流路２２０ａは、開閉弁２１０ａと接続し、タンク２００ａから供給される水素ガスを合流流路２３０に向けて送る。供給流路２２０ａには、圧力センサ２２５ａが設けられている。圧力センサ２２５ａは、供給流路２２０ａ内の圧力を測定する。開閉弁２１０ａが開弁している時において圧力センサ２２５ａが測定する供給流路２２０ａ内の圧力は、タンク２００ａ内の水素ガスの圧力とみなすことができる。供給流路２２０ｂおよび供給流路２２０ｃは、それぞれ開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃと接続し、タンク２００ｂおよびタンク２００ｃから供給される水素ガスを合流流路２３０に向けて送る。供給流路２２０ｂおよび供給流路２２０ｃには、それぞれに対応する圧力センサ２２５ｂおよび圧力センサ２２５ｃが設けられている。尚、以降の説明では、３つの圧力センサを総称する場合には符号「２２５」を使用する。
合流流路２３０は、供給流路２２０ａと、供給流路２２０ｂと、供給流路２２０ｃとを合流させた流路である。合流流路２３０は、供給流路２２０ａ、供給流路２２０ｂおよび供給流路２２０ｃを介して供給される水素ガスを燃料電池スタック１００に送る。
締結部２４０は、燃料電池システム１０が搭載された車両の車体に合流流路２３０を締結する。締結部２４０としては、例えば、ブラケットおよびボルトから成り、合流流路２３０を保持したブラケットをボルトにより車体に締結することで、合流流路２３０を車体に締結してもよい。
制御部３００は、燃料電池システム１０に備えられた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、例えば、圧力センサ２２５が測定した測定値を表す信号を圧力センサ２２５より受信する。また、制御部３００は、例えば、開閉弁２１０ａ、開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃの開閉を制御する。制御部３００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されていてもよい。
図２、図３および図４は、制御部３００が実行する選択的開弁処理を示すフローである。選択的開弁処理は、燃料電池システム１０の始動とともに開始され、燃料電池システム１０が稼動している際、繰り返し実行される。燃料電池システム１０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ンにされた場合に始動される。尚、燃料電池システム１０が停止している状態では、開閉弁２１０ａ、開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃは閉弁されている。
図２に示すように、制御部３００は、燃料電池システム１０に備えられた各種センサが測定するセンサ値および信号の読み込みを行う（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において読み込まれるセンサ値および信号には、現在のタンク２００内の圧力を示す値、燃料電池スタック１００によって発電される電力を示す値、燃料電池システム１０が搭載された車両の車速を示す値、燃料電池システム１０が搭載された車両のドアロック状態を示す信号、燃料電池システム１０が搭載された車両が備える二次電池が充電中であるか否かを示す信号等が含まれる。尚、ここでいう現在のタンク２００内の圧力を示す値とは、開閉弁２１０が開弁しているタンク２００においては、圧力センサ２２５が測定している値のことである。開閉弁２１０が閉弁しているタンク２００においては、開閉弁２１０が閉弁している間に、通信充填により水素ガスの充填があったか否かによって、値が異なる。ここでいう通信充填とは、制御部３００と水素ステーションとの間で赤外線通信を行いながらタンク２００へ水素が充填される充填方法のことである。開閉弁２１０が閉弁している間に水素ガスの充填があったタンク２００においては、通信充填時に制御部３００が取得したタンク２００内の圧力を示す値のことである。開閉弁２１０が閉弁している間に水素ガスの充填がなかったタンク２００においては、開閉弁２１０が最後に開弁していたときにおいて圧力センサ２２５が測定した値を、温度、熱膨張率、水素の圧縮係数および圧力センサ２２５のセンサ精度などの条件に基づいて補正した値のことである。
センサ値の読み込みが行われた後（ステップＳ１１０の後）、制御部３００は、制御部３００に格納されている記憶データ値の読み込みを行う（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において読み込まれる記憶データ値には、燃料電池システム１０の始動履歴、水素ガスの充填履歴、タンク２００内の圧力値の履歴、開閉弁２１０の開弁回数を示す履歴等が含まれる。
記憶データ値の読み込みが行われた後（ステップＳ１２０の後）、制御部３００は、燃料電池システム１０が始動時であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。本実施形態では、燃料電池スタック１００が予め設定された電力を供給可能な状態でない場合に、制御部３００は、燃料電池システム１０が始動時であると判定する（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）。本実施形態では、燃料電池スタック１００が予め設定された電力を供給可能な状態である場合、制御部３００は、燃料電池システム１０が始動時ではないと判定する。尚、燃料電池システム１０が始動時の状態（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）では、開閉弁２１０ａ、開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃはいずれも閉弁されている。
燃料電池システム１０が始動時であると判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、制御部３００は、充填判定処理を行う（ステップＳ１４０）。充填判定処理では、燃料電池システム１０が停止している状態の間に、タンク２００に対して水素ガスの充填があったか否かを判定する。本実施形態では、燃料電池システム１０が始動時であると判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、制御部３００は、燃料電池システム１０の始動履歴を更新する。
図５は、制御部３００が実行する充填判定処理を示すフローである。制御部３００は、燃料電池システム１０が最後に停止したときにおけるタンク２００内の圧力の値を示す水素充填基準圧力ＰＲを演算する（ステップＳ１４１）。水素充填基準圧力ＰＲとは、開閉弁２１０が最後に開弁していたときにおいて圧力センサ２２５が測定した値を、温度、熱膨張率、水素の圧縮係数および圧力センサ２２５のセンサ精度などの条件に基づいて補正した値のことである。
水素充填基準圧力ＰＲの演算が行われた後（ステップＳ１４１の後）、制御部３００は、現在のタンク２００内の圧力が水素充填基準圧力ＰＲより大きいか否かを判定する（ステップＳ１４２）。ここでいう現在のタンク２００内の圧力とは、ステップＳ１１０において読み込まれたタンク２００内の圧力を示す値のことである。本実施形態では、水素充填基準圧力ＰＲと比較されるタンク２００の圧力は、タンク２００のうち、タンク２００ａの圧力である。なお、タンク２００ａの圧力に代えて、または、タンク２００ａの圧力に加えて、タンク２００ｂおよびタンク２００ｃの圧力のうち少なくとも一方を、水素充填基準圧力ＰＲと比較されて判定に用いられるタンク２００としてもよい。
現在のタンク２００内の圧力が水素充填基準圧力ＰＲより大きくないと判定された場合（ステップＳ１４２：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両に備えられたフューエルリッド（図示しない）が開かれた履歴があるか否か判定する（ステップＳ１４３）。現在のタンク２００内の圧力が水素充填基準圧力ＰＲより大きくないと判定される場合には、例えば、以下の場合がある。すなわち、現在のタンク２００内の圧力が、開閉弁２１０が閉弁しているタンク２００であって開閉弁２１０が閉弁している間に水素ガスの充填がなかったタンク２００における値であるとき、現在のタンク２００内の圧力と水素充填基準圧力ＰＲとが等しくなる場合である。
フューエルリッドが開かれた履歴がないと判定された場合（ステップＳ１４３：ＮＯ）、制御部３００は、通信充填の履歴があるか否か判定する（ステップＳ１４４）。通信充填の履歴がないと判定された場合（ステップＳ１４４：ＮＯ）、制御部３００は、タンク２００に対して水素ガスの充填がなかったと判定する（ステップＳ１４５）。その後、制御部３００は、充填判定処理を終了する。
現在のタンク２００内の圧力が水素充填基準圧力ＰＲより大きいと判定された場合（ステップＳ１４２：ＹＥＳ）と、フューエルリッドが開かれた履歴があると判定された場合（ステップＳ１４３：ＹＥＳ）と、通信充填の履歴があると判定された場合（ステップＳ１４４：ＹＥＳ）と、のうちいずれかである場合、制御部３００は、タンク２００に対して水素ガスの充填があったと判定する（ステップＳ１４６）。このとき、制御部３００は、水素ガスの充填履歴を更新する。その後、制御部３００は、充填判定処理を終了する。
図２に戻り、充填判定処理が行われた後（ステップＳ１４０の後）、制御部３００は、ステップＳ１２０において読み込まれた開閉弁２１０の開弁回数を示す履歴に基づいて、水素ガスの充填があったと最後に判定されてからの開閉弁２１０の開弁回数を判定するタンク開弁履歴判定を行う（ステップＳ１５０）。
タンク開弁履歴判定が行われた後（ステップＳ１５０の後）、制御部３００は、燃料電池システム１０の始動履歴および水素ガスの充填履歴に基づいて、燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動であるか判定する（ステップＳ１６０）。
燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動であると判定された場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、制御部３００は、燃料電池システム１０におけるすべての開閉弁を開弁させる（ステップＳ１７０）。本実施形態では、開閉弁２１０ａ、開閉弁２１０ｂおよび開閉弁２１０ｃをいずれも開弁する。その後、制御部３００は、選択的開弁処理を終了する。このようにすることで、開閉弁の破損を抑制できる。以下、詳細に説明する。燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、タンク２００は水素ガスが充填されたことにより高圧状態となっている蓋然性が高い。このような状態において、タンク２００のうち一部のタンク２００における開閉弁２１０のみを開弁することによって、高圧状態のタンク２００内から放出された水素ガスと閉弁しているタンク２００内に充填されている高圧の水素ガスとの間に、閉弁している開閉弁２１０が挟まれて破損することがある。したがって、初回の始動時には開閉弁２１０をすべて開弁させることによって、そのような開閉弁２１０の破損を抑制できる。
燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動ではないと判定された場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、制御部３００は、始動時開弁選択処理を行う（ステップＳ１８０）。
図６は、制御部３００が実行する始動時開弁選択処理を示すフローである。制御部３００は、締結部２４０から開閉弁２１０までに存在する合流流路２３０および供給流路２２０の合計長さを演算する（ステップＳ１８１）。合計長さとは、言い換えれば、締結部２４０と開閉弁２１０とを接続する合流流路２３０と供給流路２２０との合計の長さのことである。図１に示すように、本実施形態では、合計長さは、開閉弁２１０ａが最も長く、開閉弁２１０ｂが２番目に長く、開閉弁２１０ｃが３番目に長い。本実施形態では、３つの開閉弁２１０における各合計長さの値は、予め制御部３００に格納されている。
合計長さを演算した後（ステップＳ１８１の後）、制御部３００は、合計長さが最も長い開閉弁を開弁させる（ステップＳ１８２）。
合計長さが最も長い開閉弁２１０を開弁させた後（ステップＳ１８２の後）、制御部３００は、開弁されていない開閉弁２１０のうち合計長さが最も長い開閉弁２１０との合計長さの差が１００ｍｍ以内である開閉弁２１０（以下、「候補開閉弁」と呼ぶ）が存在するか否か判定する（ステップＳ１８３）。
候補開閉弁が存在する場合（ステップＳ１８３：ＹＥＳ）、制御部３００は、候補開閉弁を開弁させる。ステップＳ１８３において、候補開閉弁が複数ある場合、開弁回数が少ない候補開閉弁が開弁される（ステップＳ１８４）。開弁回数の判断は、ステップＳ１５０において判定された水素ガスの充填があったと最後に判定されてからの候補開閉弁の開弁回数に基づいて行われる。候補開閉弁の開弁回数が同じである場合には、候補開閉弁間において予め設定された順に基づいて開弁される。例えば、候補開閉弁のうち合計長さがより長い候補開閉弁から開弁される。
候補開閉弁が存在しない場合（ステップＳ１８３：ＮＯ）、もしくは、候補開閉弁を開弁させた後（ステップＳ１８４の後）、制御部３００は、開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００のうちすべてのタンク２００内の圧力が予め設定された圧力値Ｐ４より小さいか否か判定する（ステップＳ１８５）。ここで、予め設定された圧力値Ｐ４とは、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音が燃料電池システム１０を搭載した車両の搭乗者に認識されないタンク２００内圧力の上限を示す値である。ステップＳ１８５において用いられるタンク２００内の圧力とは、ステップＳ１１０において読み込まれた現在のタンク２００内の圧力を示す値を意味する。
開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００のうちすべてのタンク２００内の圧力が予め設定された圧力値Ｐ４より小さいと判定された場合（ステップＳ１８５：ＹＥＳ）、制御部３００は、開弁されていないすべての開閉弁２１０を開弁する（ステップＳ１８６）。このようにすることで、タンク２００間における圧力差を低減することができる。その後、制御部３００は、始動時開弁選択処理を終了する。
開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００のうち少なくとも１つ以上のタンク２００内の圧力が予め設定された圧力値Ｐ４より小さくないと判定された場合（ステップＳ１８５：ＮＯ）、制御部３００は、始動時開弁選択処理を終了する。
図２に戻り、始動時開弁選択処理が行われた後（ステップＳ１８０の後）、制御部３００は、選択的開弁処理を終了する。
図３は、燃料電池システム１０が始動時ではないと判定された場合（図２のステップＳ１３０：ＮＯ）に、制御部３００が実行する処理を示したフローである。燃料電池システム１０が始動時ではないと判定された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池システム１０が停止時であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。本実施形態では、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、制御部３００は、燃料電池システム１０が停止時であると判定する（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）。
燃料電池システム１０が停止時であると判定された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、制御部３００は、各種履歴のクリアを行う（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０においてクリアされる履歴には、フューエルリッドが開かれた否かを示すフューエルリッド開閉履歴、水素ガスの通信充填の履歴があるか否かを示す水素通信充填履歴が含まれる。
各種履歴のクリアが行われた後（ステップＳ２２０の後）、制御部３００は、燃料電池システム１０が停止した時におけるタンク２００内の圧力を記憶する（ステップＳ２３０）。ステップＳ２３０において、制御部３００は、タンク２００内の圧力値の履歴を更新して記憶する。
タンク２００内の圧力を記憶した後（ステップＳ２３０の後）、制御部３００は、開閉弁２１０の開弁回数を示す履歴を記憶する（ステップＳ２４０）。ステップＳ２４０において、制御部３００は、燃料電池システム１０が始動してから停止するまでに開弁された開閉弁２１０の開弁回数を用いて、開閉弁２１０の開弁回数を示す履歴を更新して記憶する。
開閉弁２１０の開弁回数を示す履歴を記憶した後（ステップＳ２４０の後）、制御部３００は、開弁されているすべての開閉弁２１０を閉弁させる（ステップＳ２５０）。すべての開閉弁２１０を閉弁させた後、制御部３００は、選択的開弁処理を終了する。
図４は、燃料電池システム１０が停止時ではないと判定された場合（図３のステップＳ２１０：ＮＯ）に、制御部３００が実行する処理を示したフローである。燃料電池システム１０が停止時ではないと判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能時であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。本実施形態では、制御部３００は、燃料電池スタック１００が予め設定された電力を供給可能な状態である場合に、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能時であると判定する。
燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能時ではないと判定された場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、制御部３００は、選択的開弁処理を終了する。このとき、燃料電池システム１０の状態は、保守点検をしている状態である。
燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能時であると判定された場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、制御部３００は、走行時開弁選択処理を行う（ステップＳ３２０）。
図７は、制御部３００が実行する走行時開弁選択処理を示すフローである。制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両の要求電力を演算する（ステップＳ３２１）。車両の要求電力には、例えば、図示しない駆動用モータへの供給電力、補機への供給電力および空調用ヒータへの供給電力などが該当する。
車両から要求される電力を演算した後（ステップＳ３２１の後）、制御部３００は、車両の要求電力に基づいて、燃料電池スタック１００が発電する電力を演算する（ステップＳ３２２）。
燃料電池スタック１００が発電する電力を演算した後（ステップＳ３２２の後）、制御部３００は、燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ１以上であるか否か判定する（ステップＳ３２３）。ここで、予め設定された電力値Ｗ１とは、タンク２００内の圧力が圧力値Ｐ４以上であるタンク２００から放出される水素ガスによる振動で生じる音を紛らわすことができる音を補機に発生させる電力値の下限を示す値である。かかる電力値Ｗ１は、予め実験により求められて設定されている。ここでいう補機は、燃料電池スタック１００に発電させるために作動するもののことであり、エアコンプレッサ等が含まれる。燃料電池スタック１００が発電する電力を大きくするためには、例えばエアコンプレッサの場合には回転数を大きくする必要があることから、エアコンプレッサの作動音が大きくなる。
燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ１以上である場合（ステップＳ３２３：ＹＥＳ）、制御部３００は、開弁されていないすべての開閉弁２１０を開弁する（ステップＳ３３０）。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。ステップＳ３３０において、補機の作動音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ１以上でない場合（ステップＳ３２３：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ１以上であるか否か判定する（ステップＳ３２４）。ここで、予め設定された車速値Ｖ１とは、タンク２００内の圧力が圧力値Ｐ４以上であるタンク２００から放出される水素ガスによる振動で生じる音を紛らわすことができる音をロードノイズや風切り音によって発生させる車速値の下限を示す値である。ここでいうロードノイズは、燃料電池システム１０が搭載された車両におけるタイヤと路面とが摩擦することで生じる音のことである。かかる車速値Ｖ１は、予め実験により求められて設定されている。
燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ１以上である場合（ステップＳ３２４：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。車速値Ｖ１により発生するロードノイズや風切り音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ１以上でない場合（ステップＳ３２４：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ２以上であるとともに、燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ２以上であるか否か判定する（ステップＳ３２５）。ここで、予め設定された電力値Ｗ２および車速値Ｖ２は、タンク２００内の圧力が圧力値Ｐ４以上であるタンク２００から放出される水素ガスによる振動で生じる音を紛らわすことができる音を、補機の作動音、ロードノイズおよび風切り音を合わせることによって発生させる電力値および車速値の組み合わせにおける電力値および車速値の下限を示す値である。かかる電力値Ｗ２および車速値Ｖ２は、予め実験により求められて設定されている。
燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ２以上であるとともに、燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ２以上である場合（ステップＳ３２５：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。電力値Ｗ２により作動する補機の作動音および車速値Ｖ２により発生するロードノイズや風切り音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
燃料電池スタック１００が発電する電力が予め設定された電力値Ｗ２以上であるとともに、燃料電池スタック１００が搭載された車両の車速が予め設定された車速値Ｖ２以上でない場合（ステップＳ３２５：ＮＯ）、制御部３００は、車速と連動して自動でドアロックする車速感応式ドアロックがオンされるか否か判定する（ステップＳ３２６）。車速感応式ドアロックがオンされるとは、予め設定された車速を燃料電池システム１０が搭載された車両が超えたことによって、ドアロックされることをいう。本実施形態では、予め設定された車速は、時速１５ｋｍ／ｈである。
車速感応式ドアロックがオンされる場合（ステップＳ３２６：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。車速感応式ドアロックがオンされる際に生じる音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
車速感応式ドアロックがオンされない場合（ステップＳ３２６：ＮＯ）、制御部３００は、ドアロックがオンされるか否か判定する（ステップＳ３２７）。ここでいうドアロックがオンされるとは、燃料電池システム１０が搭載された車両の搭乗者のドアロック操作によりドアロックされることをいう。
ドアロックがオンされる場合（ステップＳ３２７：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。上述した車両感応式ドアロックがオンされる場合と同様に、車両の搭乗者がドアロックをオンする際に生じる音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
ドアロックがオンされない場合（ステップＳ３２７：ＮＯ）、制御部３００は、開弁されている開閉弁２１０を有するタンク２００と開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００との間におけるタンク２００内の圧力差が予め設定された圧力値Ｐ１以上であるか否か判定する（ステップＳ３２８）。ここで、予め設定された圧力値Ｐ１とは、開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００が開弁されたときに、既に開弁されている開閉弁２１０を有するタンク２００との圧力差による衝撃で音が生じる虞のある圧力差の下限を示す値である。
圧力差が予め設定された圧力値Ｐ１以上である場合（ステップＳ３２８：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。圧力差が圧力値Ｐ１を超える場合、開弁されていない開閉弁２１０を有するタンク２００が開弁されたことによる衝撃で音が生じる虞がある。このため、開弁されていないすべての開閉弁２１０を開弁することによって、衝撃による音が車両の搭乗者に認識される程度に大きくなる前に圧力差を減少させることができる。
圧力差が予め設定された圧力値Ｐ１以上でない場合（ステップＳ３２８：ＮＯ）、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両における二次電池が充電中であるか否か判定する（ステップＳ３２９）。
燃料電池システム１０が搭載された車両における二次電池が充電中である場合（ステップＳ３２９：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３３０が実行される。その後、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。二次電池に充電させるために作動する補機の作動音に合わせて開閉弁２１０を開弁させることによって、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音を紛らわせることができる。このため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
燃料電池システム１０が搭載された車両における二次電池が充電中でない場合（ステップＳ３２９：ＮＯ）、制御部３００は、走行時開弁選択処理を終了する。
図４に戻り、走行時開弁選択処理が行われた後（ステップＳ３２０の後）、制御部３００は、選択的開弁処理を終了する。
以上説明した第１実施形態によれば、燃料電池システム１０が始動する場合、締結部２４０から開閉弁２１０までに存在する合流流路２３０および供給流路２２０の合計長さが最も長い開閉弁２１０が開弁させられることから、タンク２００のうち締結部２４０までの圧力損失が最も大きいタンク２００から水素ガスが放出される。このため、合計長さが最も長い開閉弁２１０は開弁されず他の開閉弁２１０が開弁される形態と比べて、タンク２００から締結部２４０に至るまでの間に水素ガスの圧力を大きく低減でき、水素ガスの放出による振動で生じる音を抑制できる。したがって、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
また、第１実施形態では、燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、開閉弁２１０をすべて開弁させ、燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから２回目以降の始動である場合、合計長さが最も長い開閉弁２１０を開弁させる。このため、開閉弁２１０の破損を抑制できる。以下、詳細に説明する。タンク２００に水素ガスが最後に充填されてからの燃料電池システム１０の始動が初回である場合、タンク２００は水素ガスが充填されたことにより高圧状態となっている蓋然性が高い。このような状態において、タンク２００のうち一部のタンク２００における開閉弁２１０のみを開弁することによって、高圧状態のタンク２００内から放出された水素ガスと閉弁しているタンク２００内に充填されている高圧の水素ガスとの間に、閉弁している開閉弁２１０が挟まれて破損することがある。したがって、初回の始動時には開閉弁２１０をすべて開弁させることによって、そのような開閉弁２１０の破損を抑制できる。
また、第１実施形態では、制御部３００は、合計長さが最も長い開閉弁２１０を開弁させるとき、開弁されていない開閉弁２１０のうち合計長さが最も長い開閉弁２１０との合計長さの差が１００ｍｍ以内である開閉弁２１０が存在する場合、合計長さの差が１００ｍｍ以内である開閉弁２１０を開弁させる。このため、合計長さが最も長い開閉弁２１０との合計長さの差が予め設定された範囲内である開閉弁２１０、すなわち、最も圧力損失が大きいタンク２００と同程度に圧力損失が大きいタンク２００の開閉弁２１０を開弁できる。このため、最も圧力損失が大きいタンク２００と同様に、水素ガスの放出による振動で生じる音が抑制されるため、水素ガスの放出による振動で生じる音が車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
また、第１実施形態では、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能な状態であり、かつ、開閉弁２１０が開弁されていないタンク２００内のうち少なくとも１つ以上のタンク２００内の圧力が圧力値Ｐ４以上であり、かつ、燃料電池スタック１００の発電する電力が電力値Ｗ１以上である場合、開閉弁２１０が開弁されていないタンク２００の開閉弁２１０を開弁させる。このため、電力値Ｗ１以上の電力を燃料電池スタック１００に発電させるために比較的大きな作動音を発生しつつ作動する補機の該作動音に紛らわせて、開閉弁２１０を開弁できるため、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音が、車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
また、第１実施形態では、制御部３００は、燃料電池システム１０が搭載された車両が走行可能な状態であり、かつ、開閉弁２１０が開弁されていないタンク２００内のうち少なくとも１つ以上のタンク２００内の圧力が圧力値Ｐ４以上であり、かつ、車両の車速が車速値Ｖ１以上である場合、開閉弁２１０が開弁されていないタンク２００の開閉弁２１０をすべて開弁させる。このため、車速値Ｖ１以上の車速によって発生するロードノイズや風切り音に紛らわせて、開閉弁２１０を開弁できるため、タンク２００内に圧縮されていた水素ガスの放出による振動で生じる音が、車両の搭乗者に認識されることを抑制できる。
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
第１実施形態における燃料電池システム１０では、燃料電池スタック１００が予め設定された電力を供給可能な状態であるか否かに基づいて、燃料電池システム１０が始動時であるか否かが判定されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、燃料電池システム１０では、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ンにされてから、予め設定された時間を経過しているか否かに基づいて、燃料電池システム１０が始動時であるか否かが判定されてもよい。
Ｂ２．変形例２：
第１実施形態における燃料電池システム１０では、燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、開閉弁２１０をすべて開弁させていたが、本発明はこれに限られない。例えば、燃料電池システム１０は、燃料電池システム１０の始動がタンク２００に水素ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、開閉弁２１０をすべて開弁させることなく、合計長さが最も長い開閉弁２１０のみを開弁させてもよい。
Ｂ３．変形例３：
第１実施形態における燃料電池システム１０では、合計長さが最も長い開閉弁２１０を開弁させるとき、候補開閉弁を開弁させていたが、本発明はこれに限られない。例えば、燃料電池システム１０は、合計長さが最も長い開閉弁２１０を開弁させるとき、候補開閉弁が存在していても、候補開閉弁を開弁させなくてもよい。
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…燃料電池スタック
２００…タンク
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…タンク
２１０…開閉弁
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ…開閉弁
２２０…供給流路
２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ…供給流路
２２５…圧力センサ
２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ…圧力センサ
２３０…合流流路
２４０…締結部
３００…制御部

Claims (6)

  1. 燃料電池システムを搭載した車両であって、
    前記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し、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を有する複数のタンクと、
    前記複数のタンクにおける前記開閉弁と接続し、前記複数のタンクから供給される前記燃料ガスを送る複数の供給流路と、
    前記複数の供給流路を合流させて、前記燃料ガスを前記燃料電池に送る合流流路と、
    前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
    を備え、
    前記合流流路は、前記車両の車体に締結され、
    前記制御部は、前記燃料電池システムが始動する場合、前記複数のタンクにおける前記開閉弁のうち前記合流流路が前記車体に締結されている締結位置から前記開閉弁までに存在する前記合流流路および前記供給流路の合計長さが最も長い開閉弁を開弁させる、車両。
  2. 請求項１に記載の車両であって、
    前記制御部は、
    前記燃料電池システムが始動し、かつ、前記始動が前記複数のタンクに前記燃料ガスが最後に充填されてから初回の始動である場合、前記複数のタンクにおける前記開閉弁をすべて開弁させ、
    前記燃料電池システムが始動し、かつ、前記始動が前記複数のタンクに前記燃料ガスが最後に充填されてから２回目以降の始動である場合、前記合計長さが最も長い開閉弁を開弁させる、車両。
  3. 請求項１または請求項２に記載の車両であって、
    前記制御部は、前記合計長さが最も長い開閉弁を開弁させた後、開弁されていない前記開閉弁のうち前記合計長さが最も長い開閉弁との前記合計長さの差が予め設定された範囲内である前記開閉弁を開弁させる、車両。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の車両であって、
    前記燃料電池システムは、さらに、
    前記燃料電池の発電に用いられる補機を備え、
    前記制御部は、前記車両が走行可能な状態であり、かつ、前記開閉弁が開弁されていない前記タンク内の圧力が予め設定された値以上であり、かつ、前記燃料電池の発電する電力が予め設定された第１の電力以上である場合、前記開閉弁が開弁されていない前記タンクの該開閉弁を開弁させる、車両。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の車両であって、
    前記制御部は、前記車両が走行可能な状態であり、かつ、前記開閉弁が開弁されていない前記タンク内の圧力が予め設定された値以上であり、かつ、前記車両の車速が予め設定された第１の車速以上である場合、前記開閉弁が開弁されていない前記タンクの該開閉弁を開弁させる、車両。
  6. 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し、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を有する複数のタンクと、を含み、車両に搭載される燃料電池システムにおける前記燃料電池への燃料ガスの供給方法であって、
    前記複数のタンクにおける前記開閉弁と接続された複数の供給流路を合流させる合流流路であって前記車両の車体に締結された合流流路を用いて、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へと送る燃料ガス供給工程を備え、
    前記燃料ガス供給工程は、前記燃料電池システムが始動する場合、前記複数のタンクにおける前記開閉弁のうち前記合流流路が前記車体に締結されている締結位置から前記開閉弁までに存在する前記合流流路および前記供給流路の合計長さが最も長い開閉弁を開弁させる工程を含む、燃料ガスの供給方法。
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