JP7134160B2

JP7134160B2 - ガス制御装置及びガス制御方法

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Publication number: JP7134160B2
Application number: JP2019227862A
Authority: JP
Inventors: 暁河瀬; 信和田; 和幸門脇
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Filing date: 2019-12-18
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Description

本発明は、高圧タンクから燃料電池に放出する燃料ガスの放出制御を行うガス制御装置及びガス制御方法に関する。

燃料電池車両（単に車両ともいう）は、蓄電池及び燃料電池スタックから供給される電力により走行用のモータを駆動させる。燃料電池スタックは、高圧タンクから供給される水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。燃料電池スタックによる発電量は水素の供給量に応じて決まる。このため、ガス制御装置は、車両に必要とされる発電量に応じて高圧タンクから放出される水素ガスの放出量を制御する。

高圧タンクから水素ガスが放出されると、高圧タンクの内部の圧力が降下し、水素ガスの温度が低下する（断熱膨張）。水素ガスの温度低下に伴い高圧タンクの温度が低下すると、高圧タンク及びタンク周辺の部品は、使用可能温度（保証温度）の下限温度よりも低くなる虞がある。各部品は、下限温度以下になると劣化する。

特許文献１は、高圧タンクから放出される水素ガスの温度に基づいて燃料電池スタックの出力（発電量）の制限値又は水素ガスの放出量（消費量）の制限値を設定し、出力又は放出量を制限値以下に制限する装置を開示する。特許文献１の装置によれば、温度低下に伴う水素シール機能の低下を防止することができる。

特許文献１の装置において、仮に水素ガスの温度を測定する温度センサが故障すると、制限値を適切に設定することができなくなる。この課題の対策として、フェールセーフの観点で、センサ故障時に、温度監視しなくても水素ガスの温度が使用限界値に達しない制限値を設定することが考えられる。

特許第４８６３６５１号公報

しかし、上述したようなフェールセーフの観点で対応すると、必要以上に低い制限値を設定する場合がある。すると、例えば、燃料電池車両に設けられるガス制御装置の場合、通常の走行を行うことが困難なレベルの制限値が設定される可能性がある。このように、フェールセーフの観点で制限値を設定すると、利便性の低下を招く虞がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、高圧タンクの内部温度を測定するセンサの故障に起因して利便性が低下することを防止するガス制御装置及びガス制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、
燃料電池で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンクと、
前記高圧タンクの内部温度を測定する内部温度センサと、
前記内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部と、を備えるガス制御装置であって、
前記内部温度センサの出力異常を検知する異常検知部と、
前記高圧タンクの外部の環境温度を測定する環境温度センサと、を更に備え、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う。

本発明の第２態様は、
ガス制御方法であって、
燃料電池で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンクと、
前記高圧タンクの内部温度を測定する内部温度センサと、
前記内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部と、
前記内部温度センサの異常を検知する異常検知部と、
前記高圧タンクの外部の環境温度を測定する環境温度センサと、を使用し、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う。

本発明によれば、高圧タンクの内部温度を測定するセンサの故障に起因して利便性が低下することを防止することができる。

図１は燃料電池車両を示す図である。図２は第１実施形態に係るガス制御装置の構成を示すブロック図である。図３Ａは第１マップの一例を示す図であり、図３Ｂは第２マップの一例を示す図である。図４は第１実施形態に係るガス制御装置で行われる処理のフローを示す図である。図５は図３Ｂと異なる第２マップを示す図である。図６は第２変形例のガス制御装置で行われる処理のフローを示す図である。図７は第２実施形態に係るガス制御装置の構成を示すブロック図である。図８は第２実施形態に係るガス制御装置で行われる処理のフローを示す図である。

以下、本発明に係るガス制御装置及びガス制御方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１．第１実施形態］
［１．１．車両１０］
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コンバータとインバータ（いずれも不図示）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。

［１．２．ガス制御装置１８の構成］
図２に示されるように、ガス制御装置１８は、高圧タンク２０と、パワープラント３０と、センサ群４０と、ガス制御ＥＣＵ５０と、を有する。

高圧タンク２０は、図示しないライナと補強層と口金とを有する。ライナは、例えば樹脂で形成され、内部に水素ガスを貯蔵する。補強層は、例えばＣＦＲＰで形成され、ライナの外周面を覆う。口金は、例えば金属（アルミ）で形成され、１つ、又は、２つ設けられる。

パワープラント３０は、主止弁３２と、減圧弁３４と、インジェクタ３６と、燃料電池スタック３８と、を有する。主止弁３２は、高圧タンク２０と燃料電池スタック３８との間の配管に設けられる。主止弁３２は、ガス制御ＥＣＵ５０から出力される制御信号に応じて開閉する。減圧弁３４は、主止弁３２と燃料電池スタック３８との間の配管に設けられる。減圧弁３４は、主止弁３２から流出する水素ガスを減圧する。インジェクタ３６は、減圧弁３４と燃料電池スタック３８との間の配管に設けられる。インジェクタ３６は、ガス制御ＥＣＵ５０から出力される制御信号に応じて燃料電池スタック３８に対する水素ガスの放出量（流量）を調整する。燃料電池スタック３８は、複数の発電セル（不図示）を有する。発電セルは、電極構造体と、電極構造体を挟持する１対のセパレータと、を有する。電極構造体は、アノード電極及びカソード電極と、両電極の間に介在する電解質と、を有する。発電セルにおいて、一方のセパレータとアノード電極との間には水素ガスが供給され、他方のセパレータとカソード電極との間には空気（酸素）が供給される。

センサ群４０には、内部温度センサ４２と、環境温度センサ４４と、圧力センサ４６と、流量センサ４８と、が含まれる。内部温度センサ４２は、高圧タンク２０の内部温度Ｔｉを測定する。環境温度センサ４４は、高圧タンク２０の外部の環境温度Ｔａを測定する。環境温度Ｔａは、高圧タンク２０が収納される空間の内部の温度でもよいし、車両１０の外部の温度（外気温）でもよい。環境温度センサ４４は高圧タンク２０の外周面に取り付けられてもよい。圧力センサ４６は、高圧タンク２０の内部圧力Ｐを測定する。内部圧力Ｐは、高圧タンク２０から減圧弁３４までの配管を流れる水素ガスの圧力であってもよい。流量センサ４８は、高圧タンク２０から放出される水素ガスの放出量（ここではガス流量Ｆとする）を測定する。各センサは、測定値を示す信号を、ガス制御ＥＣＵ５０に出力する。

ガス制御ＥＣＵ５０は、入出力部５２と、演算部５４と、記憶部５６と、を有する。入出力部５２は、Ａ／Ｄ変換回路と通信インターフェースとドライバ等により構成される。

演算部５４は、例えばＣＰＵ等を備えるプロセッサにより構成される。演算部５４は、記憶部５６に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。演算部５４は、放出制御部５８及び異常検知部６０として機能する。

放出制御部５８は、走行ＥＣＵ（不図示）から出力される発電要求に応じて水素ガスの放出制御を行う。放出制御は、通常制御と流量制限制御に分けられる。通常制御というのは、ガス流量Ｆの制限値Ｌを最大値Ｌｘとしたうえで、ガス流量Ｆを制限値Ｌ以下に抑える放出制御である。上述したように、制限値Ｌというのは、高圧タンク２０及びその周辺の部品が低温によって劣化することを防止するために設定されるガス流量Ｆの上限値である。また、最大値Ｌｘというのは、高圧タンク２０及びパワープラント３０の設計及び構造によって決まる値である。つまり、通常制御というのは、制限値Ｌを設定しない放出制御ということもできる。一方、流量制限制御というのは、ガス流量Ｆの制限値Ｌを最大値Ｌｘ未満の値にしたうえで、ガス流量Ｆを制限値Ｌ以下に抑える放出制御である。放出制御部５８は、制限値Ｌを、第１マップ６２又は第２マップ６４に基づいて設定する。

異常検知部６０は、内部温度センサ４２の出力異常を検知する。例えば、異常検知部６０は、内部温度センサ４２から内部温度Ｔｉを示す信号を受信しない場合に、出力異常が発生したと判定する。又は、異常検知部６０は、内部温度センサ４２により測定される内部温度Ｔｉが、環境温度Ｔａとの比較において異常値である場合に、出力異常が発生したと判定する。

記憶部５６は、ＲＡＭとＲＯＭとハードディスク等により構成される。記憶部５６は、各種プログラムの他に、演算部５４の処理で使用される各種情報を記憶する。また、記憶部５６は、内部温度Ｔｉとガス流量Ｆの制限値Ｌとを対応付けた制御情報（第１マップ６２という）を記憶する。更に、記憶部５６は、環境温度Ｔａと内部圧力Ｐとガス流量Ｆの制限値Ｌとを対応付けた情報（第２マップ６４という）を記憶する。第１マップ６２及び第２マップ６４は、実測又はシミュレーションによって予め求められる。

図３Ａは第１マップ６２の一例を示す。第１マップ６２は、最低温度Ｔｉ１以上、制限開始温度Ｔｉ２未満の温度範囲（Ｔｉ１≦Ｔｉ＜Ｔｉ２）の内部温度Ｔｉと、最大値Ｌｘ未満の制限値Ｌと、を対応付ける。この温度範囲では、内部温度Ｔｉが低くなるほど、対応する制限値Ｌは小さくなる。最低温度Ｔｉ１というのは、車両１０を使用することができる温度の下限値である。また、第１マップ６２は、制限開始温度Ｔｉ２以上の温度範囲（Ｔｉ２≦Ｔｉ）の内部温度Ｔｉと、最大値Ｌｘと、を対応付ける。

図３Ｂは第２マップ６４の一例を示す。第２マップ６４は、高圧タンク２０が外部雰囲気から受け取る受熱量と、高圧タンク２０からの水素ガスの放出に伴い高圧タンク２０が外部雰囲気に放出する放熱量と、が釣り合うときの環境温度Ｔａと制限値Ｌとを対応付けた情報である。第２マップ６４は、内部圧力Ｐ毎に設定される。

第２マップ６４は、最低温度Ｔａ１以上、制限開始温度Ｔａ２未満の温度範囲（Ｔａ１≦Ｔａ＜Ｔａ２）の環境温度Ｔａと、最大値Ｌｘ未満の制限値Ｌと、を対応付ける。この温度範囲では、環境温度Ｔａが低くなるほど、対応する制限値Ｌは小さくなる。最低温度Ｔａ１というのは、車両１０を使用することができる温度の下限値である。また、第２マップ６４は、制限開始温度Ｔａ２以上の温度範囲（Ｔａ２≦Ｔａ）の環境温度Ｔａと、最大値Ｌｘと、を対応付ける。

［１．３．ガス制御方法］
図４を用いて第１実施形態のガス制御方法を説明する。以下で説明する処理は、燃料電池システム１２が作動している車両１０で所定時間毎に実行される。

ステップＳ１において、放出制御部５８は、内部温度センサ４２により測定される内部温度Ｔｉと、環境温度センサ４４により測定される環境温度Ｔａと、圧力センサ４６により測定される内部圧力Ｐと、を取得する。ステップＳ１の終了後、処理はステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、異常検知部６０は、内部温度センサ４２が正常か否かを判定する。内部温度センサ４２が正常である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、内部温度センサ４２が正常でない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、処理はステップＳ４に移行する。

ステップＳ３において、放出制御部５８は、高圧タンク２０の内部温度Ｔｉに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、第１マップ６２において、内部温度Ｔｉに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ３の終了後、処理はステップＳ５に移行する。

ステップＳ４において、放出制御部５８は、環境温度Ｔａと内部圧力Ｐに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、内部圧力Ｐに対応する第２マップ６４を選択し、選択した第２マップ６４において、環境温度Ｔａに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ４の終了後、処理はステップＳ５に移行する。

ステップＳ５において、放出制御部５８は、ステップＳ３又はステップＳ４で特定された制限値Ｌを設定して放出制御を行う。放出制御部５８は、流量センサ４８により測定されるガス流量Ｆが制限値Ｌを超えないように、インジェクタ３６を制御する。なお、放出制御部５８は、内部温度Ｔｉが制限開始温度Ｔｉ２以上である場合、又は、環境温度Ｔａが制限開始温度Ｔａ２以上である場合に、制限値Ｌとして最大値Ｌｘを設定しなくてもよい。これは、高圧タンク２０及びパワープラント３０の構造上、ガス流量Ｆが最大値Ｌｘを超えることがないためである。ステップＳ５の終了後、処理はステップＳ１に戻る。

［１．４．変形例］
第１実施形態は、次のような変形が可能である。

［第１変形例］
図３Ｂに示される第２マップ６４の代わりに、図５に示される第２マップ６４が用いられてもよい。図５に示される第２マップ６４は、複数段階の制限値Ｌと、内部圧力Ｐの複数の範囲と、環境温度Ｔａの複数の範囲と、を対応付けた制御情報である。この第２マップ６４は、６つの圧力範囲（第１圧力範囲～第６圧力範囲）と、４つの温度範囲（第１温度範囲～第４温度範囲）と、４つの制限値Ｌ（Ｌｘ、Ｌ１～Ｌ３）と、を対応付ける。

圧力範囲は、高圧タンク２０の内部圧力Ｐの上限値から下限値までの範囲を６つに分割したものである。各範囲の圧力は、第１圧力範囲、第２圧力範囲、第３圧力範囲、第４圧力範囲、第５圧力範囲、第６圧力範囲の順に大きくなる。温度範囲は、最低温度Ｔａ１から所定温度まで環境温度Ｔａの範囲を４つに分割したものである。各範囲の温度は、第４温度範囲、第３温度範囲、第２温度範囲、第１温度範囲の順に大きくなる。放出制御部５８は、図５に示される第２マップ６４を使用する場合、制限値Ｌを４段階（Ｌｘ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）に変化させることができる。

第１変形例の場合、放出制御部５８は、図４に示されるステップＳ４において、図５に示される第２マップ６４を用いて、環境温度Ｔａが含まれる温度範囲と、内部圧力Ｐが含まれる圧力範囲と、を特定し、各範囲に対応する制限値Ｌを特定する。

［第２変形例］
上述した実施形態において、放出制御部５８は、内部温度センサ４２に出力異常が発生した場合に、環境温度Ｔａと内部圧力Ｐとに基づいて、ガス流量Ｆの制限値Ｌを求める。この実施形態に代えて、放出制御部５８は、内部圧力Ｐの情報を用いなくてもよい。つまり、放出制御部５８は、内部温度センサ４２に出力異常が発生した場合に、環境温度Ｔａに基づいて、ガス流量Ｆの制限値Ｌを求める。そして、放出制御部５８は、求めたガス流量Ｆの制限値Ｌに基づいて、水素ガスの放出制御を行ってもよい。

図６に示されるように、第２変形例で行われるステップＳ１１～ステップＳ１５の処理は、内部圧力Ｐが使用されない点を除き、第１実施形態で行われるステップＳ１～ステップＳ５の処理と同じである。

［その他の変形例］
上述した実施形態では、ガス流量Ｆの制限値Ｌを求める。ところで、ガス流量Ｆと燃料電池スタック３８の発電量は比例関係にある。このため、放出制御部５８は、ガス流量Ｆの制限値Ｌを求める代わりに、燃料電池スタック３８の発電量の制限値を求めてもよい。

また、ガス制御装置１８は、車両１０以外の燃料電池システム１２に設けられてもよい。例えば、ガス制御装置１８は、家庭で用いられる燃料電池システム１２に使用されてもよい。

［２．第２実施形態］
燃料電池システム１２に複数の高圧タンク２０が設けられる場合がある。以下で、水素ガスの貯蔵容量が異なる２つの高圧タンク２０、１２０が設けられるガス制御装置１８の一実施形態を説明する。

［２．１．ガス制御装置１８の構成］
図７に示されるように、第２実施形態のガス制御装置１８は、図１に示される第１実施形態の各構成に加えて、高圧タンク１２０と、主止弁１３２と、減圧弁１３４と、インジェクタ１３６と、内部温度センサ１４２と、流量センサ１４８と、を有する。

高圧タンク１２０は、高圧タンク２０よりも貯蔵容量が少ない。高圧タンク１２０と燃料電池スタック３８との間には、主止弁１３２と、減圧弁１３４と、インジェクタ１３６が設けられる。内部温度センサ１４２は、高圧タンク１２０の内部温度ｔｉを測定する。流量センサ１４８は、高圧タンク１２０から放出される水素ガスの放出量（ここではガス流量ｆとする）を測定する。

記憶部５６は、高圧タンク２０に対応する第１マップ６２と同様に、高圧タンク１２０に対応する第３マップ１６２を記憶する。第３マップ１６２は、最低温度ｔｉ１以上、制限開始温度ｔｉ２未満の温度範囲（ｔｉ１≦ｔｉ＜ｔｉ２）の内部温度ｔｉと、最大値Ｌｘ未満の制限値Ｌと、を対応付ける。また、第３マップ１６２は、制限開始温度ｔｉ２以上の温度範囲（ｔｉ２≦ｔｉ）の内部温度ｔｉと、最大値Ｌｘと、を対応付ける。

［２．２．ガス制御方法］
第２実施形態において、放出制御部５８は、次のような制御を行う。放出制御部５８は、内部温度センサ４２及び内部温度センサ１４２の出力異常がない場合に、内部温度Ｔｉに基づいて求められるガス流量Ｆの制限値Ｌと、内部温度ｔｉに基づいて求められるガス流量ｆの制限値Ｌと、のうち、低い値を選択して放出制御を行う。また、放出制御部５８は、内部温度センサ４２のみに出力異常がある場合に、環境温度Ｔａに基づいて求められるガス流量Ｆの制限値Ｌと、内部温度ｔｉに基づいて求められるガス流量ｆの制限値Ｌと、のうち、低い値を選択して放出制御を行う。

図８を用いて第２実施形態のガス制御方法を説明する。以下で説明する処理は、燃料電池システム１２が作動している車両１０で所定時間毎に実行される。

ステップＳ２１において、放出制御部５８は、内部温度センサ４２により測定される内部温度Ｔｉと、内部温度センサ１４２により測定される内部温度ｔｉと、環境温度センサ４４により測定される環境温度Ｔａと、圧力センサ４６により測定される内部圧力Ｐと、を取得する。ステップＳ２１の終了後、処理はステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２において、異常検知部６０は、内部温度センサ４２、１４２が正常か否かを判定する。内部温度センサ４２、１４２が正常である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２３に移行する。一方、少なくとも一方が正常でない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、処理はステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２３において、放出制御部５８は、高圧タンク２０の内部温度Ｔｉに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、第１マップ６２において、内部温度Ｔｉに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ２３の終了後、処理はステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、放出制御部５８は、高圧タンク１２０の内部温度ｔｉに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、第３マップ１６２において、内部温度ｔｉに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ２４の終了後、処理はステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５において、放出制御部５８は、ステップＳ２３とステップＳ２４で特定した２つの制限値Ｌを比較し、低い方の制限値Ｌを選択する。ステップＳ２５の終了後、処理はステップＳ３１に移行する。

ステップＳ２６において、異常検知部６０は、内部温度センサ（大容量側の高圧タンク２０の内部温度センサ４２）が正常か否かを判定する。内部温度センサ４２が正常である場合、言い換えると内部温度センサ１４２が正常でない場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２７に移行する。一方、内部温度センサ４２が正常でない場合、言い換えると内部温度センサ１４２が正常である場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、処理はステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２７において、放出制御部５８は、高圧タンク２０の内部温度Ｔｉに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、第１マップ６２において、内部温度Ｔｉに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ２７の終了後、処理はステップＳ３１に移行する。

ステップＳ２８において、放出制御部５８は、環境温度Ｔａと内部圧力Ｐに基づいて制限値Ｌを特定する。放出制御部５８は、内部圧力Ｐに対応する第２マップ６４を選択し、選択した第２マップ６４において、環境温度Ｔａに対応する制限値Ｌを特定する。ステップＳ２８の終了後、処理はステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２９において、ステップＳ２４と同様に、放出制御部５８は、高圧タンク１２０の内部温度ｔｉに基づいて制限値Ｌを特定する。ステップＳ２９の終了後、処理はステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０において、放出制御部５８は、ステップＳ２８とステップＳ２９で特定した２つの制限値Ｌを比較し、低い方の制限値Ｌを選択する。ステップＳ３０の終了後、処理はステップＳ３１に移行する。

ステップＳ３１において、放出制御部５８は、ステップＳ２５又はステップＳ２７又はステップＳ３０で特定された制限値Ｌを設定して放出制御を行う。放出制御部５８は、流量センサ４８により測定されるガス流量Ｆが制限値Ｌを超えないように、インジェクタ３６を制御する。また、放出制御部５８は、流量センサ１４８により測定されるガス流量ｆが制限値Ｌを超えないように、インジェクタ１３６を制御する。ステップＳ３１の終了後、処理はステップＳ２１に戻る。

［２．３．変形例］
第２実施形態は、第１実施形態と同じ変形が可能である。

［３．実施形態から得られる技術的思想］
上記実施形態及び上記変形例から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

本発明の第１態様は、
燃料電池（燃料電池スタック３８）で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンク２０と、
前記高圧タンク２０の内部温度Ｔｉを測定する内部温度センサ４２と、
前記内部温度センサ４２により測定される前記内部温度Ｔｉに基づいて、前記高圧タンク２０から前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部５８と、を備えるガス制御装置１８であって、
前記内部温度センサ４２の出力異常を検知する異常検知部６０と、
前記高圧タンク２０の外部の環境温度Ｔａを測定する環境温度センサ４４と、を更に備え、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う。

上記構成によれば、内部温度センサ４２が故障した場合に、環境温度センサ４４により測定される環境温度Ｔａに基づいて放出制御が行われる。高圧タンク２０の内部温度Ｔｉは、環境温度Ｔａの影響を受ける。このため、環境温度Ｔａに基づく放出制御は、内部温度Ｔｉに基づく放出制御をある程度反映する。例えば、上記構成が車両１０に用いられる場合、車両１０は通常の走行を行うことが可能となる。このように、上記構成によれば、高圧タンク２０の内部温度Ｔｉを測定する内部温度センサ４２の故障に起因して利便性が低下することを防止することができる。

第１態様において、
前記高圧タンク２０が外部雰囲気から受け取る受熱量と、前記高圧タンク２０からの前記燃料ガスの放出に伴い前記高圧タンク２０が外部雰囲気に放出する放熱量と、が釣り合うときの前記環境温度Ｔａと前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）とを対応付けた制御情報（図３Ｂの第２マップ６４）を記憶する記憶部５６を更に備え、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａと、前記記憶部５６に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行ってもよい。

第１態様において、
前記高圧タンク２０の内部圧力Ｐを測定する圧力センサ４６を更に備え、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａと、前記圧力センサ４６により測定される前記内部圧力Ｐと、に基づいて、前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行ってもよい。

上記構成によれば、内部温度センサ４２が故障した場合に、環境温度センサ４４により測定される環境温度Ｔａと、圧力センサ４６により測定される内部圧力Ｐと、に基づいて放出制御が行われる。環境温度Ｔａだけでなく内部圧力Ｐを用いることにより、より正確な放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求めることができる。

第１態様において、
前記高圧タンク２０が外部雰囲気から受け取る受熱量と、前記高圧タンク２０からの前記燃料ガスの放出に伴い前記高圧タンク２０が外部雰囲気に放出する放熱量と、が釣り合うときの前記環境温度Ｔａと前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）とを対応付けた制御情報（図３Ｂの第２マップ６４）を、前記内部圧力Ｐ毎に記憶する記憶部５６を更に備え、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａと、前記圧力センサ４６により測定される前記内部圧力Ｐと、前記記憶部５６に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行ってもよい。

第１態様において、
複数段階の前記放出量（Ｌｘ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）と、前記内部圧力Ｐの複数の範囲（第１～第６圧力範囲）と、前記環境温度Ｔａの複数の範囲（第１～第４温度範囲）と、を対応付けた制御情報（図５の第２マップ６４）を記憶する記憶部５６を更に備え、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａと、前記圧力センサ４６により測定される前記内部圧力Ｐと、前記記憶部５６に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行ってもよい。

第１態様において、
前記高圧タンクとして、第１タンク（高圧タンク２０）と、前記第１タンクよりも前記燃料ガスの貯蔵容量が少ない第２タンク（高圧タンク１２０）と、を有し、
前記内部温度センサとして、前記第１タンクの前記内部温度Ｔｉを測定する第１内部温度センサ（内部温度センサ４２）と、前記第２タンクの前記内部温度ｔｉを測定する第２内部温度センサ（内部温度センサ１４２）と、を有し、
前記放出制御部５８は、
前記異常検知部６０により前記第１内部温度センサ及び前記第２内部温度センサの出力異常が検知されない場合に、前記第１内部温度センサにより測定される前記内部温度Ｔｉに基づいて求められる前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）と、前記第２内部温度センサにより測定される前記内部温度ｔｉに基づいて求められる前記放出量（ガス流量ｆの制限値Ｌ）と、のうち、低い値を選択して前記放出制御を行い、
前記異常検知部６０により前記第１内部温度センサのみに出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａに基づいて求められる前記放出量と、前記第２内部温度センサにより測定される前記内部温度ｔｉに基づいて求められる前記放出量と、のうち、低い値を選択して前記放出制御を行ってもよい。

本発明の第２態様は、
ガス制御方法であって、
燃料電池（燃料電池スタック３８）で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンク２０と、
前記高圧タンク２０の内部温度Ｔｉを測定する内部温度センサ４２と、
前記内部温度センサ４２により測定される前記内部温度Ｔｉに基づいて、前記高圧タンク２０から前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部５８と、
前記内部温度センサ４２の出力異常を検知する異常検知部６０と、
前記高圧タンク２０の外部の環境温度Ｔａを測定する環境温度センサ４４と、を使用し、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う。

第２態様において、
前記高圧タンク２０の内部圧力Ｐを測定する圧力センサ４６を更に使用し、
前記放出制御部５８は、前記異常検知部６０により前記内部温度センサ４２の出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサ４４により測定される前記環境温度Ｔａと、前記圧力センサ４６により測定される前記内部圧力Ｐと、に基づいて、前記放出量（ガス流量Ｆの制限値Ｌ）を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行ってもよい。

第２態様によれば、第１態様と同じ効果が得られる。

なお、本発明に係るガス制御装置及びガス制御方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１８…ガス制御装置
２０、１２０…高圧タンク（第１タンク、第２タンク）
３８…燃料電池スタック（燃料電池）
４２、１４２…内部温度センサ（第１内部温度センサ、第２内部温度センサ）
４４…環境温度センサ４６…圧力センサ
５６…記憶部５８…放出制御部
６０…異常検知部６４…第２マップ（制御情報）

Claims

燃料電池で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンクと、
前記高圧タンクの内部温度を測定する内部温度センサと、
前記内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部と、を備えるガス制御装置であって、
前記内部温度センサの出力異常を検知する異常検知部と、
前記高圧タンクの外部の環境温度を測定する環境温度センサと、
前記高圧タンクの内部圧力を測定する圧力センサと、
前記内部温度と前記放出量とを対応付けた第１情報と、前記環境温度と前記内部圧力と前記放出量とを対応付けた第２情報とを記憶する記憶部とを更に備え、
前記放出制御部は、
前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知されない場合に、前記内部温度センサにより測定される前記内部温度と前記第１情報とに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行い、
前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と前記第２情報とに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御装置。
請求項１に記載のガス制御装置であって、
前記高圧タンクが外部雰囲気から受け取る受熱量と、前記高圧タンクからの前記燃料ガスの放出に伴い前記高圧タンクが外部雰囲気に放出する放熱量と、が釣り合うときの前記環境温度と前記放出量とを対応付けた制御情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と、前記記憶部に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御装置。
請求項１に記載のガス制御装置であって、
前記高圧タンクの内部圧力を測定する圧力センサを更に備え、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と、前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と、に基づいて、前記放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御装置。
請求項３に記載のガス制御装置であって、
前記高圧タンクが外部雰囲気から受け取る受熱量と、前記高圧タンクからの前記燃料ガスの放出に伴い前記高圧タンクが外部雰囲気に放出する放熱量と、が釣り合うときの前記環境温度と前記放出量とを対応付けた制御情報を、前記内部圧力毎に記憶する記憶部を更に備え、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と、前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と、前記記憶部に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御装置。
請求項３に記載のガス制御装置であって、
複数段階の前記放出量と、前記内部圧力の複数の範囲と、前記環境温度の複数の範囲と、を対応付けた制御情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と、前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と、前記記憶部に記憶される前記制御情報と、に基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御装置。
燃料電池で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンクと、
前記高圧タンクの内部温度を測定する内部温度センサと、
前記内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部と、を備えるガス制御装置であって、
前記内部温度センサの出力異常を検知する異常検知部と、
前記高圧タンクの外部の環境温度を測定する環境温度センサと、を更に備え、
前記高圧タンクとして、第１タンクと、前記第１タンクよりも前記燃料ガスの貯蔵容量が少ない第２タンクと、を有し、
前記内部温度センサとして、前記第１タンクの前記内部温度を測定する第１内部温度センサと、前記第２タンクの前記内部温度を測定する第２内部温度センサと、を有し、
前記放出制御部は、
前記異常検知部により前記第１内部温度センサ及び前記第２内部温度センサの出力異常が検知されない場合に、前記第１内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて求められる前記放出量と、前記第２内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて求められる前記放出量と、のうち、低い値を選択して前記放出制御を行い、
前記異常検知部により前記第１内部温度センサのみに出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度に基づいて求められる前記放出量と、前記第２内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて求められる前記放出量と、のうち、低い値を選択して前記放出制御を行う、ガス制御装置。
ガス制御方法であって、
燃料電池で使用される燃料ガスを貯蔵する高圧タンクと、
前記高圧タンクの内部温度を測定する内部温度センサと、
前記内部温度センサにより測定される前記内部温度に基づいて、前記高圧タンクから前記燃料電池に放出する前記燃料ガスの放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの放出制御を行う放出制御部と、
前記内部温度センサの異常を検知する異常検知部と、
前記高圧タンクの外部の環境温度を測定する環境温度センサと、
前記高圧タンクの内部圧力を測定する圧力センサと、
前記内部温度と前記放出量とを対応付けた第１情報と、前記環境温度と前記内部圧力と前記放出量とを対応付けた第２情報とを記憶する記憶部とを使用し、
前記放出制御部は、
前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知されない場合に、前記内部温度センサにより測定される前記内部温度と前記第１情報とに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行い、
前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と前記第２情報とに基づいて、前記放出量を求め、求めた前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御方法。
請求項７に記載のガス制御方法であって、
前記高圧タンクの内部圧力を測定する圧力センサを更に使用し、
前記放出制御部は、前記異常検知部により前記内部温度センサの出力異常が検知される場合に、前記環境温度センサにより測定される前記環境温度と、前記圧力センサにより測定される前記内部圧力と、に基づいて、前記放出量を求め、前記放出量に基づいて、前記燃料ガスの前記放出制御を行う、ガス制御方法。