KR101820236B1 - 연료 전지 시스템의 제어 방법 - Google Patents

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

연료 전지와, 차량의 외판 부분에 마련된 연료 가스의 충전구를 통해 충전된 연료 가스를 저류하는 탱크와, 당해 탱크로부터 상기 연료 전지에 이르는 연료 관로를 개방 또한 폐쇄로 전환하는 메인 스톱 밸브를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서, 이하의 제어를 실시한다. 차량의 정차 중에 상기 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어가 실시되고 있는 경우, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하는 가스 충전의 실시가 검지되면, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 전환 제어한다.

Description

연료 전지 시스템의 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM}
본원은, 2015년 4월 24일에 출원된 출원 번호 제2015-89355호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두가 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 연료 전지 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
연료 전지 시스템에서는, 연료 전지의 발전 운전에 수반하여 연료 가스, 예를 들어 수소 가스가 소비되므로, 탱크에의 수소 가스 충전이 필요해진다. 이러한 연료 전지 시스템에 있어서, 수소 가스의 충전 시에, 가스 공급측과의 사이에서 가스 충전 시의 데이터를 통신하는 구성이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2011-156896호 공보에 기재된 시스템에서는, 탱크 내의 온도 데이터를 가스 공급측에 통신하고, 가스 공급측에서는 이 데이터에 기초하여 수소의 충전 속도 등을 제어하여, 수소의 충전을 행한다고 여겨지고 있다.
상기한 제어 방법은, 차량 탑재의 연료 전지 시스템과 가스 공급측이 통신에 의해 데이터를 교환하여 수소의 공급을 안전하게 행한다고 하는 점에서 우수하다. 한편, 연료 전지를 탱크와 함께 탑재한 차량에서는, 차량이 정차하고 있는 상태(차속＝0)라도, 연료 전지의 기능 유지 등의 면에서 필요해지는 제어가 있다. 차량이 정차하고 있다고 하는 것은, 연료인 수소의 충전이 가능하다고 하는 것이며, 이들 제어와 가스 충전이 동시에 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 경우의 연료 전지의 제어에 대해서는 충분한 검토가 이루어져 있지 않다. 예를 들어, 연료 전지의 운전 정지 기간에 있어서의 연료 전지 내에서의 수분의 동결 방지를 도모하는 관점에서, 탱크의 메인 스톱 밸브를 개방하여 가스 공급을 도모하는 경우가 있지만, 이러한 제어와 가스 충전의 관계를 어떻게 조정해야 하는지라고 하는 점은 검토되지 않았다.
또한, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스와 같은 어떠한 원인으로 리드가 개방 상태인 채로 되는 경우가 있을 수 있다. 그 경우에는, 리드가 개방 상태이므로, 가스 충전 조작자에 의한 가스 충전이 가능하지만, 연료 전지의 운전 상태에서 볼 때, 가스 충전을 행해도 되는지 여부의 검토 등은 특별히 이루어져 있지 않다. 이러한 경우, 즉, 연료 전지의 운전을 정지하고 있는 기간에 있어서의 연료 전지의 제어와 가스 충전의 관계를 정리하여, 조정할 필요가 있는 것을 발명자들은 발견하여 발명을 완성시켰다.
본 발명은 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 발명의 일 형태에 따르면, 연료 전지 시스템의 제어 방법이 제공된다. 이 제어 방법은, 연료 전지와, 차량의 외판 부분에 마련된 연료 가스의 충전구를 통해 충전된 연료 가스를 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 상기 연료 전지에 이르는 연료 관로를 개방 또한 폐쇄로 전환하는 메인 스톱 밸브를 구비하는 연료 전지 시스템의 제어 방법이며, 차량의 정차 중에 상기 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어가 실시되고 있는 경우, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하는 가스 충전의 실시를 검지하면, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 전환 제어한다.
이 형태의 연료 전지 시스템의 제어 방법에 따르면, 가스 충전을 우선하여, 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 하므로, 차량 정차 중에 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어가 실시되고 있어도, 가스 충전의 검지에 수반하여 메인 스톱 밸브를 폐쇄할 수 있다. 이 결과, 연료 전지의 운전 정지 기간에 있어서는, 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어를 가스 충전과 병행하여 행하지 않도록 할 수 있으므로, 안전성의 향상에 기여할 수 있다. 예를 들어, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스와 같은 어떠한 원인으로 연료 가스의 충전구를 덮는 리드가 개방 상태이므로 가스 충전이 이루어졌다고 해도, 가스 충전의 검지에 수반하여 메인 스톱 밸브는 밸브 폐쇄 상태로 전환되므로, 이 점으로부터도, 안전성의 향상을 담보할 수 있다.
(2) 상기한 형태의 연료 전지 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 연료 전지가 발전을 행하지 않는 운전 정지 기간에 있어서, 상기 가스 충전이 검지되지 않는 경우에는, 상기 연료 전지의 상태에 기초하여, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로 하는 제어의 실행을 허가하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 가스 충전이 이루어져 있지 않은 연료 전지의 운전 정지 기간에 있어서, 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어의 제어 목적을 달성할 수 있다.
(3) 상기한 형태의 연료 전지 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로 하는 제어는, 상기 연료 전지에 있어서의 수분의 동결이 일어날 수 있는 조건이 성립한 경우에 행해지는 제어로 해도 된다. 이와 같이 하면, 연료 전지에 있어서의 수분의 동결에 대응한 제어를 실시할 수 있다. 동결이 일어날 수 있는 조건이 성립한 경우에 행해지는 제어로서는, 수분을 배출하는 제어나 동결을 회피하는 제어 등이 있을 수 있다. 또한, 동결이 일어날 수 있는 조건이므로 실제로 동결이 일어나지 않더라도, 일어날 것이라고 예측되는 경우에 실행하는 제어여도 지장없다.
(4) 이러한 제어의 하나로서는, 소기 처리가 상정된다. 연료 전지에서는, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 수반하여 캐소드에 있어서 물이 생성되어, 그 생성수가 애노드의 측에 침투한다. 상기 형태의 연료 전지 시스템의 제어 방법에서는, 연료 전지에 있어서의 수분(생성수)의 동결이 일어날 수 있는 조건이 성립하면, 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어로서, 소기 처리가 실행된다. 이 결과, 메인 스톱 밸브의 개방에 의해, 연료 가스가 연료 전지, 상세하게는 애노드에 공급되고, 애노드로부터는 물이 배출된다. 이러한 소기 처리에 의해, 연료 전지에 있어서의 수분의 동결을 억제할 수 있고, 성능 저하의 억제를 도모할 수 있다. 엄동기나 한냉지에서는, 연료 전지의 운전 정지에 수반하여, 애노드에 있어서의 물의 동결이 일어날 수 있는 것이 우려되지만, 소기 처리를 행함으로써, 이러한 물의 동결에 기인하는 전해질막의 손상이나 가스 유로의 폐색을 예방할 수 있고, 연료 전지의 성능 저하를 회피 또는 억제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스에 의해 리드가 개방 상태인 채로 연료 전지의 운전 정지가 계속되는 경우가 있다. 그러나, 이러한 경우라도, 가스 충전이 검지되어 있지 않으면, 연료 전지에 있어서의 수분의 동결이 일어날 수 있는 조건이 성립함으로써, 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어의 실행과 그 후의 밸브 개방 유지에 의해 연료 전지에 연료 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 연료 전지에 있어서의 수분의 동결을 억제하여, 성능 저하의 억제를 도모할 수 있다.
(5) 상기 어느 하나의 형태의 연료 전지 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하기 위한 충전 관로의 관로 내 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하고, 상기 압력 센서의 출력이 소정의 기간에 걸쳐 계속해서 증대되고 있는 경우에, 상기 가스 충전의 실시를 검지하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 가스 충전이 이루어져 있는지를 정확하게 검지하는 확실도가 높아지므로, 메인 스톱 밸브를 부주의하게 밸브 개방 상태로 해 버리는 사태의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 형태로 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 연료 전지와, 차량의 외판 부분에 마련된 연료 가스의 충전구를 통해 충전된 연료 가스를 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 상기 연료 전지에 이르는 연료 관로를 개방 또한 폐쇄로 전환하는 메인 스톱 밸브와, 상기 메인 스톱 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하는 연료 전지 시스템이며, 상기 제어부는, 차량의 정차 중에 상기 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어가 실시됨과 함께, 상기 처리의 실시 중에, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하는 가스 충전의 실시를 검지하면, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 전환 제어하는 연료 전지 시스템으로서 실시 가능하다. 또한, 연료 전지 시스템을 탑재한 차량으로서의 형태 외에, 차량의 제어 방법 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태로서의 연료 전지를 탑재한 차량의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도.
도 2는 차량의 연료 가스의 충전부로부터 연료 탱크까지를 모식적으로 나타내는 설명도.
도 3은 차량 정지 시에 실행되는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 나타내는 흐름도.
도 4는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 처리의 상황을 설명하는 설명도.
도 5는 차량 정지 시에 실행되는 동결 방지 처치에 있어서의 처리를 나타내는 흐름도.
도 6은 차량 정지 시에 실행되는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리의 변형예를 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태로서의 연료 전지를 탑재한 차량(10)의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 차량(10)은, 연료 전지(100)와, 연료 전지(100)의 온도를 검출하는 온도 센서(105)와, 제어부(110)[ECU(Electronic Control Unit)라고도 함]와, 스타터 스위치(115)와, 요구 출력 검지부(120)와, 이차 전지(130)와, 전력 분배 컨트롤러(140)와, 구동 모터(150)와, 드라이브 샤프트(160)와, 동력 분배 기어(170)와, 차륜(180)과, 연료 탱크(200)를 구비한다.
연료 전지(100)는, 연료 가스와 산화제 가스를 전기 화학적으로 반응시켜 전력을 취출하기 위한 발전 장치이다. 연료 탱크(200)는, 연료 전지(100)에 사용되는 연료 가스를 저류한다. 본 실시 형태에서는, 연료 가스로서, 수소를 사용한다. 제어부(110)는, 요구 출력 검지부(120)로부터 취득한 요구 출력 신호값에 기초하여, 연료 전지(100)와 이차 전지(130)의 동작을 제어한다. 요구 출력 검지부(120)는, 차량(10)의 액셀러레이터(도시하지 않음)의 답입량을 검지하고, 그 답입량의 크기로부터, 운전자로부터의 요구 출력을 검지하고, 이 요구 출력을 요구 출력 신호로서 제어부(110)에 출력한다. 제어부(110)는, 요구 출력 신호로부터, 연료 전지(100)에 요구하는 요구 전력량을 산출한다. 스타터 스위치(115)는, 차량(10)의 기동, 정지를 전환하는 메인 스위치이다.
이차 전지(130)는, 차량(10)의 기동 직후 등, 연료 전지(100)의 발전력이 작은 경우에, 차량(10)을 움직이게 하기 위한 전력원으로서도 사용된다. 이차 전지(130)로서, 예를 들어 니켈 수소 전지나, 리튬 이온 전지를 채용하는 것이 가능하다. 이차 전지(130)에의 충전은, 예를 들어 연료 전지(100)로부터 출력되는 전력을 사용하여 직접 충전하는 것이나, 차량(10)이 감속할 때에 차량(10)의 운동 에너지를 구동 모터(150)에 의해 회생하여 충전하는 것에 의해 행하는 것이 가능하다.
전력 분배 컨트롤러(140)는, 제어부(110)로부터의 명령을 받아, (1) 연료 전지(100)로부터 구동 모터(150)에 인출하는 전력과, (2) 이차 전지(130)로부터 구동 모터(150)에 인출하는 전력과, (3) 구동 모터(150)에 의해 회생된 전력을 이차 전지(130)에 보내는 전력 등을 종합적으로 제어한다. 구동 모터(150)는, 차량(10)을 움직이게 하기 위한 원동기로서 기능한다. 또한, 구동 모터(150)는, 차량(10)이 감속할 때에는, 차량(10)의 운동 에너지를 전기 에너지로 회생하는 발전기로서 기능한다. 드라이브 샤프트(160)는, 구동 모터(150)가 발하는 구동력을 동력 분배 기어(170)에 전달하기 위한 회전축이다. 동력 분배 기어(170)는, 좌우의 차륜(180)에 구동력을 분배한다.
도 2는 차량(10)의 연료 가스의 충전부로부터 연료 탱크까지를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 2에서는, 수소 스테이션(50)의 일부도 도시하고 있다. 차량(10)은, 연료 탱크로서 2개의 연료 탱크(200)를 구비하고, 연료 가스의 공급측에는, 리드 박스(300) 내에 설치된 리셉터클(215)과, 리셉터클(215)로부터 연료 탱크(200)의 각각에 접속된 연료 가스 충전관(210)과, 역지 밸브(220)를 구비한다. 또한 연료 탱크(200)로부터 가스를 취출하는 측에는, 각 연료 탱크(200)마다, 연료 가스 공급관(240)과, 메인 스톱 밸브(245)와, 레귤레이터(250)와, 압력 센서(260, 265)를 구비한다. 한편, 수소 스테이션(50)은, 가스 탱크(500)와, 가스 공급 호스(510)와, 노즐(520)과, 밸브(530)와, 적외선 송수신기(550)를 구비한다.
리셉터클(215)은, 수소가 충전될 때의 수소 충전구이며, 가스 충전 시에 가스 충전 조작자의 조작에 의해 수소 스테이션(50)의 노즐(520)이 장착된다. 리셉터클(215)은, 노즐(520)의 장착 개소에 역류 방지 밸브(218)를 구비하고, 충전된 수소의 역류를 저지한다. 연료 가스 충전관(210)은, 리셉터클(215)과, 연료 탱크(200)를 접속하고 있다. 역지 밸브(220)는, 리셉터클(215)과 연료 탱크(200) 사이에 배치되고, 연료 탱크(200)에 충전된 수소가 리셉터클(215)에 역류하지 않도록 한다.
연료 탱크(200)로부터 연료 전지(100)에 이르는 연료 가스 공급관(240)에는, 연료 탱크(200)의 측으로부터, 메인 스톱 밸브(245)와 레귤레이터(250)가 배치되어 있다. 메인 스톱 밸브(245)는, 연료 가스 공급관(240)의 개폐를 통해 연료 탱크(200)로부터 연료 전지(100)에의 수소 가스 공급 또는 가스 공급 정지를 전환한다. 연료 가스 충전관(210)의 관내 압력은, 압력 센서(260)에 의해 검출되고, 그 검출 압력(충전 관로 압력 P)은 제어부(110)에 출력된다. 연료 가스 공급관(240)의 관내 압력은, 압력 센서(265)에 의해 검출되고, 그 검출 압력도 제어부(110)에 출력된다. 연료 가스 충전관(210)의 관내 압력은, 가스 충전에 수반하여 승압하고, 가스 충전 후에는, 가스 소비에 수반하는 연료 탱크(200)의 압력 저하에 수반하여 저하된다. 즉, 연료 가스 충전관(210)의 관내 압력은, 연료 가스 공급관(240)의 측의 역지 밸브(220)의 작용과 탱크 구금 내의 밸브 기구에 의해, 연료 탱크(200)의 압력에 추종하여 변화한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연료 탱크(200)는 2개 있고, 역지 밸브(220), 메인 스톱 밸브(245), 레귤레이터(250)도, 각 연료 탱크(200)에 대응하여 각각 2개 있다.
리셉터클(215)이 배치되어 있는 리드 박스(300)는, 리드(310)와, 힌지(315)와, 리드 오프너(320)와, 리드 개방 버튼(325)과, 리드 센서(330, 340)와, 적외선 송수신기(350)를 구비한다. 리드(310)는, 리드 박스(300)의 덮개이며, 힌지(315)에 의해 리드 박스(300)의 개구부를 개폐 가능하게 설치되어 있다. 리드 박스(300)의 힌지(315)와 반대측에는, 리드 오프너(320)가 설치되어 있다. 리드 개방 버튼(325)이 조작되면, 리드 오프너(320)가 동작하여, 리드(310)가 개방된다. 리드 오프너(320)는, 리드(310)가 가스 충전 조작자에 의해 정상적으로 폐쇄되면, 리드(310)를 로크한다. 또한, 리드 오프너(320)와는 별도로, 리드 로크 기구를 설치하도록 해도 된다.
리드 박스(300)에는 2개의 리드 센서(330, 340)가 설치되어 있다. 제1 리드 센서(330)는, 리드 오프너(320)의 근방에 설치되어 있고, 제2 리드 센서(340)는, 힌지(315)의 근방에 설치되어 있다. 리드(310)가 개폐될 때, 제1 리드 센서(330)와 제2 리드 센서(340)는, 리드(310)의 개방도가 다른 상태에서 리드(310)가 개방되어 있는지 여부를 나타내는 신호를 발한다. 즉, 이 양 리드 센서는, 리드(310)가 갖는 도시하지 않은 압박용 돌기에 대응하여 배치되어 있고, 리드(310)가 폐쇄되면 압박 돌기에 압박되어 폐쇄 신호를 제어부(110)에 출력한다. 또한, 리드(310)가 개방되면, 압박 돌기에 의한 압박이 해제되어 개방 신호를 제어부(110)에 출력한다. 또한, 제1 리드 센서(330)와 제2 리드 센서(340)는, 리드(310)의 개방도가 다른 상태에서 리드(310)가 개방되어 있는지 여부를 나타내는 신호를 발할 수 있으면, 각각, 리드 오프너(320)의 근방 및 힌지(315)의 근방에 배치되어 있지 않아도 된다. 또한, 기계적인 검출에 한정되지 않고, 광학적으로 리드(310)의 개폐를 검출하는 타입의 것이어도 지장없다.
적외선 송수신기(350)는, 리셉터클(215)의 근방에 설치되고, 수소 스테이션(50)의 적외선 송수신기(550)와 통신을 행한다. 또한, 수소 스테이션(50)의 적외선 송수신기(550)와 통신이 가능하면, 적외선 송수신기(350)는, 리셉터클(215)의 근방에 배치되지 않아도 된다. 또한, 적외선 통신에 한하지 않고, 유선에 의한 통신, 무선 LAN 등에 의한 통신으로 대체하는 것도 가능하다.
수소 스테이션(50)은, 가스 탱크(500)와, 가스관(505)과, 가스 공급 호스(510)와, 노즐(520)과, 밸브(530)와, 적외선 송수신기(550)를 구비한다. 가스 탱크(500)는, 수소를 저장하는 탱크이다. 가스 탱크(500)로부터 노즐(520)에는, 가스관(505)과, 가스 공급 호스(510)를 통해 가스가 공급된다. 가스 공급 호스(510)는, 가스 탱크(500)와, 노즐(520)을 연결하는 플렉시블한 관이다. 가스관(505)에는, 밸브(530)가 설치되어 있다. 수소 스테이션(50)에서의 가스 충전 시에는, 차량(10)(도 1 참조)은, 스테이션 내의 충전 포지션에 정차되고, 스타터 스위치(115)가 오프로 된다. 이어서, 리드 개방 버튼(325)의 조작에 의해 리드 오프너(320)가 동작하여 리드(310)를 개방한다. 이 상태에서, 가스 충전 조작자는, 노즐(520)을 리셉터클(215)에 접속 조작한다. 가스 충전이 종료되면, 가스 충전 조작자는, 노즐(520)을 리셉터클(215)로부터 분리하고, 리드(310)를 수동으로 폐쇄한다. 리드(310)가 가스 충전 조작자에 의해 정상적으로 폐쇄되면, 리드(310)는, 리드 오프너(320)에 의해 로크된다.
제어부(110)는, CPU, ROM, RAM 등을 구비한 컴퓨터로서 구성되고, 요구 출력 검지부(120)로부터 취득한 요구 출력 신호에 대응한 요구 전력량의 산출, 산출한 요구 전력량을 얻기 위한 연료 전지(100) 및 이차 전지(130)의 구동 제어 외에, 차량 정지 시의 동결 방지 처치나 이차 전지(130)의 긴급 충전 처치 등을 소정의 조건의 성립을 대기하여 실행한다.
도 3은 차량 정지 중에 실행되는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 나타내는 흐름도이며, 도 4는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 처리의 상황을 설명하는 설명도이다. 도 3에 나타내는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리는, 차량이 정차되고, 스타터 스위치(115)가 오프로 된 상태라도, 이차 전지(130)로부터의 전력의 공급을 받는 제어부(110)에 의해 소정 시간마다 반복해서 실행된다. 이 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리 루틴이 개시되면, 제어부(110)는, 차속 V가 제로인지 여부, 즉, 차량(10)이 정지 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S100). 여기서, 차량은 정지 상태가 아니라고 판정하면, 차량(10)은 주행 중인 것으로 하여, 일단, 본 루틴을 종료한다.
스텝 S100에서 차량이 정차 중이라고 판정하면, 제어부(110)는, 연료 가스 충전관(210)에 있어서의 압력 센서(260)의 센서 출력(충전 관로 압력 P)을 판독하고, 이 충전 관로 압력 P를 소정의 기억 영역에 기억한다(스텝 S105). 또한, 스텝 S100에서, 차속 V＝0으로 판정하고 있고, 본 루틴의 실행 조건이기도 한 스타터 스위치(115)가 오프이므로, 연료 전지(100)에 있어서는, 운전을 정지하고 있게 되고, 스텝 S105 이후의 처리는, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서 이루어지게 된다. 전술한 바와 같이, 스타터 스위치(115)가 오프로 되어 있어도, 제어부(110)의 일부에는, 이차 전지(130)로부터 전력이 공급되고, 도 3에 나타내는 흐름도에 따라, 처리를 실행 가능하다.
스텝 S105에 이어서, 제어부(110)는, 판독한 충전 관로 압력 P의 평균화를 행하여 평균 압력 Psm을 산출하여, 산출한 평균 압력 Psm을 소정의 기억 영역에 기억한다(스텝 S110). 본 실시 형태에서는, 충전 관로 압력 P의 평균화를, 주지의 시상수로 적분하는 처리에 의해 행하였다. 평균화는, 단순한 가산 평균이나 가중치 부여 평균(평활화 처리)에 의해도 된다. 이어서, 제어부(110)는, 스텝 S105에서 판독한 충전 관로 압력 P의 압력 추이를 파악한다(스텝 S115). 이 압력 추이는, 판독한 충전 관로 압력 P로부터 대비 기준 압력 Plock를 감산한 차분 압력 ΔP의 추이로 파악된다. 대비 기준 압력 Plock의 초기값은, 연료 가스 충전관(210)의 관내 압력 P0(㎫)으로 되어 있다. 스텝 S115 이후의 각 처리의 설명에 있어서는, 판독한 충전 관로 압력 P가, 승압 추이를 파악할 수 없는 기간 1(비승압 추이)로부터 승압 추이가 파악되는 기간 2(승압 추이)로 바뀌어 가는 것을 상정하여 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 충전 관로 압력 P의 추이가 기간 1의 비승압 추이이면, 스텝 S100에서 차량이 정차 중이라고 판정한 후 이것에 이어지는 충전 관로 압력 P의 판독·기억(스텝 S105), 충전 관로 압력 P의 평균화(스텝 S110), 차분 압력 ΔP의 산출(스텝 S115)이 이루어지고, 스텝 S120에서는, 차분 압력 ΔP가 역치 압력 Pα 이상인지 여부가 판정된다. 이 역치 압력 Pα는, 리셉터클(215)(도 2 참조)로부터 실제로 가스 충전이 행해졌을 때에, 연료 가스 충전관(210)에서 당연히 나타나는 관로 내 압력의 초기 상승값(예를 들어, 2∼3㎫)으로서 규정되어 있다.
차분 압력 ΔP가 역치 압력 Pα보다 작은 기간 1인 비승압 추이에 충전 관로 압력 P가 속해 있는 동안에, 스텝 S120에서 판정은 「"아니오"」가 되고, 그 후, 스텝 S110에서 평균화한 평균 압력 Psm을 대비 기준 압력 Plock으로서 세트하는 처리(스텝 S125), 승압 카운터 CTa에 카운터 역치 β를 세트하는 처리(스텝 S130)를 순차적으로 실행하고, 일단, 본 루틴을 종료한다. 따라서, 충전 관로 압력 P의 추이가 비승압 추이인 상황하에서는, 이들 처리(스텝 S125 및 스텝 S130)가 반복해서 실행된다. 이에 의해, 충전 관로 압력 P의 추이가 비승압 추이인 상황하에서는, 대비 기준 압력 Plock은, 항상 최신의 평균 압력 Psm으로 되고, 승압 카운터 CTa는 카운터 역치 β의 상태가 된다.
한편, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀌면, 차분 압력 ΔP는 역치 압력 Pα 이상이 되므로, 제어부(110)는, 스텝 S120에서의 판정은 「"예"」가 되고, 후술하는 스텝 S135 이후로 진행한다. 즉, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀌면, 스텝 S125에 의한 평균 압력 Psm의 대비 기준 압력 Plock에의 세트가 이루어지지 않는다. 따라서, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 대비 기준 압력 Plock은, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정된다. 이로 인해, 승압 추이의 상황에서는, 스텝 S115에서의 차분 압력 ΔP는, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm을 충전 관로 압력 P로부터 감산함으로써 산출된다.
제어부(110)는, 충전 관로 압력 P가 승압 추이의 상황이므로 스텝 S120에서의 판정에 이어서, 승압 카운터 CTa의 값을 값 1만큼 감산하고(스텝 S135), 이어서, 이 승압 카운터 CTa가 값 제로인지 여부를 판정한다(스텝 S140). 스텝 S140에서 CTa≠0이라고 판정하면, 제어부(110)는 일단, 본 루틴을 종료한다. 이에 의해, 충전 관로 압력 P가 승압 추이의 상황이면, 도 3의 처리가 호출될 때마다, 승압 카운터 CTa의 감산(스텝 S135)이 반복된다. 그리고, 충전 관로 압력 P가 승압 추이의 상황이므로 승압 카운터 CTa의 감산이 계속되고, 점차로, 승압 카운터 CTa가 값 제로가 되면, 제어부(110)는, 스텝 S140에서의 판정에 이어서, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX(초기값 제로)에 값 1을 세트하여(스텝 S145), 본 루틴을 종료한다. 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX는, 메인 스톱 밸브(245)(도 2 참조)의 동작을 허가하는 취지를 나타내는 플래그이며, 후술하는 동결 방지 처치에 있어서, 메인 스톱 밸브(245)의 구동 판정에 사용된다.
스텝 S120 및 스텝 S140에서의 판정이 모두 「"예"」가 되는 상황, 즉, 승압 추이가, 충전 관로 압력 P의 카운터 역치 β에 대응한 시간을 상회하는 기간에 걸쳐 발생하는 것은, 연료 가스 충전관(210)을 거친 가스 충전에 수반하여 나타난다. 따라서, 스텝 S120의 판정에 이어지는 스텝 S135∼145까지의 처리는, 차량(10)이 정지 중(스텝 S100:「"예"」)이며, 실제로 가스 충전이 이루어져 가스 충전이 검지되면(스텝 S120:「"예"」), 실행되고, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX가 설정되게 된다. 또한, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX는, 가스 충전이 행해지고 있는 것을 검출하였을 때에 값 1로 세트되어 있으므로, 예를 들어 가스의 충전 작업의 종료나 리드(310)의 폐쇄의 검출 등의 타이밍에, 초기값 제로로 리셋하도록 하면 된다. 가스 충전 작업의 완료는, 예를 들어 적외선 송수신기(350)가 적외선 통신을 통해 수소 스테이션(50)측으로부터 수취한 정보에 기초하여 판단할 수 있다.
도 5는 차량 정지 시에 실행되는 동결 방지 처치에 있어서의 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 동결 방지 처치는, 스타터 스위치(115)(도 1 참조)가 오프 상태에 있을 때에 제어부(110)에 의해 소정 시간마다 반복해서 실행되고, 우선, 제어부(110)는, 연료 전지(100)가 발전 운전을 정지하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 S210). 스타터 스위치(115)가 오프로 되어 있으면, 통상은 연료 전지(100)는 발전 운전을 행하지 않지만, 만약을 위하여 판정한다. 이 판정은, 요구 출력 검지부(120)(도 1 참조)로부터의 발전 요구의 유무 등으로부터 내려지고, 여기서, 정지 중이 아니라고 판정하면, 아무런 처리를 행하는 일 없이, 일단, 본 루틴을 종료한다.
스텝 S210에서 연료 전지가 정지하고 있다고 판정하면, 제어부(110)는, 연료 전지(100)(도 2 참조)에 설치한 온도 센서(105)의 출력에 기초하여, 연료 전지 온도 Tf가 역치 온도 Tc 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S220). 이 역치 온도 Tc는, 연료 전지(100)에 있어서, 생성수의 동결이 일어날 수 있는 온도로서 미리 규정한 온도이다. 스텝 S220에서 연료 전지의 온도 Tf가 역치 감도 Tc 이하라고 판정하면, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서, 연료 전지(100) 내의 물의 동결이 일어날 수 있다고 하는 소정의 조건이 성립하고 있다고 판단할 수 있다. 연료 전지(100) 내에는, 그 운전 중의 생성수 등이 남아 있는 경우가 있을 수 있다. 제어부(110)는, 연료 전지(100)의 온도 Tf가 역치 온도 Tc 이하가 아니라고 판정하면(스텝 S220), 아무런 처리를 행하는 일 없이, 일단, 본 루틴을 종료한다. 또한, 스텝 S220의 판정은, 도시하지 않은 외기온 센서에 의해 검출된 연료 전지 주위 온도를, 소정의 역치 온도와 비교하여 내리도록 해도 된다.
한편, 연료 전지의 온도 Tf가 역치 온도 Tc 이하라고 판정하면(스텝 S220), 제어부(110)는, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX가 값 1인지 여부를 판정한다(스텝 S230). 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX는, 도 3에 나타낸 처리 루틴에 의해, 연료 탱크(200)에의 수소 가스의 충전이 행해졌다고 판단된 경우에 값 1로 설정되어 있다. 스텝 S230에서 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX가 값 1이 아니라고 판정하면, 제어부(110)는, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서의 생성수의 동결을 방지하기 위한 보호 처치를 실행하기 위해, 메인 스톱 밸브(245)(도 2 참조)에 밸브 개방 신호를 출력하여 메인 스톱 밸브(245)를 개방하고, 이에 의해, 연료 탱크(200)로부터 연료 전지(100)에, 상세하게는 연료 전지(100)의 애노드에 수소 가스를 소정 시간만큼 공급하는 처리를 행한다(스텝 S240). 그 후, 본 루틴을 종료한다. 또한, 스텝 S240에서의 가스 공급(가스 퍼지)에 의해, 연료 전지(100)의 애노드로부터는 물이 배출되고, 연료 전지(100) 내에서의 물의 동결 방지가 도모된다.
스텝 S230에서, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX가 값 1이라고 판정하면, 제어부(110)는, 연료 전지(100)의 온도 Tf가 낮고 동결 방지를 위한 보호 처치를 실행해야 하지만, 메인 스톱 밸브(245)에 밸브 폐쇄 신호를 출력하여 메인 스톱 밸브(245)를 폐쇄하고(스텝 S250), 보호 처치를 실시하지 않는 것으로 한다. 그 후, 일단, 본 루틴을 종료한다. 스텝 S250에서의 메인 스톱 밸브(245)의 밸브 폐쇄 신호 출력이, 동결 방지를 위한 보호 처치(스텝 S240)가 실행되고 있는 도중에 내보내어지면, 그때까지 실행되고 있었던 동결 방지를 위한 가스 공급(가스 퍼지)이 중지된다. 이 가스 퍼지의 비실시 혹은 중지는, 수소 가스의 충전이 완료되어, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX가 리셋(FX＝0)되고, 다음회 이후의 본 루틴의 스텝 S230에서 판정 처리가 이루어질 때까지 계속되게 된다.
스텝 S230에 있어서 플래그 FX가 값 1이라고 하는 판정은, 차량의 정지 중에, 실제로 가스 충전이 이루어지고, 도 3의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리에 있어서의 스텝 S135∼145까지의 처리가 순차적으로 실행된 결과, 내려지게 된다.
이상 설명한 구성을 갖는 본 실시 형태의 차량(10)은 다음의 이점을 갖는다. 차량(10)이 정지하고 있는 기간에 있어서, 예를 들어 수소 스테이션(50)에 정지하고 있는 기간에 있어서, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스에 의해, 리드(310)가 개방 상태로 된 채인 경우가 있을 수 있다. 구체적으로는, 가스 충전 조작자가 제1 리드 센서(330)를 손가락으로 압박한 채, 리드(310)를 폐쇄하지 않거나 또는 불완전하게 폐쇄한 것으로 하면, 리드(310)가 폐색되었다고 하는 신호가 출력되지만, 실제로는 리드(310)를 개방 상태인 채로 할 수 있다. 따라서, 연료 전지(100)가 운전을 정지하고 있는 운전 정지 기간에 있어서의 가스 퍼지 등의 보호 처치가 실행 가능한 상황이라도, 가스 충전이 실행 가능해질 수 있다. 본 실시 형태의 차량(10)은, 다음과 같이 하여, 이러한 상황에 대처한다.
우선, 본 실시 형태의 차량(10)은, 상기한 바와 같이 가스 충전도 보호 처치도 실행 가능한 상황하에서는, 연료 탱크(200)에의 연료 가스 충전이 검지되면(도 3:스텝 S120에서의 「"예"」의 판정과 이것에 이어지는 스텝 S135∼스텝 S140), 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX에의 값 1의 세트를 받아(도 3:스텝 S145 및 도 5:스텝 S230의 판정), 메인 스톱 밸브(245)의 개방을 허가하지 않거나, 또는, 개방하고 있는 메인 스톱 밸브(245)를 폐쇄한다(스텝 S250). 따라서, 본 실시 형태의 차량(10)에 따르면, 메인 스톱 밸브(245)의 개방을 수반하는 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서의 가스 퍼지 등의 보호 처치를 중지, 혹은 비실시로 함으로써, 가스 충전이 이루어지고 있는 상황하에서의 안전성의 향상을 담보할 수 있다.
그 반면, 본 실시 형태의 차량(10)은, 연료 탱크(200)에의 수소 가스(연료 가스)의 가스 충전이 검지되어 있지 않으면(스텝 S120:「"아니오"」), 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서 수분의 동결이 일어날 수 있는 역치 온도 Tc까지 연료 전지 온도 Tf가 저하되면(스텝 S220:「"예"」), 메인 스톱 밸브(245)를 운전 정지 기간에 있어서 개방하여(스텝 S240), 연료 탱크(200)로부터 연료 전지(100)에의 가스 공급(수소 가스 공급)을 도모하고, 애노드로부터 물을 배출한다. 따라서, 본 실시 형태의 차량(10)에 따르면, 운전 정지 기간에 있어서의 연료 전지(100)의 보호 처치가 실행되고, 수분 동결에 수반하는 성능 저하를 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태의 차량(10)에 따르면, 가스 충전이 이루어지고 있는 상황하에서는, 연료 전지(100)에의 가스 공급을 중지 또는 비실시로 함으로써, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서의 안전성의 향상을 담보한 후에, 동결 방지를 위한 가스 공급의 실행 기회를 확보하여 연료 전지(100)의 보호를 도모할 수 있다.
본 실시 형태의 차량(10)은, 연료 가스 충전관(210)에 설치된 압력 센서(260)의 출력(충전 관로 압력 P)이 승압 카운터 CTa로 규정된 소정의 계속 기간에 걸쳐 계속해서 증대되고 있으면(스텝 S120의 판정과 이것에 이어지는 스텝 S135∼S140), 연료 탱크(200)에의 가스 충전이 이루어지고 있다고 검지하여, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX를 값 1로 세트한다(스텝 S145). 따라서, 본 실시 형태의 차량(10)에 따르면, 연료 탱크(200)에의 가스 충전을 높은 확실도로 검지할 수 있으므로, 연료 전지(100)에의 가스 공급을 부주의하게 중지 또는 비실시로 해 버리는 사태를 회피하여, 연료 전지 보호의 실효성을 높일 수 있다.
본 실시 형태의 차량(10)은, 충전 관로 압력 P에 기초한 가스 충전 검지를 행하는 데 있어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후에서는, 대비 기준 압력 Plock을, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정하였다(스텝 S125). 따라서, 다음의 이점이 있다.
도 3의 충전 관로 압력 P의 평균화(스텝 S110)는, 승압 추이하고 있는 충전 관로 압력 P에 대해서도 이루어지므로, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후의 평균 압력 Psm은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 충전 관로 압력 P의 승압 추이에 수반하여 상승한다. 따라서, 대비 기준 압력 Plock을, 승압 추이하고 있는 충전 관로 압력 P에 대해 도 3의 스텝 S110에서 그때마다 산출한 평균 압력 Psm으로 하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 충전 관로 압력 P와 평균 압력 Psm(＝대비 기준 압력 Plock)의 차분 압력 ΔP는, 승압 추이한 당초의 차분 압력 ΔP와 그다지 바뀌지 않는다. 이에 반해, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후에서는, 스텝 S120에서의 판정은 「"아니오"」가 되지 않으므로 스텝 S125로 이행하지 않는다. 이로 인해, 대비 기준 압력 Plock은, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정되어 차분 압력 ΔP를 현저화할 수 있으므로, 높은 확실도로 가스 충전을 검지할 수 있다.
다음으로, 변형예에 대해 설명한다. 도 6은 차량 정지 시에 실행되는 변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리는, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후에 있어서, 센서 출력값인 충전 관로 압력 P가 노이즈의 중첩 등의 영향으로 일시적으로 저하되는 것을 상정하고, 이것에 대처한 점에 특징이 있다.
도 6에 나타내는 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리는, 도 3에 나타낸 판별 처리와 마찬가지로, 제어부(110)에 의해 소정 시간마다 반복해서 실행된다. 또한 그 처리의 내용은, 도 3에 나타낸 판별 처리와, 스텝 S122, S160, S165가 더하여진 점을 제외하고 동일하다. 도 3에 나타낸 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리와 마찬가지로, 차량 정지 상태의 판정(스텝 S100)으로부터 차분 압력 ΔP와 역치 압력 Pα의 대비 판정(스텝 S120)까지의 일련의 처리를 실행하고, 스텝 S120에서 차분 압력 ΔP가 역치 압력 Pα 이상이 아니라고 판정하면, 압력 강하 카운터 CTb를 카운터 역치 γ와 대비한다(스텝 S160). 이 카운터 역치 γ는, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 이후에 있어서, 충전 관로 압력 P가 저하된 경우에, 그 압력 저하가 노이즈의 중첩 등의 영향으로 일어났다고 판단할 만한 경과 시간에 상당하는 카운터 역치로 되어 있다. 이 카운터 역치 γ는, 노이즈의 영향을 제거 가능한 정도의 짧은 시간의 검출에 사용되는 값이며, 상술한 승압 카운터 CTa로 세트되는 카운터 역치 β보다 작다(γ＜＜β). 압력 강하 카운터 CTb에는, 스타터 스위치(115)(도 2 참조)의 오프 조작 시점에서 상기한 카운터 역치 γ 또는 카운터 역치 γ보다 큰 값이 초기값으로서 세트되어 있다. 따라서, 충전 관로 압력 P가 도 4에 나타내는 비승압 추이에 계속해서 속해 있는 상황하에서는, 제어부(110)는, 압력 강하 카운터 CTb는 카운터 역치 γ보다 크다고 판정하고(스텝 S160), 스텝 S110에서 평균화한 평균 압력 Psm의 대비 기준 압력 Plock에의 세트(스텝 S125), 승압 카운터 CTa에의 카운터 역치 β의 세트(스텝 S130)를 순차적으로 실행하고, 일단, 본 루틴을 종료한다. 이로 인해, 이 변형예에 있어서도, 충전 관로 압력 P의 추이가 비승압 추이인 상황하에서는, 평균 압력 Psm의 대비 기준 압력 Plock에의 세트와(스텝 S125), 승압 카운터 CTa에의 카운터 역치 β의 세트(스텝 S130)가 반복해서 실행된다. 이에 의해, 충전 관로 압력 P의 추이가 비승압 추이인 상황하에서는, 대비 기준 압력 Plock은, 항상 최신의 평균 압력 Psm으로 되고, 승압 카운터 CTa는 카운터 역치 β인 채로 유지된다.
한편, 충전 관로 압력 P가 도 4에 나타내는 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀌면(스텝 S120:「"예"」), 압력 강하 카운터 CTb는, 값 0으로 리셋된다(스텝 S122). 그와 같이 하면, 충전 관로 압력 P의 검출값이 일단 승압 추이가 된 후에 도 4의 비승압 추이의 상황으로 복귀된 경우에는, 스텝 S160에서는, 압력 강하 카운터 CTb(＝0)는 카운터 역치 γ보다 작다고 판정된다. 스텝 S160에서 이 판정이 이루어지면, 제어부(110)는, 압력 강하 카운터 CTb의 값을 값 1만큼 가산하고(스텝 S165), 본 루틴을 종료한다.
스텝 S160에서, 압력 강하 카운터 CTb가 카운터 역치 γ보다 작다고 하는 판정이, 충전 관로 압력 P가 실제로 저하됨으로써 이루어진 경우에는, 충전 관로 압력 P는, 그 이후에 있어서 비승압 추이에 계속해서 속하므로, 본 루틴이 반복해서 실행됨으로써, 압력 강하 카운터 CTb는 인크리먼트되고, 점차로 카운터 역치 γ 이상이 되므로, 스텝 S160에서의 판단은 「"아니오"」가 되고, 상술한 바와 같이 평균 압력 Psm의 대비 기준 압력 Plock에의 세트(스텝 S125) 이후의 처리가 실행된다. 그런데, 충전 관로 압력 P가 노이즈의 중첩 등의 영향을 받아 일시적으로 저하된 경우이면, 압력 강하 카운터 CTb는 카운터 역치 γ보다 작다고 하는 판정(스텝 S160)에 이어서, 압력 강하 카운터 CTb의 가산(스텝 S165)이 행해지지만, 압력 강하 카운터 CTb가 카운터 역치 γ에 도달하지 않는 동안에, 차분 압력 ΔP는 역치 압력 Pα보다 커진다. 이 결과, 스텝 S120에서의 판단은 「"예"」가 되고, 평균 압력 Psm을 대비 기준 압력 Plock으로 세트하는 처리(스텝 S125)가 이루어지지 않으므로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 대비 기준 압력 Plock은, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정된다. 또한, 승압 카운터 CTa에 대해서도, 카운터 역치 β의 세트가 이루어지지 않는다.
이러한 일시적인 충전 관로 압력 P의 저하가 해소되면, 충전 관로 압력 P는, 일시적인 저하를 일으키기 전의 승압 추이에 다시 속하게 된다. 따라서, 압력 저하의 해소 이후의 본 루틴의 스텝 S115에서는, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정된 대비 기준 압력 Plock과 실제의 충전 관로 압력 P의 차분 압력 ΔP가 산출되고, 스텝 S120에서는, 차분 압력 ΔP는 역치 압력 Pα 이상이라고 다시 판정된다. 이 판정에 이어서, 제어부(110)는, 스텝 S120에서 차분 압력 ΔP가 역치 압력 Pα 이상이 아니라고 판정된 이후의 경과 시간을 나타내는 압력 강하 카운터 CTb를 값 제로로 리셋한다(스텝 S122). 또한, 이 카운터 리셋은, 충전 관로 압력 P가 승압 추이에 계속해서 속하는 경우에도 실행되지만, 이러한 경우에는, 스텝 S120에서 차분 압력 ΔP가 역치 압력 Pα 이상이 아니라고 하는 판정은 이루어지지 않으므로, 특별한 지장은 없다.
압력 강하 카운터 CTb의 리셋 후에는, 상술한 실시 형태에 있어서의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리와 마찬가지의 처리(스텝 S135∼S145)를 실행하고, 점차로, 승압 카운터 CTa가 값 제로가 되면(스텝 S140:「"예"」), 제어부(110)는, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX(초기값 제로)에 값 1을 세트하여(스텝 S145), 본 루틴을 종료한다.
이상 설명한 변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 행하는 차량(10)에 의해서도, 상술한 바와 같이, 가스 충전이 이루어지고 있는 상황하에서는, 연료 전지(100)에의 가스 공급을 중지 또는 정지함으로써, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서의 안전성의 향상을 담보한 후에, 동결 방지를 위한 가스 공급의 실행 기회를 확보하여 연료 전지(100)의 보호를 도모할 수 있다. 이것에 더하여, 변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 행하는 차량(10)에 따르면, 다음의 이점이 있다.
변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 행하는 차량(10)은, 승압 추이하고 있었던 충전 관로 압력 P가 저하되어도, 압력 저하가 노이즈 중첩 등에 기인한 단시간 내의 압력 저하이며, 충전 관로 압력 P가 그 후, 단기간 내에 승압 추이로 복귀되면, 대비 기준 압력 Plock을, 충전 관로 압력 P가 승압 추이로 바뀌기 직전의 비승압 추이 시의 평균 압력 Psm에 고정한 상태로 한다. 또한, 승압 카운터 CTa도 초기화하지 않고 고정한다. 따라서, 이 변형예의 메인 스톱 밸브 동작 허가의 판별 처리를 행하는 차량(10)에 따르면, 일시적인 충전 관로 압력 P의 압력 저하가 일어나도, 충전 관로 압력 P가 비승압 추이로부터 승압 추이로 바뀐 당초부터의 경과 시간에 의해, 가스 충전의 유무를 높은 확실도로 검지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태나 실시예, 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은, 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히, 대체나 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.
상기한 실시 형태에서는, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스와 같은 어떠한 원인으로 리드가 개방 상태인 채에서의 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서, 가스 충전과 평행하여 실행될 수 있는 제어를, 수분 동결 방지를 위한 메인 스톱 밸브(245)의 개방을 수반하는 가스 퍼지 제어(보호 처리)로 하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서, 차실 내의 오디오 기기나 전조등, 차내등과 같은 보조 기계류에서의 이차 전지(130)의 전력 소비가 진행되고, 이차 전지(130)의 충전 전력이 거의 모두 방전되어 버리는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에는, 운전 정지 해제 후의 차량 주행에 대비하여, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서, 이차 전지(130)를 긴급 피난적으로 충전할 필요도 있을 수 있다. 따라서, 가스 충전 조작자의 부주의나 폐쇄 조작 미스와 같은 어떠한 원인으로 리드가 개방 상태인 채에서의 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서, 가스 충전과 평행하여 실행될 수 있는 제어를, 이차 전지(130)의 충전 제어로 해도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서 가스 충전이 이루어지면, 수분 동결의 방지를 위해 행하는 연료 전지(100)에의 가스 공급을 중지 또는 비실시로 하므로, 다음과 같이 해도 된다. 가스 충전이 검지되어 있지 않은 연료 전지(100)의 운전 정지 상황하에 한하여, 메인 스톱 밸브(245)의 개방에 수반하는 연료 전지(100)에의 가스 공급을 허가하도록 해도 된다. 이와 같이 해도, 연료 전지(100)의 운전 정지 기간에 있어서의 안전성의 향상을 담보한 후에, 수분 동결의 방지를 위한 가스 공급의 실행 기회를 확보할 수 있다.
상기한 실시 형태에서는, 연료 가스 충전관(210)에 있어서의 충전 관로 압력 P의 승압 추이에 의해, 연료 탱크(200)에의 수소 가스(연료 가스)의 충전을 검지하고, 이것을 가지고 가스 충전을 위한 충전 조작이 이루어진 것으로 하였지만, 다음과 같이 해도 된다. 가스 충전 시에는, 적외선 송수신기(350)와 적외선 송수신기(550)가 접속되어, 수소 스테이션(50)과 차량(10)[상세하게는 제어부(110)] 사이에서 데이터 송신이 이루어진다. 따라서, 적외선 송수신기(350)와 적외선 송수신기(550)의 접속을 거쳐 데이터 송신이 이루어진 것이 검지되면, 가스 충전을 위한 충전 조작이 이루어졌다고 판단해도 된다. 혹은 리드 박스(300)에 설치된 리셉터클(215)에 노즐(520)이 장착된 것을, 센서에 의해 검출하는 것으로 하고, 이 센서에 의한 노즐(520)의 장착의 검출에 의해, 가스 충전이 이루어지고 있다고 판단해도 된다.
상기 실시 형태 및 변형예에서는, 연료 가스의 충전 중의 메인 스톱 밸브(245)의 개방의 중지 또는 폐쇄를, 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그 FX의 값을 통해 행하였지만, 이러한 플래그를 사용하지 않고, 스텝 S145에 있어서, 직접, 메인 스톱 밸브(245)를 폐쇄하거나, 혹은 개방을 중지하는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 연료 전지(100)의 보호 처치로서, 연료 전지(100)로부터 물을 제거하여 동결을 방지하는 가스 퍼지를 예시하였지만, 동결 방지에 한하지 않고, 예를 들어 애노드측의 습도가 지나치게 높아 연료 전지의 발전에 지장이 있는 경우에, 연료 가스를 흘려 습도를 적정한 범위로 조정하는 처리 등을 행하는 것으로 해도 된다.
10 : 차량
50 : 수소 스테이션
100 : 연료 전지
110 : 제어부
115 : 스타터 스위치
120 : 요구 출력 검지부
130 : 이차 전지
140 : 전력 분배 컨트롤러
150 : 구동 모터
160 : 드라이브 샤프트
170 : 동력 분배 기어
180 : 차륜
200 : 연료 탱크
210 : 연료 가스 충전관
215 : 리셉터클
218 : 역류 방지 밸브
220 : 역지 밸브
240 : 연료 가스 공급관
245 : 메인 스톱 밸브
250 : 레귤레이터
260 : 압력 센서
265 : 압력 센서
300 : 리드 박스
310 : 리드
315 : 힌지
320 : 리드 오프너
325 : 리드 개방 버튼
330 : 제1 리드 센서
340 : 제2 리드 센서
350 : 적외선 송수신기
500 : 가스 탱크
505 : 가스관
510 : 가스 공급 호스
520 : 노즐
530 : 밸브
550 : 적외선 송수신기
CTa : 승압 카운터
CTb : 압력 강하 카운터
FX : 메인 스톱 밸브 동작 허가 플래그
P : 충전 관로 압력
Plock : 대비 기준 압력
Psm : 평균 압력
Tc : 역치 온도
Tf : 연료 전지 온도
V : 차속

Claims (6)

  1. 연료 전지와, 차량의 외판 부분에 마련된 연료 가스의 충전구를 통해 충전된 연료 가스를 저류하는 탱크와, 당해 탱크로부터 상기 연료 전지에 이르는 연료 관로를 개방 또한 폐쇄로 전환하는 메인 스톱 밸브를 구비하는 연료 전지 시스템의 제어 방법이며,
    상기 연료 전지의 운전 정지 기간에 있어서, 상기 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어가 실시되고 있는 경우, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하는 가스 충전의 실시를 검지하면, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 전환 제어하고,
    상기 가스 충전이 검지되지 않는 경우에는, 상기 연료 전지의 상태에 기초하여, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로 유지하는,
    연료 전지 시스템의 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로 하는 제어는, 상기 연료 전지에 있어서의 수분의 동결이 일어날 수 있는 조건이 성립된 경우에 행해지는 제어인, 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어는 소기 처리인, 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하기 위한 충전 관로의 관로 내 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하고, 상기 압력 센서의 출력이 소정의 기간에 걸쳐 계속해서 증대되고 있는 경우에, 상기 가스 충전의 실시를 검지하는, 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  6. 연료 전지와, 차량의 외판 부분에 마련된 연료 가스의 충전구를 통해 충전된 연료 가스를 저류하는 탱크와, 당해 탱크로부터 상기 연료 전지에 이르는 연료 관로를 개방 또한 폐쇄로 전환하는 메인 스톱 밸브와, 상기 메인 스톱 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하는 연료 전지 시스템이며,
    상기 제어부는, 상기 연료 전지의 운전 정지 기간에 있어서, 상기 메인 스톱 밸브의 개방을 수반하는 제어를 실시함과 함께, 상기 제어의 실시 중에, 상기 탱크에 상기 연료 가스를 충전하는 가스 충전의 실시를 검지하면, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 전환 제어하고, 상기 가스 충전이 검지되지 않는 경우에는, 상기 연료 전지의 상태에 기초하여, 상기 메인 스톱 밸브를 밸브 개방 상태로 유지하는, 연료 전지 시스템.
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