WO2008105522A1 - 高圧タンク温度検出システム、高圧タンクシステム - Google Patents

高圧タンク温度検出システム、高圧タンクシステム Download PDF

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Naoki Kanie
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a technique for detecting temperature in a high-pressure tank, and more particularly to a technique for determining failure of a temperature sensor.
  • Patent Document 1 listed below describes a technique in which a temperature detection reference resistor and a disconnection detection reference resistor are provided in order to detect disconnection while ensuring the detection accuracy of a thermistor-type temperature detector.
  • Patent Document 2 discloses a configuration for detecting disconnection of a thermistor type temperature detector.
  • Patent Document 3 discloses a configuration for detecting a failure such as a disconnection or a short circuit of a thermistor type temperature detector.
  • Patent Document 4 below discloses a technique for detecting a disconnection based on the degree of temperature rise in temperature measurement of an electric drive device using a thermistor-type temperature detector.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 1-28 1499
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-1 56389
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-193533
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-255213 Disclosure of Invention
  • the object of the present invention is to detect the failure of the temperature sensor that detects the temperature in the high-pressure tank. Is to increase.
  • Another object of the present invention is to improve the reliability of temperature detection in a high-pressure tank.
  • a temperature sensor that detects a temperature in a high-pressure tank filled with a high-pressure fluid, and a determination that performs failure determination of the temperature sensor based on a failure determination condition
  • the failure determination condition is determined according to the amount of fluid in the high-pressure tank or a change amount thereof.
  • a high-pressure tank is a container in which a high-pressure fluid is filled.
  • the high pressure means at least higher than atmospheric pressure (1 atm 0.0 0 0 IMPa).
  • fluid refers to gas, liquid, or a mixture of gas and liquid.
  • the temperature sensor is a device that grasps the temperature state in the high-pressure tank to be measured and extracts it as information such as voltage or current.
  • the high-pressure tank temperature detection system is equipped with a table or storage device and often performs information visualization or storage processing on the retrieved information.
  • the determination means is means for determining a failure of the temperature sensor based on the failure determination condition, and may be configured as software or hardware.
  • a temperature sensor failure is a failure that causes problems with temperature detection by the temperature sensor.
  • the failure of the temperature sensor may include a failure that occurred in a peripheral device such as the display device or the storage device, in addition to the failure that occurred in the temperature sensor itself.
  • a specific example of a failure is a short circuit or disconnection in a temperature sensor having an electrical system.
  • the failure determination condition is a condition for determining the occurrence of a failure, and may be incorporated into the determination means in software or hardware.
  • the determination of the occurrence of a failure is determined to change in at least two stages depending on the value of one or both of the amount of fluid in the high-pressure tank and the amount of change. Of course, it may be changed to multiple steps of 3 or more steps or continuous (infinite steps).
  • the amount of fluid in the high-pressure tank can be obtained by direct measurement (for example, measurement of pressure, weight, etc.) or by indirect measurement (for example, estimated from filling amount, discharge amount, etc.). Good.
  • the amount of change in fluid volume is It can be obtained by direct measurement or by indirect measurement.
  • the amount of fluid and the amount of change may be evaluated (represented) by weight, density, volume, pressure, etc., and the amount corresponding to the amount of fluid or the amount of change (eg, frequency, refractive index, meter) (E.g., amount of rotation).
  • the failure determination condition may be a function of the fluid amount itself or the change amount itself, but may be a function of another amount determined according to the fluid amount or the change amount.
  • the failure determination condition may be determined according to the amount of fluid and the amount that does not depend on the amount of change.
  • the failure detection of the temperature sensor is performed according to the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change thereof, so that the accuracy of failure detection can be increased. It is also possible to improve the reliability with respect to the temperature detected by the temperature sensor.
  • the failure determination condition is a condition based on a comparison between a detection result of a temperature sensor and a failure determination threshold value, and the failure determination threshold value is in the high-pressure tank.
  • the failure determination condition is determined according to the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change thereof.
  • the failure detection threshold is set according to the detection characteristic, thereby improving the accuracy of failure detection. It becomes possible.
  • the failure determination condition is a first condition that determines whether or not failure determination can be performed, and determines whether or not a failure occurs when failure determination can be performed.
  • Including at least a second condition wherein at least the first condition is determined according to a fluid amount in the high-pressure tank or a change amount thereof, whereby the failure determination condition is defined as a fluid amount in the high-pressure tank or It is determined according to the amount of change.
  • the first condition is a condition that determines whether or not a failure judgment is practically performed. In other words, the first condition is a condition that determines whether or not failure determination is performed, or that the result of failure determination is valid (when failure determination is always performed formally).
  • this is a condition for determining whether or not to handle the image.
  • the second condition may be determined according to the amount of fluid or the amount of change, and should not depend on these. It may be determined. According to this configuration, for example, in the case where whether or not failure determination can be performed or the accuracy of failure determination changes according to the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change, the accuracy of failure determination is increased. Is possible.
  • the temperature detection system includes, in addition to the temperature sensor, in the high-pressure tank according to the amount of fluid in the high-pressure tank or a change amount thereof.
  • the first condition is a condition for determining whether or not a failure determination can be performed according to the temperature estimated by the estimation means, whereby the first condition is It is determined according to the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change.
  • the estimating means estimates the temperature of the fluid based on the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change thereof.
  • the estimation may be performed based on thermodynamic knowledge, or may be performed based on experimental results or empirical rules. Note that the temperature of the high-pressure tank gradually approaches the temperature around the high-pressure tank as time passes. Therefore, the estimation means may further estimate the fluid temperature based on the elapsed time after the fluid amount has changed.
  • the temperature detection system includes, in addition to the temperature sensor, in the high-pressure tank according to the amount of fluid in the high-pressure tank or a change amount thereof.
  • the first condition defines that a failure determination can be performed when the temperature estimated by the estimating means is within a temperature detectable range by the temperature sensor. Accordingly, the first condition is determined according to the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change thereof. According to this configuration, it is possible to increase the accuracy of failure determination when, for example, whether or not failure determination can be performed or the accuracy of failure determination changes depending on the temperature in the high-pressure tank.
  • the high-pressure tank temperature detection system further includes an acquisition unit configured to acquire a temperature around the high-pressure tank, and the estimation unit is further configured to be included in the high-pressure tank.
  • Estimate temperature The temperature in the high-pressure tank is almost equal to the temperature around the tank in the temperature equilibrium state. Therefore, temperature change In estimating the temperature after conversion, the temperature around the tank may be considered as the temperature before the change. Alternatively, the temperature around the tank may be considered in the process of approaching the temperature equilibrium again after the temperature change.
  • the amount of fluid in the Takasho tank or the amount of change thereof is associated with whether or not the failure determination can be performed.
  • Correspondence information is provided, and the determination unit performs failure determination of the temperature sensor based on the association information.
  • the association information may be implemented as a table or a function, for example.
  • the high-pressure tank temperature detection system includes an acquisition unit that acquires an ambient temperature of the high tank, and the association information includes the amount of fluid in the high-pressure tank or a change amount thereof, and The ambient temperature is associated with whether or not the failure determination can be performed.
  • the fluid filled in the high-pressure tank is a gas.
  • the temperature sensor is a thermistor.
  • a thermistor is a temperature sensor that uses a semiconductor, and detects the temperature based on characteristics in which the electrical resistance of the semiconductor varies greatly depending on the temperature.
  • the high-pressure tank temperature detecting system includes means for detecting pressure in the high-pressure tank, and the amount of fluid in the high-pressure tank or the amount of change thereof is detected pressure or pressure. Evaluated by change. The amount of fluid or its change can be evaluated by various amounts such as weight and density (can be indicated), but here it was determined by pressure.
  • the amount of change is evaluated based on a difference between the fluid amount in the high pressure tank and a reference fluid amount.
  • the reference fluid amount include a fluid amount reached by normal filling, a fluid amount reached by normal discharge, and a fluid amount measured or predicted at a certain time.
  • the reference fluid volume may be set based on the input, or it may be set to a fixed value.
  • the high pressure tank temperature detection system is A stem, and the high-pressure tank.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the fuel cell vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of the thermistor.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between voltage and temperature in the thermistor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the process of changing the internal pressure and temperature associated with the release of hydrogen gas.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a range in which the thermistor disconnection determination is performed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a fuel cell vehicle 10 according to the present embodiment.
  • the fuel cell vehicle 10 is a vehicle including a vehicle body 12 and four wheels 14.
  • the fuel cell vehicle 10 is equipped with one or more hydrogen tanks 16 as high-pressure tanks.
  • the hydrogen tank 16 is filled with hydrogen gas as a fluid, and in the vicinity of the valve, a pressure sensor 18 for detecting the internal pressure and a thermistor 2 for detecting the internal temperature are provided. 0 is attached.
  • the fuel cell vehicle 10 is further equipped with a fuel cell 2 2 and a motor 24.
  • the fuel cell 22 is a device that generates electricity by causing a chemical reaction between hydrogen gas released from the hydrogen tank 16 and oxygen in the air.
  • the motor 24 converts the generated electric energy into rotational energy and transmits it to the wheels 14 to drive the fuel cell vehicle 10.
  • a temperature sensor 26 that detects the ambient temperature (outside temperature) is also installed around the hydrogen tank 16.
  • the fuel cell vehicle is equipped with an arithmetic device 28, a display device 38, and a storage device 40.
  • the arithmetic device 28 is a computer called an ECU (electric control unit), and is a device that performs various types of information processing in the fuel cell vehicle 10 according to a program.
  • Arithmetic unit 2 8 includes thermistor 20 A temperature conversion unit 3.0 is provided to convert the output electrical signal (voltage) into temperature.
  • the temperature conversion unit 30 includes a conversion table 3 2 created based on the characteristics of the thermistor 20, and converts the voltage into temperature with reference to the conversion table 3 2.
  • the arithmetic device 28 is provided with a failure determination unit 34 that receives outputs from the pressure sensor 18, the thermistor 20, and the temperature sensor 26 and determines the failure of the thermistor 20.
  • the failure determination unit 34 is a device as a determination means, and detects disconnection or short circuit in the electrical system of the thermistor 20 with reference to the built-in determination table 36.
  • the determination table 36 stores failure determination conditions as a table. Details will be described later.
  • the display device 3 8 is a device provided with a LED (Issuing diode), a liquid crystal monitor, and the like, and displays the temperature converted by the temperature conversion unit 30 and the failure information output by the failure determination unit 3 4.
  • the storage device 40 is a device that includes a semiconductor memory and stores the temperature converted by the temperature conversion unit 30, failure information output by the failure determination unit 34, and the like.
  • Hydrogen tanks 16 are filled with hydrogen gas at gas stations and maintenance facilities. The filling amount is not necessarily limited, but normally, the filling amount is determined in consideration of the capacity of hydrogen tank 16, pressure resistance, legal regulations, etc. (for example, 70 MPa) Based on this, filling is performed. The filled hydrogen gas is released as the vehicle travels and is consumed by the fuel cell 22.
  • the hydrogen tank 16 is considered empty.
  • the atmospheric pressure is sufficiently small compared to the full pressure, so in the following, the amount that the hydrogen tank 16 is emptied may be considered to be approximately OMPa.
  • the hydrogen gas pressure (internal pressure of the hydrogen tank 16) increases according to the filling amount, as is apparent from the gas equation of state.
  • hydrogen gas receives work by compression and increases internal energy.
  • the temperature of hydrogen gas increases according to the filling amount.
  • hydrogen gas releases heat to the outside through the hydrogen tank 16, and after a long time, it reaches thermal equilibrium with the surroundings.
  • the temperature of hydrogen gas is asymptotic to the ambient temperature (typically the outside temperature). I will do it. ,
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the thermistor 20.
  • the thermistor 20 is composed of, for example, a resistor having a low temperature dependency and having a reference electric resistance r, and a semiconductor having an electric resistance R that decreases as the temperature increases (and increases as the temperature decreases). It is configured by connecting elements in series (this semiconductor element may be called a thermistor, but in this embodiment, a temperature detection device including the resistor is called a thermistor).
  • a reference voltage here, 5 V is applied to both ends.
  • a voltage v 5 RZ (R + r) determined by temperature is applied to the semiconductor element.
  • the relationship between the voltage V and the temperature is previously stored in the conversion table 3 2 shown in FIG. 1, and the temperature conversion unit 30 converts the voltage V into the temperature with reference to the conversion table 3 2.
  • Fig. 3 is a graph schematically showing the relationship between voltage V (vertical axis) and temperature (horizontal axis) in thermistor 20.
  • the electrical resistance R of the semiconductor element becomes very small, so the voltage V approaches 5 V.
  • the electrical resistance becomes very large, so the voltage V approaches OV.
  • the voltage V is 4.9 V when the temperature is 1-30 degrees Celsius, and the voltage is 0.2 V at 90 degrees Celsius.
  • This thermistor 20 is designed so that the detection range is from 30 ° C. to 90 ° C., that is, the voltage V is from 4.9 V to 0.2 V.
  • the electrical resistance R of the semiconductor element and the electrical resistance r of the resistor are set so as to have sufficient temperature resolution in this detection range. If the voltage V shows a value outside the detection range, it is assumed that a failure has occurred. Specifically, when the voltage V is higher than the upper limit value of 4.9 V, the electrical resistance R is almost very large, and it is considered that a disconnection has occurred. Ma When the voltage v is lower than the lower limit of 0.2 V, the electrical resistance R is almost zero, and it is considered that a short circuit has occurred.
  • the failure determination unit 34 determines the failure such as short circuit or disconnection.
  • the failure determination unit 3 4 performs failure determination with reference to the determination table 3 6, which is a table in which the voltage V is associated with the presence or absence of a failure.
  • the determination table 3 6, is a table in which the voltage V is associated with the presence or absence of a failure.
  • the temperature may be outside the detectable range of Therminuta 20 depending on the degree of filling or release.
  • FIG. 4 is a graph for explaining an example when a temperature outside the detection range of the thermistor 20 is generated in the hydrogen tank 16.
  • the vertical axis of the graph represents the temperature of the hydrogen tank 16, and the horizontal axis represents the internal pressure of the hydrogen tank 16 and changes in the internal pressure.
  • the internal pressure and temperature of the hydrogen tank 16 are at point A in the graph as the initial state. That is, the hydrogen tank 16 is filled with full hydrogen gas, and shows an internal pressure of 7 OMPa. Hydrogen gas is in thermal equilibrium with the surroundings, and its temperature is 30 degrees Celsius, similar to the ambient temperature.
  • the internal pressure and temperature of the hydrogen tank 16 change along the solid line in the figure.
  • the internal pressure and temperature decrease linearly, and after passing through point B (internal pressure 20 MPa, temperature 30 degrees Celsius), point C (internal pressure 0 MPa, temperature 150 degrees Celsius) Has reached.
  • point B internal pressure 20 MPa, temperature 30 degrees Celsius
  • point C internal pressure 0 MPa, temperature 150 degrees Celsius
  • the hydrogen tank 16 is emptied, the temperature rises under the influence of the ambient temperature, and approaches point D (internal pressure 0 MPa, temperature 30 degrees Celsius).
  • point D internal pressure 0 MPa, temperature 30 degrees Celsius
  • the hydrogen tank 16 shows a slight temperature rise due to the influence of the ambient temperature (non-adiabatic effect).
  • the temperature of the hydrogen tank 16 is less than 30 degrees Celsius.
  • This temperature is a temperature at which the voltage V of the thermistor 20 becomes 4.9 V or more, and is a temperature at which disconnection is considered to occur.
  • no disconnection has occurred. Therefore, in the failure determination unit 3 4 shown in Fig. 1, if there is a possibility that the temperature of the hydrogen tank 16 is less than _30 degrees Celsius, It is set not to make a judgment. This setting will be explained using Fig. 5. '
  • FIG. 5 is a graph showing a condition as to whether or not the failure determination unit 34 can perform the disconnection determination.
  • the vertical axis is the temperature around the hydrogen tank 16, which is the temperature sensor in Figure 1
  • the horizontal axis represents the internal pressure of the hydrogen tank 16 and the maximum internal pressure change.
  • the internal pressure is a value measured by the pressure sensor 18 in FIG.
  • the maximum internal pressure change represents the maximum value that can be changed by the release of hydrogen gas within the time that the internal pressure of the hydrogen tank 16 that was in thermal equilibrium with the ambient temperature can be considered adiabatic. Yes.
  • the thick solid lines including points A, B, and C in Fig. 5 correspond to the solid lines including points A, B, and C shown in Fig. 4.
  • the solid line in Fig. 4 represents the change in the state of hydrogen gas when the ambient temperature is 30 degrees Celsius, so in Fig. 5 it is drawn as a straight line with an ambient temperature of 30 degrees Celsius.
  • the points A, B, and C are located at locations where the internal pressure is 70 MPa, 20 MPa, and 0 MPa, respectively.
  • the temperature of hydrogen gas decreases from 30 degrees Celsius, and when it reaches point B,
  • the hydrogen gas in the line segment A B in FIG. 5, as long as the initial temperature is 30 degrees Celsius, the hydrogen gas always shows a temperature of 130 degrees or higher. For example, if the hydrogen gas is 30 degrees Celsius when the internal pressure is less than full (for example, 50 MPa), even if the hydrogen gas is released until the internal pressure reaches 2 OMPa, It won't fall below 30 degrees Celsius.
  • hydrogen gas may show a temperature of 130 ° C. or lower.
  • the thermal equilibrium state at point A is set as the initial state, if hydrogen gas is released in a short time that can be regarded as adiabatic, the line BC will always be less than 30 degrees Celsius.
  • the thin solid line passing through point B represents the boundary that separates the possibility of hydrogen gas becoming cooler than 30 degrees Celsius when the ambient temperature is changed.
  • This thin line passes through a point with an internal pressure of 7 OM Pa when the ambient temperature is 1-30 degrees Celsius. This can be understood from the fact that as the internal pressure decreases, the temperature of the hydrogen gas immediately falls below 30 degrees Celsius due to the temperature drop.
  • the thin solid line passes the point where the internal pressure is O M Pa when the ambient temperature is 50 degrees Celsius. This shows that the OMPa hydrogen gas shows a temperature change of up to 80 degrees above ambient temperature (this is the amount of temperature drop when full hydrogen gas is released) This is because if the initial temperature is 50 degrees Celsius, it will only be 30 degrees Celsius.
  • the area on the upper right side of this thin solid line is the area where the hydrogen tank 16 is predicted not to fall below 30 degrees Celsius.
  • the disconnection occurs only when the ambient temperature input from the temperature sensor 26 and the internal pressure input from the pressure sensor 18 enter this shaded area. It is set to carry out the determination. That is, it is checked whether or not the voltage output from the thermistor 20 exceeds the determination threshold value of 4.9 V, and the disconnection is determined. If it is determined that no disconnection has occurred, the result of converting the voltage to temperature is output. On the other hand, when entering the area on the lower left side of the thin solid line, the disconnection is not judged. In this case, it can be arbitrarily set whether or not the voltage is converted into temperature (forcibly) and output.
  • the thermistor 20 is assumed to have a short circuit when the voltage output is 0.2 V or less. This corresponds to a temperature of 90 degrees Celsius or higher. Therefore, based on the possibility that when an empty hydrogen tank 16 is filled with hydrogen gas, the temperature of the hydrogen gas in the initial state C temperature equilibrium will rise to over 90 degrees Celsius. What is necessary is just to determine the feasibility of the detection of a short circuit. Specifically, if there is a possibility that the temperature will be 90 degrees Celsius or higher, the short circuit will not be determined.If there is no possibility that the temperature will be 90 degrees Celsius or higher, a short circuit determination will be performed. To do To do.
  • the conditions for the occurrence of a short circuit or disconnection may be evaluated with increased accuracy of temperature prediction.
  • the process of filling or releasing hydrogen gas there is a mode in which the effect of the hydrogen gas temperature approaching the ambient temperature as time passes is taken into account.
  • the temperature in the initial state is evaluated based on the detection result of the thermistor 20 so as to cope with the case where the temperature of the hydrogen gas and the ambient temperature are different. Can also be mentioned. However, if the thermistor 20 is disconnected or short-circuited, the temperature evaluation in the initial state is not performed correctly. 4.9 V) would be necessary.
  • a mode in which the hydrogen tank 16 is not full or empty (a state in which the internal pressure of the hydrogen gas is higher than 0 V and lower than 7 OMPa) can be shown as an initial state.
  • the accuracy of temperature prediction is increased in this way, the range in which short-circuit determination or disconnection determination can be performed is expanded.
  • thermistor 20 can usually detect the temperature in the range from 30 degrees Celsius to 90 degrees Celsius (range from 4.9 V to 0.2 V). Range. If it shows less than 30 degrees Celsius (4.9 V or more), it is determined that a disconnection has occurred. If it shows 90 degrees Celsius (0.2 V or less), a short circuit has occurred. It is determined that it has occurred. Therefore, the threshold value of this judgment is changed according to the predicted temperature or the conditions that give the temperature (conditions given by the internal pressure, maximum internal pressure change, ambient temperature, etc.).
  • failure determination if the failure is considered to be a failure based on the voltage of the thermistor 2 ⁇ being within a predetermined range, whether or not failure determination is performed is the same as in the case of a short circuit. Can be determined.
  • the temperature detection of the hydrogen tank 16 mounted on the fuel cell vehicle 10 is taken as an example.
  • the present embodiment can also be applied to a high-pressure tank that accumulates other gases and liquids. is there.
  • this embodiment can also be used for temperature detection of a high-pressure tank that is not mounted on a vehicle.

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Abstract

　水素タンクでは、水素ガスを放出することで、サーミスタにおいて断線が発生したと想定される温度にまで低温化する可能性がある。そこで、水素タンクの温度検出システムにおいては、水素タンクがこの温度以下である可能性を、周囲の温度と内圧によって推定する。そして、この温度以下である可能性がないと見込まれる場合にのみ、断線判定を行う。

Description

明 細 書 高圧タンク温度検出システム、 高圧タンクシステム 技術分野
本発明は、 高圧タンクにおいて温度検出を行う技術、 特に、 温度センサの故障 判定を行う技術に関する。 背景技術
下記特許文献 1には、 サーミスタ式温度検出器の検出精度を確保しつつ断線を 検出するために、 温度検出用基準抵抗と断線検出基準抵抗を設ける技術が記載さ れている。 下記特許文献 2には、 サーミスタ式温度検出器の断線を検出する構成 が開示されている。 下記特許文献 3には、 サーミスタ式温度検出器の断線や短絡 などの故障を検出する構成が開示されている。 下記特許文献 4には、 サーミスタ 式温度検出器による電気駆動装置の温度測定において、 温度の上昇の程度に基づ いて、 断線を検出する技術が開示されている。
特許文献 1 ：特開平 1 1— 28 1499号公報
特許文献 2 ：特開 2005— 1 56389号公報
特許文献 3 ：特開 2000— 1 93533号公報
特許文献 4 ：特開 200 1— 25521 3号公報 発明の開示
発明が解決しようとする課題
高圧タンクでは、 流体の充填や放出に起因して、 重量、 圧力、 瘟度などが大き く変化する場合がある。 上記特許文献 1乃至 4に記載の技術では、 こうした測定 環境の大きな変化のために、 故障検出を精度よく行うことができないおそれがあ る。 また、 上記特許文献 1の技術を採用した場合には、 断線検出基準抵抗への切 り換え頻度が多くなってしまうことが懸念される。
本発明の目的は、 高圧タンク内の温度を検出する温度センサの故障検出の精度 を高めることにある。
本発明の別の目的は、 高圧タンク内の温度検出の信頼性を向上させることにあ る。
課題を解決するための手段
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 高圧の流体が充填 される高圧タンクの中の温度を検出する温度センサと、 故障判定条件に基づいて、 前記温度センサの故障判定を行う判定手段と、 を備え、 前記故障判定条件は、 前 記高圧タンクの中の流体量、 またはその変化量に応じて定められる。
高圧タンクは、 高圧の流体が内部に充填される容器である。 ここで、 高圧とは、 少なくとも大気圧 （1気圧 0 . 0 0 0 I M P a ) よりも高いことをいう。 また、 流体とは、 気体、 液体、 あるいは気体と液体の混合物をいう。 温度センサは、 測 定対象となる高圧タンク内の温度状態を把握し、 電圧あるいは電流などの情報と して取り出す装置である。 高圧タンク温度検出システムは、 表^^装置あるいは記 憶装置を備え、 取り出された情報に対する情報の可視化処理あるいは記憶処理を 実行する場合も多い。
判定手段は、 故障判定条件に基づいて、 温度センサの故障判定を行う手段であ り、 ソフトウェア的に構成されても、 ハードウェア的に構成されてもよい。 温度 センサの故障とは、 温度センサによる温度検出に問題をきたす障害をいう。 温度 センサの故障には、 温度センサ自体に生じた障害の他に、 上述の表示装置や記憶 装置などの周辺装置に生じた障害が含まれてもよい。 故障の具体例としては、 電 気的系統をもつ温度センサにおける短絡あるいは断線を挙げることができる。 ま た、 故障判定条件は、 故障の発生を判定するための条件であり、 判定手段に対し、 ソフトウェア的に組み込まれてもよいし、 ハードウエア的に組み込まれてもよレ、。 この故障判定条件においては、 故障の発生の判定が、 高圧タンクの中の流体量 とその変化量の一方または両方の値に依存して、 少なくとも 2段階に変わるよう に定められている。 もちろん、 3段階以上の複数段階あるいは連続的 （無限段 階） に変えられてもよい。 ここで、 高圧タンクの中の流体量は、 直接測定 （例え ば、 圧力や重量などの測定） によって取得されても、 間接測定 （例えば、 充填量 や放出量などから推定） によって取得されてもよい。 また、 流体量の変化量も、 直接測定によって取得されても、 間接測定によって取得されてもよい。 流体量や 変化量は、 重量、 密度、 体積、 圧力などによって評価 （表現） されてもよいし、 また、 流体量や変化量に応じた値を示す量 （例えば、 振動数、 屈折率、 メータ回 転量など） によって評価されてもよい。 言い換えれば、 故障判定条件は、 流体量 自体あるいは変化量自体の関数であってもよいが、 流体量あるいは変化量に応じ て定まる別の量の関数であってもよい。 なお、 故障判定条件は、 さらに、 流体量 と変化量に依存しない量にも応じて定められるものであってもよい。
この構成によれば、 高圧タンク内の流体量またはその変化量に応じて温度セン サの故障判定を行うため、 故障検出の精度を高めることが可能となる。 そして、 温度センサによって検出される温度に対する信頼性を向上させることも可能とな る。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記故障判定条件 は、 温度センサの検出結果と故障判定閾値との比較に基づく条件であり、 前記故 障判定閾値は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量に応じて定められ、 これにより、 前記故障判定条件は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量 に応じて定められる。
この構成によれば、 例えば、 流体量またはその変化量に応じて検出特性が変化 する温度センサを用いる場合に、 その検出特性に応じた故障判定閾値を設定する ことで、 故障検出の精度を高めることが可能となる。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記故障判定条件 は、 故障判定が実施可能か否かを定める第 1条件と、 故障判定が実施可能な場合 に故障か否かを判定する第 2条件を含み、 少なくとも前記第 1条件は前記高圧タ ンクの中の流体量またはその変化量に応じて定められ、 これにより、 前記故障判 定条件は、 前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量に応じて定められる。 第 1条件は、 実質的に故障判定を実施するか否かを定める条件である。 言い換 えれば、 第 1条件は、 故障判定を実施するか否かを定める条件、 あるいは、 （常 に故障判定を形式的に行うような場合には） 故障判定の実施結果を有効なものと して扱うか否かを定める条件であると言える。 なお、 第 2条件は、 流体量または その変化量に応じて定められるものであってもよいし、 これらには依存しないで 定められるものであってもよい。 ，この構成によれば、 例えば、 高圧タンクの中の 流体量またはその変化量に応じて、 故障判定の実施の可否あるいは故障判定の精 度が変わるような場合に、 故障判定の精度を高めることが可能となる。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 当該温度検出シス テムは、 前記温度センサとは別に、 前記高圧タンクの中の流体量またはその変化 量に応じて、 前記高圧タンクの中の温度を推定する推定手段を備え、 前記第 1条 件は、 前記推定手段により推定された温度に応じて故障判定を実施可能か否か定 める条件であり、 これにより、 前記第 1条件は前記高圧タンクの中の流体量また はその変化量に応じて定められる。
一般に、 高圧タンクの中の流体量の変化に対応して、 流体の温度が変化する。 推定手段は、 そこで、 高圧タンクの中の流体量またはその変化量に基づいて、 流 体の温度を推定する。 推定は、 熱力学的知見に基づいて行ってもよいし、 実験結 果ゃ経験則などに基づいて行ってもよい。 なお、 高圧タンクの温度は、 時間が経 過するにつれて、 高圧タンクの周囲の温度に漸近していく。 そこで、 推定手段は、 さらに、 流体量が変化したあとの経過時間に基づいて流体の温度を推定してもよ い。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 当該温度検出シス テムは、 前記温度センサとは別に、 前記高圧タンクの中の流体量またはその変化 量に応じて、 前記高圧タンクの中の温度を推定する推定手段を備え、 前記第 1条 件は、 前記推定手段により推定された温度が、 前記温度センサによる温度検出可 能な範囲である場合に、 故障判定を実施可能であると定める条件であり、 これに より、 前記第 1条件は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量に応じて定 められる。 この構成によれば、 例えば、 高圧タンクの中の温度によって故障判定 の実施の可否あるいは故障判定の精度が変わるような場合に、 故障判定の精度を 高めることが可能となる。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記高圧タンクの 周囲の温度を取得する取得手段を備え、 前記推定手段は、 さらに、 前記周囲の温 度に基づいて前記高圧タンクの中の温度を推定する。 高圧タンクの中の温度は、 温度平衡状態にあっては、 タンクの周囲の温度にほぼ一致する。 そこで、 温度変 化後の温度を推定するにあたり、 変化前の温度として、 タンクの周囲の温度を考 慮するようにしてもよい。 あるいは、 温度変化後に再び温度平衡状態に近づく過 程で、 タンクの周囲の温虔を考慮してもよい。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記第 1条件に基 づいて、 前記高庄タンクの中の流体量またはその変化量と、 前記故障判定を実施 可能か否かとを対応づける対応づけ情報を備え、 前記判定手段は、 前記対応づけ 情報に基づいて、 前記温度センサの故障判定を行う。 対応づけ情報は、 例えば、 テーブルとして実装されてもよいし、 関数として実装されてもよい。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記高 タンクの 周囲の温度を取得する取得手段を備え、 前記対応づけ情報は、 前記高圧タンクの 中の流体量またはその変化量と、 前記周囲の温度と、 前記故障判定を実施可能か 否かとを対応づける。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記高圧タンクに 充填される流体は気体であることを特徴とする。 '
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記温度センサは、 サーミスタである。 サーミスタは、 半導体を利用した温度センサであり、 半導体 の電気抵抗が温度に応じて大きく異なる特性に基づいて温度を検出する。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記高圧タンクの 中の圧力を検出する手段を備え、 前記高.圧タンクの中の流体量またはその変化量 は、 検出された圧力または圧力変化によって評価される。 流体量あるいはその変 化量は、 重量、 密度など様々な量によって評価可能 （示量可能） であるが、 ここ では圧力によって評価することとした。
本発明の高圧タンク温度検出システムの一態様においては、 前記変化量は、 前 記高圧タンクの中の流体量と、 基準の流体量との差異により評価される。 基準の 流体量としては、 例えば、 通常の充填によって到達する流体量、 通常の放出によ つて到達する流体量、 ある時刻で測定または予測される流体量などを挙げること ができる。 基準の流体量は、 入力に基づいて設定されてもよいし、 固定値に設定 されてもよレ、。
本発明の高圧タンクシ テムの一態様においては、 前記高圧タンク温度検出シ ステムと、 前記高圧タンクと、 を備える。
図面の簡単な説明
図 1は、 本実施の形態にかかる燃料電池車の構成を説明する図である。
図 2は、 サーミスタの概略的な構成例を説明する模式図である。
図 3は、 サーミスタにおける電圧と温度の関係を例示する図である。
図 4は、 水素ガスの放出にともなう内圧と温度の変化過程を例示する図である。 図 5は、 サーミスタの断線判定を行う範囲を例示する図である。
符号の説明
1 0 燃料電池車、 1 2 車体、 1 4 車輪、 1 6 水素タンク、 1 8 圧力 センサ、 2 0 サーミスタ、 2 2 燃料電池、 2 4 モータ、 2 6 温度センサ、
2 8 演算装置、 3 0 温度換算部、 .3 2 換算テーブル、 3 4 故障判定部、
3 6 判定テーブル、 3 8 表示装置、 4 0 記憶装置。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の形態を例示する。
図 1は、 本実施の形態にかかる燃料電池車 1 0の構成を説明する概略図である。 燃料電池車 1 0は、 車体 1 2と四つの車輪 1 4を備えた車両である。 燃料電池車 1 0には、 高圧タンクとしての水素タンク 1 6が 1本あるいは複数本搭載されて いる。 水素タンク 1 6には、 流体たる水素ガスが充填されており、 また、 そのバ ルブ付近には、 内部の圧力を検出する圧力センサ 1 8と、 内部の温度を検出する 温度センサであるサーミスタ 2 0が取り付けられている。
燃料電池車 1 0は、 さらに、 燃料電池 2 2とモータ 2 4を搭載している。 燃料 電池 2 2は、 水素タンク 1 6から放出される水素ガスと、 空気中の酸素とを化学 反応させて、 発電を行う装置である。 モータ 2 4は、 発電された電気工ネルギを 回転エネルギに変換して、 車輪 1 4に伝達し、 燃料電池車 1 0を走行させる。 水素タンク 1 6の周囲には、 その周囲の温度 （外気温） を検出する温度センサ 2 6も取り付けられている。 また、 燃料電池車は、 演算装置 2 8、 表示装置 3 8、 及び記憶装置 4 0を搭載している。 演算装置 2 8は、 E C U (電気制御ュニッ ト） と呼ばれるコンピュータであり、 プログラムに従って、 燃料電池車 1 0にお ける各種の情報処理を行う装置である。 演算装置 2 8には、 サーミスタ 2 0から 出力される電気信号 （電圧） を、 温度に換算する温度換算部 3 .0が設けられてい る。 温度換算部 3 0は、 サーミスタ 2 0の特性に基づいて作成された換算テープ ル 3 2を備えており、 換算チーブル 3 2を参照して電圧を温度に換算する。 また、 演算装置 2 8には、 圧力センサ 1 8、 サーミスタ 2 0、 及び温度センサ 2 6から の出力を受け付けて、 サーミスタ 2 0の故障判定を行う故障判定部 3 4が設けら れている。 故障判定部 3 4は、 判定手段としての装置であり、 内蔵する判定テー ブル 3 6を参照して、 サーミスタ 2 0の電気系統における断線や短絡を検出する。 なお、 判定テーブル 3 6は、 故障判定条件をテーブルとして格納したものである。 その詳細については、 後で詳しく説明する。
表示装置 3 8は、 L E D (発行ダイオード） や液晶モニタ等を備える装置であ り、 温度換算部 3 0が換算した温度や、 故障判定部 3 4が出力する故障情報など を表示する。 また、 記憶装置 4 0は、 半導体メモリを備え、 温度換算部 3 0が換 算した温度や、 故障判定部 3 4が出力する故障情報などを記憶する装置である。 水素タンク 1 6に対しては、 ガスステーションや整備施設などにおいて、 水素 ガスが充填される。 充填量は必ずしも限定される必要はないが、 通常は、 水素タ ンク 1 6の容量、 耐圧性能、 法的規制などを考慮して満杯となる充填量が決定さ れ （例えば 7 0 M P a ) 、 これに基づいて充填が行われる。 充填された水素ガス は、 車両の走行にと なって放出され、 燃料電池 2 2によって消費される。.そし て、 内圧が大気圧近くまで低下すると、 水素タンク 1 6からの水素ガスの自発的 な放出が困難となり、 水素タンク 1 6は空になったとみなされる。 大気圧は、 満 杯時の圧力に比べて十分小さいので、 以下では、 水素タンク 1 6が空になる量は 近似的に O M P aであるとみなす場合がある。
水素タンク 1 6に水素ガスが充填される過程では、 気体の状態方程式から明ら かなように、 充填量に応じて水素ガスの圧力 （水素タンク 1 6の内圧） が増加す る。 また、 水素ガスの充填過程においては、 熱力学の第 1法則から明らかなよう に、 水素ガスは圧縮による仕事を受けて、 内部エネルギを増加させる。 つまり、 水素ガスは充填量に応じて高温化することになる。 ただし、 水素ガスは、 水素タ ンク 1 6を通じて熱を外部に放出し、 長時間経過した後には、 周囲との熱的平衡 に達する。 つまり、 水素ガスの温度は、 周囲の温度 （典型的には外気温） に漸近 していく。 、
他方、 水素タンク 1 6から水素ガスが放出される場合には、 放出量に応じて、 水素ガスの圧力は低下する。 また、 水素ガスの温度は、 放出量に応じて低下した 後、 次第に周囲の温度に漸近していくことになる。. 充填量あるいは放出量と、 圧 力あるいは温度との関係 （さらにはその時間変化） は、 熱力学的理論や実験結果 などに基づいて予測することが可能である。
続いて、 図 2を用いて、 水素タンク 1 6内の温度を検出するサーミスタ 2 0の 説明を行う。 図 2は、 サーミスタ 2 0の構成例を説明する模式図である。 図示し たように、 サーミスタ 2 0は、 例えば、 温度依存性が低く基準となる電気抵抗 r をもつ抵抗体と、 高温化するほど小さくなる （低温化するほど大きくなる） 電気 抵抗 Rをもつ半導体素子とを直列接続して構成される （この半導体素子をサーミ スタと呼ぶ場合もあるが、 本実施の形態では、 上記抵抗体を含む温度検出デバィ スをサ一ミスタと呼んでいる） 。 そして、 この両端には、 基準となる電圧 （ここ では 5 V ) が印加されている。 したがって、 半導体素子には、 温度によって定ま る電圧 v = 5 RZ ( R + r ) が印加されることになる。 電圧 Vと温度との関係は あらかじめ図 1に示した換算テーブル 3 2に取り込まれており、 温度換算部 3 0 は換算テーブル 3 2を参照して電圧 Vを温度に換算している。
図 3は、 サーミスタ 2 0における電圧 V (縦軸） と温度 （横軸） の関係を模式 的に示したグラフである。 温度が低くなると半導体素子の電気抵抗 Rが非常に小 さくなるため、 電圧 Vは 5 Vに近づく。 そして、 温度が高くなると電気抵抗 が 非常に大きくなるため、 電圧 Vは O Vに近づく。 図示した例では、 温度が摂氏一 3 0度のとき電圧 Vは 4 . 9 Vであり、 摂氏 9 0度で電圧は 0 . 2 Vである。 このサーミスタ 2 0では、 摂氏一 3 0度から摂氏 9 0度の範囲、 すなわち、 電 圧 Vが 4 . 9 Vから 0 . 2 Vの範囲が、 検出範囲となるように設計されている。 すなわち、 サーミスタでは、 この検出範囲において十分な温度分解能をもつよう に半導体素子の電気抵抗 Rや抵抗体の電気抵抗 rが設定されている。 そして、 電 圧 Vが検出範囲外の値を示した場合は、 故障が発生したとして极うことが想定さ れている。 具体的には、 電圧 Vが上限値の 4 . 9 Vよりも高い場合は、 電気抵抗 Rがほぼ非常に大きくなつた状態であり、 断線が発生したものとみなされる。 ま た、 電圧 vが下限値の 0 . 2 Vよりも低い場合は、 電気抵抗 Rがほぼ 0になった 状態であり、 短絡が発生したものとみなされる。
短絡あるいは断線という故障の判定は、 故障判定部 3 4によって行われる。 故 障判定部 3 4は、 電圧 Vと故障の有無とを対応づけたテーブルである判定テープ ル 3 6を参照して、 故障判定を行っている。 ただし、 上述の通り、 水素タンク 1 6では、 水素ガスの充填あるいは放出によって周囲よりも大きな温度変化が生じ る。 このため、 充填の程度、 あるいは、 放出の程度によっては、 サーミヌタ 2 0 の検出可能範囲を外れた温度になる可能性がある。
図 4は、 水素タンク 1 6において、 サーミスタ 2 0の検出範囲外の温度が発生 する場合の例について説明するグラフである。 グラフの縦軸は水素タンク 1 6の 温度であり、 横軸は水素タンク 1 6の内圧、 及び、 内圧変化を示している。
図 4の例では、 初期状態として、 水素タンク 1 6の内圧及び温度が、 グラフの A点にあると仮定している。 すなわち、 水素タンク 1 6は、 満杯の水素ガスが充 填されており、 7 O M P aの内圧を示している。 また、 水素ガスは、 周囲と熱平 衡状態にあり、 その温度は周囲の温度と同じく摂氏 3 0度である。
燃料電池車 1 0の走行が行われることで、 水素タンク 1 6の内圧及び温度は、 図の実線に沿って変化する。 図示した例では、 内圧及び温度は直線的に減少して おり、 B点 （内圧 2 0 M P a、 温度摂氏一 3 0度） を経て C点 （内圧 0 M P a、 温度摂氏一 5 0度） に達している。 そして、 水素タンク 1 6が空になった後には、 周囲の温度の影響をうけて温度上昇が起こり、 D点 （内圧 0 M P a、 温度摂氏 3 0度） に近づいている。 なお、 実際には、 水素ガスが減少する過程においても、 周囲の温度の影響 （非断熱の効果） によって水素タンク 1 6は若干の温度上昇を 示すと考えられる。 こうした影響は、 理論的あるいは実験的に見積もることが可 能である。 ' 図 4において、 水素タンク 1 6の状態が B点に達して以降は、 水素タンク 1 6 の温度は、 摂氏一 3 0度以下となる。 この温度は、 サーミスタ 2 0の電圧 Vが 4 . 9 V以上となる温度であり、 断線が発生したとみなされる温度である。 しかし、 実際には、 断線は発生していない。 そこで、 図 1に示した故障判定部 3 4では、 水素タンク 1 6の温度が摂氏 _ 3 0度以下になっている可能性があれば、 断線の 判定を行わないように設定されている。 この設定について、 次に図 5を用いて説 明する。 '
図 5は、 故障判定部 3 4が断線の判定を実施可能か否かの条件を表すグラフで ある。 縦軸は、 水素タンク 1 6の周囲の温度であり、 これは、 図 1の温度センサ
2 6によって検出される。 また、 横軸は、 水素タンク 1 6の内圧、 及び、 最大内 圧変化を表している。 内圧は図 1の圧力センサ 1 8によって測定された値である。 そして、 最大内圧変化は、 周囲の温度と熱的平衡状態にあった水素タンク 1 6の 内圧が、 断熱的であるとみなせる時間内に、.水素ガスの放出によって変化可能な 最大値を表している。 図示した例では、 燃料電池 2 2を高出力で稼働させた場合 に水素タンク 1 6が満杯から空になる時間は、 断熱近似が成り立つ程度に短いと 仮定されており、 最大内圧変化は満杯の内圧 （7 0 M P a ) からの減少圧力に一 致している。
図 5における A点， B点， C点を含む太実線は、 .図 4に示した A点， B点， C 点を含む実線に対応した線である。 図 4の実線は、 周囲の温度が摂氏 3 0度の場 合の水素ガスの状態変化を表しているため、 図 5では、 周囲の温度が摂氏 3 0度 となる直線として描かれている。 そして、 A点、 B点、 C点は、 それぞれ、 内圧 が 7 0 M P a、 2 0 M P a、 0 M P aである箇所に位置している。 図 4で説明し たとおり、 A点において熱平衡状態にある水素タンク 1 6から水素ガスを放出し た場合、 水素ガスは摂氏 3 0度から温度を減らし、 B点に到達した時点で摂氏一
3 0度となる。 したがって、 図 5における線分 A Bにおいては、 初期に摂氏 3 0 度である限り、 水素ガスは必ず一 3 0度以上の温度を示すことになる。 例えば、 満杯よりも少ない内圧 （例えば 5 0 M P a ) の時に水素ガスが摂氏 3 0度であれ ば、 内圧が 2 O M P aになるまで水素ガスを放出しても、 水素タンク 1 6の中は 摂氏一 3 0度よりも下がることはない。 他方、 図 5における線分 B Cにおいては、 水素ガスは一 3 0度以下の温度を示す可能性がある。 特に、 A点における熱平衡 状態を初期状態とした場合には、 断熱的に行われるとみなせる短い時間に水素ガ スの放出が行われると、 線分 B Cでは必ず摂氏一 3 0度以下になる。
このように、 水素ガスが摂氏一 3 0度よりも低温化する可能性は、 周囲の温度 及び内圧の関数として記述できる。 また、 別の観点から見れば、 水素ガスが摂氏 一 3 0度よりも低温化する可能性は、 周囲の温度及び最大内圧変化の関数として 記述することが可能である。
図 5において、 B点を通る細実線は、 周囲の温度を代えた場合に、 水素ガスが 摂氏一 3 0度よりも低温化する可能性の有無を隔てる境界を表している。 この細 実線は、 周囲の温度が摂氏一 3 0度のときには内圧が 7 O M P aの点を通ってい る。 これは、 内圧が少しでも減ると、 それにともなう温度低下によって、 水素ガ スの温度が即座に摂氏一 3 0度を下回ってしまうことから理解できょう。 また、 細実線は、 周囲の温度が摂氏 5 0度のときには内圧が O M P aの点を通っている。 これは、 O M P aの水素ガスでは、 周囲の温度よりも最大で— 8 0度の温度変化 (これは、 満杯の水素ガスを全て放出した場合の温度低下量である） を示すに過 ぎず、 初期温度が摂氏 5 0度であれば、 摂氏一 3 0度にしかならないからである。 図 5においては、 この細実線よりも右上側の領域 （斜線領域） 力 水素タンク 1 6内が摂氏一 3 0度を下回らないと予測される領域である。 図 1における故障 判定部 3 4の判定テーブル 3 6では、 温度センサ 2 6から入力される周囲の温度 と、 圧力センサ 1 8から入力される内圧が、 この斜線領域に入る場合にのみ、 断 線の判定を実施するように設定されている。 つまり、 サーミスタ 2 0から出力さ れる電圧が 4 . 9 Vの判定閾値を超えるか否かが調べられて、 断線の判定が行わ れることになる。 そして、 断線が発生していないと判定された場合には、 電圧を 温度に換算した結果が出力されることになる。 他方、 細実線よりも左下側の領域 に入る場合には、 断線の判定は行われない。 この場合に、 電圧を （強引に） 温度 に換算して出力するか否かは任意に設定可能である。
なお、 同様にして、 短絡を判定可能か否かの条件を設定することが可能である。 図 3を用いて説明したように、 サーミスタ 2 0では、 電圧出力が 0 . 2 V以下で ある場合に、 短絡の発生が想定される。 これは、 温度が摂氏 9 0度以上である場 合に相当する。 そこで、 簡単には、 空の水素タンク 1 6に水素ガスを充填した場 合に、 初期状態 C温度平衡にあった水素ガスの温度が摂氏 9 0度を超えるまで上 昇する可能性に基づいて、 短絡の検出の実施の可否を判定すればよい。 具体的に は、 摂氏 9 0度以上になる可能性がある場合には、 短絡の判定を行わないことと し、 摂氏 9 0度以上になる可能性がない場合には、 短絡の判定を実施することと する。
また、 短絡や断線が発生するための条件を、 温度予測の精度を高めて評価する ようにしてもよい。 具体例としては、 水素ガスの充填 るいは放出の過程におい て、 時間の経過とともに水素ガスの温度が周囲の温度に近づく効果を考慮する態 様が挙げられる。 また、 別の例として、 初期状態において、 水素ガスの温度と周 囲の温度とが異なる場合にも対処できるように、 初期状態における温度を、 サー ミスタ 2 0の検出結果に基づいて評価する態様を挙げることもできる。 ただし、 サーミスタ 2 0に断線や短絡が発生していたのでは、 初期状態における温度評価 が正しく行われないため、 初期状態においてサーミスタ 2 0の出力が温度検出可 能な範囲 （0 . 2 V〜4 . 9 V) にあるとの要件が必要であろう。 さらに別の例 としては、 初期状態として、 水素タンク 1 6が満杯でも空でもない状態 （水素ガ スの内圧が 0 Vより高く 7 O M P aより低い状態） を考える態様を示すことがで きる。 このようにして温度予測の精度を高めた場合には、 短絡判定あるいは断線 判定が実施可能となる範囲が拡がることになる。
以上においては、 故障判定を実施可能か否かを定める条件を、 水素タンク 1 6 内で予測される温度に応じて定める例について説明した。 これに対し、 別の対応 をとることも可能である。 すなわち、 故障か否かを実際に判定する際の判定閾値 を、 水素タンク 1 6内で予測される温度に応じて定める態様を挙げることができ る。 この態様は、 上述した故障判定を実施可能か否かの判定に加えて実施するこ とも可能であるし、 故障判定を実施可能か否かの判定の代わりに実施することも 可能である。
具体例を図 3のグラフを参照して説明する。 図 3のグラフに示したように、 サ 一ミスタ 2 0では、 通常は、 摂氏一 3 0度から摂氏 9 0度までの範囲 （4 . 9 V 〜0 . 2 Vの範囲） を温度検出可能な範囲としている。 そして、 摂氏一 3 0度以 下 （4 . 9 V以上） を示す場合には、 断線が発生したと判定し、 摂氏 9 0度以上 ( 0 . 2 V以下） を示す場合には、 短絡が発生したと判定する。 そこで、 この判 定の閾値を、 予測される温度、 あるいは、 その温度を与える条件 （内圧、 最大内 圧変化、 周囲の温度などにより与えられる条件） に応じて変更するのである。 例 えば、 水素タンク 1 6内が摂氏一 4 0度に達している可能性がある場合には、 摂 氏 _ 4 0度に対応する電圧 （4 . 9 2 V) を超えた場合に断線であると判定し、 水素タンク 1 6内が摂氏 1 0 0度に達している可能性があれば、 摂氏 1 0 0度に 対応する電圧 （0 . 1 7 V) を下回った場合に短絡であると判定する。
以上においては、 故障判定の例として、 断線と短絡について説明した。 し力 し、 サーミスタ 2◦の電圧が所定の範囲であることに基づいて故障であるとみなされ るような故障であれば、 断綠ゃ短絡の場合と同様にして、 故障判定の実施の有無 を判定することが可能となる。 また、 上記説明では、 燃料電池車 1 0に搭載され た水素タンク 1 6の温度検出を例に挙げたが、 本実施の形態は、 他のガスや液体 を蓄積する高圧タンクにも適用可能である。 さらに、 本実施の形態は、 車両に搭 載していない高圧タンクの温度検出にも活用することが可能である。

Claims

1 . 高圧の流体が充填される高圧タンクの中の温度を検出する温度センサと、 故障判定条件に基づいて、 前記温度センサの故障判定を行う判定手段と、 を備え、
前記故障判定条件は、 前記高圧タンクの中の流体量、 またはその変化量に応じ て定められることを特徴とする高圧タンク温度検出システム。 一一一 δ
2 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記故障判定条件は、 温度センサの検出結果と故障判定閾値との比較に基づく の
条件であり、
前記故障判定閾値は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量に応じて定 められ、 これにより、 前記故障判定条件は前記高囲圧タンクの中の流体量またはそ の変化量に応じて定められることを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
3 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記故障判定条件は、 故障判定が実施可能か否かを定める第 1条件と、 故障判 定が実施可能な場合に故障か否かを判定する第 2条件を含み、
少なくとも前記第 .1条件は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量に応 じて定められ、 これにより、 前記故障判定条件は、 前記高圧タンクの中の流体量 またはその変化量に応じて定められることを特徴とする高圧タンク温度検出シス テム。
4 . 請求の範囲 3に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
, 当該温度検出システムは、 前記温度センサとは別に、 前記高圧タンクの中の流 体量またはその変化量に応じて、 前記高圧タンクの中の温度を推定する推定手段 を備え、
前記第 1条件は、 前記推定手段により推定された温度に応じて故障判定を実施 可能か否か定める条件であり、 これにより、'前記第 1条件は前記高圧タンクの中 の流体量またはその変化量に応じて定められることを特徴とする高圧タンク温度 検出システム。
5 . 請求の範囲 3に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
当該温度検出システムは、 前記温度センサとは別に、 前記高圧タンクの中の流 体量またはその変化量に応じて、 前記高圧タンクの中の温度を推定する推定手段 を備え、
前記第 1条件は、 前記推定手段により推定された温度が、 前記温度センサによ る温度検出可能な範囲である場合に、 故障判定を実施可能であると定める条件で あり、 これにより、 前記第 1条件は前記高圧タンクの中の流体量またはその変化 量に応じて定められることを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
6 . 請求の範囲 4に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記高圧タンクの周囲の温度を取得する取得手段を備え、
前記推定手段は、 さらに、 前記周囲の温度に基づいて前記高圧タンクの中の温 度を推定することを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
7 . 請求の範囲 3に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記第 1条件に基づいて、 前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量と、 前記故障判定を実施可能か否かとを対応づける対応づけ情報を備え、
前記判定手段は、 前記対応づけ情報に基づいて、 前記温度センサの故障判定を 行うことを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
8 . 請求の範囲 7に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、 前記高圧タンクの周囲の温度を取得する取得手段を備え、 ，
前記対応づけ情報は、 前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量と、 前記 周囲の温度と、 前記故障判定を実施可能か否かとを対応づけることを特徴とする 高圧タンク温度検出システム。
9 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記高圧タンクに充填される流体は気体であることを特徴とする高圧タンク温 度検出システム。
1 0 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記温度センサは、 サーミスタであることを特徴とする高庄タンク温度検出シ ステム。
1 1 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記高圧タンクの中の圧力を検出する手段を備え、
前記高圧タンクの中の流体量またはその変化量は、 検出された圧力または庄カ 変化によって評価されることを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
1 2 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムにおいて、
前記変化量は、 前記高圧タンクの中の流体量と、 基準の流体量との差異により 評価されることを特徴とする高圧タンク温度検出システム。
1 3 . 請求の範囲 1に記載の高圧タンク温度検出システムと、
前記高圧タンクと、
を備えることを特徴とする高圧タンクシステム。
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