JP5421553B2

JP5421553B2 - High pressure gas supply system

Info

Publication number: JP5421553B2
Application number: JP2008161058A
Authority: JP
Inventors: 幸一郎宮田; 健一郎上田; 晃一高久
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP2010003527A

Description

本発明は、高圧ガス供給システムに関するものである。 The present invention relates to a high-pressure gas supply system.

近年、水素（燃料ガス、反応ガス）がアノードに、酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。 In recent years, a polymer electrolyte fuel cell (Polymer Electrolyte Fuel Cell) that generates electricity by supplying hydrogen (fuel gas, reactive gas) to the anode and oxygen-containing air (oxidant gas, reactive gas) to the cathode, respectively. The development of fuel cells such as PEFC is active.

従来、この種の燃料電池を有する高圧ガス供給システムでは、燃料電池に供給する反応ガスを反応ガスタンクに収容し、この反応ガスタンクに収容された高圧の反応ガスを燃料電池に供給している。 Conventionally, in a high-pressure gas supply system having this type of fuel cell, the reaction gas supplied to the fuel cell is stored in a reaction gas tank, and the high-pressure reaction gas stored in the reaction gas tank is supplied to the fuel cell.

ところで、このような反応ガスタンクスに収容されたアノードガスの残量を算出する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
この特許文献１に記載されたものは、アノードガスが通過する管路の途中に流量計を設けてアノードガスの流量を検出し、検出した流量を反応ガスタンク内に収容されたアノードガスの初期値（量）から減算することで、反応ガスタンク内のアノードガスの残量を算出するようにしている。 By the way, as a technique for calculating the remaining amount of the anode gas accommodated in such a reaction gas tank, for example, one described in Patent Document 1 is known.
In this patent document 1, a flow meter is provided in the middle of a pipe line through which the anode gas passes to detect the flow rate of the anode gas, and the detected flow rate is an initial value of the anode gas stored in the reaction gas tank. By subtracting from (amount), the remaining amount of anode gas in the reaction gas tank is calculated.

また、反応ガスタンク内に圧力センサを設置し、この圧力センサによってアノードガスの圧力を検出するようにした技術も知られている。
特開平１１−２３０８１３号公報 Also known is a technique in which a pressure sensor is installed in the reaction gas tank, and the pressure of the anode gas is detected by this pressure sensor.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-230813

前記した特許文献１では、反応ガスタンク内に収容されたアノードガスの初期値を設定する必要があり煩雑であった。この点、反応ガスタンク内に圧力センサを設置すれば、反応ガスタンク内の圧力値を直接検出することができる。
ところで、反応ガスタンク内に収容されるアノードガスの圧力は、圧力レンジが広くなっており、これに対応して反応ガスタンク内に設置する圧力センサも、圧力検出レンジが広いものを使用する必要がある。 In the above-mentioned Patent Document 1, it is necessary to set the initial value of the anode gas accommodated in the reaction gas tank, which is complicated. In this regard, if a pressure sensor is installed in the reaction gas tank, the pressure value in the reaction gas tank can be directly detected.
By the way, the pressure of the anode gas accommodated in the reaction gas tank has a wide pressure range, and it is necessary to use a pressure sensor installed in the reaction gas tank corresponding to this with a wide pressure detection range. .

しかしながら、一般に、検出レンジが広く設定された圧力センサは、検出レンジが広くなるほど検出誤差が大きくなる傾向にある。このため、このような圧力センサを使用して反応ガスタンク内のアノードガスの圧力が低下したことを判定しようとしても、検出誤差が大きくなってしまうという問題があった。 However, in general, a pressure sensor having a wide detection range tends to have a larger detection error as the detection range becomes wider. For this reason, there is a problem that even if an attempt is made to determine that the pressure of the anode gas in the reaction gas tank has decreased using such a pressure sensor, the detection error increases.

また、燃料電池システム等の安定した運転を実現するために、圧力センサの故障に対するタフネスを向上させたいという要望もあった。 There has also been a desire to improve the toughness against pressure sensor failure in order to achieve stable operation of the fuel cell system and the like.

そこで、本発明は、前記した問題を解決することを課題とし、反応ガスタンク内におけるガスの圧力の低下を精度よく判定することができ、また、圧力センサの故障に対するタフネスも向上させることができる高圧ガス供給システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has an object to solve the above-described problems, and can detect a decrease in the gas pressure in the reaction gas tank with high accuracy, and can also improve the toughness against the failure of the pressure sensor. An object is to provide a gas supply system.

前記目的を達成するために、本発明の高圧ガス供給システムは、反応ガスを収容する反応ガスタンクと、前記反応ガスタンクからの反応ガスの圧力を調整する圧力調整機能を備えたレギュレータと、前記レギュレータにより圧力調整された反応ガスが供給されて発電する燃料電池と、第１の圧力検出レンジを有し、前記レギュレータの一次側の圧力を検出する第１圧力センサと、前記第１の圧力検出レンジよりも小さい第２の圧力検出レンジを有し、前記レギュレータにより圧力調整された前記レギュレータの二次側の圧力を検出する第２圧力センサと、前記第１，第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンクがガス欠であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記第１圧力センサにより検出された圧力値が、前記第２の圧力検出レンジ内の圧力値に相当する圧力値となり、かつ、前記第１圧力センサでガス欠を判定する基準となる所定の圧力の上限よりも小さくなった場合に、ガス欠判定に用いる圧力値を、前記第１圧力センサの圧力値から前記第２圧力センサの圧力値に変更し、前記第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンク内の圧力が、ガス欠と判定される所定圧力に前記第２圧力センサのセンサ誤差を考慮して設定される所定の圧力に低下したか否かを判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a high-pressure gas supply system of the present invention includes a reaction gas tank that contains a reaction gas, a regulator having a pressure adjustment function that adjusts the pressure of the reaction gas from the reaction gas tank, and the regulator. From a fuel cell that is supplied with a pressure-adjusted reaction gas to generate power, a first pressure sensor that has a first pressure detection range and detects the pressure on the primary side of the regulator, and the first pressure detection range A second pressure sensor having a small second pressure detection range and detecting the pressure on the secondary side of the regulator pressure-adjusted by the regulator, and the pressure value detected by the first and second pressure sensors based on, and a determination means for determining whether or not the reaction gas tank is a gas shortage, said determination means, detection by the first pressure sensor Pressure value, the second pressure value corresponds to the pressure value of the pressure detected in Range Do Ri, and smaller than the upper limit of the predetermined pressure as a reference is determined out of gas in the first pressure sensor The pressure value used for the gas shortage determination is changed from the pressure value of the first pressure sensor to the pressure value of the second pressure sensor, and based on the pressure value detected by the second pressure sensor, It is determined whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure set in consideration of a sensor error of the second pressure sensor to a predetermined pressure determined to be out of gas.

この高圧ガス供給システムによれば、判定手段は、第１，第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するので、第１の圧力検出レンジを有する第１圧力センサと、これよりも小さく、圧力検出レンジが狭く設定された第２圧力センサとの両方によって、反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かが判定されることとなる。したがって、第１圧力センサの圧力値に基づいてのみ判定を行う場合に比べて検出精度が向上し、反応ガスタンク内におけるガスの圧力の低下（ガス欠判定）を精度よく判定することができる。 According to this high pressure gas supply system, the determination means determines whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors. Whether the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure by both the first pressure sensor having the first pressure detection range and the second pressure sensor having a smaller pressure detection range than the first pressure sensor. It will be determined whether or not. Therefore, the detection accuracy is improved as compared with the case where the determination is made only based on the pressure value of the first pressure sensor, and the decrease in the gas pressure in the reaction gas tank (gas shortage determination) can be accurately determined.

また、判定手段は、判定の基準となる圧力値を、第１圧力センサの圧力値から第２圧力センサの圧力値に変更する（持ち替える）ようになっているので、実質的に、第１圧力センサおよび第２圧力センサの検出値に基づいて、反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かが判定されることとなるので、圧力センサの故障に対するタフネスも向上させることができる。つまり、例えば、第１圧力センサが仮に故障して圧力値をうまく検出することができないような場合でも、第２圧力センサの圧力値に基づいて反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定することができるようになり、圧力センサの故障に対するタフネスが高くなる。 In addition , the determination means changes ( holds ) the pressure value serving as the determination reference from the pressure value of the first pressure sensor to the pressure value of the second pressure sensor. Based on the detection values of the sensor and the second pressure sensor, it is determined whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure, so that the toughness against the failure of the pressure sensor can also be improved. In other words, for example, whether the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure based on the pressure value of the second pressure sensor even if the first pressure sensor fails and the pressure value cannot be detected well. It becomes possible to determine whether or not, and the toughness against the failure of the pressure sensor is increased.

また、前記判定手段は、前記第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて判定する際、前記反応ガスタンクから前記第２圧力センサまでの反応ガス流路における圧力損失分を加味して、前記反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定する構成とするのがよい。 Further, when the determination means makes a determination based on the pressure value detected by the second pressure sensor, the pressure loss in the reaction gas flow path from the reaction gas tank to the second pressure sensor is taken into account, and It may be configured to determine whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure.

この高圧ガス供給システムによれば、判定手段が、反応ガスタンクから第２圧力センサまでの反応ガス流路における圧力損失分を加味して、反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するので、より精度の高い判定を実現することができる。
また、前記判定手段は、前記反応ガスタンク内の圧力が所定の圧力に低下したと判定した場合に、前記反応ガスタンク内のガス残量が少ない状態であるとして、警告ランプを点灯する構成とするのがよい。
また、前記判定手段は、ガス欠判定に用いる圧力値を、前記第１圧力センサの圧力値から前記第２圧力センサの圧力値に変更する際、前記第２圧力センサの圧力値に基づいて前記第２圧力センサ故障検知を行い、前記第２圧力センサが故障している場合には、前記反応ガスタンク内のガス残量が少ない状態であるとして、警告ランプを点灯する構成とするのがよい。
また、本発明の高圧ガス供給システムは、反応ガスを収容する反応ガスタンクと、前記反応ガスタンクからの反応ガスの圧力を調整する圧力調整機能を備えたレギュレータと、前記レギュレータにより圧力調整された反応ガスが供給されて発電する燃料電池と、第１の圧力検出レンジを有し、前記レギュレータの一次側の圧力を検出する第１圧力センサと、前記第１の圧力検出レンジよりも小さい第２の圧力検出レンジを有し、前記レギュレータにより圧力調整された前記レギュレータの二次側の圧力を検出する第２圧力センサと、前記第１，第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンクがガス欠であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記第１圧力センサにより検出された圧力値が、前記第２圧力検出レンジ内の圧力値に相当する圧力値となるまでは、前記第１圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンク内の圧力が、ガス欠を判定する基準となる所定の圧力に低下したか否かを判定し、前記第１圧力センサにより検出された圧力値が、前記第２圧力センサの検出レンジ内の圧力値に相当する圧力値となった後は、前記第２圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、前記反応ガスタンク内の圧力が、ガス欠と判定される所定圧力に前記第２圧力センサのセンサ誤差を考慮して設定される所定の圧力に低下したか否かを判定することを特徴とする。 According to this high-pressure gas supply system, whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure by taking into account the pressure loss in the reaction gas flow path from the reaction gas tank to the second pressure sensor. Therefore, more accurate determination can be realized.
In addition, when the determination unit determines that the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure, the warning lamp is turned on, assuming that the remaining amount of gas in the reaction gas tank is low. Is good.
In addition, the determination unit changes the pressure value used for the gas shortage determination from the pressure value of the first pressure sensor to the pressure value of the second pressure sensor based on the pressure value of the second pressure sensor. When the second pressure sensor failure is detected and the second pressure sensor is failed, it is preferable that the warning lamp is turned on because the remaining amount of gas in the reaction gas tank is low.
The high-pressure gas supply system of the present invention includes a reaction gas tank that contains a reaction gas, a regulator having a pressure adjustment function that adjusts the pressure of the reaction gas from the reaction gas tank, and a reaction gas that is pressure-adjusted by the regulator. A fuel cell that is supplied with power and has a first pressure detection range, a first pressure sensor that detects the pressure on the primary side of the regulator, and a second pressure that is smaller than the first pressure detection range A second pressure sensor having a detection range and detecting a pressure on the secondary side of the regulator, the pressure of which is adjusted by the regulator; and the reaction based on the pressure value detected by the first and second pressure sensors. Determining means for determining whether or not the gas tank is out of gas, wherein the determining means has a pressure value detected by the first pressure sensor Until the pressure value corresponds to the pressure value in the second pressure detection range, based on the pressure value detected by the first pressure sensor, the pressure in the reaction gas tank serves as a reference for determining the lack of gas. After determining whether or not the pressure has decreased to a predetermined pressure, after the pressure value detected by the first pressure sensor becomes a pressure value corresponding to the pressure value within the detection range of the second pressure sensor, Based on the pressure value detected by the second pressure sensor, the pressure in the reaction gas tank is set to a predetermined pressure determined in consideration of a sensor error of the second pressure sensor to a predetermined pressure determined to be out of gas. It is characterized by determining whether it fell.

本発明によれば、反応ガスタンク内におけるガスの圧力の低下を精度よく判定することができ、また、圧力センサの故障に対するタフネスも向上させることのできる高圧ガス供給システムが得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the pressure of the gas in a reaction gas tank can be determined accurately, and the high pressure gas supply system which can improve the toughness with respect to failure of a pressure sensor is obtained.

本発明の一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。以下では、高圧ガス供給システムを燃料電池システムに適用した例について説明するが、高圧ガス供給システムが適用されるシステムを限定する趣旨ではない。
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る高圧ガス供給システムが適用される燃料電池システム１は、図示しない燃料電池自動車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費する電力消費系と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, an example in which the high-pressure gas supply system is applied to a fuel cell system will be described, but the system to which the high-pressure gas supply system is applied is not intended to be limited.
≪Configuration of fuel cell system≫
A fuel cell system 1 to which the high-pressure gas supply system according to the present embodiment shown in FIG. 1 is applied is mounted on a fuel cell vehicle (mobile body) (not shown). The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 1 0, hydrogen (fuel gas, the reaction gas) to the anode of the fuel cell stack 10 and the anode system for supplying and discharging the oxygen with respect to the cathode of the fuel cell stack 10 A cathode system that supplies and discharges air (oxidant gas, reaction gas), a power consumption system that consumes the generated power of the fuel cell stack 10, and an ECU 70 (Electronic Control Unit) that electronically controls these systems; It has.

＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層されることで構成されたスタックであり、複数の単セル１１は電気的に直列で接続されている。単セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、を備えている。 <Fuel cell stack>
The fuel cell stack 10 is a stack configured by stacking a plurality of (for example, 200 to 400) solid polymer type single cells 11, and the plurality of single cells 11 are electrically connected in series. Yes. The unit cell 11 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) and two conductive anode separators and cathode separators sandwiching the MEA.

ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソードとを備えている。アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。 The MEA includes an electrolyte membrane (solid polymer membrane) made of a monovalent cation exchange membrane (for example, perfluorosulfonic acid type), and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane. The anode and cathode are mainly composed of a conductive porous material such as carbon paper, and contain a catalyst (Pt, Ru, etc.) for causing an electrode reaction in the anode and cathode.

アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝がアノード流路１２（反応ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セル１１の積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セル１１の面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔及び溝がカソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能している。 The anode separator is formed with a through-hole (referred to as an internal manifold) extending in the stacking direction of the single cells 11 and a groove extending in the surface direction of the single cells 11 in order to supply and discharge hydrogen to the anode of each MEA. These through holes and grooves function as the anode flow path 12 (reactive gas flow path).
The cathode separator is formed with a through-hole (referred to as an internal manifold) extending in the stacking direction of the single cells 11 and a groove extending in the surface direction of the single cell 11 in order to supply and discharge air to and from the cathode of each MEA. These through holes and grooves function as the cathode channel 13 (oxidant gas channel).

そして、アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セル１１で電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、燃料電池スタック１０と走行モータ（燃料電池自動車の動力源）等の外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
２Ｈ_２→４Ｈ^＋＋４ｅ⁻ …（１）
Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２Ｏ …（２） When hydrogen is supplied to each anode via the anode flow path 12, the electrode reaction of Formula (1) occurs, and when air is supplied to each cathode via the cathode flow path 13, Formula (2) Thus, a potential difference (OCV (Open Circuit Voltage), open circuit voltage) is generated in each single cell 11. Next, the fuel cell stack 10 is electrically connected to an external circuit such as a travel motor (a power source of the fuel cell vehicle), and when the current is taken out, the fuel cell stack 10 generates power.
2H ₂ → 4H ⁺ + 4e ⁻ (1)
O ₂ + 4H ⁺ + 4e ⁻ → 2H ₂ O (2)

＜アノード系＞
アノード系は、水素が高圧で収容された水素タンク２１（反応ガスタンク）と、常閉型の第１遮断弁２２と、レギュレータとしての第１減圧弁２３と、常閉型の第２遮断弁２４と、第２減圧弁２５と、エゼクタ２８と、常閉型のパージ弁２９と、第１圧力センサ３１、および第２圧力センサ３２を備えている。 <Anode system>
The anode system includes a hydrogen tank 21 (reaction gas tank) in which hydrogen is stored at a high pressure, a normally closed first cutoff valve 22, a first pressure reducing valve 23 as a regulator, and a normally closed second cutoff valve 24. A second pressure reducing valve 25, an ejector 28, a normally closed purge valve 29, a first pressure sensor 31, and a second pressure sensor 32.

水素タンク２１は、水素が高圧で封入（収容）されたタンクである。第１遮断弁２２は、水素タンク２１内、詳細には、水素の出口となる水素タンク２１の口金部内に配置されたインタンク電磁弁であり、ＥＣＵ７０の指令によって開閉する。
水素タンク２１には、タンク内の水素の圧力値（第１減圧弁２３の一次側の圧力である実測圧力値Ｐ１）を検出することが可能である、後記のような第１の圧力検出レンジを有する第１圧力センサ３１が設けられている。第１圧力センサ３１としては、歪ゲージ方式のものを採用することができるが、これに限られることはなく、種々のものを採用することができる。 The hydrogen tank 21 is a tank in which hydrogen is sealed (accommodated) at a high pressure. The first shut-off valve 22 is an in-tank electromagnetic valve disposed in the hydrogen tank 21, specifically, in a cap portion of the hydrogen tank 21 that serves as an outlet for hydrogen, and opens and closes according to a command from the ECU 70.
The hydrogen tank 21 can detect the pressure value of hydrogen in the tank (actually measured pressure value P1 which is the pressure on the primary side of the first pressure reducing valve 23), and a first pressure detection range as described later. A first pressure sensor 31 is provided. As the first pressure sensor 31, a strain gauge type can be adopted, but the first pressure sensor 31 is not limited to this, and various types can be adopted.

第１減圧弁２３は、水素タンク２１から供給される高圧の水素を一定の低圧値に減圧するものであり、第１減圧弁２３の下流側の配管２３ａには、第１減圧弁２３で減圧された水素の圧力（第１減圧弁２３の二次側の圧力である実測圧力値Ｐ２）を検出することが可能である、後記のような前記第１の圧力検出レンジよりも小さい第２の圧力検出レンジを有する第２圧力センサ３２が設けられている。第２圧力センサ３２としては、前記第１圧力センサ３１と同様に歪ゲージ方式のものを採用することができる。
ここで、前記した第１圧力センサ３１は、水素タンク２１内の圧力を検出するものであるため、高圧状態から低圧状態に至るまで、広い範囲の圧力、例えば、０〜５０ＭＰａの圧力を検出することが可能な第１の圧力検出レンジを有するものを用いている。また、前記した第２圧力センサ３２は、第１減圧弁２３の二次側における水素の圧力を検出するものであるため、第１減圧弁２３で減圧された後の、第１圧力センサ３１よりも狭い範囲の圧力、例えば、０〜５ＭＰａの圧力を検出することが可能な圧力検出レンジを備えたものを用いている。 The first pressure reducing valve 23 reduces the high-pressure hydrogen supplied from the hydrogen tank 21 to a constant low pressure value. The first pressure reducing valve 23 reduces the pressure of the pipe 23 a downstream of the first pressure reducing valve 23. It is possible to detect the pressure of the measured hydrogen (actually measured pressure value P2 which is the pressure on the secondary side of the first pressure reducing valve 23), and the second pressure smaller than the first pressure detection range as described later. A second pressure sensor 32 having a pressure detection range is provided. As the second pressure sensor 32, a strain gauge type can be adopted as in the first pressure sensor 31.
Here, since the first pressure sensor 31 detects the pressure in the hydrogen tank 21, it detects a wide range of pressure, for example, a pressure of 0 to 50 MPa, from the high pressure state to the low pressure state. What has the 1st pressure detection range which can be used is used. Further, since the second pressure sensor 32 detects the pressure of hydrogen on the secondary side of the first pressure reducing valve 23, the first pressure sensor 31 after the pressure is reduced by the first pressure reducing valve 23. Also, a pressure sensor having a pressure detection range capable of detecting a pressure in a narrow range, for example, a pressure of 0 to 5 MPa is used.

第２遮断弁２４は、ＥＣＵ７０の指令によって開閉し、開弁時に第１減圧弁２３で減圧された水素を第２減圧弁２５に供給する。
第２減圧弁２５には、コンプレッサ４１からカソード流路１３に向かう空気の圧力が、オリフィス２６が設けられた配管２６ａを介して、信号圧（パイロット圧）として入力されるようになっている。そして、第２減圧弁２５は、入力された空気の圧力に基づいて、水素の圧力を制御し、燃料電池スタック１０に送られる水素が適正となるように、さらに減圧するようになっている。第２減圧弁２５で減圧された水素は、配管２５ａを介してエゼクタ２８に送られ、エゼクタ２８から燃料電池スタック１０に供給される。 The second shutoff valve 24 opens and closes according to a command from the ECU 70, and supplies hydrogen decompressed by the first pressure reducing valve 23 to the second pressure reducing valve 25 when the valve is opened.
The second pressure reducing valve 25 is configured so that the pressure of air from the compressor 41 toward the cathode flow path 13 is input as a signal pressure (pilot pressure) through a pipe 26 a provided with an orifice 26. The second pressure reducing valve 25 controls the pressure of hydrogen based on the input air pressure, and further reduces the pressure so that the hydrogen sent to the fuel cell stack 10 is appropriate. The hydrogen decompressed by the second pressure reducing valve 25 is sent to the ejector 28 via the pipe 25a, and is supplied from the ejector 28 to the fuel cell stack 10.

このように、水素タンク２１は、第１遮断弁２２、配管２２ａ、第１減圧弁２３、配管２３ａ、第２遮断弁２４、配管２４ａ、第２減圧弁２５、配管２５ａ、エゼクタ２８、および配管２８ａを介して、アノード流路１２の入口に接続されており、水素タンク２１からアノード流路１２に向かう流路には、前記のように水素の圧力を検出する第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とが設けられている。そして、これらの第１圧力センサ３１および第２圧力センサ３２によって、水素供給流路における水素の圧力が検出されて、その圧力値がＥＣＵ７０によって取得されるようになっている。 Thus, the hydrogen tank 21 includes the first shutoff valve 22, the pipe 22a, the first pressure reducing valve 23, the pipe 23a, the second shutoff valve 24, the pipe 24a, the second pressure reducing valve 25, the pipe 25a, the ejector 28, and the pipe. The first pressure sensor 31 and the second pressure sensor 31 that detect the hydrogen pressure as described above are connected to the inlet of the anode passage 12 through the flow passage 28a. A pressure sensor 32 is provided. The first pressure sensor 31 and the second pressure sensor 32 detect the hydrogen pressure in the hydrogen supply flow path, and the ECU 70 acquires the pressure value.

一方、アノード流路１２の出口は、配管２８ｂ（反応ガス循環ライン）を介して、燃料電池スタック１０の上流のエゼクタ２８の吸込口に接続されている。これにより、アノード流路１２（アノード）から排出された未消費の水素を含むアノードオフガスは、エゼクタ２８に戻され、その結果、水素が循環するようになっている。
なお、配管２８ｂには気液分離器（図示しない）が設けられており、この気液分離器によって、循環する水素に同伴する水分が分離されるようになっている。 On the other hand, the outlet of the anode channel 12 is connected to a suction port of the ejector 28 upstream of the fuel cell stack 10 via a pipe 28b (reactive gas circulation line). As a result, the anode off gas containing unconsumed hydrogen discharged from the anode flow path 12 (anode) is returned to the ejector 28, and as a result, the hydrogen circulates.
The pipe 28b is provided with a gas-liquid separator (not shown), and the water accompanying the circulating hydrogen is separated by the gas-liquid separator.

また、配管２８ｂは、その途中で、配管２９ａ、パージ弁２９、配管２９ｂを介して、希釈器（図示しない）に接続されている。パージ弁２９は、燃料電池スタック１０の発電時において、配管２８ｂを循環する水素に同伴する不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合、ＥＣＵ７０によって開かれる設定となっている。
なお、ＥＣＵ７０は、例えば、単セル１１の電圧を検出するセル電圧モニタ（図示しない）から入力される最低セル電圧が、所定最低セル電圧以下となった場合、不純物を排出する必要があると判定し、パージ弁２９を開く設定となっている。 The pipe 28b is connected to a diluter (not shown) through the pipe 29a, the purge valve 29, and the pipe 29b in the middle of the pipe 28b. The purge valve 29 is set to be opened by the ECU 70 when discharging (purging) impurities (water vapor, nitrogen, etc.) accompanying hydrogen circulating in the pipe 28b during power generation of the fuel cell stack 10.
Note that the ECU 70 determines that the impurities need to be discharged, for example, when the minimum cell voltage input from a cell voltage monitor (not shown) that detects the voltage of the single cell 11 is equal to or lower than a predetermined minimum cell voltage. The purge valve 29 is set to open.

＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ４１（酸化剤ガス供給手段）と、背圧弁４３と、希釈器（図示しない）とを備えている。 <Cathode system>
The cathode system includes a compressor 41 (oxidant gas supply means), a back pressure valve 43, and a diluter (not shown).

コンプレッサ４１は、配管４１ａを介して、カソード流路１３の入口に接続されている。そして、コンプレッサ４１は、ＥＣＵ７０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、これをカソード流路１３に供給するようになっている。なお、コンプレッサ４１の回転速度は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）が大きくなると、空気を大流量・高圧で供給するべく、高められる設定となっている。 The compressor 41 is connected to the inlet of the cathode channel 13 via a pipe 41a. When the compressor 41 operates according to a command from the ECU 70, the compressor 41 takes in oxygen-containing air and supplies it to the cathode flow path 13. The rotational speed of the compressor 41 is set to be increased so as to supply air at a large flow rate and a high pressure when the amount of depression (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown) increases.

また、配管４１ａには、カソード流路１３に向かう空気を加湿する加湿器（図示しない）が設けられている。この加湿器は、水分交換可能な中空糸膜を備えており、この中空糸膜を介して、カソード流路１３に向かう空気と、多湿のカソードオフガスとの間で水分交換させるようになっている。 The pipe 41a is provided with a humidifier (not shown) that humidifies the air toward the cathode flow path 13. This humidifier is equipped with a hollow fiber membrane capable of exchanging moisture, and through this hollow fiber membrane, moisture is exchanged between the air toward the cathode flow path 13 and the humid cathode off gas. .

カソード流路１３の出口は、配管４３ａ、背圧弁４３、配管４３ｂを介して、希釈器（図示しない）に接続されている。そして、カソード流路１３（カソード）から排出された多湿のカソードオフガスは、配管４３ａ等を介して、希釈器に排出され、希釈器は、カソードオフガスによって、配管２９ｂから導入されるアノードオフガス中の水素を希釈した後、車外に排出するようになっている。 The outlet of the cathode channel 13 is connected to a diluter (not shown) via a pipe 43a, a back pressure valve 43, and a pipe 43b. The humid cathode offgas discharged from the cathode flow path 13 (cathode) is discharged to the diluter via the pipe 43a and the like, and the diluter in the anode offgas introduced from the pipe 29b by the cathode offgas. After diluting hydrogen, it is discharged outside the vehicle.

背圧弁４３は、バタフライ弁等から構成された常開型の弁であり、その開度はＥＣＵ７０によって制御される。詳細には、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなると、ＥＣＵ７０は、空気を高圧で供給するべく、背圧弁４３の開度は小さく制御される。 The back pressure valve 43 is a normally open valve composed of a butterfly valve or the like, and its opening degree is controlled by the ECU 70. Specifically, when the amount of depression of the accelerator pedal becomes large, the ECU 70 controls the opening of the back pressure valve 43 to be small so as to supply air at a high pressure.

＜電力消費系＞
電力消費系は、走行モータ５１と、ＶＣＵ５２（Voltage Control Unit、電流制御手段）と、高圧バッテリ５３とを備えている。走行モータ５１は、ＶＣＵ５２を介して、燃料電池スタック１０の出力端子（図示しない）に接続されている。高圧バッテリ５３はＶＣＵ５２に接続されている。なお、走行モータ５１とＶＣＵ５２との間に配置されているインバータ（ＰＤＵ：Power Drive Unit）は省略している。 <Power consumption system>
The power consumption system includes a traveling motor 51, a VCU 52 (Voltage Control Unit, current control means), and a high voltage battery 53. The travel motor 51 is connected to an output terminal (not shown) of the fuel cell stack 10 via the VCU 52. The high voltage battery 53 is connected to the VCU 52. Note that an inverter (PDU: Power Drive Unit) disposed between the traveling motor 51 and the VCU 52 is omitted.

走行モータ５１は、燃料電池自動車の動力源となる外部負荷である。
ＶＣＵ５２は、ＥＣＵ７０から送られる指令電流に従って、燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）を制御（制限）する機器であり、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子回路を備えている。すなわち、ＶＣＵ５２への指令電流が大きくなると、燃料電池スタック１０から取り出される電流が大きくなり、燃料電池スタック１０で消費される水素及び空気の消費量が多くなる。
また、ＶＣＵ５２は、高圧バッテリ５３の電力を制御、つまり、高圧バッテリ５３の充電／放電を制御する機能も備えている。 The travel motor 51 is an external load that is a power source of the fuel cell vehicle.
The VCU 52 is a device that controls (limits) the generated power (output current, output voltage) of the fuel cell stack 10 in accordance with a command current sent from the ECU 70, and includes electronic circuits such as a DC / DC chopper and a DC / DC converter. ing. That is, when the command current to the VCU 52 increases, the current taken from the fuel cell stack 10 increases, and the consumption of hydrogen and air consumed by the fuel cell stack 10 increases.
The VCU 52 also has a function of controlling power of the high voltage battery 53, that is, controlling charging / discharging of the high voltage battery 53.

＜ＩＧ等＞
ＩＧ６１は、燃料電池システム及び燃料電池自動車の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。そして、ＩＧ６１は、ＯＮ信号（発電開始信号）、ＯＦＦ信号（発電停止信号）をＥＣＵ７０に出力するようになっている。
警告ランプ６２は、後記するように、ＥＣＵ７０によって、水素タンク２１内の水素の圧力が低下したことにより、水素の残量が少ない状態（ガス欠状態）であると判定される場合に、運転者にその旨を知らせるために点灯するランプであり、インストルメントパネルに配置されている。 <IG etc.>
The IG 61 is a start switch for the fuel cell system and the fuel cell vehicle, and is disposed around the driver's seat. The IG 61 outputs an ON signal (power generation start signal) and an OFF signal (power generation stop signal) to the ECU 70.
As will be described later, the warning lamp 62 is displayed when the ECU 70 determines that the hydrogen pressure in the hydrogen tank 21 has decreased and the remaining amount of hydrogen is in a low state (out of gas). This lamp is lit to inform the user of that fact and is arranged on the instrument panel.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ＥＣＵ７０は、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を適宜に制御するようになっている。
また、ＥＣＵ７０（判定手段）は、第１，第２圧力センサ３１、３２により検出された実測圧力値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定する機能を備えている。具体的に、ＥＣＵ７０（判定手段）は、第１圧力センサにより検出された圧力値が、前記第２の圧力検出レンジ内となった際に、判定の基準となる前記圧力値を、前記第１圧力センサの圧力値から第２圧力センサの圧力値に持ち替える。 <ECU>
The ECU 70 is a control device that electronically controls the fuel cell system 1 and includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like. And ECU70 controls various apparatuses suitably according to the program memorize | stored in the inside.
The ECU 70 (determination means) determines whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure based on the actually measured pressure values P1 and P2 detected by the first and second pressure sensors 31 and 32. It has a function to judge. Specifically, the ECU 70 (determination means) determines the pressure value that serves as a determination reference when the pressure value detected by the first pressure sensor falls within the second pressure detection range. The pressure value of the pressure sensor is changed to the pressure value of the second pressure sensor.

≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作について、図２を主に参照しつつ適宜図１、図３を参照して説明する。
燃料電池スタック１０が発電を開始すると、図２のフローチャートの処理が開始する。 ≪Operation of fuel cell system≫
Next, the operation of the fuel cell system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 3 as appropriate while mainly referring to FIG.
When the fuel cell stack 10 starts power generation, the process of the flowchart of FIG. 2 starts.

ステップＳ１において、ＥＣＵ７０は、第１遮断弁２２に開指令を送り、第１遮断弁２２を開くように制御する。 In step S <b> 1, the ECU 70 sends an open command to the first cutoff valve 22 and controls to open the first cutoff valve 22.

ステップＳ２において、ＥＣＵ７０は、第１圧力センサ３１から入力された実測圧力値Ｐ１を取得し、内部メモリ等に記憶する。また、ステップＳ３において、ＥＣＵ７０は、第２圧力センサ３２から入力された実測圧力値Ｐ２を取得し、内部メモリ等に記憶する。 In step S2, the ECU 70 acquires the actually measured pressure value P1 input from the first pressure sensor 31, and stores it in an internal memory or the like. In step S3, the ECU 70 acquires the actually measured pressure value P2 input from the second pressure sensor 32 and stores it in an internal memory or the like.

ステップＳ４において、ＥＣＵ７０は、取得した実測圧力値Ｐ１に基づいて、第１圧力センサ３１が故障しているか否かを判定する。一般的に、ＥＣＵ７０は、第１圧力センサ３１の出力電圧が予め設定された所定の電圧の範囲内に有るか否かで故障しているか否かを判定し、所定の電圧の上限あるいは下限から外れているとき（所定の電圧の範囲外にあるとき）には、故障をしていると判定する。 In step S4, the ECU 70 determines whether or not the first pressure sensor 31 has failed based on the acquired actual pressure value P1. In general, the ECU 70 determines whether or not a failure has occurred depending on whether or not the output voltage of the first pressure sensor 31 is within a predetermined voltage range set in advance, and determines from the upper limit or the lower limit of the predetermined voltage. When it is off (when it is outside the predetermined voltage range), it is determined that a failure has occurred.

第１圧力センサ３１が故障していないと判定した場合（Ｓ４：Ｎｏ）、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ７０は、実測圧力値Ｐ１が第１閾値よりも小さいか否かを判定する。
第１閾値は、第１圧力センサ３１が有するセンサ誤差を考慮して設定される。具体的に、第１圧力センサ３１のセンサ誤差が２．０％であると仮定すると、第１の圧力検出レンジは前記のように０〜５０ＭＰａであるので、センサ誤差は、実質的に±１．０ＭＰａとなる。
そこで、ガス欠判定の観点から、水素タンク２１内の圧力を、所定圧力以上に保つこととした場合、前記第１閾値は、次のように、「所定圧力＋センサ誤差」とした値となる。例えば、所定圧力を１．０ＭＰａに設定したときには、センサ誤差を考慮すると、その範囲は、０．０ＭＰａ〜２．０ＭＰａとなるので、このうちの最大値である２．０ＭＰａを第１閾値に設定するようにする（図３参照）。 When it determines with the 1st pressure sensor 31 not having failed (S4: No), it progresses to step S5 and ECU70 determines whether measured pressure value P1 is smaller than a 1st threshold value.
The first threshold is set in consideration of the sensor error that the first pressure sensor 31 has. Specifically, assuming that the sensor error of the first pressure sensor 31 is 2.0%, since the first pressure detection range is 0 to 50 MPa as described above, the sensor error is substantially ± 1. 0.0 MPa.
Therefore, from the viewpoint of determining the lack of gas, when the pressure in the hydrogen tank 21 is maintained at a predetermined pressure or higher, the first threshold value is set to “predetermined pressure + sensor error” as follows. . For example, when the predetermined pressure is set to 1.0 MPa, considering the sensor error, the range is 0.0 MPa to 2.0 MPa, so the maximum value of 2.0 MPa is set as the first threshold value. (See FIG. 3).

ここで、仮に、第１圧力センサ３１が＋１ＭＰａの誤差を有していたとすると、第１圧力センサ３１の出力値は、２．０ＭＰａとなるが、水素タンク２１の真の圧力は、「所定圧力＋センサ誤差×２」を考慮して、最大で３．０ＭＰａということも想定される（図３において、第１圧力センサ３１の範囲が破線で示す範囲を含んでいる状態）。しかし、後記するように、本実施形態では、第２圧力センサ３２を有しているので、水素タンク２１の実際の内圧を精度よく検出することができる。 Here, if the first pressure sensor 31 has an error of +1 MPa, the output value of the first pressure sensor 31 is 2.0 MPa, but the true pressure of the hydrogen tank 21 is “predetermined pressure”. In consideration of “+ sensor error × 2”, a maximum of 3.0 MPa is also assumed (in FIG. 3, the range of the first pressure sensor 31 includes a range indicated by a broken line). However, as will be described later, in the present embodiment, since the second pressure sensor 32 is provided, the actual internal pressure of the hydrogen tank 21 can be accurately detected.

フローに戻り、ステップＳ５において、ＥＣＵ７０が、実測圧力値Ｐ１が第１閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、以下のフローを繰り返す。つまり、第１圧力センサ３１の実測圧力値Ｐ１に基づいて、ＥＣＵ７０がガス欠ではないと判定する。 Returning to the flow, when the ECU 70 determines in step S5 that the actually measured pressure value P1 is not smaller than the first threshold value (S5: No), the process returns to step S2 and the following flow is repeated. That is, based on the actually measured pressure value P1 of the first pressure sensor 31, the ECU 70 determines that there is no gas shortage.

一方、ステップＳ４において、第１圧力センサ３１が故障していると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、また、ステップＳ５において、実測圧力値Ｐ１が第１閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、つまり、実測圧力値Ｐ１が第２圧力センサ３２の第２の圧力検出レンジ内であると判定した場には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６において、ＥＣＵ７０は、取得した実測圧力値Ｐ２に基づいて、第２圧力センサ３２が故障しているか否かを判定する。一般的に、ＥＣＵ７０は、第２圧力センサ３２の出力電圧が予め設定された所定の電圧の範囲内に有るか否かで故障しているか否かを判定し、所定の電圧の上限あるいは下限から外れているとき（所定の電圧の範囲外にあるとき）には、故障をしていると判定する。 On the other hand, when it determines with the 1st pressure sensor 31 having failed in step S4 (S4: Yes), and when it determines with measured pressure value P1 being smaller than a 1st threshold value in step S5 (S5: Yes), that is, when it is determined that the measured pressure value P1 is within the second pressure detection range of the second pressure sensor 32, the process proceeds to step S6.
In step S6, the ECU 70 determines whether or not the second pressure sensor 32 has failed based on the acquired actual pressure value P2. In general, the ECU 70 determines whether or not a failure has occurred depending on whether or not the output voltage of the second pressure sensor 32 is within a predetermined voltage range set in advance, and determines from the upper limit or the lower limit of the predetermined voltage. When it is off (when it is outside the predetermined voltage range), it is determined that a failure has occurred.

第２圧力センサ３２が故障していないと判定した場合（Ｓ６：Ｎｏ）、ステップＳ７に進み、ＥＣＵ７０は、実測圧力値Ｐ２が第２閾値よりも小さいか否かを判定する。
第２閾値は、第２圧力センサ３２が有するセンサ誤差を考慮して設定される。具体的に、第２圧力センサ３２のセンサ誤差が２．０％であると仮定すると、第２の圧力検出レンジは前記のように０〜５ＭＰａであるので、センサ誤差は、実質的に±０．１ＭＰａとなる。つまり、第１圧力センサ３１におけるセンサ誤差（±１．０ＭＰａ）に比べて１／１０のセンサ誤差となり、検出精度が格段に向上することとなる。 When it determines with the 2nd pressure sensor 32 not having failed (S6: No), it progresses to step S7 and ECU70 determines whether measured pressure value P2 is smaller than a 2nd threshold value.
The second threshold is set in consideration of a sensor error that the second pressure sensor 32 has. Specifically, assuming that the sensor error of the second pressure sensor 32 is 2.0%, since the second pressure detection range is 0 to 5 MPa as described above, the sensor error is substantially ± 0. .1 MPa. That is, the sensor error is 1/10 compared to the sensor error (± 1.0 MPa) in the first pressure sensor 31, and the detection accuracy is remarkably improved.

ここで、前記した第１閾値のときと同様に、ガス欠判定の観点から、水素タンク２１内の圧力を、所定圧力以上に保つこととした場合、前記第２閾値は、「所定圧力＋センサ誤差」とした値となる。例えば、所定圧力を１．０ＭＰａに設定したときには、センサ誤差を考慮すると、その範囲は、０．９ＭＰａ〜１．１ＭＰａとなるので、このうちの最大値である１．１ＭＰａを第２閾値に設定するようにする（図３参照）。 Here, as in the case of the first threshold value described above, when the pressure in the hydrogen tank 21 is maintained at a predetermined pressure or higher from the viewpoint of gas shortage determination, the second threshold value is “predetermined pressure + sensor”. The value is “error”. For example, when the predetermined pressure is set to 1.0 MPa, the range is 0. Since 9 MPa to 1.1 MPa, the maximum value of 1.1 MPa is set as the second threshold value (see FIG. 3).

ここで、仮に、第２圧力センサ３２が＋０．１ＭＰａの誤差を有していたとすると、第２圧力センサ３２の出力値は、１．１ＭＰａとなるが、水素タンク２１の真の圧力は、「所定圧力＋センサ誤差×２」を考慮して、最大で１．２ＭＰａということも想定されるが、前記のように第１圧力センサ３１が最大で３．０ＭＰａであったことを考慮すると、その精度は、格段に向上したものとなっている。 Here, if the second pressure sensor 32 has an error of +0.1 MPa, the output value of the second pressure sensor 32 is 1.1 MPa, but the true pressure of the hydrogen tank 21 is “ In consideration of “predetermined pressure + sensor error × 2”, it is assumed that the pressure is 1.2 MPa at the maximum, but considering that the first pressure sensor 31 was 3.0 MPa at the maximum as described above, The accuracy has been greatly improved.

また、前記のように設定した第２閾値に対して、水素タンク２１から第２圧力センサ３２までの反応ガス流路（配管２２ａおよび配管２３ａにおける第２圧力センサ３２までの流路、図１参照）における圧力損失分を加味して、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するようにしてもよい。
この場合には、前記した反応ガス流路における圧力損失分を含んだ第２閾値として、圧力の低下を判定することができるので、圧力の低下の判定制度がより一層向上するようになる。 Further, with respect to the second threshold set as described above, the reaction gas flow path from the hydrogen tank 21 to the second pressure sensor 32 (flow path to the second pressure sensor 32 in the pipe 22a and the pipe 23a, see FIG. 1). ) May be determined in consideration of whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure.
In this case, since the pressure drop can be determined as the second threshold value including the pressure loss in the reaction gas flow path, the pressure drop determination system is further improved.

以上のような第２閾値を踏まえて、ステップＳ７において、ＥＣＵ７０は、実測圧力値Ｐ２が第２閾値よりも小さいか否かを判定する。そして、実測圧力値Ｐ２が第２閾値よりも小さくない（Ｓ７：Ｎｏ）と判定した場合、ステップＳ２に戻り、以下のステップを繰り返す。 Based on the second threshold as described above, in step S7, the ECU 70 determines whether or not the actually measured pressure value P2 is smaller than the second threshold. If it is determined that the measured pressure value P2 is not smaller than the second threshold value (S7: No), the process returns to step S2 and the following steps are repeated.

一方、ステップＳ６において、第２圧力センサ３２が故障していると判定した場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、また、ステップＳ７において、実測圧力値Ｐ２が第２閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に進み、ＥＣＵ７０は、水素タンク２１（反応ガスタンク）の圧力が低下している（ガス欠である）として、ステップＳ９で警告ランプ６２を点灯し、フローを終了する。
なお、ステップＳ４において、第１圧力センサ３１が故障していると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ６において、第２圧力センサ３２が故障していると判定した場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、または、第１、第２圧力センサ３１、３２の両方が故障していると判定した場合（Ｓ４，Ｓ６：Ｙｅｓ）には、ガス欠と判定してもよいし、ガス欠の判定を行わないようにしてもよい。 On the other hand, when it determines with the 2nd pressure sensor 32 having failed in step S6 (S6: Yes), and when it determines with measured pressure value P2 being smaller than a 2nd threshold value in step S7 (S7: Yes), the process proceeds to step S8, and the ECU 70 turns on the warning lamp 62 in step S9 and terminates the flow, assuming that the pressure in the hydrogen tank 21 (reactive gas tank) is low (out of gas).
In addition, when it determines with the 1st pressure sensor 31 having failed in step S4 (S4: Yes), when it determines with the 2nd pressure sensor 32 having failed in step S6 (S6: Yes), Alternatively, when it is determined that both the first and second pressure sensors 31, 32 are out of order (S4, S6: Yes), it may be determined that there is a gas shortage, or the determination of a gas shortage is not performed. You may do it.

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１によれば、ＥＣＵ７０（判定手段）は、第１，第２圧力センサ３１、３２により検出された実測圧力値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するので、第１の圧力検出レンジを有する第１センサ３１と、これよりも小さく、圧力検出レンジが狭く設定された第２圧力センサ３２との両方によって、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かが判定されることとなる。したがって、第１圧力センサ３１の実測圧力値Ｐ１に基づいて判定を行う場合に比べて検出精度が向上し、水素タンク２１内におけるアノードガスの圧力の低下（ガス欠判定）を精度よく判定することができる。
なお、第２圧力センサ３２のみでは、第１減圧弁２３の故障であるのか、圧力の低下によるものなのかを判断することが難しいが、本実施形態では、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２との両方の実測圧力値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するので、誤検知が生じにくくなる。つまり、実測圧力値Ｐ１、Ｐ２が共に下がれば、水素タンク２１の内圧が下がっていることが分かるが、第２圧力センサ３２のみでは、実測圧力値Ｐ２が下がっていても、第１減圧弁３２の故障によって下がっている可能性もあり、また、実際に水素タンク２１の内圧が下がっている可能性もあるため、どちらであるのかの判断が困難である。
ところが本実施形態では、第１減圧弁２３の一次側と二次側との、実測圧力値Ｐ１、Ｐ２に基づいて水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するので、第１減圧弁２３の影響によるものなのかを判断することができ、信頼性を確保することができる。 According to the fuel cell system 1 of the present embodiment described above, the ECU 70 (determination means) is arranged in the hydrogen tank 21 based on the actually measured pressure values P1 and P2 detected by the first and second pressure sensors 31 and 32. Therefore, the first sensor 31 having the first pressure detection range and the second pressure sensor 32 having a smaller pressure detection range than the first sensor 31 are determined. Thus, it is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure. Therefore, the detection accuracy is improved as compared with the case where the determination is made based on the actually measured pressure value P1 of the first pressure sensor 31, and the decrease in the pressure of the anode gas in the hydrogen tank 21 (gas shortage determination) is accurately determined. Can do.
Note that it is difficult to determine whether the first pressure sensor 32 is a failure of the first pressure reducing valve 23 or a pressure drop, but in the present embodiment, the first pressure sensor 31 and the second pressure sensor 32 are difficult to determine. Since it is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure based on the measured pressure values P1 and P2 with both of the sensors 32, erroneous detection is less likely to occur. In other words, it can be understood that if the measured pressure values P1 and P2 are both lowered, the internal pressure of the hydrogen tank 21 is lowered. However, the first pressure reducing valve 32 can be detected only by the second pressure sensor 32 even if the measured pressure value P2 is lowered. It is difficult to determine which of the two is because the internal pressure of the hydrogen tank 21 may actually be lowered.
However, in this embodiment, it is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure based on the measured pressure values P1 and P2 on the primary side and the secondary side of the first pressure reducing valve 23. Therefore, it can be determined whether it is due to the influence of the first pressure reducing valve 23, and reliability can be ensured.

また、ＥＣＵ７０（判定手段）は、第１圧力センサ３１により検出された実測圧力値Ｐ１が、第２の圧力検出レンジ内となった際に、判定の基準となる圧力値を、第１圧力センサ３１の実測圧力値Ｐ１から第２圧力センサ３２の実測圧力値Ｐ２に持ち替えるようになっているので、第１の圧力検出レンジよりも圧力検出レンジの小さい、つまり、圧力検出レンジが狭く設定された第２圧力センサ３２によって、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かが判定される。したがって、第１圧力センサ３１の実測圧力値Ｐ１に基づいて判定を行う場合に比べて検出誤差が小さくなり、精度の高いガス残量の判定（ガス欠判定）を行うことができる。 Further, the ECU 70 (determination means) determines the pressure value that serves as a determination reference when the measured pressure value P1 detected by the first pressure sensor 31 falls within the second pressure detection range. Since the actual pressure value P1 of 31 is changed to the actual pressure value P2 of the second pressure sensor 32, the pressure detection range is smaller than the first pressure detection range, that is, the pressure detection range is set narrower. The second pressure sensor 32 determines whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure. Therefore, the detection error is smaller than in the case where the determination is made based on the actually measured pressure value P1 of the first pressure sensor 31, and the determination of the remaining gas amount (gas shortage determination) can be performed with high accuracy.

例えば、前記のように最大誤差を考慮したときに、水素タンク２１の内圧が最大で３．０ＭＰａであると想定されるところを、１．２ＭＰａに想定することができるので、水素タンク２１の内圧を精度よく求めることができ、精度の高いガス残量の判定（ガス欠判定）を行うことができるようになる。つまり、圧力が１．２ＭＰａに下がるまで、水素を使用することができる。したがって、効率のよい水素の使用が可能となって実用運転時間（航続距離）の損失を大幅に低減することができる。 For example, when the maximum error is considered as described above, it is possible to assume that the internal pressure of the hydrogen tank 21 is 3.0 MPa at the maximum, so that the internal pressure of the hydrogen tank 21 can be assumed to be 1.2 MPa. Can be obtained with high accuracy, and a highly accurate determination of the remaining gas amount (gas outage determination) can be performed. That is, hydrogen can be used until the pressure drops to 1.2 MPa. Therefore, efficient use of hydrogen becomes possible, and loss of practical operation time (cruising range) can be greatly reduced.

また、判定の基準となる圧力値を、第１圧力センサ３１の実測圧力値Ｐ１から第２圧力センサ３２の実測圧力値Ｐ２に持ち替えるようになっているので、実質的に、第１圧力センサ３１および第２圧力センサ３２により検出された実測圧力値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かが判定されることとなるので、第１、第２圧力センサ３１、３２の故障に対するタフネスも向上させることができる。つまり、例えば、第１圧力センサ３１が仮に故障して実測圧力値Ｐ１をうまく検出することができないような場合でも、第２圧力センサ３２の実測圧力値Ｐ２に基づいて水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定することができるようになり、このような第１圧力センサ３１等の故障に対してタフネスが高くなる。 In addition, since the pressure value serving as the determination reference is changed from the actually measured pressure value P1 of the first pressure sensor 31 to the actually measured pressure value P2 of the second pressure sensor 32, the first pressure sensor 31 is substantially changed. Based on the actually measured pressure values P1 and P2 detected by the second pressure sensor 32, it is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure. Toughness against failure of the pressure sensors 31 and 32 can also be improved. That is, for example, even if the first pressure sensor 31 fails and the measured pressure value P1 cannot be detected well, the pressure in the hydrogen tank 21 is determined based on the measured pressure value P2 of the second pressure sensor 32. It becomes possible to determine whether or not the pressure has decreased to a predetermined pressure, and the toughness is increased against such a failure of the first pressure sensor 31 and the like.

また、ＥＣＵ７０（判定手段）が、第２圧力センサ３２により検出された実測圧力値Ｐ２に基づいて判定する際、水素タンク２１から第２圧力センサ３２までの反応ガス流路における圧力損失分を加味して、水素タンク２１内の圧力が所定の圧力に低下したか否かを判定するように構成した場合には、より精度の高い判定（ガス欠判定）を実現することができる。 Further, when the ECU 70 (determination means) makes a determination based on the actually measured pressure value P2 detected by the second pressure sensor 32, the pressure loss in the reaction gas flow path from the hydrogen tank 21 to the second pressure sensor 32 is taken into account. Thus, when it is configured to determine whether or not the pressure in the hydrogen tank 21 has decreased to a predetermined pressure, a more accurate determination (out of gas determination) can be realized.

なお、第１、第２圧力センサ３１、３２が、故障していると判定された場合には、そのことをＥＣＵ７０等に記憶するように構成することで、その記憶されたデータに基づいて、第１、第２圧力センサ３１、３２の交換や修理等を行うことができる。 In addition, when it determines with the 1st, 2nd pressure sensors 31 and 32 having failed, it is comprised so that it may memorize | store in ECU70 grade | etc., And based on the memorize | stored data, The first and second pressure sensors 31, 32 can be replaced or repaired.

前記した実施形態では、燃料電池自動車に搭載された燃料電池システム１に、本発明を適用した場合を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された燃料電池システム、家庭用や業務用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システムに適用してもよい。また、その他のシステムに適用してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the fuel cell system 1 mounted on the fuel cell vehicle has been exemplified. It may be applied to a stationary fuel cell system for business use or a fuel cell system incorporated in a hot water supply system. Moreover, you may apply to another system.

本実施形態に係る高圧ガス供給システムが適用される燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system with which the high pressure gas supply system which concerns on this embodiment is applied. 燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system. 第１圧力センサに基づいた判定と、第２圧力センサに基づいた判定との違いを示す模式説明図である。It is model explanatory drawing which shows the difference between the determination based on a 1st pressure sensor, and the determination based on a 2nd pressure sensor.

Explanation of symbols

１燃料電池システム
１０燃料電池スタック
２１水素タンク
２３第１減圧弁（レギュレータ）
３１第１圧力センサ
３２第２圧力センサ
６２警告ランプ
７０ＥＣＵ（判定手段）
Ｐ１実測圧力値（第１圧力センサ）
Ｐ２実測圧力値（第２圧力センサ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 10 Fuel cell stack 21 Hydrogen tank 23 1st pressure-reduction valve (regulator)
31 First pressure sensor 32 Second pressure sensor 62 Warning lamp 70 ECU (determination means)
P1 Actual pressure value (first pressure sensor)
P2 Actual pressure value (second pressure sensor)

Claims

A reaction gas tank containing the reaction gas;
A regulator having a pressure adjustment function for adjusting the pressure of the reaction gas from the reaction gas tank;
A fuel cell that is supplied with the reaction gas pressure-adjusted by the regulator and generates power; and
A first pressure sensor having a first pressure detection range and detecting a pressure on a primary side of the regulator;
A second pressure sensor having a second pressure detection range smaller than the first pressure detection range, and detecting a pressure on the secondary side of the regulator adjusted by the regulator;
Determination means for determining whether or not the reaction gas tank is out of gas based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors,
The determination means includes
Predetermined the pressure value detected by the first pressure sensor is made with the second pressure value corresponds to the pressure value of the pressure detected inside the range and Do Ri, and criteria for determining out of gas in the first pressure sensor When the pressure is lower than the upper limit of the pressure, the pressure value used for the gas shortage determination is changed from the pressure value of the first pressure sensor to the pressure value of the second pressure sensor, and is detected by the second pressure sensor. On the basis of the measured pressure value, it is determined whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure set in consideration of a sensor error of the second pressure sensor to a predetermined pressure determined to be out of gas. A high-pressure gas supply system.

The determination means includes
When the determination is made based on the pressure value detected by the second pressure sensor, the pressure in the reaction gas tank is predetermined by taking into account the pressure loss in the reaction gas flow path from the reaction gas tank to the second pressure sensor. The high pressure gas supply system according to claim 1, wherein it is determined whether or not the pressure has decreased.

The determination means includes
2. The warning lamp is turned on when it is determined that the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure, assuming that the remaining amount of gas in the reaction gas tank is low. 2. The high pressure gas supply system according to 2.

The determination means includes
When the pressure value used for the gas shortage determination is changed from the pressure value of the first pressure sensor to the pressure value of the second pressure sensor, the second pressure sensor failure detection is performed based on the pressure value of the second pressure sensor. 4. If the second pressure sensor is malfunctioning, the warning lamp is turned on as the remaining gas amount in the reaction gas tank is low. The high-pressure gas supply system according to claim 1.

A reaction gas tank containing the reaction gas;
A regulator having a pressure adjustment function for adjusting the pressure of the reaction gas from the reaction gas tank;
A fuel cell that is supplied with the reaction gas pressure-adjusted by the regulator and generates power; and
A first pressure sensor having a first pressure detection range and detecting a pressure on a primary side of the regulator;
A second pressure sensor having a second pressure detection range smaller than the first pressure detection range, and detecting a pressure on the secondary side of the regulator adjusted by the regulator;
Determination means for determining whether or not the reaction gas tank is out of gas based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors,
The determination means includes
Until the pressure value detected by the first pressure sensor becomes a pressure value corresponding to the pressure value in the second pressure detection range, the reaction is performed based on the pressure value detected by the first pressure sensor. Determine whether the pressure in the gas tank has dropped to a predetermined pressure that serves as a reference for judging the lack of gas,
After the pressure value detected by the first pressure sensor becomes a pressure value corresponding to the pressure value within the detection range of the second pressure sensor, based on the pressure value detected by the second pressure sensor. Determining whether or not the pressure in the reaction gas tank has decreased to a predetermined pressure determined in consideration of a sensor error of the second pressure sensor to a predetermined pressure determined to be out of gas. High pressure gas supply system.