JP3783649B2 - Vehicle fuel gas supply device - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク出口に配置された遮断弁の故障状態判定に好適な車両用燃料ガス供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から遮断弁の故障状態を、遮断弁を開閉して下流のガス圧力変化から遮断弁の故障状態を判定するものが知られており、例えば、特開２０００−２７４３１１号公報、特開２０００−３０３９０９号公報、特開平９−２２７１１号公報等に開示されたものがある。
【０００３】
上記従来技術の内、例えば、特開２０００−２７４３１１号公報では、ガス燃料をガスエンジンに供給する配管に遮断弁と圧力センサとをこの順に配置し、車両の停止若しくは運転中に故障診断信号に基づいて前記遮断弁を閉弁し、それ以降に前記圧力センサから取込んだ圧力情報と経過時間とに基づいて圧力低下率を演算し、前記演算した圧力低下率が予め定めた圧力低下率しきい値より小さいときに、前記遮断弁が故障状態であると判定するものである。この場合、遮断弁が開いたままで閉じなくなったか、若しくは、開き側でロックし、十分な締切性が得られなくなったかが判定できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術を水素ガスを燃料とする燃料電池車両に適用した場合、燃料ガスは遮断弁を介して配管に流入し、燃料電池による消費に対応して配管から流出する。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、配管の圧力変化率のみを測定するのみであるから、燃料電池による燃料ガスの消費を考慮していない。従って、その圧力変化の原因が遮断弁の故障に基づくものか燃料電池の消費に基づくものであるかを判定することが難しい。即ち、遮断弁の故障を精度よく判定できないものであった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、燃料タンク出口に配置された遮断弁のより確実な診断を可能とした車両用燃料ガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料ガス供給源よりの燃料ガスを燃料電池に供給するガス供給経路に遮断弁と圧力センサおよび温度センサとを配置する車両用燃料ガス供給装置において、燃料電池により消費される燃料ガスの量を推定する燃料ガス消費量推定手段と、遮断弁の開閉状態を決定する遮断弁制御手段と、燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路容積と開指令が出されている燃料供給源の容積から燃料供給源から供給された燃料ガスの量を推定する燃料ガス供給量推定手段と、前記燃料ガス供給量推定値と前記燃料ガス消費量推定値を比較して遮断弁が正常であるか故障しているかを判定する遮断弁状態判定手段と、から構成したことを特徴とする。前記燃料ガス消費量推定手段は、燃料電池へ流入する燃料ガスの量を流量計等で測定してもよいし、燃料電池の出力電流や発電電力を測定して燃料ガスの量を推定してもよい。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記燃料ガス供給源は、複数の燃料ガスタンクから構成し、前記ガス供給経路は、それぞれの該燃料ガスタンクの供給口に設置されている遮断弁と、夫々の遮断弁の下流を合流させて燃料電池に連通するガス供給配管とから構成したことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記複数の燃料ガスタンクは、それぞれの容積が異なる燃料ガスタンクから構成したことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記燃料ガス消費量推定手段は、燃料電池の運転状態を検出する燃料電池運転状態検出手段を有し、その検出結果に基づき燃料ガス消費量を推定することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、前記燃料電池運転状態検出手段は、燃料電池の出力電流を検出する燃料電池出力電流検出手段であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
したがって、第１の発明では、燃料電池本体で消費される燃料ガスの量を推定する燃料ガス消費量推定手段と燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路容積と開指令が出されている燃料供給源の容積から燃料供給源から供給された燃料ガスの量を推定する燃料ガス供給量推定手段との燃料ガス量推定値を比較して、遮断弁が正常であるか故障しているかを判定するため、遮断弁の開閉状態を精度よく検出でき、遮断弁制御手段の指令に対比することでより確実な遮断弁の故障状態の診断が可能となる。
【００１３】
第２の発明では、第１の発明の効果に加えて、燃料ガス供給量推定手段は、遮断弁下流にあって燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路容積と開指令が出されている燃料供給源の容積から燃料供給源から供給された燃料ガスの量を推定するため、燃料タンクが複数配置されるものであっても、センサ等を追加することなく、それぞれの遮断弁の診断を確実に行うことが可能となる。
【００１４】
第３の発明では、第２の発明の効果に加えて、複数の燃料ガスタンクは、それぞれの容積が異なる燃料ガスタンクから構成したため、複数の遮断弁を備えるも遮断弁の少ない回数の開閉による診断が可能となる。
【００１５】
第４の発明では、第１ないし第３の発明の効果に加えて、燃料ガス消費量推定手段を、燃料電池の運転状態を検出する燃料電池運転状態検出手段を有し、その検出結果に基づき燃料ガス消費量を推定するよう構成したため、燃料電池の状態を検出するセンサを有していれば、本診断を適用することができる。
【００１６】
第５の発明では、第４の発明の効果に加えて、燃料電池運転状態検出手段を燃料電池の出力電流を検出する燃料電池出力電流検出手段としたため、燃料電池に付随している電流計により容易に本発明を適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用燃料ガス供給装置を実現する実施の形態を、請求項１、２、４、５に対応する第１の実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１〜３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は車両用燃料ガス供給装置のシステム構成図、図２（Ａ〜Ｃ）はコントローラにて実行される故障診断の制御フローチャート、図３は故障診断における遮断弁の動作状態を示すタイムチャートである。
【００１９】
図１において、車両用燃料ガス供給装置は、燃料電池自動車等の移動体に搭載されるシステムであり、燃料タンク２Ａ、２Ｂと、燃料タンク２Ａ、２Ｂよりの燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて電気化学的な反応により発電を行う燃料電池１と、燃料電池１を安全に効率良く運転すること等を目的とする制御を行うコントローラ７とから構成されている。前記燃料タンク２Ａ、２Ｂは、水素を燃料ガスとして貯蔵する。容積が等しい二個の燃料タンク２Ａ、２Ｂは、夫々逆流防止機能付きの遮断弁３Ａ、３Ｂを介して高圧配管４に接続され、遮断弁３Ａ、３Ｂおよび高圧配管４を経由して燃料電池１に燃料ガスを供給可能である。
【００２０】
高圧配管４には、高圧配管４内の燃料ガスの圧力を計測する圧力センサ５と同じく高圧配管４内の燃料ガスの温度を計測する温度センサ６が配置されている。
【００２１】
コントローラ７は、遮断弁制御手段１０と、燃料ガス消費量推定手段１１、燃料ガス供給量推定手段１２、遮断弁状態判定手段１３と、から構成されている。
【００２２】
遮断弁制御手段１０は、遮断弁３Ａ、３Ｂに対して開閉指令を出力する。
【００２３】
燃料ガス消費量推定手段１１は、燃料電池１において消費される燃料ガスの量を推定する。
【００２４】
燃料ガス供給量推定手段１２は、圧力センサ５により計測された燃料ガス圧力と、温度センサ６により計測された燃料ガス温度と、予め測定されている高圧配管４の容積と、遮断弁制御手段１０から開指令が出されている燃料タンク２Ａまたは２Ｂの容積とから、燃料ガスの供給量を推定する。
【００２５】
遮断弁状態判定手段１３は、燃料ガス消費量推定手段１１で推定された燃料電池１における燃料消費量と、燃料ガス供給量推定手段１２により推定された燃料供給量を比較し、予め定められたロジックに従って、遮断弁３Ａ、３Ｂの正常状態か故障状態かを判定する。
【００２６】
次に、本診断の詳細な手順を、図２のフローチャートに基づいて説明する。フローチャートにおいて、燃料ガス消費量推定手段１１の作動はステップ１７０〜２４０およびステップ４００〜４５０が、燃料ガス供給量推定手段１２の作動はステップ１３０〜１５０およびステップ３７０〜３９０が、遮断弁状態判定手段１３の作動はステップ２５０〜２９０、ステップ３３０〜３６０およびステップ４６０〜５１０が、夫々該当する。また、遮断弁３Ａ、３Ｂは、閉じたまま故障する場合と開いたまま故障する場合がある。二個の遮断弁３Ａ、３Ｂおよび燃料タンク２Ａ、２Ｂを備えるため、燃料電池１に供給される燃料ガスは、いずれの遮断弁３Ａ、３Ｂも閉じて高圧配管４中の燃料ガスのみからの場合、いずれか一方（他方）の遮断弁３Ａまたは３Ｂが開放し他方（一方）が閉じて一方（他方）の燃料タンク２Ａまたは２Ｂと高圧配管４中の燃料ガスからの場合、両方の遮断弁３Ａ、３Ｂが開いて両方の燃料タンク２Ａ、２Ｂと高圧配管４の燃料ガスからの場合がある。
【００２７】
先ず、ステップ１００で、燃料電池１に対して起動信号が出されたか否かを判断する。起動信号が出されていなければ起動信号が出されるまで待つ。起動信号が出されればステップ１１０へ進む。
【００２８】
ステップ１１０では、遮断弁制御手段１０より遮断弁３Ａに対して開指令を出力する。
【００２９】
ステップ１２０では、遮断弁３Ａに対して「開」指令が出されてから、予め定められた所定時間経過したか否かを判定する。ここでの所定時間は、予め、遮断弁３Ａが開けられてから高圧配管４の圧力が燃料タンク２Ａの圧力とほぼ等しくなるまでの時間を計測し、その時間とほぼ等しい値かそれ以上の値に設定する。所定時間の経過後ステップ１３０へ進む。
【００３０】
ステップ１３０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により計測し、その値をＰ１とする。
【００３１】
ステップ１４０では、温度センサ６により燃料ガス温度を測定し、その値をＴ１とする。
【００３２】
ステップ１５０では、遮断弁３Ａが正常に開き、遮断弁３Ｂが閉じている場合において、燃料電池１に消費されて高圧配管４の圧力が△Ｐだけ低下した時の、推定水素供給量Ｍ１を下記の状態方程式を使って、
ｎ１＝（Ｐ１（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
Ｍ１＝ｎ１−ｎ２
算出する。ただし、ここで、Ｐ２＝Ｐ１−△Ｐ、ＴはＴ１を絶対温度で表したもの、Ｒは気体定数、Ｖ１は燃料タンクの容積、Ｖｐｉｐｅは高圧配管の容積である。
【００３３】
ステップ１６０では、燃料電池１を実際に起動し、高圧配管４からの燃料の消費が始まる。
【００３４】
ステップ１７０では、推定水素消費量Ｍ２の初期値をゼロとする。
【００３５】
ステップ１９０では、図外の電流センサにより燃料電池１の出力電流Ｉを測定する。
【００３６】
ステップ２１０では、出力電流Ｉ、ファラデー定数Ｆ、制御周期Ｔｓ、および、セル積層数ｎから、１制御周期の間は燃料電池１の状態に変化はないものと仮定して、下式により、
δＭ＝（Ｉ・Ｔｓ）・ｎ／（２・Ｆ）
１制御周期の間に燃料電池１で消費された水素量δＭ（ｍｏｌ）を算出する。
【００３７】
ステップ２２０では、ステップ２１０で算出した水素量δＭを推定水素消費量Ｍ２に下式にように加算し、
Ｍ２＝Ｍ２＋δＭ
燃料電池１が運転を開始してからの累計の水素消費量Ｍ２とする。
【００３８】
ステップ２３０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により再度計測し、その値をＰ２とする。
【００３９】
ステップ２４０では、燃料ガス圧Ｐ１とＰ２との差を算出し、燃料電池１の燃料消費により高圧配管４の圧力が、予め定められた差圧△Ｐだけ下がったかを判定する。もし下がっていなければ、ステップ１９０に戻り、次の制御周期で消費される水素量δＭを算出し、推定水素消費量Ｍ２を求める。もし、差圧ΔＰだけ下がっていればステップ２５０へ進む。
【００４０】
ステップ２５０では、ステップ１５０での状態方程式から算出した推定水素供給量Ｍｌと、ステップ２２０での燃料電池１の出力電流Ｉから求めた推定水素消費量Ｍ２を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるかを調べる。所定値△Ｍは電流センサ、温度センサ６、圧力センサ５の計測誤差などを考慮して、ほぼ同じ値とみなしてかまわない差の値を予め設定しておく。もし、差が所定値ΔＭ以下であれば、即ち、ほぼ等しい値と判定された場合はステップ３００へ進む。もし、差が所定値ΔＭよりも大きく、等しい値とはみなせないと判断された場合はステップ２６０へと進む。
【００４１】
ステップ２６０では、推定水素供給量Ｍ１と推定水素消費量Ｍ２のどちらが大きいかを判定する。推定水素供給量Ｍ１の方が大きければステップ２７０へ、推定水素消費量Ｍ２の方が大きければステップ２９０へ進む。
【００４２】
ステップ２７０では、推定水素供給量Ｍ１の方が大きい、すなわち、遮断弁３Ａが正常に動作していた場合の水素消費量Ｍ１よりも燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が少ないと判定されたのは、遮断弁３Ａが開かず、高圧配管４内の水素だけで燃料を供給したため、想定したよりも小さな水素消費で圧力変化△Ｐが発生したと考え、遮断弁３Ａが閉じたまま故障していると判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２８０の故障処理ルーチンヘと進む。この時の水素消費量は下式の様に、
ｎ１＝Ｐ１・Ｖｐｉｐｅ／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝Ｐ２・Ｖｐｉｐｅ／Ｒ・Ｔ
Ｍ２＝ｎ１＋ｎ２
なっているはずである（図３の遮断弁３Ａが開かない符号２７０参照）。
【００４３】
ステップ２９０では、推定水素消費量Ｍ２の方が大きい、すなわち、遮断弁３Ａが正常に動作していた場合の水素供給量Ｍ１よりも燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が多いと判定されたのは、遮断弁３Ｂが開いたままで、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンク２Ａ、２Ｂで燃料ガスを供給したため、想定したよりも大きな水素消費で圧力変化△Ｐが発生したと考え、遮断弁３Ｂが開いたまま故障していると判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２８０の故障処理ルーチンヘと進む。この時の水素供給量は下式の様に、
ｎ１＝（Ｐ１（Ｖ１＋Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２（Ｖ１＋Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
Ｍ２＝ｎ１＋ｎ２
なっているはずである（図３の遮断弁３Ｂが閉じない符号２９０参照）。
【００４４】
ステップ３００では、遮断弁３Ａは、指令値どおりに開いたか、最初から開いたまま、あるいは、遮断弁３Ａ、３Ｂのいずれか一方が開いていることがわかったので、診断の次の段階ヘと進むために、まず、遮断弁３Ｂに開指令を出す。
【００４５】
ステップ３１０では、引き続き、遮断弁３Ａに閉指令を出す。
【００４６】
ステップ３２０では、ステップ１２０同様、遮断弁３Ａに対して「閉」指令が出されてから、予め定められた所定経過したかを判定する。所定時間が経過したらステップ３３０へ進む。
【００４７】
ステップ３３０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により計測し、その値をＰ３とする。この燃料ガス圧Ｐ３は、遮断弁３Ｂが開放することで新たな燃料タンク２Ｂが高圧配管４に連通し、遮断弁３Ａが閉じることで燃料電池１で消費されて低下した燃料ガス圧Ｐ２を保っていた今までの燃料タンク２Ａが遮断される。このため、燃料ガス圧Ｐ３＞Ｐ２のはずである。
【００４８】
ステップ３４０では、Ｐ３とＰ２との差が△Ｐとほぼ等しいか否かを判定する。高圧配管４に対して燃料タンク２Ｂの容積は充分大きいため、遮断弁３Ａ、３Ｂが正常に作動していれば、燃料ガス圧Ｐ３＝Ｐ２＋ΔＰとなるはずである。
【００４９】
ステップ３５０では△Ｐと等しくないということは遮断弁３Ｂが開かなかったか、遮断弁３Ａ、３Ｂのどちらか一方が開いたままの故障で、他方が閉じたままの故障と判断し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ３６０の故障処理ルーチンヘと進む（図３の遮断弁３Ｂが閉じたままの符号３５０参照）。
【００５０】
ステップ３７０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により再度計測し、その値をＰ３とし、温度センサ６により燃料ガス温度を測定し、その値をＴ１とする。
【００５１】
ステップ３９０では、遮断弁３Ａが正常に閉じ、遮断弁３Ｂが開いている場合の高圧配管４の圧力が△Ｐ低下した時の、燃料ガス供給量判定手段１２による推定水素供給量Ｍ３を下記の状態方程式
ｎ３＝（Ｐ３（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
ｎ４＝（Ｐ４（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
Ｍ３＝ｎ３−ｎ４
を使って算出する。ただし、ここで、Ｐ４＝Ｐ３−△Ｐ、ＴはＴ１を絶対温度であらわしたもの、Ｒは気体定数、Ｖ１は燃料タンクの容積、Ｖｐｉｐｅは高圧配管４の容積である。
【００５２】
ステップ４００では、推定水素消費量Ｍ４の初期値をゼロとする。
【００５３】
ステップ４１０では、図外の電流センサにより燃料電池１の出力電流Ｉを測定する。
【００５４】
ステップ４２０では、出力電流Ｉ、ファラデー定数Ｆ、制御周期Ｔｓ、および、積層数ｎから、１制御周期の間は燃料電池１の状態に変化はないものと仮定して、下式により、１制御周期の間に燃料電池１で消費された水素量δＭ（ｍｏｌ）
δＭ＝Ｉ・Ｔ・ｎ／２・Ｆ
を算出する。
【００５５】
ステップ４３０では、ステップ４２０で算出した水素量δＭを推定水素消費量Ｍ４に加算し、
Ｍ４＝Ｍ４＋δＭ
燃料電池１が計測を開始（ステップ４００）してからの水素消費量Ｍ４とする。
【００５６】
ステップ４４０では、の高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により再度計測し、その値をＰ４とする。
【００５７】
ステップ４５０では、燃料ガス圧Ｐ３とＰ４との差を算出し、燃料電池１の燃料消費により高圧配管４の圧力が、予め定められた差圧△Ｐだけ下がったかを判定する。もし下がっていなければ、ステップ４１０に戻り、次の制御周期で消費される水素量δＭを算出し、推定水素消費量Ｍ４を求める。もし、下がっていればステップ４６０へ進む。
【００５８】
ステップ４６０では、ステップ３９０の状態方程式から算出した推定水素供給量Ｍ３と、ステップ４３０の燃料電池１の出力電流Ｉから求めた推定水素消費量Ｍ４を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるかを調べる。△Ｍは電流センサ、温度センサ６、圧力センサ５の計測誤差などを考慮して、ほぼ同じ値とみなしてかまわない差の値を予め設定しておく。
【００５９】
もし、差が所定値ΔＭ以下であれば、すなわち、ほぼ等しい値と判定された場合はステップ５１０へ進む。もし、差が所定値ΔＭよりも大きく、等しい値とはみなせないと判断された場合はステップ４８０へと進む。
【００６０】
ステップ４８０では、遮断弁３Ａ、３Ｂが正常に動作していた場合の水素供給量Ｍ３よりも燃料電池１で実際に消費された水素量Ｍ４の方が多いと判定されたのは、遮断弁３Ａが開いたままで、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンク２Ａ、２Ｂで燃料を供給したため、想定したよりも大きな水素消費で圧力変化△Ｐが発生したと考え、遮断弁３Ａが開いたまま故障していると判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ５００の故障処理ルーチンヘと進む。この時の水素消費量Ｍ４は下式
ｎ３＝（Ｐ１（Ｖ１＋Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
ｎ４＝（Ｐ２（Ｖ１＋Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
Ｍ４＝ｎ３−ｎ４
の様になっているはずである（図３の遮断弁３Ａが開いたままの符号４８０参照）。
【００６１】
ステップ５１０では、遮断弁３Ｂは、指令どおりに開き、遮断弁３Ａは指令通りに閉じたことがわかったので、遮断弁３Ａ、３Ｂ共に正常に作動していると判定する。
【００６２】
ステップ５２０では、本診断処理から抜ける。
【００６３】
なお、差圧△Ｐは、圧力センサ５では十分に識別可能である範囲で小さな値としたほうが、診断にかかる時間が少なくなり、より効果的である。
【００６４】
また、前記実施態様の説明では、ステップ３００〜３３０で高圧配管４の圧力を測定し、圧力Ｐ３とＰ２との差異がΔＰに近いか否かで、ステップ３５０により遮断弁３Ｂの閉じたままの故障を判定しているが、これに代えて、図示しないが、ステップ４６０とステップ４８０との間に、ステップ２６０と同様の判定を行うステップを挿入して、遮断弁３Ａ、３Ｂの故障状態の判定を行ってもよい。
【００６５】
また、上記説明の燃料ガス消費量推定手段１１は、圧力がΔＰだけ低下する間に燃料電池１本体で消費される燃料ガスの量を、燃料電池１の運転状態即ち燃料電池１の出力電流Ｉを検出することで推定するものであったが、燃料電池１本体へ供給されるの燃料量を検出する燃料供給量検出手段若しくは燃料流量検出手段２０を、図１に示すように、燃料電池１の燃料入口に設け、圧力がΔＰだけ低下する間に通過する燃料流量を直接検出してもよい。このようにすると、通過流量が直接得られるので、より一層遮断弁３Ａ、３Ｂの故障判定の精度を向上させることができる。
【００６６】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。即ち、燃料電池１本体で消費される燃料ガスの量を推定する燃料ガス消費量推定手段１１と燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路４容積と開指令が出されている燃料供給源としての燃料タンク２Ａまたは２Ｂの容積から燃料供給源から供給された燃料ガスの量を推定する燃料ガス供給量推定手段１２との燃料ガス量推定値を比較して、遮断弁３Ａ、３Ｂが正常であるか故障しているかを判定するため、遮断弁３Ａ、３Ｂの開閉状態を精度よく検出でき、遮断弁制御手段１０の指令に対比することでより確実な遮断弁３Ａ、３Ｂの故障状態の診断が可能となる。
【００６７】
燃料ガス供給量推定手段１２は、遮断弁３Ａ、３Ｂ下流にあって燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路４容積と開指令が出されている燃料タンク２Ａまたは２Ｂの容積から燃料タンク２Ａまたは２Ｂから供給された燃料ガスの量を推定するため、燃料タンク２Ａ、２Ｂが複数配置されるものであっても、センサ等を追加することなく、それぞれの遮断弁３Ａ、３Ｂの診断を確実に行うことが可能となる。
【００６８】
燃料ガス消費量推定手段１１を、燃料電池１の運転状態を検出する燃料電池運転状態検出手段を有し、その検出結果に基づき燃料ガス消費量を推定するよう構成したため、燃料電池１の状態を検出するセンサを有していれば、本診断を適用することができる。
【００６９】
燃料電池運転状態検出手段を燃料電池１の出力電流Ｉを検出する燃料電池出力電流検出手段としたため、燃料電池１に付随している電流計により容易に本発明を適用することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明における車両用燃料ガス供給装置を実現する実施の形態を、請求項１、３〜５に対応する第２の実施の形態に基づいて説明する。
図４、５は、第２の実施の形態の車両用燃料ガス供給装置を示し、図４は燃料電池１の燃料ガス供給装置のシステム構成図、図５（Ａ〜Ｄ）はコントローラ７にて実行される故障診断の制御フローチャートを示す。この実施形態の先の実施形態との違いは、燃料タンク２Ａ、２Ｂの容積が異なったものを用いている点にある。
【００７１】
図４において、燃料タンク２Ａは容積がＶ１であり、燃料タンク２Ｂは２Ａよりも大きな容積Ｖ２を持つ。
【００７２】
以下、図５のフローチャートに基づいてコントローラ７にて実行される故障診断の詳細を説明する。フローチャートにおいて、燃料ガス消費量推定手段１１の作動はステップ１２００〜１２５０およびステップ１３７０〜１４２０が、燃料ガス供給量推定手段１２はステップ１１３０〜１１８０が、遮断弁状態判定手段１３の作動はステップ１２６０、１２８０〜１３３０およびステップ１４３０〜１４５０、１４７０〜１５２０が、夫々該当する。
【００７３】
ステップ１１００では、燃料電池１に対して起動信号が出されたか否かを判断する。起動信号が出されていなければ起動信号が来るまで待つ。起動信号が出されればステップ１１１０へ進む。
【００７４】
ステップ１１１０では、遮断弁制御手段１０より遮断弁３Ａ、３Ｂに対して開指令を出力する。
【００７５】
ステップ１１２０では、遮断弁３Ａ、３Ｂに対して「開」指令が出されてから、予め定められた所定経過したか否かを判定する。所定時間が経過したらステップ１１３０へ進む。
【００７６】
ステップ１１３０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により計測し、その値をＰｌとする。
【００７７】
ステップ１１４０では、温度センサ６により燃料ガス温度を測定し、その値をＴ１とする。
【００７８】
ステップ１１５０では、遮断弁３Ａが閉じ、遮断弁３Ｂも閉じている場合の高圧配管４の圧力が、燃料電池１に供給されて△Ｐ低下した時の、推定水素供給量Ｍｌを下記の
ｎ１＝（Ｐ１・Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２・Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
Ｍ１＝ｎ１−ｎ２
状態方程式を使って算出する。ただし、ここで、Ｐ２＝Ｐ１−△Ｐ、ＴはＴ１を絶対温度であらわしたもの、Ｒは気体定数、Ｖｐｉｐｅは高圧配管の容積である。
【００７９】
ステップ１１６０では、遮断弁３Ａが開き、遮断弁３Ｂが閉じている場合の高圧配管４の圧力が、燃料電池１に供給されて△Ｐ低下した時の、推定水素供給量Ｍ２を下記の
ｎ１＝（Ｐ１（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２（Ｖ１＋Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
Ｍ２＝ｎ１−ｎ２
状態方程式を使って算出する。ただし、ここで、Ｖ１は燃料タンク３Ａの容積である。
【００８０】
ステップ１１７０では、遮断弁３Ａが閉じ、遮断弁３Ｂが開いている場合の高圧配管４の圧力が、燃料電池１に供給されて△Ｐ低下した時の、推定水素供給量Ｍ３を下記の
ｎ１＝（Ｐ１（Ｖ２＋Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２（Ｖ２＋Ｖｐｉｐｅ）／Ｒ・Ｔ
Ｍ３＝ｎ１−ｎ２
状態方程式を使って算出する。ただし、ここで、Ｖ２は燃料タンク３Ｂの容積である。
【００８１】
ステップ１１８０では、遮断弁３Ａが開き、遮断弁３Ｂも開いている場合の高圧配管４の圧力が、燃料電池１に供給されて△Ｐ低下した時の、推定水素供給量Ｍ４を下記の
ｎ１＝（Ｐ１（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
ｎ２＝（Ｐ２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖｐｉｐｅ））／Ｒ・Ｔ
Ｍ４＝ｎ１−ｎ２
状態方程式を使って算出する。
【００８２】
ステップ１１９０では、燃料電池１を実際に起動し、高圧配管４からの燃料の消費が始まる。
【００８３】
ステップ１２００では、推定水素消費量Ｍ５の初期値をゼロとする。
【００８４】
ステップ１２１０では、図外の電流センサにより燃料電池１の出力電流Ｉを測定する。
【００８５】
ステップ１２２０では、出力電流１、ファラデー定数Ｆ、制御周期Ｔｓから、１制御周期の間は燃料電池１の状態に変化はないものと仮定して、下式により、
δＭ＝ＩＴ／２・Ｆ
１制御周期の間に燃料電池１で消費された水素量δＭ（ｍｏｌ）を算出する。
【００８６】
ステップ１２３０では、ステップ１２２０で算出した水素量δＭを推定水素消費量Ｍ５を下式のように加算し、
Ｍ５＝Ｍ５＋δＭ
燃料電池１が計測（この場合には運転）を開始してからの水素消費量Ｍ５とする。
【００８７】
ステップ１２４０では、高圧配管での燃料ガス圧を圧力センサ５により再度計測し、その値をＰ５とする。
【００８８】
ステップ１２５０では、燃料ガス圧Ｐ１とＰ５との差を算出し、燃料電池１の燃料消費により高圧配管４の圧力が、予め定められた差圧△Ｐだけ下がったか否かを判定する。もし下がっていなければ、ステップ１２１０に戻り、次の制御周期で消費される水素量δＭを算出し、推定水素消費量Ｍ５を再度求める。もし、差圧ΔＰだけ下がっていればステップ１２６０へ進む。
【００８９】
ステップ１２６０では、ステップ１２３０での推定水素消費量Ｍ５とステップ１１８０での推定水素供給量Ｍ４が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１２７０へと進み、等しくないと判断されればステップ１２８０へと進む。
【００９０】
ステップ１２７０では、燃料電池１で消費された推定水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａ、３Ｂ共に指令通りに開いて燃料タンク２Ａ、２Ｂの両方から燃料ガスが供給されたと判断し、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１３４０へと進む。
【００９１】
ステップ１２８０では、推定水素消費量Ｍ５とステップ１１７０での推定水素供給量Ｍ３が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１２９０へと進み、等しくないと判断されればステップ１３００へと進む。
【００９２】
ステップ１２９０では、燃料電池１で消費された推定水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りには開かず、３Ｂは指令通りに開き、燃料タンク２Ｂのみから燃料が供給されたと判断し、遮断弁３Ａが閉じたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１３３０の故障処理ルーチンヘと進む。
【００９３】
ステップ１３００では、推定水素消費量Ｍ５とステップ１１６０の推定水素供給量Ｍ２が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１３１０へと進み、等しくないと判断されればステップ１３２０へと進む。
【００９４】
ステップ１３１０では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りに開き、遮断弁３Ｂは指令通りには開かず、燃料タンク２Ａのみから燃料が供給されたと判断し、遮断弁３Ｂが閉じたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１３３０の故障処理ルーチンヘと進む。
【００９５】
ステップ１３２０では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りには開かず、３Ｂも指令通りには開かず、燃料タンク２Ａ，２Ｂからは燃料が供給されず、前回の走行で高圧配管４に残った燃料ガスのみが供給されたと判断し、遮断弁３Ａ、３Ｂの両方が閉じたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１３３０の故障処理ルーチンヘと進む。
【００９６】
ステップ１３４０では、遮断弁制御手段１０より遮断弁３Ａ、３Ｂに対して閉指令を出力する。
【００９７】
ステップ１３５０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により計測し、その値をＰ１とする。
【００９８】
ステヅプ１３６０では、温度センサ６により燃料ガス温度Ｔ１を測定し、その値をＴ１とする。
【００９９】
ステップ１３７０では、推定水素消費量Ｍ５の初期値をゼロとする。
【０１００】
ステップ１３８０では、図外の電流センサにより燃料電池１の出力電流Ｉを測定する。
【０１０１】
ステップ１３９０では、出力電流Ｉ、ファラデー定数Ｆ、制御周期Ｔｓ、および、積層数ｎから、１制御周期の間は燃料電池１の状態に変化はないものと仮定して、１制御周期の間に燃料電池１で消費された水素量δＭ（ｍｏｌ）を算出する。
【０１０２】
ステップ１４００では、ステップ１３９０で算出した水素量δＭを推定水素消費量Ｍ５に加算（Ｍ５＝Ｍ５＋δＭ）し、燃料電池１が計測を開始して（ステップ１３７０）からの水素消費量Ｍ５とする。
【０１０３】
ステップ１４１０では、高圧配管４での燃料ガス圧を圧力センサ５により再度計測し、その値をＰ５とする。
【０１０４】
ステップ１４２０では、燃料ガス圧ＰｌとＰ５との差を算出し、燃料電池１の燃料消費により高圧配管４の圧力が、予め定められた差圧△Ｐだけ下がったか否かを判定する。もし下がっていなければ、ステップ１３８０に戻り、次の制御周期で消費される水素量δＭを算出し、推定水素消費量Ｍ５を再度求める。もし、差圧ΔＰだけ下がっていればステップ１４３０へ進む。
【０１０５】
ステップ１４３０では、推定水素消費量Ｍ５とステップ１１５０での推定水素供給量Ｍ１が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１４４０へと進み、等しくないと判断されればステップ１４７０へと進む。
【０１０６】
ステップ１４４０では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａ、３Ｂ共に指令通りに閉じており、燃料タンク２Ａ、２Ｂのどちらからも燃料が供給されず、高圧配管４の残水素のみで運転されたと判断する。
【０１０７】
ステップ１４５０では、遮断弁３Ａ、３Ｂ共に正常に開閉できると判断しフラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１４６０へと進み、故障診断処理から抜ける。
【０１０８】
ステップ１４７０では、推定水素消費量Ｍ５とステップ１１６０での推定水素供給量Ｍ２が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１４８０へと進み、等しくないと判断されればステップ１４９０へと進む。
【０１０９】
ステップ１４８０では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りに閉じず、３Ｂは指令通りに閉じ、燃料タンク２Ａから燃料ガスが供給されたと判断し、遮断弁３Ａが開いたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１５２０の故障処理ルーチンヘと進む。
【０１１０】
ステップ１４９０では、推定水素消費量Ｍ５とステップ１１７０での推定水素供給量Ｍ３が等しいか否かを判断する。ほぼ等しいと判断されればステップ１５００へと進み、等しくないと判断されればステップ１５１０へと進む。
【０１１１】
ステップ１５００では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りに閉じ、遮断弁３Ｂは指令通りには閉じず、燃料タンク２Ｂから燃料ガスが供給されたと判断し、遮断弁３Ｂが開いたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１５２０の故障処理ルーチンヘと進む。
【０１１２】
ステップ１５１０では、燃料電池１で消費された水素消費量Ｍ５が、遮断弁３Ａは指令通りには閉じず、遮断弁３Ｂも指令通りには閉じず、燃料タンク２Ａ，２Ｂから燃料が供給されたと判断し、遮断弁３Ａ、３Ｂの両方が開いたままの故障であるとし、フラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ１５２０の故障処理ルーチンヘと進む。
【０１１３】
なお、上記例では、燃料タンク２Ａ、２Ｂの容積が異なる場合に、遮断弁３Ａ、３Ｂの開閉を同時に指令しているが、先の実施例の様に順番に指令を出して判断することも可能である。
【０１１４】
本実施の形態にあっては、第１の実施の形態における効果に加えて、複数の燃料タンク２Ａ、２Ｂは、それぞれの容積が異なる燃料タンクから構成したため、複数の遮断弁３Ａ、３Ｂを備えるも遮断弁３Ａ、３Ｂの少ない回数の開閉による診断が可能となる。
【０１１５】
（第３実施形態）
本発明における車両用燃料ガス供給装置を実現する実施の形態を、請求項１、２、４、５に対応する第３の実施の形態に基づいて説明する。
【０１１６】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池用の燃料ガス供給装置のシステム構成図、図７はコントローラにて実行される故障診断の制御フローチャート、図８は故障診断における遮断弁の動作状態を示すタイムチャートである。この実施形態の先の実施形態との違いは、燃料タンク２Ａ、２Ｂはそれぞれ３Ａ１、３Ａ２、３Ｂｌ、３Ｂ２の二つずつの遮断弁を直列に有していることである。この様な形態は、特に車両への適用時等によく用いられる。
【０１１７】
以下、図７のフローチャートに基づいてコントローラ７にて実行される故障診断の詳細を説明する。フローチャートにおいて、燃料ガス消費量推定手段１１と燃料ガス供給量推定手段１２との作動はセットにしてステップ２１２０、２１８０、２２３０、２２９０に含まれており、遮断弁状態判定手段１３の作動はステップ２１３０〜２１６０、２１９０〜２２１０、２２４０〜２２８０および２３００〜２３３０が、夫々該当する。
【０１１８】
ステップ２１００では、燃料電池１に対して起動信号が出されたか否かを判断する。起動信号が出されていなければ起動信号が来るまで待つ。起動信号が出されればステップ２１１０へ進む。
【０１１９】
ステップ２１１０では、遮断弁制御手段１０より遮断弁３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１に対して開指令を出力する。
【０１２０】
ステップ２１２０では、図３のステップ１２０から２４０までと同様に、所定時間経過後に高圧配管４の燃料ガス圧と温度を測定し、燃料ガス圧がΔＰだけ低下する推定水素供給量Ｍ１を演算する一方、燃料電池１を起動し推定水素消費量Ｍ２の初期値をゼロとし燃料ガス圧の圧力低下がΔＰに至るまで、燃料電池１の出力電流Ｉに対応する制御周期における消費水素量δＭを積算して推定水素消費量Ｍ２を演算する。
【０１２１】
ステップ２１３０では、推定水素供給量Ｍｌと推定水素消費量Ｍ２を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるか否かを調べる。差が所定値以下であればステップ２１７０へ進み、所定値より大きければステップ２１４０へ進む。
【０１２２】
ステップ２１４０では、推定水素供給量Ｍ１と推定水素消費量Ｍ２のどちらが大きいかを判定する。推定水素供給量Ｍ１の方が大きければステップ２１５０へ、推定水素消費量Ｍ２の方が大きければステップ２１６０へ進む。
【０１２３】
ステップ２１５０では、推定水素供給量Ｍ１の方が大きい、即ち、高圧配管４内の水素だけで燃料を供給する状態であり、遮断弁３Ａ１、３Ａ２のいずれか一方若しくは両方が「閉じたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２１６５の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２１５０にて示される。
【０１２４】
ステップ２１６０では、燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が多いと判定され、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンクで燃料ガスを供給する状態であり、遮断弁３Ｂ２が「開いたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２１６５の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２１６０にて示される。
【０１２５】
ステップ２１７０では、遮断弁制御手段１０により遮断弁３Ｂ１に「閉」指令を、遮断弁３Ｂ２に「開」指令を夫々出力する。
【０１２６】
ステップ２１８０では、図３のステップ１２０から２４０までと同様に、所定時間経過後に高圧配管４の燃料ガス圧と温度を測定し、燃料ガス圧がΔＰだけ低下する推定水素供給量Ｍ１を演算する一方、燃料電池を起動し推定水素消費量Ｍ２の初期値をゼロとし燃料ガス圧の圧力低下がΔＰに至るまで、燃料電池１の出力電流Ｉに対応する制御周期における消費水素量δＭを積算して推定水素消費量Ｍ２を演算する。
【０１２７】
ステップ２１９０では、推定水素供給量Ｍｌと推定水素消費量Ｍ２を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるか否かを調べる。差が所定値以下であればステップ２２２０へ進み、所定値より大きければステップ２２００へ進む。
【０１２８】
ステップ２２００では、燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が多いと判定され、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンク２Ａ、２Ｂで燃料ガスを供給する状態であり、遮断弁３Ｂ１が「開いたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２２１０の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２２００で示される。
【０１２９】
ステップ２２２０では、遮断弁制御手段１０により遮断弁３Ａ２に「閉」指令を、遮断弁３Ｂ１に「開」指令を夫々出力する。
【０１３０】
ステップ２２３０では、図３のステップ１２０から２４０までと同様に、所定時間経過後に高圧配管４の燃料ガス圧と温度を測定し、燃料ガス圧がΔＰだけ低下する推定水素供給量Ｍ１を演算する一方、燃料電池１を起動し推定水素消費量Ｍ２の初期値をゼロとし燃料ガス圧の圧力低下がΔＰに至るまで、燃料電池１の出力電流Ｉに対応する制御周期における消費水素量δＭを積算して推定水素消費量Ｍ２を演算する。
【０１３１】
ステップ２２４０では、推定水素供給量Ｍｌと推定水素消費量Ｍ２を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるか否かを調べる。差が所定値以下であればステップ２２８０へ進み、所定値より大きければステップ２２５０へ進む。
【０１３２】
ステップ２２５０では、推定水素供給量Ｍ１と推定水素消費量Ｍ２のどちらが大きいかを判定する。推定水素供給量Ｍ１の方が大きければステップ２２６０へ、推定水素消費量Ｍ２の方が大きければステップ２２７０へ進む。
【０１３３】
ステップ２２６０では、推定水素供給量Ｍ１の方が大きい、即ち、高圧配管４内の水素だけで燃料を供給する状態であり、遮断弁３Ｂ１、３Ｂ２のいずれか一方若しくは両方が「閉じたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２２７５の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２２６０で示される。
【０１３４】
ステップ２２７０では、燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が多いと判定され、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンク２Ａ、２Ｂで燃料ガスを供給する状態であり、遮断弁３Ａ２が「開いたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２２７５の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２２７０で示される。
【０１３５】
ステップ２２８０では、遮断弁制御手段１０により遮断弁３Ａ１に「閉」指令を、遮断弁３Ａ２に「開」指令を夫々出力する。
【０１３６】
ステップ２２９０では、図３のステップ１２０から２４０までと同様に、所定時間経過後に高圧配管４の燃料ガス圧と温度を測定し、燃料ガス圧がΔＰだけ低下する推定水素供給量Ｍ１を演算する一方、燃料電池１を起動し推定水素消費量Ｍ２の初期値をゼロとし燃料ガス圧の圧力低下がΔＰに至るまで、燃料電池１の出力電流Ｉに対応する制御周期における消費水素量δＭを積算して推定水素消費量Ｍ２を演算する。
【０１３７】
ステップ２３００では、推定水素供給量Ｍｌと推定水素消費量Ｍ２を比較して、その差が所定値△Ｍ以下であるか否かを調べる。差が所定値以下であればステップ２３３０へ進み、所定値より大きければステップ２３１０へ進む。
【０１３８】
ステップ２３１０では、燃料電池１で実際に消費された水素消費量Ｍ２の方が多いと判定され、高圧配管４内の水素と二つの燃料タンク２Ａ、２Ｂで燃料ガスを供給する状態であり、遮断弁３Ａ１が「開いたまま故障」と判定し、故障フラグをセットするなどの処置を行い、ステップ２３２０の故障処理ルーチンヘと進む。この遮断弁開閉状態は、図８において、符号２３１０で示される。
【０１３９】
ステップ２３３０では、遮断弁３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２共に正常に開閉できると判断しフラグのセット、リセットなどの処理を行い、ステップ２３４０へと進み、故障診断処理から抜ける。
【０１４０】
本実施の形態にあっては、第１の実施形態における効果に加えて、燃料タンク２Ａ、２Ｂ毎に遮断弁３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２を直列に配置しているため、直列となった遮断弁３Ａ１、３Ａ２、または、３Ｂ１、３Ｂ２が共に「開き放し」で故障する確立が極めて低く、燃料タンク２Ａ、２Ｂよりの燃料ガスが放出される虞を極めて低くできる。しかも、遮断弁の故障診断を効率的に行える効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用燃料ガス供給装置のシステム構成図。
【図２Ａ】同じくコントローラによる故障診断の最初のフローチャート。
【図２Ｂ】同じくコントローラによる故障診断の図２Ａに続くフローチャート。
【図２Ｃ】同じくコントローラによる故障診断の図２Ｂに続くフローチャート。
【図３】遮断弁の動作状態を示したタイムチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す車両用燃料ガス供給装置のシステム構成図。
【図５Ａ】同じくコントローラによる故障診断の最初のフローチャート。
【図５Ｂ】同じくコントローラによる故障診断の図５Ａに続くフローチャート。
【図５Ｃ】同じくコントローラによる故障診断の図５Ｂに続くフローチャート。
【図５Ｄ】同じくコントローラによる故障診断の図５Ｃに続くフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す車両用燃料ガス供給装置のシステム構成図。
【図７Ａ】同じくコントローラによる故障診断の最初のフローチャート。
【図７Ｂ】同じくコントローラによる故障診断の図７Ａに続くフローチャート。
【図８】遮断弁の動作状態を示したタイムチャート。
【符号の説明】
１ 燃料電池
２Ａ、２Ｂ 燃料タンク
３Ａ、３Ｂ、３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２ 遮断弁
４ 高圧配管
５ 圧力センサ
６ 温度センサ
７ コントローラ
１０ 遮断弁制御手段
１１ 燃料ガス消費量推定手段
１２ 燃料ガス供給量推定手段
１３ 遮断弁状態判定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular fuel gas supply apparatus suitable for determining a failure state of a shut-off valve disposed at a fuel tank outlet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it is known that the shut-off valve failure state is determined by opening and closing the shut-off valve to determine the shut-off valve failure state from the downstream gas pressure change. For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-274111 and 2000- No. 303909, Japanese Patent Laid-Open No. 9-22711, and the like.
[0003]
Among the above prior arts, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-274111, a shut-off valve and a pressure sensor are arranged in this order in a pipe for supplying gas fuel to a gas engine, and used as a failure diagnosis signal during vehicle stop or operation. Based on the pressure information and the elapsed time taken from the pressure sensor thereafter, the pressure reduction rate is calculated, and the calculated pressure reduction rate is a predetermined pressure reduction rate. When it is smaller than the threshold value, it is determined that the shut-off valve is in a failure state. In this case, it can be determined whether the shut-off valve remains open and cannot be closed, or whether the shut-off valve is locked on the open side and sufficient cut-off performance cannot be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the conventional technology is applied to a fuel cell vehicle using hydrogen gas as a fuel, the fuel gas flows into the pipe through the shutoff valve, and flows out of the pipe in response to consumption by the fuel cell.
[0005]
However, in the above prior art, since only the pressure change rate of the pipe is measured, the consumption of fuel gas by the fuel cell is not taken into consideration. Therefore, it is difficult to determine whether the cause of the pressure change is based on the failure of the shutoff valve or the consumption of the fuel cell. That is, the failure of the shut-off valve cannot be accurately determined.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle fuel gas supply device that enables more reliable diagnosis of a shut-off valve disposed at the fuel tank outlet.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention is a vehicle fuel gas supply device in which a shutoff valve, a pressure sensor, and a temperature sensor are arranged in a gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply source to the fuel cell, and is consumed by the fuel cell. Fuel gas consumption estimation means for estimating the amount of fuel gas, shutoff valve control means for determining the open / close state of the shutoff valve, fuel gas pressure change amount, fuel gas temperature, gas supply path volume, and open command are issued. A fuel gas supply amount estimating means for estimating the amount of fuel gas supplied from the fuel supply source from the volume of the fuel supply source, and a shutoff valve for comparing the fuel gas supply amount estimated value and the fuel gas consumption estimated value And a shut-off valve state determining means for determining whether the valve is normal or malfunctioning. The fuel gas consumption estimation means may measure the amount of fuel gas flowing into the fuel cell with a flow meter or the like, or measure the output current or generated power of the fuel cell to estimate the amount of fuel gas. Also good.
[0008]
According to a second invention, in the first invention, the fuel gas supply source includes a plurality of fuel gas tanks, and the gas supply path is a shut-off valve installed at a supply port of each of the fuel gas tanks; It is characterized by comprising a gas supply pipe that joins the downstream of each shutoff valve and communicates with the fuel cell.
[0009]
According to a third aspect, in the second aspect, the plurality of fuel gas tanks are configured from fuel gas tanks having different volumes.
[0010]
According to a fourth invention, in the first to third inventions, the fuel gas consumption estimation means includes fuel cell operation state detection means for detecting an operation state of the fuel cell, and the fuel gas consumption is based on the detection result. It is characterized by estimating the quantity.
[0011]
According to a fifth invention, in the fourth invention, the fuel cell operating state detecting means is fuel cell output current detecting means for detecting an output current of the fuel cell.
[0012]
【The invention's effect】
Therefore, in the first invention, the fuel gas consumption estimation means for estimating the amount of fuel gas consumed in the fuel cell body, the fuel gas pressure change amount, the fuel gas temperature, the gas supply path volume, and the open command are issued. Whether the shutoff valve is normal or has failed by comparing the estimated value of the fuel gas with the fuel gas supply amount estimation means for estimating the amount of fuel gas supplied from the fuel supply source from the volume of the fuel supply source Therefore, the open / close state of the shut-off valve can be detected with high accuracy, and a more reliable diagnosis of the shut-off valve failure state can be made by comparing with the command of the shut-off valve control means.
[0013]
In the second invention, in addition to the effects of the first invention, the fuel gas supply amount estimation means is downstream of the shutoff valve and outputs a fuel gas pressure change amount, a fuel gas temperature, a gas supply path volume, and an open command. In order to estimate the amount of fuel gas supplied from the fuel supply source from the volume of the fuel supply source, even if a plurality of fuel tanks are arranged, each of the shutoff valves is not added without adding a sensor or the like. Diagnosis can be performed reliably.
[0014]
In the third aspect of the invention, in addition to the effects of the second aspect, the plurality of fuel gas tanks are composed of fuel gas tanks having different volumes. It becomes possible.
[0015]
In the fourth invention, in addition to the effects of the first to third inventions, the fuel gas consumption estimation means has a fuel cell operation state detection means for detecting the operation state of the fuel cell, and based on the detection result. Since the fuel gas consumption is estimated, the diagnosis can be applied if a sensor for detecting the state of the fuel cell is provided.
[0016]
In the fifth aspect of the invention, in addition to the effect of the fourth aspect of the invention, since the fuel cell operating state detecting means is a fuel cell output current detecting means for detecting the output current of the fuel cell, an ammeter attached to the fuel cell is used. The present invention can be easily applied.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing a vehicular fuel gas supply apparatus according to the present invention will be described based on a first embodiment corresponding toclaims 1, 2, 4, and 5.
[0018]
(First embodiment)
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle fuel gas supply device, and FIGS. 2A to 2C are control flowcharts of failure diagnosis executed by a controller. FIG. 3 is a time chart showing the operating state of the shut-off valve in failure diagnosis.
[0019]
In FIG. 1, a vehicular fuel gas supply device is a system mounted on a moving body such as a fuel cell vehicle, and suppliesfuel tanks 2A and 2B and fuel gas and oxidant gas from thefuel tanks 2A and 2B. Thefuel cell 1 is configured to receive and generate power by electrochemical reaction, and thecontroller 7 that performs control for the purpose of operating thefuel cell 1 safely and efficiently. Thefuel tanks 2A and 2B store hydrogen as fuel gas. The twofuel tanks 2A and 2B having the same volume are connected to the high-pressure pipe 4 via the shut-offvalves 3A and 3B having a backflow prevention function, and thefuel cell 1 is connected via the shut-offvalves 3A and 3B and the high-pressure pipe 4. It is possible to supply fuel gas.
[0020]
Similar to thepressure sensor 5 that measures the pressure of the fuel gas in the high-pressure pipe 4, a temperature sensor 6 that measures the temperature of the fuel gas in the high-pressure pipe 4 is disposed in the high-pressure pipe 4.
[0021]
Thecontroller 7 includes a cutoff valve control means 10, a fuel gas consumption estimation means 11, a fuel gas supply amount estimation means 12, and a cutoff valve state determination means 13.
[0022]
The shut-off valve control means 10 outputs an open / close command to the shut-offvalves 3A and 3B.
[0023]
The fuel gas consumption amount estimation means 11 estimates the amount of fuel gas consumed in thefuel cell 1.
[0024]
The fuel gas supply amount estimation means 12 includes a fuel gas pressure measured by thepressure sensor 5, a fuel gas temperature measured by the temperature sensor 6, a volume of the high-pressure pipe 4 measured in advance, and a shut-off valve control means 10. The supply amount of the fuel gas is estimated from the volume of thefuel tank 2A or 2B for which an opening command has been issued.
[0025]
The shut-off valve state determination means 13 compares the fuel consumption amount in thefuel cell 1 estimated by the fuel gas consumption amount estimation means 11 with the fuel supply amount estimated by the fuel gas supply amount estimation means 12 and is determined in advance. According to the logic, it is determined whether thecutoff valves 3A and 3B are in a normal state or a failure state.
[0026]
Next, the detailed procedure of this diagnosis is demonstrated based on the flowchart of FIG. In the flowchart, the operation of the fuel gas consumption estimation means 11 is performed insteps 170 to 240 and 400 to 450, and the operation of the fuel gas supply amount estimation means 12 is performed insteps 130 to 150 andsteps 370 to 390. 13 corresponds tosteps 250 to 290,steps 330 to 360, and steps 460 to 510, respectively. Further, the shut-offvalves 3A and 3B may fail while being closed or may be failed while being open. Since the twocutoff valves 3A and 3B and thefuel tanks 2A and 2B are provided, the fuel gas supplied to thefuel cell 1 is closed only from the fuel gas in the high-pressure pipe 4 with thecutoff valves 3A and 3B closed. When either one (the other) shut-offvalve 3A or 3B is opened and the other (one) is closed and the fuel gas in the one (the other)fuel tank 2A or 2B and the high-pressure pipe 4 is used, both the shut-offvalves 3A 3B may be opened and fuel gas from both thefuel tanks 2A and 2B and the high-pressure pipe 4 may be generated.
[0027]
First, instep 100, it is determined whether an activation signal has been issued to thefuel cell 1 or not. If the activation signal is not issued, it waits until the activation signal is issued. If an activation signal is issued, the process proceeds to step 110.
[0028]
Instep 110, the shutoff valve control means 10 outputs an open command to theshutoff valve 3A.
[0029]
Instep 120, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the “open” command was issued to theshutoff valve 3A. Here, the predetermined time is measured in advance from the time when theshutoff valve 3A is opened until the pressure in the high-pressure pipe 4 becomes substantially equal to the pressure in thefuel tank 2A, and a value approximately equal to or greater than that time. Set to. After a predetermined time has passed, the process proceeds to step 130.
[0030]
Instep 130, the fuel gas pressure in the high-pressure pipe 4 is measured by thepressure sensor 5, and the value is set to P1.
[0031]
Instep 140, the fuel gas temperature is measured by the temperature sensor 6, and the value is set to T1.
[0032]
Instep 150, when theshutoff valve 3A is normally opened and the shutoff valve 3B is closed, the estimated hydrogen supply amount M1 when the pressure in thehigh pressure pipe 4 is reduced by ΔP when consumed by thefuel cell 1 is Using the state equation of
n1 = (P1 (V1 + Vpipe)) / R · T
n2 = (P2 (V1 + Vpipe)) / R · T
M1 = n1-n2
calculate. Here, P2 = P1−ΔP, where T is an absolute temperature of T1, R is a gas constant, V1 is the volume of the fuel tank, and Vpipe is the volume of the high-pressure pipe.
[0033]
Instep 160, thefuel cell 1 is actually started and consumption of fuel from the high-pressure pipe 4 starts.
[0034]
Instep 170, the initial value of the estimated hydrogen consumption M2 is set to zero.
[0035]
Instep 190, the output current I of thefuel cell 1 is measured by a current sensor (not shown).
[0036]
Instep 210, from the output current I, the Faraday constant F, the control cycle Ts, and the cell stack number n, assuming that there is no change in the state of thefuel cell 1 during one control cycle,
δM = (I · Ts) · n / (2 · F)
The amount of hydrogen δM (mol) consumed in thefuel cell 1 during one control cycle is calculated.
[0037]
Instep 220, the hydrogen amount δM calculated instep 210 is added to the estimated hydrogen consumption M2 as shown in the following equation.
M2 = M2 + δM
The cumulative hydrogen consumption M2 since thefuel cell 1 started operation is assumed.
[0038]
Instep 230, the fuel gas pressure in thehigh pressure pipe 4 is measured again by thepressure sensor 5, and the value is set to P2.
[0039]
Instep 240, the difference between the fuel gas pressures P1 and P2 is calculated, and it is determined whether or not the pressure in the high-pressure pipe 4 has decreased by a predetermined differential pressure ΔP due to fuel consumption of thefuel cell 1. If not, the process returns to Step 190 to calculate the hydrogen amount δM consumed in the next control cycle, and obtain the estimated hydrogen consumption M2. If the pressure difference ΔP has decreased, the process proceeds to step 250.
[0040]
Instep 250, the estimated hydrogen supply amount Ml calculated from the state equation instep 150 is compared with the estimated hydrogen consumption M2 obtained from the output current I of thefuel cell 1 instep 220, and the difference is a predetermined value Δ. Check if it is less than or equal to M. The predetermined value ΔM is set in advance with a difference value that may be regarded as substantially the same value in consideration of measurement errors of the current sensor, the temperature sensor 6 and thepressure sensor 5. If the difference is equal to or smaller than the predetermined value ΔM, that is, if it is determined that the values are substantially equal, the process proceeds to step 300. If it is determined that the difference is greater than the predetermined value ΔM and cannot be regarded as equal, the process proceeds to step 260.
[0041]
Instep 260, it is determined which of the estimated hydrogen supply amount M1 and the estimated hydrogen consumption amount M2 is larger. If the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, the process proceeds to step 270, and if the estimated hydrogen consumption M2 is larger, the process proceeds to step 290.
[0042]
Instep 270, the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, that is, the hydrogen consumption amount M2 actually consumed in thefuel cell 1 is greater than the hydrogen consumption amount M1 when theshutoff valve 3A is operating normally. It was determined that theshutoff valve 3A did not open and fuel was supplied only with hydrogen in the high-pressure pipe 4, so that it was considered that a pressure change ΔP occurred with less hydrogen consumption than expected, and theshutoff valve 3A It is determined that a failure has occurred with the cover closed, and a measure such as setting a failure flag is performed. Then, the process proceeds to the failure processing routine ofstep 280. The hydrogen consumption at this time is as follows:
n1 = P1 · Vpipe / R · T
n2 = P2 · Vpipe / R · T
M2 = n1 + n2
(Seereference numeral 270 that theshutoff valve 3A in FIG. 3 does not open).
[0043]
Instep 290, the estimated hydrogen consumption M2 is larger, that is, the hydrogen consumption M2 actually consumed by thefuel cell 1 is higher than the hydrogen supply M1 when theshutoff valve 3A is operating normally. It was judged that there was a large pressure because the shutoff valve 3B was kept open and the fuel gas was supplied from the hydrogen in the high-pressure pipe 4 and the twofuel tanks 2A, 2B. Since it is considered that the shut-off valve 3B is open, it is determined that a failure has occurred, a failure flag is set, and the process proceeds to a failure processing routine instep 280. The hydrogen supply at this time is as follows:
n1 = (P1 (V1 + V1 + Vpipe)) / R · T
n2 = (P2 (V1 + V1 + Vpipe)) / R · T
M2 = n1 + n2
(Seereference numeral 290 in which the shut-off valve 3B in FIG. 3 does not close).
[0044]
Instep 300, it is found that the shut-offvalve 3A is opened according to the command value, remains open from the beginning, or one of the shut-offvalves 3A, 3B is open. In order to proceed, first, an open command is issued to the shutoff valve 3B.
[0045]
Instep 310, a close command is continuously issued to theshutoff valve 3A.
[0046]
Instep 320, as instep 120, it is determined whether or not a predetermined predetermined time has elapsed since the “close” command was issued to theshutoff valve 3A. When the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step 330.
[0047]
Instep 330, the fuel gas pressure in thehigh pressure pipe 4 is measured by thepressure sensor 5, and the value is set to P3. This fuel gas pressure P3 maintains the fuel gas pressure P2 that has been consumed and decreased in thefuel cell 1 by closing theshutoff valve 3A when the shutoff valve 3B is opened and thenew fuel tank 2B communicates with thehigh pressure pipe 4. Theconventional fuel tank 2A is shut off. Therefore, the fuel gas pressure P3> P2 should be satisfied.
[0048]
Instep 340, it is determined whether or not the difference between P3 and P2 is substantially equal to ΔP. Since the volume of thefuel tank 2B is sufficiently large relative to the high-pressure pipe 4, if theshutoff valves 3A and 3B are operating normally, the fuel gas pressure P3 = P2 + ΔP should be obtained.
[0049]
Instep 350, if it is not equal to ΔP, it is determined that the shut-off valve 3B has not been opened, or that either one of the shut-offvalves 3A, 3B is open and the other is closed, and the fault flag is set. Then, proceed to the failure processing routine of step 360 (seereference numeral 350 with the shutoff valve 3B closed in FIG. 3).
[0050]
Instep 370, the fuel gas pressure in thehigh pressure pipe 4 is measured again by thepressure sensor 5, the value is set to P3, the fuel gas temperature is measured by the temperature sensor 6, and the value is set to T1.
[0051]
In step 390, the estimated hydrogen supply amount M3 by the fuel gas supply amount determination means 12 when the pressure of the high-pressure pipe 4 when theshutoff valve 3A is normally closed and the shutoff valve 3B is open is reduced by ΔP Equation of state
n3 = (P3 (V1 + Vpipe)) / R · T
n4 = (P4 (V1 + Vpipe)) / R · T
M3 = n3-n4
Calculate using. However, here, P4 = P3-ΔP, T is T1 expressed in absolute temperature, R is a gas constant, V1 is the volume of the fuel tank, and Vpipe is the volume of the high-pressure pipe 4.
[0052]
Instep 400, the initial value of the estimated hydrogen consumption M4 is set to zero.
[0053]
Instep 410, the output current I of thefuel cell 1 is measured by a current sensor (not shown).
[0054]
Instep 420, from the output current I, the Faraday constant F, the control cycle Ts, and the number of stacks n, it is assumed that there is no change in the state of thefuel cell 1 during one control cycle. The amount of hydrogen consumed by thefuel cell 1 during the cycle δM (mol)
δM = I · T · n / 2 · F
Is calculated.
[0055]
In step 430, the hydrogen amount δM calculated instep 420 is added to the estimated hydrogen consumption M4,
M4 = M4 + δM
The hydrogen consumption M4 after thefuel cell 1 starts measurement (step 400) is set.
[0056]
Instep 440, the fuel gas pressure in the high-pressure pipe 4 is again measured by thepressure sensor 5, and the value is set to P4.
[0057]
Instep 450, the difference between the fuel gas pressures P3 and P4 is calculated, and it is determined whether or not the pressure of the high-pressure pipe 4 has decreased by a predetermined differential pressure ΔP due to fuel consumption of thefuel cell 1. If not, the process returns to step 410 to calculate the hydrogen amount δM consumed in the next control cycle to obtain the estimated hydrogen consumption M4. If so, go toStep 460.
[0058]
Instep 460, the estimated hydrogen supply amount M3 calculated from the state equation in step 390 is compared with the estimated hydrogen consumption M4 obtained from the output current I of thefuel cell 1 in step 430, and the difference is equal to or less than a predetermined value ΔM. Find out if it is. ΔM is set in advance with a difference value that may be regarded as substantially the same value in consideration of measurement errors of the current sensor, the temperature sensor 6, and thepressure sensor 5.
[0059]
If the difference is equal to or less than the predetermined value ΔM, that is, if it is determined that the values are substantially equal, the process proceeds to step 510. If it is determined that the difference is greater than the predetermined value ΔM and cannot be regarded as equal, the process proceeds to step 480.
[0060]
Instep 480, it is determined that the hydrogen amount M4 actually consumed by thefuel cell 1 is larger than the hydrogen supply amount M3 when thecutoff valves 3A and 3B are operating normally. Since the fuel is supplied from the hydrogen in the high-pressure pipe 4 and the twofuel tanks 2A and 2B with the valve open, it is considered that a pressure change ΔP has occurred due to larger hydrogen consumption than expected, and theshutoff valve 3A remains open. It is determined that there is a failure, a measure such as setting a failure flag is performed, and the process proceeds to the failure processing routine ofstep 500. The hydrogen consumption M4 at this time is the following formula
n3 = (P1 (V1 + V1 + Vpipe)) / R · T
n4 = (P2 (V1 + V1 + Vpipe)) / R · T
M4 = n3-n4
(Seereference numeral 480 with the shut-offvalve 3A in FIG. 3 open).
[0061]
Instep 510, since it has been found that the shutoff valve 3B is opened according to the command and theshutoff valve 3A is closed as commanded, it is determined that both theshutoff valves 3A and 3B are operating normally.
[0062]
Instep 520, the diagnosis process is exited.
[0063]
Note that the differential pressure ΔP is more effective when it is set to a small value within a range that can be sufficiently identified by thepressure sensor 5 because the time required for diagnosis is reduced.
[0064]
In the description of the above embodiment, the pressure of thehigh pressure pipe 4 is measured insteps 300 to 330, and whether or not the difference between the pressures P3 and P2 is close to ΔP, the shutoff valve 3B remains closed instep 350. Although a failure is determined, instead of this, although not shown, a step for performing the same determination as instep 260 is inserted betweenstep 460 and step 480, and the failure state of theshutoff valves 3A and 3B is determined. A determination may be made.
[0065]
Further, the fuel gas consumption estimation means 11 described above calculates the amount of fuel gas consumed in thefuel cell 1 main body while the pressure is reduced by ΔP, based on the operating state of thefuel cell 1, that is, the output current I of thefuel cell 1. As shown in FIG. 1, the fuel supply amount detection means or the fuel flow rate detection means 20 for detecting the amount of fuel supplied to the main body of thefuel cell 1 is replaced with thefuel cell 1 as shown in FIG. It is also possible to directly detect the flow rate of the fuel that passes while the pressure drops by ΔP. In this way, since the passage flow rate is directly obtained, the accuracy of the failure determination of theshutoff valves 3A and 3B can be further improved.
[0066]
In the present embodiment, the following effects can be achieved. That is, fuel gas consumption estimation means 11 for estimating the amount of fuel gas consumed in thefuel cell 1 body, fuel gas pressure change, fuel gas temperature,gas supply path 4 volume, and fuel supply for which an open command is issued Comparing the estimated value of the fuel gas with the fuel gas supply amount estimating means 12 for estimating the amount of fuel gas supplied from the fuel supply source from the volume of thefuel tank 2A or 2B as the source, theshutoff valves 3A, 3B In order to determine whether it is normal or faulty, the open / close state of the shut-offvalves 3A and 3B can be detected with high accuracy, and the fault condition of the shut-offvalves 3A and 3B can be more reliably compared with the command of the shut-off valve control means 10 Can be diagnosed.
[0067]
The fuel gas supply amount estimation means 12 is provided with fuel from the fuel gas pressure change amount, the fuel gas temperature, thegas supply path 4 volume, and the volume of thefuel tank 2A or 2B that is in the downstream of theshutoff valves 3A and 3B. In order to estimate the amount of fuel gas supplied from thetank 2A or 2B, even if a plurality offuel tanks 2A and 2B are arranged, the diagnosis of each shut-offvalve 3A and 3B is performed without adding a sensor or the like. Can be reliably performed.
[0068]
Since the fuel gas consumption amount estimation means 11 has fuel cell operation state detection means for detecting the operation state of thefuel cell 1 and is configured to estimate the fuel gas consumption amount based on the detection result, the state of thefuel cell 1 is changed. This diagnosis can be applied if it has a sensor to detect.
[0069]
Since the fuel cell operating state detecting means is the fuel cell output current detecting means for detecting the output current I of thefuel cell 1, the present invention can be easily applied by an ammeter attached to thefuel cell 1.
[0070]
(Second Embodiment)
An embodiment for realizing a vehicular fuel gas supply apparatus according to the present invention will be described based on a second embodiment corresponding toclaims 1 and 3 to 5.
4 and 5 show the fuel gas supply device for a vehicle according to the second embodiment, FIG. 4 is a system configuration diagram of the fuel gas supply device of thefuel cell 1, and FIGS. The control flowchart of the failure diagnosis performed is shown. The difference of this embodiment from the previous embodiment is thatfuel tanks 2A and 2B having different volumes are used.
[0071]
In FIG. 4, thefuel tank 2A has a volume V1, and thefuel tank 2B has a volume V2 larger than 2A.
[0072]
Details of the failure diagnosis executed by thecontroller 7 will be described below based on the flowchart of FIG. In the flowchart, the operation of the fuel gas consumption estimation means 11 is performed atsteps 1200 to 1250 andsteps 1370 to 1420, the fuel gas supply amount estimation means 12 is performed atsteps 1130 to 1180, and the operation of the shut-off valve state determination means 13 is performed atstep 1260. 1280 to 1330 andsteps 1430 to 1450 and 1470 to 1520 correspond, respectively.
[0073]
Instep 1100, it is determined whether an activation signal is issued to thefuel cell 1. If no start signal is issued, wait until the start signal comes. If an activation signal is issued, the process proceeds to step 1110.
[0074]
Instep 1110, the shutoff valve control means 10 outputs an open command to theshutoff valves 3A and 3B.
[0075]
Instep 1120, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the “open” command was issued to theshutoff valves 3A and 3B. When the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step 1130.
[0076]
Instep 1130, the fuel gas pressure in the high-pressure pipe 4 is measured by thepressure sensor 5, and the value is set to Pl.
[0077]
In step 1140, the fuel gas temperature is measured by the temperature sensor 6, and the value is set to T1.
[0078]
Instep 1150, the estimated hydrogen supply amount Ml when the pressure of thehigh pressure pipe 4 when theshutoff valve 3A is closed and the shutoff valve 3B is closed is supplied to thefuel cell 1 and ΔP is lowered is
n1 = (P1 · Vpipe) / R · T
n2 = (P2 · Vpipe) / R · T
M1 = n1-n2
Calculate using the equation of state. Here, P2 = P1−ΔP, T is T1 expressed in absolute temperature, R is a gas constant, and Vpipe is the volume of the high-pressure pipe.
[0079]
Instep 1160, the estimated hydrogen supply amount M2 when the pressure of the high-pressure pipe 4 when the shut-offvalve 3A is open and the shut-off valve 3B is closed is supplied to thefuel cell 1 and ΔP decreases is as follows.
n1 = (P1 (V1 + Vpipe) / R · T
n2 = (P2 (V1 + Vpipe) / R · T
M2 = n1-n2
Calculate using the equation of state. Here, V1 is the volume of thefuel tank 3A.
[0080]
In step 1170, the estimated hydrogen supply amount M3 when the pressure in the high-pressure pipe 4 when the shut-offvalve 3A is closed and the shut-off valve 3B is open is supplied to thefuel cell 1 and ΔP is reduced.
n1 = (P1 (V2 + Vpipe) / R · T
n2 = (P2 (V2 + Vpipe) / R · T
M3 = n1-n2
Calculate using the equation of state. Here, V2 is the volume of the fuel tank 3B.
[0081]
In step 1180, the estimated hydrogen supply amount M4 when the pressure of the high-pressure pipe 4 when the shut-offvalve 3A is open and the shut-off valve 3B is open is supplied to thefuel cell 1 and ΔP is reduced is
n1 = (P1 (V1 + V2 + Vpipe)) / R · T
n2 = (P2 (V1 + V2 + Vpipe)) / R · T
M4 = n1-n2
Calculate using the equation of state.
[0082]
Instep 1190, thefuel cell 1 is actually started, and fuel consumption from the high-pressure pipe 4 starts.
[0083]
Instep 1200, the initial value of the estimated hydrogen consumption M5 is set to zero.
[0084]
Instep 1210, the output current I of thefuel cell 1 is measured by a current sensor (not shown).
[0085]
Instep 1220, from the output current 1, the Faraday constant F, and the control cycle Ts, assuming that there is no change in the state of thefuel cell 1 during one control cycle,
δM = IT / 2 · F
The amount of hydrogen δM (mol) consumed in thefuel cell 1 during one control cycle is calculated.
[0086]
Instep 1230, the hydrogen amount δM calculated instep 1220 is added to the estimated hydrogen consumption M5 as shown in the following equation.
M5 = M5 + δM
The hydrogen consumption M5 after thefuel cell 1 starts measurement (in this case, operation) is set as M5.
[0087]
Instep 1240, the fuel gas pressure in the high pressure pipe is measured again by thepressure sensor 5, and the value is set to P5.
[0088]
Instep 1250, the difference between the fuel gas pressures P1 and P5 is calculated, and it is determined whether or not the pressure in the high-pressure pipe 4 has decreased by a predetermined differential pressure ΔP due to fuel consumption of thefuel cell 1. If not, the process returns to step 1210 to calculate the hydrogen amount δM consumed in the next control cycle, and obtain the estimated hydrogen consumption M5 again. If the pressure difference ΔP has decreased, the process proceeds to step 1260.
[0089]
InStep 1260, it is determined whether or not the estimated hydrogen consumption M5 inStep 1230 is equal to the estimated hydrogen supply M4 in Step 1180. If it is determined that they are substantially equal, the process proceeds to step 1270, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1280.
[0090]
Instep 1270, it is determined that the estimated hydrogen consumption M5 consumed in thefuel cell 1 is opened as commanded by both theshutoff valves 3A and 3B, and fuel gas is supplied from both thefuel tanks 2A and 2B. Processing such as resetting is performed, and the process proceeds to step 1340.
[0091]
Instep 1280, it is determined whether or not the estimated hydrogen consumption M5 is equal to the estimated hydrogen supply M3 in step 1170. If it is determined that they are approximately equal, the process proceeds to step 1290, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1300.
[0092]
Instep 1290, the estimated hydrogen consumption M5 consumed by thefuel cell 1 is determined to be that theshutoff valve 3A is not opened as commanded, 3B is opened as commanded, and fuel is supplied only from thefuel tank 2B. Assume that the failure is caused by thevalve 3A being closed, and processing such as flag setting and resetting is performed, and the flow proceeds to the failure processing routine ofstep 1330.
[0093]
Instep 1300, it is determined whether the estimated hydrogen consumption M5 is equal to the estimated hydrogen supply M2 instep 1160. If it is determined that they are approximately equal, the process proceeds to step 1310, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1320.
[0094]
Instep 1310, the hydrogen consumption M5 consumed in thefuel cell 1 is determined that theshutoff valve 3A is opened as commanded, the shutoff valve 3B is not opened as commanded, and fuel is supplied only from thefuel tank 2A. Assuming that the shut-off valve 3B is in a closed state, a process such as setting and resetting a flag is performed, and the process proceeds to a failure processing routine instep 1330.
[0095]
Instep 1320, the hydrogen consumption M5 consumed in thefuel cell 1 is such that theshutoff valve 3A does not open as commanded, 3B does not open as commanded, fuel is not supplied from thefuel tanks 2A and 2B, It is determined that only the fuel gas remaining in the high-pressure pipe 4 in the previous travel has been supplied, and it is determined that the failure is that both the shut-offvalves 3A and 3B are closed, and processing such as flag setting and resetting is performed. The process proceeds to the fault processing routine.
[0096]
Instep 1340, the shutoff valve control means 10 outputs a close command to theshutoff valves 3A and 3B.
[0097]
In step 1350, the fuel gas pressure in the high-pressure pipe 4 is measured by thepressure sensor 5, and the value is set to P1.
[0098]
In step 1360, the fuel gas temperature T1 is measured by the temperature sensor 6, and the value is set to T1.
[0099]
Instep 1370, the initial value of the estimated hydrogen consumption M5 is set to zero.
[0100]
Instep 1380, the output current I of thefuel cell 1 is measured by a current sensor (not shown).
[0101]
InStep 1390, it is assumed that there is no change in the state of thefuel cell 1 during one control cycle, based on the output current I, the Faraday constant F, the control cycle Ts, and the number n of stacks. An amount of hydrogen δM (mol) consumed in thefuel cell 1 is calculated.
[0102]
Instep 1400, the hydrogen amount δM calculated instep 1390 is added to the estimated hydrogen consumption M5 (M5 = M5 + δM), and the hydrogen consumption M5 from when thefuel cell 1 starts measurement (step 1370) is set.
[0103]
Instep 1410, the fuel gas pressure in thehigh pressure pipe 4 is measured again by thepressure sensor 5, and the value is set to P5.
[0104]
Instep 1420, the difference between the fuel gas pressures Pl and P5 is calculated, and it is determined whether or not the pressure in the high-pressure pipe 4 has decreased by a predetermined differential pressure ΔP due to fuel consumption of thefuel cell 1. If not, the process returns to step 1380 to calculate the amount of hydrogen δM consumed in the next control cycle, and obtain the estimated hydrogen consumption M5 again. If the pressure difference ΔP has decreased, the process proceeds to step 1430.
[0105]
Instep 1430, it is determined whether or not the estimated hydrogen consumption M5 is equal to the estimated hydrogen supply M1 instep 1150. If it is determined that they are approximately equal, the process proceeds to step 1440, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1470.
[0106]
Instep 1440, the hydrogen consumption M5 consumed by thefuel cell 1 is closed as commanded in both theshutoff valves 3A and 3B, fuel is not supplied from either of thefuel tanks 2A and 2B, and the remaininghigh pressure pipe 4 remains. Judged that it was operated only with hydrogen.
[0107]
Instep 1450, it is determined that both the shut-offvalves 3A and 3B can be normally opened and closed, and processing such as flag setting and resetting is performed. The process proceeds to step 1460, and the failure diagnosis processing is exited.
[0108]
Instep 1470, it is determined whether or not the estimated hydrogen consumption M5 is equal to the estimated hydrogen supply M2 instep 1160. If it is determined that they are approximately equal, the process proceeds to step 1480, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1490.
[0109]
Instep 1480, the hydrogen consumption M5 consumed by thefuel cell 1 is determined that theshutoff valve 3A is not closed as instructed, 3B is closed as instructed, and fuel gas is supplied from thefuel tank 2A. Is a failure that remains open, processing such as flag setting and resetting is performed, and the process proceeds to the failure processing routine instep 1520.
[0110]
Instep 1490, it is determined whether the estimated hydrogen consumption M5 and the estimated hydrogen supply M3 in step 1170 are equal. If it is determined that they are approximately equal, the process proceeds to step 1500, and if it is determined that they are not equal, the process proceeds to step 1510.
[0111]
Instep 1500, the hydrogen consumption M5 consumed by thefuel cell 1 is determined that theshutoff valve 3A is closed as instructed, the shutoff valve 3B is not closed as instructed, and fuel gas is supplied from thefuel tank 2B. Assuming that the failure is that the shutoff valve 3B remains open, processing such as flag setting and resetting is performed, and the flow proceeds to the failure processing routine ofstep 1520.
[0112]
Instep 1510, the amount of hydrogen consumed M5 consumed by thefuel cell 1 is that theshutoff valve 3A is not closed as commanded, the shutoff valve 3B is not closed as commanded, and fuel is supplied from thefuel tanks 2A and 2B. Judgment is made and it is determined that both of the shut-offvalves 3A and 3B are open, and processing such as flag setting and resetting is performed, and the process proceeds to a failure processing routine instep 1520.
[0113]
In the above example, when the volumes of thefuel tanks 2A and 2B are different from each other, the opening and closing of theshutoff valves 3A and 3B is instructed at the same time. Is possible.
[0114]
In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the plurality offuel tanks 2A, 2B are composed of fuel tanks having different volumes, and thus include a plurality of shut-offvalves 3A, 3B. In addition, the diagnosis can be performed by opening and closing the shut-offvalves 3A and 3B with a small number of times.
[0115]
(Third embodiment)
An embodiment for realizing a vehicle fuel gas supply device according to the present invention will be described based on a third embodiment corresponding toclaims 1, 2, 4, and 5.
[0116]
FIG. 6 is a system configuration diagram of a fuel gas supply device for a fuel cell according to a third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a control flowchart of failure diagnosis executed by the controller, and FIG. It is a time chart which shows the operation state of a valve. The difference of this embodiment from the previous embodiment is that thefuel tanks 2A, 2B have two shut-off valves, 3A1, 3A2, 3Bl, 3B2, respectively, in series. Such a form is often used particularly when applied to a vehicle.
[0117]
Details of the failure diagnosis executed by thecontroller 7 will be described below based on the flowchart of FIG. In the flowchart, the operations of the fuel gas consumption estimation means 11 and the fuel gas supply amount estimation means 12 are included insteps 2120, 2180, 2230, and 2290, and the operation of the shut-off valve state determination means 13 is performed instep 2130. ˜2160, 2190-2210, 2240-2280, and 2300-2330 correspond respectively.
[0118]
Instep 2100, it is determined whether an activation signal is issued to thefuel cell 1. If no start signal is issued, wait until the start signal comes. If an activation signal is issued, the process proceeds to step 2110.
[0119]
Instep 2110, the shutoff valve control means 10 outputs an opening command to the shutoff valves 3A1, 3A2, 3B1.
[0120]
Instep 2120, as insteps 120 to 240 in FIG. 3, the fuel gas pressure and temperature of the high-pressure pipe 4 are measured after a predetermined time, and the estimated hydrogen supply amount M1 at which the fuel gas pressure decreases by ΔP is calculated. Then, thefuel cell 1 is started, the initial value of the estimated hydrogen consumption M2 is set to zero, and the hydrogen consumption δM in the control cycle corresponding to the output current I of thefuel cell 1 is integrated until the pressure drop of the fuel gas pressure reaches ΔP. To calculate the estimated hydrogen consumption M2.
[0121]
Instep 2130, the estimated hydrogen supply amount Ml and the estimated hydrogen consumption amount M2 are compared to determine whether or not the difference is equal to or less than a predetermined value ΔM. If the difference is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step 2170, and if the difference is larger than the predetermined value, the process proceeds to step 2140.
[0122]
Instep 2140, it is determined which of the estimated hydrogen supply amount M1 and the estimated hydrogen consumption amount M2 is larger. If the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, the process proceeds to Step 2150, and if the estimated hydrogen consumption M2 is larger, the process proceeds to Step 2160.
[0123]
Instep 2150, the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, that is, fuel is supplied only by hydrogen in the high-pressure pipe 4, and one or both of the shutoff valves 3A1, 3A2 are “failed while closed”. And a measure such as setting a failure flag is performed, and the process proceeds to the failure processing routine ofstep 2165. This open / close state of the shut-off valve is indicated byreference numeral 2150 in FIG.
[0124]
Instep 2160, it is determined that the hydrogen consumption M2 actually consumed by thefuel cell 1 is larger, and hydrogen in the high-pressure pipe 4 and fuel gas are supplied from the two fuel tanks. It is determined that the failure is “opened”, and a failure flag is set, and the process proceeds to the failure processing routine instep 2165. This open / close state of the shut-off valve is indicated byreference numeral 2160 in FIG.
[0125]
Instep 2170, the shut-off valve control means 10 outputs a “close” command to the shut-off valve 3B1 and an “open” command to the shut-off valve 3B2.
[0126]
Instep 2180, as insteps 120 to 240 of FIG. 3, the fuel gas pressure and temperature of the high-pressure pipe 4 are measured after a predetermined time has elapsed, and an estimated hydrogen supply amount M1 at which the fuel gas pressure decreases by ΔP is calculated. The fuel cell is started and the initial value of the estimated hydrogen consumption M2 is set to zero, and the hydrogen consumption δM in the control cycle corresponding to the output current I of thefuel cell 1 is integrated until the pressure drop in the fuel gas pressure reaches ΔP. The estimated hydrogen consumption M2 is calculated.
[0127]
Instep 2190, the estimated hydrogen supply amount Ml and the estimated hydrogen consumption amount M2 are compared to determine whether or not the difference is equal to or less than a predetermined value ΔM. If the difference is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step 2220. If the difference is larger than the predetermined value, the process proceeds to step 2200.
[0128]
Instep 2200, it is determined that the amount of hydrogen consumption M2 actually consumed by thefuel cell 1 is larger, and the hydrogen gas in the high-pressure pipe 4 and the fuel gas are supplied by the twofuel tanks 2A and 2B. It is determined that the valve 3B1 is “failed while being opened”, and a measure such as setting a failure flag is performed. Then, the process proceeds to a failure processing routine instep 2210. This open / close state of the shut-off valve is indicated byreference numeral 2200 in FIG.
[0129]
Instep 2220, the shut-off valve control means 10 outputs a “close” command to the shut-off valve 3A2 and an “open” command to the shut-off valve 3B1.
[0130]
Instep 2230, as insteps 120 to 240 of FIG. 3, the fuel gas pressure and temperature of the high-pressure pipe 4 are measured after a predetermined time has elapsed, and an estimated hydrogen supply amount M1 at which the fuel gas pressure decreases by ΔP is calculated. Then, thefuel cell 1 is started, the initial value of the estimated hydrogen consumption M2 is set to zero, and the hydrogen consumption δM in the control cycle corresponding to the output current I of thefuel cell 1 is integrated until the pressure drop of the fuel gas pressure reaches ΔP. To calculate the estimated hydrogen consumption M2.
[0131]
Instep 2240, the estimated hydrogen supply amount Ml and the estimated hydrogen consumption amount M2 are compared to check whether the difference is equal to or less than a predetermined value ΔM. If the difference is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step 2280, and if the difference is larger than the predetermined value, the process proceeds to step 2250.
[0132]
Instep 2250, it is determined which of the estimated hydrogen supply amount M1 and the estimated hydrogen consumption amount M2 is larger. If the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, the process proceeds to step 2260, and if the estimated hydrogen consumption M2 is larger, the process proceeds to step 2270.
[0133]
InStep 2260, the estimated hydrogen supply amount M1 is larger, that is, the fuel is supplied only by hydrogen in the high-pressure pipe 4, and one or both of the shut-off valves 3B1, 3B2 are “failed while closed”. And a measure such as setting a failure flag is performed, and the process proceeds to the failure processing routine ofstep 2275. This open / close state of the shut-off valve is indicated byreference numeral 2260 in FIG.
[0134]
Instep 2270, it is determined that the amount of hydrogen consumption M2 actually consumed by thefuel cell 1 is larger, and hydrogen in the high-pressure pipe 4 and the fuel gas are supplied by the twofuel tanks 2A and 2B. It is determined that the valve 3A2 is “failed while being open”, a measure such as setting a failure flag is performed, and the process proceeds to the failure processing routine ofstep 2275. This open / close state of the shut-off valve is indicated byreference numeral 2270 in FIG.
[0135]
Instep 2280, the shutoff valve control means 10 outputs a “close” command to the shutoff valve 3A1 and an “open” command to the shutoff valve 3A2.
[0136]
Instep 2290, as insteps 120 to 240 of FIG. 3, the fuel gas pressure and temperature of the high-pressure pipe 4 are measured after a predetermined time, and the estimated hydrogen supply amount M1 at which the fuel gas pressure decreases by ΔP is calculated. Then, thefuel cell 1 is started, the initial value of the estimated hydrogen consumption M2 is set to zero, and the hydrogen consumption δM in the control cycle corresponding to the output current I of thefuel cell 1 is integrated until the pressure drop of the fuel gas pressure reaches ΔP. To calculate the estimated hydrogen consumption M2.
[0137]
Instep 2300, the estimated hydrogen supply amount Ml and the estimated hydrogen consumption amount M2 are compared to check whether the difference is equal to or less than a predetermined value ΔM. If the difference is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step 2330, and if the difference is larger than the predetermined value, the process proceeds to step 2310.
[0138]
Instep 2310, it is determined that the amount of hydrogen consumption M2 actually consumed by thefuel cell 1 is larger, and hydrogen in the high-pressure pipe 4 and the fuel gas are supplied by the twofuel tanks 2A and 2B, and are shut off. It is determined that the valve 3A1 is “failed while being open”, and a measure such as setting a failure flag is performed. Then, the process proceeds to a failure processing routine instep 2320. This shut-off valve open / closed state is indicated byreference numeral 2310 in FIG.
[0139]
Instep 2330, it is determined that the shut-off valves 3A1, 3A2, 3B1, 3B2 can be normally opened and closed, and processing such as flag setting and resetting is performed. The processing proceeds to step 2340, and the failure diagnosis processing is exited.
[0140]
In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the shutoff valves 3A1, 3A2, 3B1, 3B2 are arranged in series for each of thefuel tanks 2A, 2B. The probability that both of the valves 3A1, 3A2, or 3B1, 3B2 fail due to "open" is extremely low, and the possibility that the fuel gas from thefuel tanks 2A, 2B is released can be extremely low. In addition, there is an effect that the failure diagnosis of the shutoff valve can be efficiently performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle fuel gas supply device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is an initial flowchart of failure diagnosis by the controller.
FIG. 2B is a flowchart subsequent to FIG. 2A for failure diagnosis by the controller.
FIG. 2C is a flowchart subsequent to FIG. 2B of failure diagnosis by the controller.
FIG. 3 is a time chart showing an operating state of a shut-off valve.
FIG. 4 is a system configuration diagram of a vehicle fuel gas supply device showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a first flowchart of failure diagnosis by the controller.
FIG. 5B is a flowchart subsequent to FIG. 5A for failure diagnosis by the controller.
FIG. 5C is a flowchart subsequent to FIG. 5B of failure diagnosis by the controller.
FIG. 5D is a flowchart subsequent to FIG. 5C of failure diagnosis by the controller.
FIG. 6 is a system configuration diagram of a vehicle fuel gas supply device showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7A is an initial flowchart of failure diagnosis by the controller.
FIG. 7B is a flowchart subsequent to FIG. 7A for failure diagnosis by the controller.
FIG. 8 is a time chart showing the operating state of the shut-off valve.
[Explanation of symbols]
1 Fuel cell
2A, 2B Fuel tank
3A, 3B, 3A1, 3A2, 3B1, 3B2 shut-off valve
4 High pressure piping
5 Pressure sensor
6 Temperature sensor
7 Controller
10 Shut-off valve control means
11 Fuel gas consumption estimation means
12 Fuel gas supply amount estimation means
13 Shut-off valve state determination means

Claims (5)

Translated fromJapanese

燃料ガス供給源よりの燃料ガスを燃料電池に供給するガス供給経路に遮断弁と圧力センサおよび温度センサとを配置する車両用燃料ガス供給装置において、
燃料電池により消費される燃料ガスの量を推定する燃料ガス消費量推定手段と、
遮断弁の開閉状態を決定する遮断弁制御手段と、
燃料ガス圧力変化量と燃料ガス温度とガス供給経路容積と開指令が出されている燃料供給源の容積から燃料供給源から供給された燃料ガスの量を推定する燃料ガス供給量推定手段と、
前記燃料ガス供給量推定値と前記燃料ガス消費量推定値を比較して、遮断弁が正常であるか故障しているかを判定する遮断弁状態判定手段と、から構成したことを特徴とする車両用燃料ガス供給装置。In a vehicle fuel gas supply device in which a shutoff valve, a pressure sensor, and a temperature sensor are arranged in a gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply source to a fuel cell,
Fuel gas consumption estimation means for estimating the amount of fuel gas consumed by the fuel cell;
Shut-off valve control means for determining the open / close state of the shut-off valve;
Fuel gas supply amount estimation means for estimating the amount of fuel gas supplied from the fuel supply source from the fuel gas pressure change amount, the fuel gas temperature, the gas supply path volume, and the volume of the fuel supply source for which an open command is issued;
A vehicle comprising: a cutoff valve state determination unit that compares the estimated fuel gas supply amount with the estimated fuel gas consumption amount to determine whether the cutoff valve is normal or malfunctioning. Fuel gas supply device.前記燃料ガス供給源は、複数の燃料ガスタンクから構成し、前記ガス供給経路は、それぞれの該燃料ガスタンクの供給口に設置されている遮断弁と、夫々の遮断弁の下流を合流させて燃料電池に連通するガス供給配管とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料ガス供給装置。The fuel gas supply source is composed of a plurality of fuel gas tanks, and the gas supply path is formed by joining a shutoff valve installed at a supply port of each of the fuel gas tanks and a downstream of each shutoff valve. The vehicle fuel gas supply device according to claim 1, further comprising a gas supply pipe communicating with the vehicle.前記複数の燃料ガスタンクは、それぞれの容積が異なる燃料ガスタンクから構成したことを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料ガス供給装置。The vehicular fuel gas supply device according to claim 2, wherein the plurality of fuel gas tanks are configured from fuel gas tanks having different volumes.前記燃料ガス消費量推定手段は、燃料電池の運転状態を検出する燃料電池運転状態検出手段を有し、その検出結果に基づき燃料ガス消費量を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の車両用燃料ガス供給装置。The fuel gas consumption estimation means includes fuel cell operation state detection means for detecting an operation state of the fuel cell, and estimates the fuel gas consumption based on the detection result. The vehicle fuel gas supply device according to any one of claims 3 to 4.前記燃料電池運転状態検出手段は、燃料電池の出力電流を検出する燃料電池出力電流検出手段であることを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料ガス供給装置。5. The fuel gas supply device for a vehicle according to claim 4, wherein the fuel cell operating state detecting means is a fuel cell output current detecting means for detecting an output current of the fuel cell.

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