JP2020118174A - 高圧容器システム及び燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの異常が検知された場合であっても、信頼性を維持しつつ動作を継続することが可能な高圧容器システム及び燃料電池車両を提供する。【解決手段】高圧容器システム１０は、調圧弁３２よりも上流で高圧容器１２の内圧を測定する上流側圧力センサ３４と、調圧弁３２よりも下流で流体の圧力を測定する複数の下流側圧力センサ３６と、制御装置２８とを備える。制御装置２８は、下流側圧力センサ３６の正常時には、下流側圧力センサ３６の測定値に基づき高圧容器１２の内圧を監視し、下流側圧力センサ３６の何れかが異常である異常時には、下流側圧力センサ３６の測定値と、上流側圧力センサ３４の測定値とに基づき、高圧容器１２の内圧を監視する。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システム及びそれを備える燃料電池車両に関する。

例えば、特許文献１に示されるように、高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システムが知られている。高圧容器システムは、調圧弁の下流で流体の圧力を測定する第１圧力センサと、該第１圧力センサよりも下流に設けられた流体の供給対象（燃料電池）の入口で流体の圧力を測定する第２圧力センサとを備える。

上記のように配設した第１圧力センサ及び第２圧力センサの測定値に基づくことで、調圧弁から燃料電池の入口までの圧損等が考慮された、調圧弁の下流の目標圧力値を設定する。そして、この目標圧力値となるように調圧弁を制御することで、燃料電池に適切な圧力の流体が供給される。

この高圧容器システムでは、第２圧力センサの異常が検知された場合、該第２圧力センサの測定値を用いず、第１圧力センサの測定値から演算により目標圧力値を推定して調圧弁を制御する。このため、第２圧力センサが故障しても、高圧容器システムを停止することなく、その動作を継続できるとのことである。

特開２００７−４８５１９号公報

上記の高圧容器システムは、異常が検知された第２圧力センサの測定値を、正常に動作する第１圧力センサの測定値から推定して動作を継続するものであり、第２圧力センサを冗長化したものではない。このように実際の測定値ではなく、推定された測定値に基づく動作は、十分な信頼性があるとはいい難い。従って、上記の高圧容器システムでは、圧力センサの異常が検知された場合に、信頼性を低下させずに動作を継続することは困難である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、圧力センサの異常が検知された場合であっても、信頼性を維持しつつ動作を継続することが可能な高圧容器システム及びそれを備える燃料電池車両を提供する。

本発明の一態様は、高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システムであって、前記調圧弁よりも上流で前記高圧容器の内圧を測定する上流側圧力センサと、前記調圧弁よりも下流で前記流体の圧力を測定する複数の下流側圧力センサと、前記高圧容器の内圧が、前記調圧弁よりも下流の前記流体の圧力に達するまで低下した際、該高圧容器の内圧が下限設定値を下回らないことを監視する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記下流側圧力センサの異常を検知する異常検知部を有し、前記下流側圧力センサの異常が検知されない正常時には、前記下流側圧力センサの測定値に基づき、前記高圧容器の内圧を監視し、前記下流側圧力センサの何れかが異常であることが検知された異常時には、前記下流側圧力センサの測定値と、前記上流側圧力センサの測定値とに基づき、前記高圧容器の内圧を監視する。

本発明の別の一態様は、高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システムであって、少なくとも容器内流体残量を算出するために前記調圧弁よりも上流で前記高圧容器の内圧を測定する上流側圧力センサと、前記調圧弁よりも下流で前記流体の圧力を測定する２個の下流側圧力センサと、前記高圧容器の内圧が、前記調圧弁よりも下流の前記流体の圧力に達するまで低下した際、該高圧容器の内圧が下限設定値を下回らないことを監視する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記２個の下流側圧力センサの何れかの異常を検知する異常検知部を有し、前記２個の下流側圧力センサの異常が検知されない正常時には、前記２個の下流側圧力センサの測定値を用いて、前記高圧容器の内圧を監視し、前記２個の下流側圧力センサの何れかが異常であることが検知された異常時には、前記２個の下流側圧力センサの少なくとも一方の測定値と、前記上流側圧力センサの測定値とを用いて、前記高圧容器の内圧を監視する。

本発明の別の一態様は、上記の高圧容器システムを備えた燃料電池車両である。

高圧容器の内圧が低下して、調圧弁の調圧下限値を下回ると、高圧容器の内圧と、調圧弁よりも下流の流体とは同圧となる。このため、調圧弁よりも下流に設けた複数の下流側圧力センサによって、低圧域の高圧容器の内圧を、冗長性をもって測定することができる。つまり、下流側圧力センサの異常が検知されない正常時には、下流側圧力センサの各々の測定値に基づいて、高圧容器の内圧を信頼性が高い状態で監視できる。

また、下流側圧力センサの何れかの異常が検知された異常時には、上記の通り、下流側圧力センサとは別に、高圧容器の内圧を測定するべく調圧弁の上流に設けられた上流側圧力センサによって、下流側圧力センサを冗長化する。すなわち、異常時であっても、高圧タンクの内圧を、冗長性を維持しつつ測定することができる。このように、下流側圧力センサ及び上流側圧力センサの実際の測定値に基づくことで、高圧容器の内圧を信頼性が高い状態で監視し続けることができる。

従って、本発明によれば、圧力センサの異常が検知された場合であっても、信頼性を維持しつつ高圧容器システムの動作を継続することができる。

本発明の実施形態に係る高圧容器システム及び燃料電池車両の概略構成図である。 下流側圧力センサの正常時における下流側測定値と、下流側閾値と、下限設定値との関係を説明する説明図である。 第１下流側圧力センサが異常であると判定した場合の、第２測定値と、下流側閾値と、上流側測定値と、上流側閾値と、下限設定値との関係を説明する説明図である。 下流側圧力センサの何れかが異常であると判定した場合の、下流側測定値と、下流側閾値と、上流側測定値と、上流側閾値と、下限設定値との関係を説明する説明図である。 高圧容器システムの制御方法の一例を説明するフローチャートである。

本発明に係る高圧容器システム及び燃料電池車両について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示すように、本実施形態に係る高圧容器システム１０は、例えば、燃料電池車両１１である搭載体に搭載され、燃料電池１１ａに供給する水素ガスを収容する高圧容器１２（高圧タンク）を備えるものとして好適に用いることができる。そこで、本実施形態では、搭載体を燃料電池車両１１とし、高圧容器１２が水素ガスを流体として収容する例について説明するが、特にこれに限定されるものではない。高圧容器システム１０は、燃料電池車両１１以外の搭載体に搭載されてもよいし、水素ガス以外の流体を高圧容器１２に収容することも可能である。

また、本実施形態では、高圧容器システム１０が、高圧容器１２として、互いに容量が異なる２個の第１高圧容器１２ａ及び第２高圧容器１２ｂを備えることとする。しかしながら、高圧容器システム１０は、１個の高圧容器１２のみを備えてもよいし、３個以上の複数の高圧容器１２を備えてもよい。複数の高圧容器１２を備える場合、互いの容量は同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、以下では、第１高圧容器１２ａ及び第２高圧容器１２ｂを総称して、「高圧容器１２」ともいう。

高圧容器１２は、内部に水素ガスが給排される中空体からなる樹脂製のライナ１４と、ライナ１４の外面を覆う繊維強化プラスチック製の補強層１６とを有する。つまり、高圧容器１２の内圧とは、ライナ１４の内部に収容された水素ガスの圧力を示す。

高圧容器システム１０では、排出流路１８を介して高圧容器１２と燃料電池１１ａとが連通可能に設けられている。排出流路１８は、例えば、第１高圧容器１２ａから排出された水素ガスが流入する第１配管２０と、第２高圧容器１２ｂから排出された水素ガスが流入する第２配管２２と、第１配管２０及び第２配管２２からの水素ガスを合流させて下流側の燃料電池１１ａに導く合流管２４とによって構成される。

第１配管２０には、第１主止弁２６が介装される。高圧容器システム１０の制御を行う制御装置２８により、第１主止弁２６を開閉することで、排出流路１８と第１高圧容器１２ａの内部とを連通した状態と遮断した状態とを切り換えることができる。同様に、第２配管２２には、第２主止弁３０が介装され、制御装置２８により第２主止弁３０を開閉することで、排出流路１８と第２高圧容器１２ｂの内部とを連通した状態と遮断した状態とを切り替えることが可能になっている。

合流管２４は、第１配管２０の第１主止弁２６よりも下流側、及び第２配管２２の第２主止弁３０よりも下流側に連通する。また、合流管２４には、開状態の第１主止弁２６及び第２主止弁３０を介して高圧容器１２から排出流路１８に排出された水素ガスを減圧して下流側に送る調圧弁３２が介装されている。つまり、調圧弁３２よりも上流の水素ガスの圧力は、高圧容器１２の内圧（高圧容器１２内の水素ガスの残量）に対応する。この調圧弁３２よりも上流の水素ガスの圧力が、燃料電池１１ａへの供給に適した値よりも大きいとき、調圧弁３２は、水素ガスの圧力を減圧して、燃料電池１１ａへの供給に適した大きさとする。また、高圧容器１２の内圧が、調圧弁３２による調圧下限値に達するまで低減すると、調圧弁３２の上流と下流の圧力は一致する。

合流管２４の、調圧弁３２よりも上流には、上流側圧力センサ３４が設けられている。上記の通り、調圧弁３２よりも上流の水素ガスの圧力は、高圧容器１２の内圧に対応する。このため、上流側圧力センサ３４は、高圧容器１２の内圧として、調圧弁３２よりも上流の水素ガスの圧力を測定することができる。上流側圧力センサ３４は、例えば、燃料電池車両１１の乗員等に対して、高圧容器１２内の水素ガスの残量（容器内流体残量）を表示する用途に使用することができる。また、上流側圧力センサ３４は、例えば７０ＭＰａ等の満充填とした高圧容器１２の内圧を測定することが可能となるように、比較的大きな測定レンジを有する。

合流管２４の、調圧弁３２よりも下流には、互いに冗長関係にある複数の下流側圧力センサ３６が設けられる。本実施形態では、複数の下流側圧力センサ３６は、第１下流側圧力センサ３８及び第２下流側圧力センサ４０の２個から構成されることとするが、特にこれには限定されず、３個以上から構成されてもよい。以下、第１下流側圧力センサ３８と、第２下流側圧力センサ４０とを特に区別しないとき等には、これらを総称して「下流側圧力センサ３６」ともいう。

下流側圧力センサ３６は、高圧容器１２の内圧が、調圧弁３２による調圧下限値より大きい場合には、調圧弁３２により調圧された水素ガスの圧力を測定することになる。一方、下流側圧力センサ３６は、高圧容器１２の内圧が、調圧弁３２による調圧下限値に達するまで低下した場合には、高圧容器１２の内圧として、調圧弁３２よりも下流の水素ガスの圧力を測定することができる。つまり、下流側圧力センサ３６は、調圧弁３２の調圧下限値より小さい低圧域の高圧容器１２の内圧を測定する。このため、下流側圧力センサ３６の測定レンジは、例えば０．５〜１．５ＭＰａ等の低圧域の高圧容器１２の内圧を高精度に測定可能となるように、上流側圧力センサ３４の測定レンジよりも小さく設定されることが好ましい。

制御装置２８は、不図示のＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータとして構成され、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回らないことを監視する。下限設定値は、高圧容器１２の必要最低残圧であり、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回らないように管理することで、高圧容器１２の信頼性を維持することができる。

上記の通り、高圧容器１２が樹脂製のライナ１４と補強層１６とを有する場合、ライナ１４内に収容された水素ガスが、ライナ１４を透過して、該ライナ１４の外面と補強層１６との間等（以下、被覆部ともいう）に進入することがある。被覆部に流体が滞留した状態で、高圧容器１２（ライナ１４）の内圧が低減し、被覆部の内圧よりも小さくなると、ライナ１４と補強層１６との剥離や、ライナ１４がその内部に向かって突出するバックリング等が生じ易くなる懸念がある。そこで、例えば、上記の剥離やバックリング等を抑制可能な状態で維持できる高圧容器１２の内圧の最小値を下限設定値として設定することが好ましい。

制御装置２８は、下流側圧力センサ３６の異常を検知する異常検知部４２を有する。また、制御装置２８は、異常検知部４２により、下流側圧力センサ３６の異常が検知されない正常時には、第１下流側圧力センサ３８の測定値及び第２下流側圧力センサ４０の測定値に基づき、冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。なお、以下では、第１下流側圧力センサ３８の測定値を「第１測定値」ともいい、第２下流側圧力センサ４０の測定値を「第２測定値」ともいい、これらの第１測定値及び第２測定値を総称して、「下流側測定値」ともいう。

具体的には、制御装置２８は、図２に示すように、第１測定値及び第２測定値の各々を下流側閾値と比較し、第１測定値及び第２測定値の少なくとも何れか一方が下流側閾値以下となったとき、高圧容器１２からの流体の排出を停止する停止タイミングであると判定する。なお、図２では、第１測定値が下流側閾値以下となった場合を例示している。

下流側閾値は、下流側圧力センサ３６の測定誤差の範囲に応じた大きさ分、上記の下限設定値よりも大きく設定されることが好ましい。すなわち、下流側測定値に、下流側圧力センサ３６の測定誤差を含めた範囲を「下流側測定範囲」とすると、下流側閾値は、例えば、下限設定値に（下流側測定範囲／２）を加えた値とすることができる。

一方、制御装置２８は、異常検知部４２により、下流側圧力センサ３６の何れかが異常であることが検知された異常時には、上流側圧力センサ３４により下流側圧力センサ３６を冗長化する。すなわち、図３及び図４に示すように、制御装置２８は、下流側測定値と、上流側圧力センサ３４の測定値（以下、「上流側測定値」ともいう）とに基づき、高圧容器１２の内圧を監視する。

具体的には、異常検知部４２は、例えば、回路の断線や短絡等により、制御装置２８に対する第１下流側圧力センサ３８又は第２下流側圧力センサ４０の何れかからの入力が異常となった場合、下流側圧力センサ３６が異常であると検知する。この場合、第１下流側圧力センサ３８及び第２下流側圧力センサ４０のうち、制御装置２８に対する入力が異常となった方を、異常が生じた下流側圧力センサ３６として特定できるため、異常検知部４２は異常センサ特定パターンであると判定する。なお、図３には、第１下流側圧力センサ３８からの入力が異常となり、第１測定値が正常に得られない例を示す。

また、異常検知部４２は、制御装置２８に対する下流側圧力センサ３６からの入力が異常となっていない場合であっても、例えば、第１測定値と第２測定値との差分が所定値より大きくなった場合には、下流側圧力センサ３６が異常であると検知する。この場合、例えば、第１測定値及び第２測定値の何れかにドリフト及びオフセットの少なくとも一方が生じていること等が考えられるが、第１下流側圧力センサ３８及び第２下流側圧力センサ４０の何れに異常が生じているかが特定されないため、異常検知部４２は異常センサ不特定パターンであると判定する。

ところで、第１測定値と第２測定値とは、下流側圧力センサ３６の個体差等により、正常時に出力される値であっても、互いの間に多少の差分が生じることがある。そこで、異常検知部４２では、例えば、図２に示すように、第１測定値に第１下流側圧力センサ３８の測定誤差の範囲を含めた第１測定範囲と、第２測定値に第２下流側圧力センサ４０の測定誤差の範囲を含めた第２測定範囲との、少なくとも一部が互いに重複する場合には、下流側圧力センサ３６が正常に動作していると判定する。

一方、異常検知部４２は、例えば、図４に示すように、第１測定範囲と第２測定範囲との全部が重複しない場合には、不特定パターンの異常が生じていると判定する。この場合、異常を検知するための上記の差分の所定値は、｛（第１測定範囲／２）＋（第２測定範囲／２）｝とすることができる。

制御装置２８は、異常検知部４２が、上記のようにして異常センサ特定パターンであると判定した場合、異常であると特定された下流側圧力センサ３６を除く残余の下流側圧力センサ３６の測定値を下流側閾値と比較するとともに、上流側圧力センサ３４の測定値を上流側閾値と比較することで冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。

すなわち、図３に示すように、異常検知部４２により、第１下流側圧力センサ３８が異常であると検知された場合、第２下流側圧力センサ４０の第２測定値を下流側閾値と比較するとともに、上流側測定値を上流側閾値と比較する。そして、第２測定値が下流側閾値以下となったとき、又は上流側測定値が上流側閾値以下となったとき、高圧容器１２からの流体の排出を停止する停止タイミングであると判定する。なお、図３では、上流側測定値が上流側閾値以下となった場合を例示している。

上流側閾値は、上流側圧力センサ３４の測定誤差の範囲に応じた大きさ分、上記の下限設定値よりも大きく設定することが好ましい。すなわち、上流側測定値に、上流側圧力センサ３４の測定誤差を含めた範囲を「上流側測定範囲」とすると、上流側閾値は、例えば、下限設定値に（上流側測定範囲／２）を加えた値とすることができる。上記の通り、上流側圧力センサ３４の測定レンジは、下流側圧力センサ３６の測定レンジよりも大きいため、測定誤差の範囲も、上流側圧力センサ３４の方が、下流側圧力センサ３６よりも大きくなる。このため、上流側測定範囲は下流側測定範囲よりも大きく、上流側閾値は下流側閾値よりも大きい。

制御装置２８は、異常検知部４２が、上記のようにして異常センサ不特定パターンであると判定した場合、全ての下流側圧力センサ３６の測定値を下流側閾値と比較するとともに、上流側圧力センサ３４の測定値を上流側閾値と比較することで冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。

すなわち、図４に示すように、第１測定値及び第２測定値の両方を下流側閾値と比較するとともに、上流側測定値を上流側閾値と比較する。そして、第１測定値及び第２測定値の何れかが下流側閾値以下となったとき、又は上流側測定値が上流側閾値以下となったとき、高圧容器１２からの流体の排出を停止する停止タイミングであると判定する。なお、図４では、上流側測定値が上流側閾値以下となった場合を例示している。

制御装置２８は、停止タイミングであると判定した場合、第１主止弁２６及び第２主止弁３０を閉状態とし、高圧容器１２のそれ以上の内圧の低下を回避する。これによって、高圧容器システム１０では、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回らないように管理することができる。

本実施形態に係る高圧容器システム１０は、基本的には以上のように構成される。高圧容器１２（ライナ１４）内へは、不図示の水素補給源及び供給流路を介して水素ガスが充填される。また、高圧容器１２内の水素ガスを燃料電池１１ａへと供給する場合には、制御装置２８により第１主止弁２６及び第２主止弁３０を開状態とする。これによって、高圧容器１２内から第１配管２０及び第２配管２２を介して合流管２４へ流入した水素ガスは、調圧弁３２で圧力が調整された後、燃料電池１１ａへと供給され、該燃料電池１１ａでの電気化学反応（発電反応）に消費される。この電気化学反応によって得られる電力を利用して、搭載体を走行させることが可能となっている。

次いで、図５を併せて参照しつつ、本実施形態に係る高圧容器システム１０の制御方法の一例について説明する。この制御方法では、先ず、ステップＳ１の第１異常検知工程を行う。第１異常検知工程では、制御装置２８に対する、第１下流側圧力センサ３８又は第２下流側圧力センサ４０からの入力が異常であるか否かを検知する。

第１異常検知工程で、第１下流側圧力センサ３８及び第２下流側圧力センサ４０の何れからの入力にも異常が検知されなかった場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、ステップＳ２に進んで、第１測定値と第２測定値の差分が所定値より大きいか否かを判定する第２異常検知工程を行う。第２異常検知工程で、第１測定値と第２測定値の差分が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ３の正常時監視工程に進む。

正常時監視工程では、下流側測定値に基づき、冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。すなわち、第１測定値及び第２測定値の各々と下流側閾値とを比較する。そして、第１測定値及び第２測定値の両方が下流側閾値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、高圧容器１２の内圧が下限設定値よりも大きいと判定し、ステップＳ３の処理を繰り返す。

一方、正常時監視工程で、第１測定値又は第２測定値が下流側閾値以下であると判定された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進んで、高圧容器１２からの水素ガスの排出を停止する停止タイミングであると判定する。

ステップＳ１の第１異常検知工程で、第１下流側圧力センサ３８又は第２下流側圧力センサ４０からの入力が異常であると検知した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ５の処理に進む。ステップＳ５では、下流側圧力センサ３６の異常が、異常センサ特定パターンであると判定するとともに、入力が異常であった下流側圧力センサ３６（本実施形態では第１下流側圧力センサ３８）を特定する。このステップＳ５の後、ステップＳ６の第１異常時監視工程に進む。

第１異常時監視工程では、異常が検知されていない第２下流側圧力センサ４０の第２測定値と、上流側測定値とに基づき、冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。すなわち、第２測定値と下流側閾値を比較するとともに、上流側測定値と上流側閾値とを比較する。第２測定値が下流側閾値より大きく、且つ上流側測定値が上流側閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、高圧容器１２の内圧が下限設定値よりも大きいと判定し、ステップＳ６の処理を繰り返す。

第１異常時監視工程で、第２測定値が下流側閾値以下であると判定された場合、又は上流側測定値が上流側閾値以下であると判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進んで、高圧容器１２からの水素ガスの排出を停止する停止タイミングであると判定する。

ステップＳ２の第２異常検知工程で、第１測定値と第２測定値の差分が所定値より大きいと判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ７で、下流側圧力センサ３６の異常が、異常センサ不特定パターンであると判定した後、ステップＳ８の第２異常時監視工程に進む。

第２異常時監視工程では、第１測定値及び第２測定値と、上流側測定値との全てに基づき、冗長性をもって高圧容器１２の内圧を監視する。すなわち、第１測定値及び第２測定値の各々と下流側閾値とを比較するとともに、上流側測定値と上流側閾値とを比較する。第１測定値及び第２測定値の両方が下流側閾値より大きく、且つ上流側測定値が上流側閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、高圧容器１２の内圧が下限設定値よりも大きいと判定し、ステップＳ８の処理を繰り返す。

第２異常時監視工程で、第１測定値及び第２測定値の何れかが下流側閾値以下であると判定された場合、又は上流側測定値が上流側閾値以下であると判定された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進んで、高圧容器１２からの水素ガスの排出を停止する停止タイミングであると判定する。

ステップＳ４で停止タイミングであると判定した後は、ステップＳ９に進み、第１主止弁２６及び第２主止弁３０を閉状態とし、高圧容器１２の内圧がそれ以上低下することを回避する。このステップＳ９の処理の後、本実施形態に係るフローチャートは終了する。

以上から、本実施形態に係る高圧容器システム１０では、高圧容器１２の内圧が低下して、調圧弁３２の調圧下限値を下回ると、高圧容器１２の内圧と、調圧弁３２よりも下流の流体とは同圧となる。このため、調圧弁３２よりも下流に設けた複数の下流側圧力センサ３６によって、低圧域の高圧容器１２の内圧を、冗長性をもって測定することができる。つまり、下流側圧力センサ３６の異常が検知されない正常時には、下流側圧力センサ３６の各々の測定値に基づいて、高圧容器１２の低圧域の内圧を信頼性が高い状態で監視できる。

また、下流側圧力センサ３６の何れかの異常が検知された異常時には、上記の通り、下流側圧力センサ３６とは別に、高圧容器１２の内圧を測定するべく調圧弁３２の上流に設けられた上流側圧力センサ３４によって、下流側圧力センサ３６を冗長化する。すなわち、異常時であっても、高圧容器１２の内圧を、冗長性を維持しつつ測定することができる。このように、下流側圧力センサ３６及び上流側圧力センサ３４の実際の測定値に基づくことで、高圧容器１２の低圧域の内圧を信頼性が高い状態で監視し続けることができる。

従って、この高圧容器システム１０によれば、下流側圧力センサ３６の異常が検知された場合であっても、信頼性を維持しつつ高圧容器システム１０の動作を継続することができる。

つまり、例えば、この高圧容器システム１０を搭載する燃料電池車両１１等では、下流側圧力センサ３６の何れかに異常が検知されても、緊急停止等を行う必要がないため、商品性を向上させることができる。

また、この高圧容器システム１０では、下流側圧力センサ３６の異常時に、冗長性を維持するための構成として、下流側圧力センサ３６の個数を増加させることに代えて、下流側圧力センサ３６とは別の用途で高圧容器システム１０に備えられた上流側圧力センサ３４を用いることができる。このため、部品点数を増大させることなく安価に、下流側圧力センサ３６の冗長性を維持することができる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、制御装置２８は、正常時には、複数の下流側圧力センサ３６の測定値を下流側閾値と比較することで高圧容器１２の内圧を監視し、複数の下流側圧力センサ３６の少なくとも一つの測定値が下流側閾値以下となったとき、高圧容器１２からの流体の排出を停止する停止タイミングであると判定することとした。このように、下流側圧力センサ３６に異常が検知されない正常時では、複数の下流側圧力センサ３６の測定値と下流側閾値との比較により、冗長性をもって、停止タイミングを判定することができるため、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回ることを高い信頼性のもとで回避できる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、異常検知部４２は、複数の下流側圧力センサ３６の何れが異常であるかが特定されるとき、異常時を異常センサ特定パターンとして判定し、複数の下流側圧力センサ３６の何れが異常であるかが特定されないとき、異常時を異常センサ不特定パターンとして判定することとした。この場合、下流側圧力センサ３６の異常の種類に応じた方法で、高圧容器１２の内圧を監視することが可能となる。従って、下流側圧力センサ３６に異常が検知された異常時においても、信頼性を維持しつつ高圧容器システム１０の動作を継続することができる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、制御装置２８は、異常検知部４２が、異常センサ特定パターンであると判定した場合、異常であると特定された下流側圧力センサ３６を除く残余の下流側圧力センサ３６の測定値を下流側閾値と比較するとともに、上流側圧力センサ３４の測定値を上流側閾値と比較することで高圧容器１２の内圧を監視し、残余の下流側圧力センサ３６の測定値が下流側閾値以下となったとき、又は上流側圧力センサ３４の測定値が上流側閾値以下となったとき、停止タイミングであると判定することとした。

この場合、異常が検知されていない下流側圧力センサ３６の測定値と下流側閾値との比較、及び上流側測定値と上流側閾値との比較により、冗長性をもって、停止タイミングを判定することができる。従って、下流側圧力センサ３６の異常時であっても、信頼性を維持しつつ、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回ることを回避できる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、制御装置２８は、異常検知部４２が、異常センサ不特定パターンであると判定した場合、全ての下流側圧力センサ３６の測定値を下流側閾値と比較するとともに、上流側圧力センサ３４の測定値を上流側閾値と比較することで高圧容器１２の内圧を監視し、下流側圧力センサ３６の少なくとも一つの測定値が下流側閾値以下となったとき、又は上流側圧力センサ３４の測定値が上流側閾値以下となったとき、停止タイミングであると判定することとした。

このように、複数の下流側圧力センサ３６の何れが異常であるか特定されない場合であっても、複数の下流側圧力センサ３６には、異常が検知されない下流側圧力センサ３６が含まれる。このため、全ての下流側圧力センサ３６の測定値と下流側閾値との比較、及び上流側測定値と上流側閾値との比較を行うことにより、冗長性を維持しつつ、停止タイミングを判定することができる。これによって、下流側圧力センサ３６の異常時であっても、信頼性が低下することを抑制しつつ、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回ることを回避できる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、上流側圧力センサ３４の測定レンジは、下流側圧力センサ３６の測定レンジよりも大きく、上流側閾値は、上流側圧力センサ３４の測定誤差の範囲に応じた大きさ分、下限設定値よりも大きく設定され、下流側閾値は、下流側圧力センサ３６の測定誤差の範囲に応じた大きさ分、下限設定値よりも大きく設定され、上流側閾値は、下流側閾値よりも大きいこととした。

この場合、上流側圧力センサ３４により、高圧域にある高圧容器１２の内圧を良好に測定することが可能になる。また、下流側圧力センサ３６により、低圧域にある高圧容器１２の内圧を高精度に測定することが可能になり、これによって、高圧容器システム１０により高圧容器１２の内圧を監視する際の信頼性を高めることができる。

また、下流側圧力センサ３６に比して、測定レンジが大きい上流側圧力センサ３４では、測定誤差も大きくなる。このような上流側圧力センサ３４及び下流側圧力センサ３６の各々の測定誤差の大きさに応じて、下流側閾値及び上流側閾値をそれぞれ設定することによっても、高圧容器システム１０により高圧容器１２の内圧を監視する際の信頼性を高めることが可能になる。

上記の実施形態に係る高圧容器システム１０では、高圧容器１２は、流体が給排される樹脂製のライナ１４と、ライナ１４の外面を覆う繊維強化プラスチック製の補強層１６と、を有することとした。この高圧容器システム１０によれば、上記の通り、高圧容器１２の内圧が下限設定値を下回ることを高い信頼性のもとで監視することができる。このため、高圧容器システム１０により、樹脂製のライナ１４と補強層１６とを備える高圧容器１２の内圧の監視することで、ライナ１４と補強層１６との剥離や、ライナ１４がその内部に向かって突出するバックリング等を効果的に抑制することが可能になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、給排流路は、第１配管２０、第２配管２２、合流管２４から構成されるものに限定されず、高圧容器１２に収容された水素ガス（流体）を、調圧弁３２を介して下流側に供給することが可能な種々の構成を採用することができる。

１０…高圧容器システム １１…燃料電池車両
１１ａ…燃料電池 １２…高圧容器
１４…ライナ １６…補強層
２８…制御装置 ３２…調圧弁
３４…上流側圧力センサ ３６…下流側圧力センサ
４２…異常検知部

Claims (9)

1. 高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システムであって、
   前記調圧弁よりも上流で前記高圧容器の内圧を測定する上流側圧力センサと、
   前記調圧弁よりも下流で前記流体の圧力を測定する複数の下流側圧力センサと、
   前記高圧容器の内圧が、前記調圧弁よりも下流の前記流体の圧力に達するまで低下した際、該高圧容器の内圧が下限設定値を下回らないことを監視する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記下流側圧力センサの異常を検知する異常検知部を有し、
   前記下流側圧力センサの異常が検知されない正常時には、前記下流側圧力センサの測定値に基づき、前記高圧容器の内圧を監視し、
   前記下流側圧力センサの何れかが異常であることが検知された異常時には、前記下流側圧力センサの測定値と、前記上流側圧力センサの測定値とに基づき、前記高圧容器の内圧を監視する、高圧容器システム。
2. 請求項１記載の高圧容器システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記正常時には、複数の前記下流側圧力センサの測定値を下流側閾値と比較することで前記高圧容器の内圧を監視し、
   複数の前記下流側圧力センサの少なくとも一つの測定値が前記下流側閾値以下となったとき、前記高圧容器からの前記流体の排出を停止する停止タイミングであると判定する、高圧容器システム。
3. 請求項２記載の高圧容器システムにおいて、
   前記異常検知部は、
   複数の前記下流側圧力センサの何れが異常であるかが特定されるとき、前記異常時を異常センサ特定パターンとして判定し、
   複数の前記下流側圧力センサの何れが異常であるかが特定されないとき、前記異常時を異常センサ不特定パターンとして判定する、高圧容器システム。
4. 請求項３記載の高圧容器システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記異常検知部が、前記異常センサ特定パターンであると判定した場合、異常であると特定された前記下流側圧力センサを除く残余の前記下流側圧力センサの測定値を前記下流側閾値と比較するとともに、前記上流側圧力センサの測定値を上流側閾値と比較することで前記高圧容器の内圧を監視し、
   前記残余の下流側圧力センサの測定値が前記下流側閾値以下となったとき、又は前記上流側圧力センサの測定値が前記上流側閾値以下となったとき、前記停止タイミングであると判定する、高圧容器システム。
5. 請求項４記載の高圧容器システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記異常検知部が、前記異常センサ不特定パターンであると判定した場合、全ての前記下流側圧力センサの測定値を前記下流側閾値と比較するとともに、前記上流側圧力センサの測定値を前記上流側閾値と比較することで前記高圧容器の内圧を監視し、
   前記下流側圧力センサの少なくとも一つの測定値が前記下流側閾値以下となったとき、又は前記上流側圧力センサの測定値が前記上流側閾値以下となったとき、前記停止タイミングであると判定する、高圧容器システム。
6. 請求項４又は５記載の高圧容器システムにおいて、
   前記上流側圧力センサの測定レンジは、前記下流側圧力センサの測定レンジよりも大きく、
   前記上流側閾値は、前記上流側圧力センサの測定誤差の範囲に応じた大きさ分、前記下限設定値よりも大きく設定され、
   前記下流側閾値は、前記下流側圧力センサの測定誤差の範囲に応じた大きさ分、前記下限設定値よりも大きく設定され、
   前記上流側閾値は、前記下流側閾値よりも大きい、高圧容器システム。
7. 高圧容器に収容された流体を、調圧弁を介して下流側に供給する高圧容器システムであって、
   少なくとも容器内流体残量を算出するために前記調圧弁よりも上流で前記高圧容器の内圧を測定する上流側圧力センサと、
   前記調圧弁よりも下流で前記流体の圧力を測定する２個の下流側圧力センサと、
   前記高圧容器の内圧が、前記調圧弁よりも下流の前記流体の圧力に達するまで低下した際、該高圧容器の内圧が下限設定値を下回らないことを監視する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記２個の下流側圧力センサの何れかの異常を検知する異常検知部を有し、
   前記２個の下流側圧力センサの異常が検知されない正常時には、前記２個の下流側圧力センサの測定値を用いて、前記高圧容器の内圧を監視し、
   前記２個の下流側圧力センサの何れかが異常であることが検知された異常時には、前記２個の下流側圧力センサの少なくとも一方の測定値と、前記上流側圧力センサの測定値とを用いて、前記高圧容器の内圧を監視する、高圧容器システム。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の高圧容器システムにおいて、
   前記高圧容器は、前記流体が給排される樹脂製のライナと、前記ライナの外面を覆う繊維強化プラスチック製の補強層と、を有する、高圧容器システム。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の高圧容器システムを備えた燃料電池車両。

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