專利名稱：氣體供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將貯存在容器中的氣體向外部供給的氣體供給裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為將貯存在容器中的氣體向外部供給的氣體供給裝置， 公知的有對以氫為燃料的燃料電池供給氫氣的裝置。
特開2001—295996號公報以及特開平8—115731號公報公開了供 給貯存多個容器中的氫氣的氣體供給裝置，其中所述多個容器采用jfc 氫合金。
在特開2002—181295號公報中，公開了用于供給貯存高壓氫的容 器內(nèi)的氫的氣體供給裝置。
供給貯存在容器中的氣體時，由于從容器供給的氣體的絕熱膨脹， 包括容器主體在內(nèi)的調(diào)節(jié)器、閥等容器相關(guān)部件的溫度下降。容器相 關(guān)部件的溫度從各部件的常用溫度過度下降時，存在容器相關(guān)部件提 前劣化的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠抑 制(或降低等)因溫度伴隨氣體供給下降而引起的危害的氣體供給裝 置。
5為了解決上述問題，本發(fā)明的氣體供給裝置，其特征在于，包括
到該貯存部外部的排放機構(gòu)；溫度檢測部，用于檢測上述容器的溫度； 以及供給限制部，根據(jù)該檢測出的容器的溫度，調(diào)整從該容器供給的 氣體。根據(jù)本發(fā)明的氣體供給裝置，由于對應(yīng)容器溫度調(diào)節(jié)氣體供給， 因而能夠抑制因溫度伴隨氣體供給下降而引起的危害。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的氣體供給裝置可以采用以下形態(tài)?？梢?具有多個上述容器，上述溫度檢測部檢測上述多個容器的溫度，上述 供給限制部對應(yīng)上述檢測出的容器的溫度來限制氣體供給，以使上述 多個容器之間的溫度差變小。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)多個容器之間的溫度的 均衡，從而能夠抑制因溫度伴隨氣體供給下降而引起的危害。
在這種情況下，上述供給限制部，在作為上述氣體供給源的容器 的溫度，從將該容器切換成供給源時的溫度降低規(guī)定溫度時，可以通 過將不同于該容器的其他容器切換成供給源來限制氣體的供給，以使 上述多個容器之間的溫度差變小。并且，上述供給限制部，在作為上 述氣體供給源的容器溫度與不同于該容器的其他容器溫度達(dá)到規(guī)定溫 度差時，可以通過將該其他容器切換成供給源來限制氣體的供給，以 使上述多個容器之間的溫度差變小。另外，上述供給限制部切換成上 述供給源的容器可以是上述多個容器中溫度最高的容器。
并且，也可以具有用于對上述多個容器的壓力進(jìn)行檢測的壓力檢 測部，上述供給限制部，可以對應(yīng)上述檢測出的多個容器的溫度及壓 力限制氣體的供給，以使該多個容器之間的溫度差及壓力差變小。由 此，能夠抑制因多個容器之間的設(shè)置環(huán)境而使溫度容易降低的容器的 使用頻率下降。
并且，上述供給限制部，也可以根據(jù)上述檢測出的容器的溫度和用于確保該容器性能的確保溫度區(qū)域之間的關(guān)系，調(diào)整從該容器的氣 體的供給。由此，通過根據(jù)容器的溫度和容器的確保溫度區(qū)域之間的 關(guān)系調(diào)整氣體供給，能夠減少氣體供給量，從而抑制隨著氣體供給而 引起的容器溫度的下降。
在這種情況下，上述供給限制部可以調(diào)整從該容器的氣體供給， 以防止上述檢測出的容器溫度偏離用于確保該容器性能的確保溫度區(qū) 域。由此能夠抑制容器溫度的過度降低。
并且，也可以具有多個上述容器，上述溫度檢測部檢測上述多個 容器中、至少作為上述氣體供給源的容器的溫度，上述供給限制部根 據(jù)上述檢測出的作為供給源的容器溫度和用于確保該容器性能的確保 溫度區(qū)域之間的關(guān)系，調(diào)整從作為該供給源的容器的氣體供給。由此， 在具有多個容器的情況下也能夠抑制(或減少等)因溫度伴隨氣體供 給降低而引起的危害。其中，"限制氣體供給"不僅包括截斷氣體供 給的情況，還包括減少氣體供給量的情況。
在此，上述供給限制部，可以調(diào)整從作為該供給源的容器的氣體 供給，以防止上述檢測出的作為供給源的容器的溫度偏離用于確保該 容器性能的確保溫度區(qū)域。由此，即使在具有多個容器的情況下也能 夠抑制容器溫度的過度降低。
并且，上述供給限制部，當(dāng)上述檢測出的作為供給源的容器溫度， 在該容器成為上述供給源之后，在上述確保溫度區(qū)域內(nèi)降低規(guī)定溫度 時，可以限制從作為該供給源的容器的氣體供給；上述溫度檢測部檢 測上述多個容器的溫度；上述供給限制部，當(dāng)上述檢測出的作為供給 源的容器溫度與不同于該容器的其他容器的溫度在上述確保溫度區(qū)域 內(nèi)達(dá)到規(guī)定溫度差時，限制從作為該供給源的容器的氣體供給。由此 能夠?qū)崿F(xiàn)各容器之間的溫度均衡。并且，也可以具有用于對上述多個 容器的壓力進(jìn)行檢測的壓力檢測部，在達(dá)到上述規(guī)定溫度差時，或上述檢測出的作為供給源的容器壓力和不同于該容器的其他容器壓力達(dá) 到規(guī)定壓力差時，上述供給限制部限制從作為該供給源的容器的氣體 供給。由此能夠?qū)崿F(xiàn)各容器之間的溫度以及壓力的均衡。
并且上述供給限制部還可以具有容器選擇裝置，該容器選擇裝置 在限制上述氣體供給時，從與作為上述供給源的容器不同的其他容器 中選擇作為上述供給源的容器。由此能夠持續(xù)地進(jìn)行氣體供給。
在本發(fā)明中，在以下所示的各種形態(tài)中，包括間歇性地使用各個
容器的控制。例如，具有n個容器時，如"第一個容器一第二個容器… —第n個容器一第一個容器一第二個容器…"所示，本發(fā)明中包括以 規(guī)定的次序反復(fù)使用多個容器的控制。容器的使用順序并不固定，也 可以在判斷出需要切換供給源時，選擇下一次要使用的容器。即，本 發(fā)明的控制還包括"第一個容器一第二個容器一第一個容器一第三個 容器一…"等不合規(guī)則地或以不確定的順序使用容器的形態(tài)。此時， 作為下一次所使用容器的選擇標(biāo)準(zhǔn)，例如可以根據(jù)容器的溫度、容器 的氣體余量、既定次序等進(jìn)行設(shè)定。
并且，上述容器選擇裝置也可以是在各時刻選擇上述多個容器中 的任意一個容器作為上述供給源的裝置。在本發(fā)明中，雖然可以選擇2 個或3個等多個容器一起作為供給源，但是在設(shè)有多個容器的情況下， 減壓后的供給壓力通常會在容器之間產(chǎn)生偏差。根據(jù)該偏差，從多個 容器同時進(jìn)行氣體供給時，會優(yōu)先使用供給壓力高的一方，因此來自 各容器的氣體供給量、因膨脹而引起的溫度下降會產(chǎn)生偏差。通過選 擇任意一個容器作為供給源，能夠避免上述偏差引起的影響，從而能 夠簡化用于切換容器的控制處理，實現(xiàn)氣體供給的穩(wěn)定化。集中多個 容器作為供給源時，優(yōu)選的是，調(diào)整來自各容器的氣體供給量，以使 各個供給壓力均勻化而不會產(chǎn)生上述的供給量偏差。
并且上述供給限制部可以是根據(jù)上述多個容器作為上述供給源的
8200810189506.6
使用經(jīng)歷來選擇作為上述供給源的容器的裝置。由此能夠?qū)崿F(xiàn)多個容 器之間的使用頻率的均勻化。并且上述溫度檢測部檢測上述多個容器 的溫度；上述選擇裝置可以是根據(jù)上述檢測出的多個容器的溫度來選 擇作為上述供給源的容器的裝置。由此，能夠根據(jù)容器的溫度狀態(tài)， 選擇適合作下一個供給源的容器。
并且上述供給限制部可以包括故障判斷裝置，用于判斷從作為 上述供給源的容器的氣體供給是否存在故障；和故障選擇裝置，當(dāng)判 斷出作為上述供給源的容器存在故障時，從不同于該容器的其他容器 中選擇作為上述供給源的容器。由此能夠確保氣體的穩(wěn)定供給。例如 可根據(jù)供給管的壓力變動來判斷氣體供給的故障。
并且還可以包括供給管，為了供給所述氣體，共同連接在所述 多個容器的各個排放機構(gòu)上；供給管檢測部，用于對上述供給管的壓 力進(jìn)行檢測；和供給管檢查部，當(dāng)開始供給上述氣體時，根據(jù)上述檢 測出的供給管的壓力變動，檢査至少有一個上述排放機構(gòu)有無異常。 例如，如果即使在完全關(guān)閉容器的排放機構(gòu)的狀態(tài)下，供給管的壓力 也不下降，則可以判斷為關(guān)閉排放機構(gòu)的功能存在異常。相反，如果 即使在打開容器的排放機構(gòu)的狀態(tài)下，供給管的壓力也不上升，則可 以判斷為打開排放機構(gòu)的功能存在異常。
并且上述溫度檢測部，可以根據(jù)與從上述容器供給的氣體有關(guān)的
物理量來檢測出該容器的溫度。由此，能夠根據(jù)氣體的體積變化或壓
力變化等檢測出容器的溫度。另外，與從容器供給的氣體有關(guān)的物理 量可以是與從容器內(nèi)部排放后的氣體有關(guān)的物理量，也可以是與從容
器內(nèi)部排放前的、貯存在容器內(nèi)部的氣體有關(guān)的物理量。
并且上述溫度檢測部，可以根據(jù)從上述容器供給的氣體的絕熱膨 脹程度檢測出該容器的溫度。由此，能夠推測容器溫度的降低范圍， 并預(yù)先檢測出容器的溫度。
9并且上述溫度檢測部，可以根據(jù)上述容器所供給的氣體從該容器 奪取的熱量檢測出該容器的溫度。由此，能夠從氣體所奪取的熱量檢 測出容器的溫度。
并且，可以檢測出上述貯存部以及上述排放機構(gòu)的至少一部分上 的溫度作為該容器的溫度。由此，能夠直接檢測出容器的溫度。
并且上述溫度檢測部，可以根據(jù)從上述容器供給的氣體供給量檢 測該容器的溫度。由此，能夠從與容器溫度有關(guān)的氣體供給量檢測出 容器的溫度。氣體從容器奪取的熱量和容器溫度變化分別與從容器供 給的氣體量有關(guān)。由于氣體供給量與容器內(nèi)壓力有關(guān)，因而可將壓力 作為參數(shù)。將壓力作為參數(shù)時，具有能夠省略溫度傳感器的優(yōu)點。
還可以具有用于對上述貯存部進(jìn)行加熱的加熱部。由此，能夠降
低氣體供給中的容器溫度下降速度，并能夠減少容器的切換頻率。并 且能夠促進(jìn)停止氣體供給的容器的溫度恢復(fù)。關(guān)于停止氣體供給的容 器，雖然直到溫度充分地恢復(fù)之前，不能選作下一個供給源，但是通 過促進(jìn)溫度恢復(fù)，能夠穩(wěn)定地確?？勺鳛楣┙o源的容器，從而能夠穩(wěn) 定地供給氣體。
并且，也可以包括報告部，該報告部在從上述容器的氣體供給存 在異常時報告該異常。報告異?？刹扇「鞣N形態(tài)。例如除去存在異常 的容器，算出氣體的總余量，從而校正余量計的顯示。因此，由于氣 體余量迅速減少，因而管理者能夠得知發(fā)生異常。作為另一形態(tài)，與 總余量無關(guān)地，可以點亮氣體不足的警告燈或使氣體不足的警告燈閃 爍。作為另一形態(tài)，可以設(shè)置用于報告每個容器有無異常的警告顯示。 報告異常不限定于顯示，還可以通過聲音來報告一場。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種氣體的供給裝置。作為一例，可以構(gòu)成下述氣體供給裝置上述氣體是含氫的燃料電池用燃料氣體，該氣體供給 地是以氫為燃料的燃料電池。不必包括上述全部各種特征，可適當(dāng)省 略一部分，或者可以進(jìn)行組合。本發(fā)明可以構(gòu)成固定型的裝置，也可 以構(gòu)成裝載到車輛以及其他移動體上的裝載型的裝置。本發(fā)明并不限 于作為上述氣體供給裝置的形態(tài)，也可以構(gòu)成氣體供給裝置的控制方 法等各種形態(tài)。
圖1是表示第一實施例的燃料電池系統(tǒng)10的說明圖。
圖2是表示控制部80的控制處理的流程圖。
圖3是表示控制部80的控制處理的流程圖。
圖4是表示控制部80的控制處理的流程圖。
圖5是表示控制部80的控制處理的流程圖。
圖6是表示控制部80的控制處理的流程圖。
圖7是表示第二實施例的車輛310的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖8是表示向燃料電池320供給氣體的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖9是表示控制單元340起動時的檢查處理的流程圖。
圖IO是表示控制單元340的氣體供給控制的流程圖。
圖ll是表示控制單元340的氣體供給源特別指定處理的流程圖。
圖12是表示供給源容器的選擇例的說明圖。
圖13是表示控制單元340的異常報告處理的流程圖。
圖14是表示控制單元340的加熱器加熱處理的流程圖。
圖15是表示氣體供給源特別指定處理的第一變形例的流程圖。
圖16是表示氣體供給源特別指定處理的第二變形例的流程圖。
圖17是表示氣體供給源特別指定處理的第三變形例的流程圖。
具體實施例方式
為了進(jìn)一步明確以上說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和作用，下面通過如下 的順序說明應(yīng)用了本發(fā)明的氣體供給裝置。A. 第一實施例
A— (1).燃料電池系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)A_ (2).燃料電池系統(tǒng)10的動作A— (3).其他實施方式
B. 第二實施例
B— (1).系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
B_ (2).起動時檢査處理
B— (3).氣體供給控制
B_ (3-1).氣體供給源特別指定處理
B— (3-2).異常報告處理
B— (3-3).加熱器加熱處理B— (4).效果
B— (5).氣體供給源特別指定處理的變形例B— (6).其他實施方式
A.第一實施例
A— (1).燃料電池系統(tǒng)IO的結(jié)構(gòu):
圖1是表示第一實施例的燃料電池系統(tǒng)10的說明圖。在圖1中，以氫供給系統(tǒng)作為中心表示了燃料電池系統(tǒng)10。燃料電池系統(tǒng)10構(gòu)成裝載到燃料電池電動車(FCEV)而進(jìn)行發(fā)電的車載發(fā)電裝置，其包括接受反應(yīng)氣體(燃料氣體、氧化氣體)的供給而進(jìn)行發(fā)電的燃料電池20。燃料電池20具有膜 電極接合體(MEA) 24，所述膜 電極接合體(MEA) 24通過絲網(wǎng)印刷等，在由質(zhì)子傳導(dǎo)性離子交換膜等構(gòu)成的高分子電解質(zhì)膜21的一個面上形成陽極22，在另一個面上形成陰極23,其中所述質(zhì)子傳導(dǎo)性離子交換膜是由氟類樹脂形成的。膜，電極接合體24的兩個面之間夾持有帶凸緣的隔板(未圖示)，該隔板和陽極22及陰極23之間分別形成有槽狀的陽極氣道25及陰極氣道26。燃料電池20所發(fā)的電供給到負(fù)載70。在此，為了便于說明，雖然示意性
12地圖示了由膜，電極接合體24、陽極氣道25及陰極氣道26構(gòu)成的單電池結(jié)構(gòu)，但是實際上具有通過如上所述的帶凸緣的隔板串聯(lián)連接多個單電池的層疊結(jié)構(gòu)。
氫供給裝置50裝載了用于向燃料電池20供給氫(燃料氣體)的四個貯氫容器51、 52、 53、 54。氫供給裝置50，通過從貯氫容器51 54中選作氫供給源的任意一個貯氫容器進(jìn)行氫供給。貯氫容器51 54中填充有被壓縮成高壓(例如300 700氣壓)的氫氣。用于從加氫站等的氫供給設(shè)備向各個貯氫容器51 54填充氫的填充管55，通過四個分支管55a 55d分支成4股，并與貯氫容器51 54連通。各個分支管55a 55d上設(shè)有填充氫時防止氫逆流的止回閥D1 D4、用于檢測容器內(nèi)壓的壓力傳感器P1 P4以及用于檢測容器溫度的溫度傳感器T1 T4。用于從氫供給裝置50向燃料電池20供給氫的氫供給管31，通過四個分支管31a 31d分支成4股，并與貯氫容器51 54連通。分支管31a 31d上設(shè)有對氫壓力進(jìn)行減壓的一次調(diào)節(jié)器(調(diào)壓閥)A1 A4、用于截斷來自貯氫容器51 54的氫的排放的容器閥(電磁遮斷閥)VT1 VT4。
燃料電池系統(tǒng)10的氫供給系統(tǒng)上設(shè)有如下管道上述氫供給管
31、使從陽極氣道25排出的陽極廢氣(氫廢氣)回流至陽極氣道25的循環(huán)流路32。由該氫供給管31和循環(huán)流路32構(gòu)成氫循環(huán)系統(tǒng)。氫供給管31上設(shè)有用于對氫壓力進(jìn)行減壓的二次調(diào)節(jié)器(調(diào)壓閥)A5、用于檢測在上述一次調(diào)節(jié)器A1 A4和二次調(diào)節(jié)器A5之間流動的氫壓力的壓力傳感器P5、截斷向陽極入口的氫供給的電磁遮斷閥Bl以及用于檢測陽極入口的氣體壓力的壓力傳感器P6。循環(huán)流路32上設(shè)有用于截斷從陽極出口排出的陽極廢氣的電磁遮斷閥B2、用于使陽極廢氣回流到氫供給管31的循環(huán)泵Cl以及用于檢測循環(huán)泵Cl的上游壓力和下游壓力的壓力傳感器P7、 P8。通過陽極氣道25時受到壓力損失的陽極廢氣，被通過電動機Ml驅(qū)動的循環(huán)泵Cl升壓至合適的氣體壓力，并被引導(dǎo)至氫供給管31。循環(huán)流路32上，分支配置有陽極廢氣流路33，在循環(huán)氫中所含的除氫以外的成分濃度變高時，所述陽極廢氣流路33將一部分陽極廢氣從循環(huán)流路32排出到系統(tǒng)外。可以通過開閉設(shè)在陽極廢氣流路33上的電磁遮斷閥(排氣閥)B3，來調(diào)整陽極廢氣的排出處理。
在燃料電池系統(tǒng)10的氧供給系統(tǒng)中，配置有用于向陰極氣道26供給氧(氧化氣體)的氧供給路徑41和將從陰極氣道26排出的陰極廢氣(氧化廢氣)引導(dǎo)至系統(tǒng)外的陰極廢氣流路42。通過空氣濾清器61從大氣中導(dǎo)入的空氣，被通過電動機M2驅(qū)動的空氣壓縮機C2加壓后，被加濕器62適度地加濕，并經(jīng)由氧供給路徑41而流入陰極氣道26。利用加濕器62，在成為高濕潤狀態(tài)的陰極廢氣和從大氣中導(dǎo)入的低濕潤狀態(tài)的氧之間進(jìn)行水分交換，其中所述陰極廢氣是由于通過燃料電池20的電池反應(yīng)產(chǎn)生的生成水而變成高濕潤狀態(tài)的。陰極廢氣，通過調(diào)節(jié)器A6進(jìn)行調(diào)壓后，經(jīng)由加濕器62流入陰極廢氣流路42,并被引導(dǎo)至消音器64、 65。通過消音器進(jìn)行消音的陰極廢氣被排出到系統(tǒng)外。陰極廢氣流路42上配置有旁通流路43，所述旁通流路43與用于稀釋陽極廢氣的稀釋器63分支連通，并且與陰極廢氣流路42再次合流。在稀釋器63中，經(jīng)由陽極廢氣流路33導(dǎo)入陽極廢氣(被稀釋氣體)，在旁通流路43中流動的陰極廢氣(稀釋氣體)被混合稀釋。并且，空氣濾清器61上還設(shè)有用于檢測外部空氣溫度的溫度傳感器T5。
控制部(控制裝置)80構(gòu)成系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器包括用
于進(jìn)行系統(tǒng)控制的CPU、用于對各種電磁閥(VT1 VT4、 B1 B3)進(jìn)行開閉控制的驅(qū)動電路、接受從各種傳感器(P1 P5、 T1 T5)輸出的傳感器信號的輸入并且向各種電磁閥(VT1 VT4、 B1 B3)或輔機類(M1 M2)輸出控制信號的輸入輸出接口等?？刂撇?0對系統(tǒng)進(jìn)行控制，以便根據(jù)加速踏板傳感器82檢測出的加速踏板開度和車速傳感器83檢測出的車速求出負(fù)載70的要求電力，并驅(qū)動控制電動機Ml、 M2以及電磁遮斷閥B3來調(diào)整向燃料電池20供給的氫量和氧量，從而得到所希望的發(fā)電量。除了燃料電池20以外，也可以由二次 電池(未圖示)向負(fù)載70供給電力。作為負(fù)載70，包括車輛行駛用的 牽引電動機、燃料電池20的輔機類(電動機M1、 M2等)。另外，控 制部80根據(jù)從壓力傳感器P1 P5和溫度傳感器T1 T5輸出的傳感器 信號監(jiān)控IC氫容器51 54的溫度狀態(tài)，并且對各個容器閥VT1 VT4 單獨進(jìn)行開閉控制而進(jìn)行貯氫容器51 54的切換控制。存儲部81中 存儲有忙氫容器51 54的使用經(jīng)歷。所謂使用經(jīng)歷，是指對于貯氫容 器51 54的使用狀態(tài)定量地進(jìn)行評價的值，例如可以采用貯氫容器 51 54的使用頻率(容器閥VT1 VT4的打開次數(shù))、貯氫容器51 54的累積使用時間(容器閥VT1 VT4的關(guān)閉時間的累計值)或該累 積使用時間與容器壓力的相乘值等。每次將任意一個貯氫容器51 54 用作氫供給源時，都依次將其使用經(jīng)歷更新為最新值。控制部80，根 據(jù)貯氫容器51 54的使用經(jīng)歷或溫度狀態(tài)、或?qū)烧哌M(jìn)行組合等，選 擇作為氫供給源的任意一個貯氫容器。并且在間歇運轉(zhuǎn)模式中，使電 磁遮斷閥B1、 B2關(guān)閉而遮斷向燃料電池20的氫供給，并且根據(jù)從壓 力傳感器P6 P8輸出的傳感器信號進(jìn)行氫泄漏判斷，從而檢查系統(tǒng)的 安全。
A— (2).燃料電池系統(tǒng)10的動作
接著，參照圖2至圖6，說明作為氫供給源的貯氫容器的選擇及 切換處理。通過控制部80實行這些附圖所示的控制過程。首先，檢查 用于指令系統(tǒng)起動的啟動開關(guān)是否處于接通狀態(tài)(步驟Sl)。該啟動 開關(guān)相當(dāng)于裝載有內(nèi)燃機的車輛的點火開關(guān)鑰匙。啟動開關(guān)處于接通 狀態(tài)時(步驟S1:是)，控制部80讀出存儲在存儲部81中的貯氫容 器的使用頻率(步驟S2)。在此，作為貯氫容器的使用經(jīng)歷雖然例示 了使用頻率，但是并不限于此，例如也可以使用上述的累積使用時間 或該累積使用時間與容器內(nèi)壓的相乘值等。接著，檢查是否處于系統(tǒng) 起動時(步驟S3)。
處于系統(tǒng)起動時(步驟S3:是)，必須向氫供給管31及燃料電池20供給氫，并進(jìn)行加壓。為了盡量縮短起動時間，打開全部容器閥
VT1 VT4 (步驟S4),當(dāng)壓力傳感器P6 P8的檢測壓力超過閾值壓 力Pkl時(步驟S5:是)，關(guān)閉全部容器閥VT1 VT4 (步驟S6)， 進(jìn)行氫泄漏判斷(步驟S7)。為了進(jìn)行氫供給管31以及循環(huán)流路32 的氫泄漏判斷，優(yōu)選選定必要且充分的壓力值作為閾值壓力Pkl。在氫 泄漏判斷(步驟S7)中，在使電磁遮斷閥B1 B3全部關(guān)閉而密閉氫 供給管31及循環(huán)流路32的狀態(tài)下，根據(jù)由壓力傳感器P5 P8檢測的 壓力下降范圍是否超出規(guī)定閾值來判斷氫泄漏。當(dāng)發(fā)生氫泄漏時(步 驟S8:是)，則進(jìn)行系統(tǒng)異常停止(步驟S9)。相反，在系統(tǒng)未起動 時(步驟S3:否)或者沒有發(fā)生氫泄漏時(步驟S8:否)，跳到步驟 SIO。
在步驟SIO，檢査是否可以行駛。不能行駛時(步驟S10:否)，
跳到步驟S38?？梢孕旭倳r(步驟S10:是)，從貯氫容器51 54中 選擇使用頻率最小的貯氫容器作為氫供給源(步驟Sll)。有多個使用 頻率最小的貯氫容器時，最好選擇其中溫度最高的貯氫容器。接著， 檢查選作氫供給源的貯氫容器的溫度TN是否在閾值溫度Tcl以下(步 驟S12)。溫度TN是溫度傳感器T1 T4檢測出的選作氫供給源的貯 氫容器51 54的容器溫度。閾值溫度Tcl是為了抑制容器溫度下降引 起貯氫容器劣化而作為容器切換的基準(zhǔn)溫度，可以設(shè)定在貯氫容器的 溫度確保區(qū)域的下限溫度TO附近。作為該溫度確保區(qū)域優(yōu)選的是，例 如設(shè)定為使用貯氫容器51 54的容器閥VT1 VT4、 0形環(huán)等可以承 受的溫度范圍。溫度TN超過閾值溫度Tcl時(步驟S12:否)，所選 擇的貯氫容器的使用頻率加1 (步驟S17a)，并且使所選擇的貯氫容 器的容器閥打開(步驟S17b)，向燃料電池20供給氫并開始發(fā)電(步 驟S18)。
另一方面，當(dāng)溫度TN在閾值溫度Tcl以下時(步驟S12:是)， 為了抑制貯氫容器的劣化，選擇使用頻率第二少的貯氫容器作為氫供 給源(步驟S13)。接著，檢查是否選擇了全部的貯氫容器(步驟S14)，
16存在尚未被選擇的貯氫容器時(步驟S14:否)，則返回到步驟S12。
由此，通過優(yōu)先選擇使用頻率少的貯氫容器，能夠使各個貯氫容器51 54的使用頻率均勻化。并且，當(dāng)以使用頻率作為基準(zhǔn)而選擇的貯氫容 器的溫度TN比閾值溫度Tcl低時，通過重新選擇其他貯氫容器作為氫 供給源，能夠抑制貯氫容器溫度下降而引起的劣化。在此，當(dāng)全部貯 氫容器51 54的溫度在閾值溫度Tcl以下時(步驟S14:是)，通過 將容器閥VT1 VT4全部打開(步驟S15)，從全部貯氫容器51 54 向燃料電池20供給氫。由此，通過減少每個貯氫容器的氫供給量，能 夠使貯氫容器的溫度下降范圍變小，從而能夠抑制貯氫容器的劣化。 接著，以最低溫度的貯氫容器作為基準(zhǔn)進(jìn)行燃料電池20的輸出限制， 并開始發(fā)電(步驟S16)。當(dāng)閾值溫度Tcl與溫度確保區(qū)域的下限溫度 TO之間存在恒定程度的富余時，通過如上所述地限制燃料電池20的輸 出(發(fā)電量)，不用停止車輛就能夠確保行駛中所需的最低限度的電 力。但是，當(dāng)閾值溫度Tcl接近溫度確保區(qū)域的下限溫度TO時，為了 避免貯氫容器51 54的劣化，也可以將容器閥VT1 VT4全部打開而 使停止車輛。
進(jìn)行燃料電池20的發(fā)電控制時，根據(jù)由加速踏板傳感器82檢測 出的加速踏板開度和由車速傳感器83檢測出的車速，算出負(fù)載70的 要求電力(步驟S19)，由此求出燃料電池20和二次電池(未圖示) 的輸出比例(步驟S20)。接著，根據(jù)燃料電池20的發(fā)電量和從電磁 遮斷閥B3排出的陽極廢氣的排氣量，計算出燃料電池20所消耗的氫 量(從貯氫容器向燃料電池20供給的氫量)(步驟S21)。接著，根 據(jù)從貯氫容器51、 52、 53、 54中選作氫供給源的供給源容器的內(nèi)部壓 力(容器殘余壓力)與出口壓力之比，求出絕熱膨脹程度(溫度下降 范圍)(步驟S22)。氫的絕熱膨脹程度可通過一次調(diào)節(jié)器A1 A4的 一次壓力(通過壓力傳感器P1 P4檢測出的壓力)和二次壓力(通過 壓力傳感器P5檢測出的壓力)求出。接著，根據(jù)氫消耗量和絕熱膨脹 程度計算[溫度下降范圍]X[流量]，由此推測計算供給源容器的吸熱量 Ql (步驟S23)。接著，根據(jù)溫度傳感器T5檢測出的外部空氣溫度，計算供給源容器從外部氣體中得到的吸熱量Q2 (步驟S24)，并通過 吸熱量Ql —吸熱量Q2求出供給源容器吸收的總吸熱量Q(步驟S25)。 接著，根據(jù)供給源容器的熱容量、容器溫度、總吸熱量Q求出供給源 容器的溫度下降范圍AT (步驟S26)。接著，根據(jù)TN^TN—AT，推 測計算供給源容器的溫度TN'(步驟S27)，并檢査溫度TN'是否在閾 值溫度Tc2以下(步驟S28)。作為閾值溫度Tc2，例如優(yōu)選的是，比 閾值溫度Tcl低且比確保溫度區(qū)域的下限溫度T0高的溫度 (T0<Tc2<Tcl)。溫度TN'高于閾值溫度Tc2時(步驟S28:否)， 跳到步驟S38。
另一方面，當(dāng)溫度TN'在閾值溫度Tc2以下時(步驟S28:是)， 為了避免貯氫容器的劣化，從尚未被選作氫供給源的貯氫容器中選擇 使用頻率最小的貯氫容器作為氫供給源(步驟S29)。接著，檢査被選 擇的該貯氫容器的溫度TN是否在閾值溫度Tcl以下(步驟S30)。當(dāng) TN在Tcl以下時(步驟S30:是)，選擇使用頻率第二少的貯氫容器 作為氫供給源(步驟S31)。接著，檢查是否選擇了全部貯氫容器(步 驟S32)，存在尚未被選擇的貯氫容器時(步驟S32:否)，則返回到 步驟S30。在此，當(dāng)全部貯氫容器51 54的溫度在閾值溫度Tcl以下 時(步驟S32:是)，通過將容器閥VT1 VT4全部打開(步驟S33)， 從全部貯氫容器51 54向燃料電池20供給氫。接著，以溫度最低的 貯氫容器作為基準(zhǔn)來進(jìn)行燃料電池20的輸出限制，并開始發(fā)電(步驟 S34)。當(dāng)然，當(dāng)全部貯氫容器51 54的溫度在閾值溫度Tcl以下時 (步驟S32:是)，也可以通過將容器閥VT1 VT4全部關(guān)閉而使車輛 停止。另一方面，當(dāng)所選擇的貯氫容器的溫度TN超過Tcl時(步驟 S30:否)，所選擇的貯氫容器的使用頻率加1 (步驟S35)，并且打 開容器閥(步驟S36)，燃料電池20開始發(fā)電(步驟S37)。
在步驟S38，檢查間歇運轉(zhuǎn)開始條件是否成立。間歇運轉(zhuǎn)是指如 低速行駛或怠速運轉(zhuǎn)等，可以利用二次電池等蓄電裝置所供給的電力 使車輛行駛的程度的低負(fù)載情況下，燃料電池20停止運轉(zhuǎn)，通過從蓄電裝置供給的電力使車輛行駛的運轉(zhuǎn)模式。間歇運轉(zhuǎn)開始條件不成立
時(步驟S38:否)，跳到步驟SIO。間歇運轉(zhuǎn)開始條件成立時(步驟 S38:是)，將容器閥VT1 VT4、電磁遮斷閥B1 B3全部關(guān)閉(步 驟S39)，從而停止發(fā)電(步驟S40)。此時，為了確認(rèn)系統(tǒng)的安全性， 也可以進(jìn)行氫泄漏判斷。可通過與步驟S7相同的順序?qū)嵤湫孤┡袛唷?接著，檢査間歇運轉(zhuǎn)解除條件是否成立(步驟S41)。間歇運轉(zhuǎn)解除開 始條件不成立時(步驟S41:否)，跳到步驟S38。另一方面，間歇解 除條件成立時(步驟S41:是)，為了盡早向氫供給管31以及燃料電 池20供給氫，以縮短起動時間，使容器闊VT1 VT4、電磁遮斷閥Bl B2全部打開(步驟S42)。因而燃料電池20過渡到通常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并 進(jìn)行發(fā)電。接著，檢査是否有系統(tǒng)停止要求(步驟S43)，沒有系統(tǒng)停 止要求時(步驟S43:否)，則跳到步驟S19。有系統(tǒng)停止要求時(步 驟S43:是)，將容器閥VT1 VT4，電磁遮斷閥B1 B3全部關(guān)閉(步 驟S44)而使系統(tǒng)停止(步驟S45)。
根據(jù)本實施方式，由于根據(jù)貯氫容器51 54的溫度狀態(tài)來選擇并 切換作為氫供給源的貯氫容器，所以能夠抑制容器溫度下降而引起貯 氫容器51 54劣化。并且，在使用頻率少的貯氫容器的內(nèi)部，由于長 時間地施加有高壓力，因而有可能使機械部件等產(chǎn)生永久變形，損害 貯氫容器的氣密性，但是通過以使用頻率作為選擇基準(zhǔn)而選擇貯氫容 器，能夠使各個貯氫容器51 54的使用頻率均勻化，從而能夠解除這 些缺點。
A— (3).其他實施方式
另外，雖然示例了以使用頻率為氫供給源的貯氫容器的選擇基準(zhǔn)， 但是并不限于此，也可以采用貯氫容器51 54的累積使用時間或該累 積使用時間與容器內(nèi)壓的相乘值等能夠定量地評價貯氫容器51 54的 使用狀態(tài)的值作為選擇基準(zhǔn)。并且，為了盡量使貯氫容器51 54的使 用頻率均勻化，優(yōu)選的是，即使向貯氫容器填充氫后也不將使用頻率 復(fù)位(清零)。并且，也可以根據(jù)貯氫容器51 54的使用經(jīng)歷或容器
19溫度、或組合兩者來確定選擇基準(zhǔn)。組合兩者時也可以提高任意一方
的優(yōu)先度來確定選擇基準(zhǔn)。例如，在上述例子(步驟S11 S14、步驟 S29 S32)中，也可以令使用頻率的優(yōu)先順序高于容器溫度來確定選 擇基準(zhǔn)。
并且，在上述例子(步驟S21 S27)中，雖然根據(jù)與容器所供給 的氣體有關(guān)的物理量、即氫的絕熱膨脹程度推測容器溫度，并將該推 測溫度作為切換容器的判斷基準(zhǔn)，但是也可以根據(jù)與容器溫度有關(guān)的 物理量(絕熱膨脹程度以外的物理量)推測計算容器溫度，并將該推 測溫度作為切換容器的判斷基準(zhǔn)。例如，上述溫度傳感器T1 T5以及 壓力傳感器P1 P5作為用于檢測與貯氫容器51 54的溫度有關(guān)的物 理量的檢測裝置而發(fā)揮功能，但是也可以使用除此之外的物理傳感器 而檢測與容器溫度有關(guān)的物理量。另外，也可以不必推測計算容器溫 度，而將溫度傳感器T1 T4檢測出的容器溫度作為切換容器的判斷基 準(zhǔn)。
另外，在上述例子(步驟S29)中，雖然在判斷為容器溫度在確 保溫度區(qū)域以下時進(jìn)行容器切換，但是不恒定非要進(jìn)行容器切換，也 可以限制從選作氫供給源的貯氫容器向燃料電池20供給的氫供給量之 后，繼續(xù)進(jìn)行氫供給。限制從貯氫容器的氫供給量時，可以采取限制 燃料電池20的發(fā)電量或增加從二次電池等蓄電裝置向負(fù)載70供給的 電力供給量等相應(yīng)措施。
并且，在上述例子中，雖然示例了采用填充有高壓氫氣的貯氫容 器51 54作為氫供給源，但是并不限于此，例如也可以使用在容器內(nèi) 填充有貯氫合金的氫吸留容器，所述貯氫合金能夠可逆地貯存和釋放 氫。貯氫合金是與氫反應(yīng)而形成金屬氫化物的合金，具有在實用條件 下能夠以令人滿意的反應(yīng)速度進(jìn)行氫化以及脫氫化反應(yīng)的可逆性。例 如，具有下述性質(zhì)對氫的氣體壓力進(jìn)行升壓或降低氣體溫度時則吸
留氫并發(fā)熱，而對氫的氣體壓力進(jìn)行降壓或提高氣體溫度時則釋放氫并吸熱。作為貯氫合金，例如優(yōu)選Mg-Ni類、La-Ni類、Ti-Mn類等。 并且，在上述例子中，雖然說明了具有多個貯氫容器51 54的情況， 但是裝載在氫供給裝置50中的貯氫容器的個數(shù)也可以是單個。
B.第二實施例
B_ (1).系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖7是表示第二實施例的車輛310的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。車輛310， 以裝載在后部燃料電池室312上的燃料電池320為電源，并通過電動 機330的動力進(jìn)行驅(qū)動。雖然電動機330可以采用各種類型，但是在 本實施例中使用了同步電動機。從燃料電池320輸出的直流電被變換 器331變換成三相交流電。通過該三相交流電來驅(qū)動電動機330。電動 機330的動力通過旋轉(zhuǎn)軸332傳遞到車輪333，以驅(qū)動車輛310。
燃料電池320，通過氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電。燃料電池320 雖然可以采用各種類型，但是在本實施例中使用固體高分子型。通過 供給管324從外部向氧極供給空氣。從設(shè)在車頂?shù)馁A氫容器室311上 的多個貯氫容器350經(jīng)由供給管322依次供氧。供給到氫極的氫和空 氣用于發(fā)電后，從排出管323排出到外部。對于氫、空氣的供給系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)，在后文中進(jìn)行說明。
通過控制單元340來控制變換器331等裝載在車輛310上的各個 設(shè)備的動作?？刂茊卧?40構(gòu)成內(nèi)部包括CPU、 ROM、 RAM等的微型 計算機，根據(jù)存儲在ROM中的控制程序控制各個單元的動作。
在圖7中表示了控制單元340的功能塊。在本實施例中，在控制 單元340中由軟件構(gòu)成這些功能塊。也可以由硬件構(gòu)成各個功能塊。
各個功能塊在主控制部342的控制下聯(lián)合動作。傳感器輸入部341 接受來自設(shè)在車輛310上的各種傳感器的信號輸入。作為傳感器，例 如包括設(shè)在用于向燃料電池320供給氫和空氣的供給系統(tǒng)上的溫度傳感器、壓力傳感器。來自傳感器的檢測信號還包括相當(dāng)于行駛時的要 求動力的加速踏板開度。
發(fā)電控制部344，對應(yīng)要求動力來控制燃料電池320的發(fā)電。供 給控制部345，對應(yīng)燃料電池320的發(fā)電量，區(qū)分使用貯氫容器350, 以便向燃料電池320供給氫。電動機控制部346，利用燃料電池320的 電力來驅(qū)動控制電動機330，從而輸出所要求的動力。
儀表控制部343，用于控制向設(shè)在車輛310的駕駛員座314上的 儀表板360的顯示。作為所述顯示內(nèi)容，包括速度、電動機330的轉(zhuǎn) 速、燃料電池320的溫度、換檔位置等。并且還包括氫的余量、對于 jC氫容器350的供給系統(tǒng)的異常顯示等。
圖8是表示向燃料電池320供給氣體的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明 圖。如上所述，在燃料電池320中，向陰極供給作為含氧氣體的壓縮 空氣，向陽極供給氫。空氣從濾清器325吸入，被壓縮機326壓縮后， 被加濕器327進(jìn)行加濕，并通過供給管324供給。供給管324上設(shè)有 用于檢測空氣的供給壓力的壓力傳感器328。
從4個貯氫容器359經(jīng)由供給管322向陽極供給氫。在圖8中， 為便于說明，對各個容器標(biāo)注(1) (4)的容器編號。在下文中， 根據(jù)該容器編號，有時將各貯氫容器350區(qū)別稱作1號容器 4號容器。 在氣體供給系統(tǒng)中，由于氫從貯氫容器350流入燃料電池320，因而為 了便于說明，有時將靠近貯氫容器350的一惻稱為上游側(cè)，將靠近燃 料電池320的一側(cè)稱為下游側(cè)。
各個貯氫容器350以大約350氣壓的高壓貯存氫。在貯氫容器350 上設(shè)有用于對氫進(jìn)行減壓的調(diào)節(jié)器355和根據(jù)來自控制單元340的控 制信號電磁性地開閉的開閉閥351。氫的壓力，在供給到燃料電池320 之前，在供給管322的中間被進(jìn)一步減壓，省略對該減壓機構(gòu)的圖示。貯氫容器350上，在調(diào)節(jié)器355的下游側(cè)設(shè)有溫度傳感器353。 溫度傳感器353設(shè)在能夠檢測出被調(diào)節(jié)器355減壓后的氫溫度的部位 上。溫度傳感器353的設(shè)置部位不限于圖示的部位，可選擇能夠直接 或間接地測量出調(diào)節(jié)器355、開閉閥351的動作溫度的各個部位。
從貯氫容器350供給的氣體，在減壓時因絕熱膨脹而溫度下降。 在貯氫容器350上，為了抑制這種溫度下降，并促進(jìn)溫度下降的貯氫 容器350的溫度恢復(fù)，設(shè)有加熱器352。
貯氫容器350上，在比調(diào)節(jié)器355靠近上游的一側(cè)設(shè)有用于測量 容器內(nèi)的貯存壓力的壓力傳感器354。除了這些壓力傳感器354之外， 在供給管322上還設(shè)有用于檢測氫的供給壓力的壓力傳感器329。
B— (2).起動時檢査處理
圖9是表示控制單元340所實行的起動時檢査處理的流程圖?？?制單元340，在駕駛員通過對啟動開關(guān)進(jìn)行操作等、指示燃料電池320 運轉(zhuǎn)時，實行起動時檢査處理。
開始該處理時，控制單元340，為了向供給管322填充氫氣而打 開開閉閥351 (步驟S310a)。向供給管322填充氫氣后，關(guān)閉全部貯 氫容器350的開閉閥351 (步驟S310b)，并通過壓力傳感器329檢測 供給管322的供給壓力Pa (步驟S311a)。由于通過關(guān)閉開閉閥351 而停止了氫的供給，因而來自供給管322的氫從燃料電池320中溜走， 如果是正常情況，則供給壓力Pa會降低。在本實施例中，由于能夠短 時間內(nèi)檢測出供給壓力Pa的變化，因而暫時運轉(zhuǎn)燃料電池320，消耗 供給管322內(nèi)部的氫，從而進(jìn)行減壓處理(步驟S311b)。然后，再次 檢測供給管322的供給壓力Pa (步驟S311c)，判斷減壓處理前后供 給壓力Pa是否降低(步驟S312)。供給壓力Pa未降低時(步驟S312)， 控制單元340判斷為任一個貯氫容器350的開閉閥351存在泄漏或者
23以打開狀態(tài)固定，由此進(jìn)行異常判斷處理(步驟S318)。作為異常判 斷處理，例如可列舉出設(shè)定表示異常存在的異常判斷標(biāo)志的處理。
供給壓力Pa降低時(步驟S312)，控制單元340按照以下順序， 對貯氫容器350 ( 1) 350 (4)單獨進(jìn)行開閉閥351 (1) 351 (4) 是否正常打開的檢査?？刂茊卧?40選擇任意一個貯氫容器350作為 檢查對象，打開該檢査對象容器的開閉閥351 (步驟S313)，并檢査 供給壓力Pa (步驟S314)。開閉閥351正常打開時，由于從檢査對象 容器供給氫，因而供給壓力Pa會增加。供給壓力Pa未增加時(步驟 S315)，控制單元340判斷為開閉閥351的打開動作存在異常，從而 進(jìn)行異常判斷處理(步驟S318)。供給壓力Pa增加時(步驟S315)， 控制單元340判斷為開閉閥351正常，從而關(guān)閉檢査對象容器的開閉 閥351 (步驟S316)?？刂茊卧?40逐一地改變檢査對象容器，并且 對于全部貯氫容器350 ( 1) 350 (4)實行步驟S311a S316的檢査 處理。
通過實施上述起動時檢查處理，在本實施例中，能夠提高切換作 為供給源的貯氫容器350時開閉閥351的動作可靠性，并抑制切換時 的故障。在上述處理中，在步驟S312，例如也可以在供給壓力Pa在規(guī) 定閾值以下時，判斷為供給壓力降低。并且也可以在供給壓力Pa隨著 時間而產(chǎn)生的降低率的絕對值達(dá)到規(guī)定閾值以上時，判斷為供給壓力 Pa降低。同樣地，在步驟S315，也可以應(yīng)用下述任一判斷根據(jù)供給 壓力Pa和閾值的大小關(guān)系進(jìn)行的判斷，或根據(jù)供給壓力Pa的變化率 進(jìn)行的判斷。
B— (3).氣體供給控制
圖10是表示控制單元340所實行的氣體供給控制的流程圖。控制 單元340，為了分區(qū)別使用貯氫容器350以供給發(fā)電所要求的量的氫， 在燃料電池320的運轉(zhuǎn)過程中反復(fù)實行氣體供給控制。開始該處理時，控制單元340，根據(jù)加速踏板開度輸入要求動力 (步驟S320)，并設(shè)定氣體的供給量(步驟S321)。氣體的供給量， 例如可根據(jù)對應(yīng)要求動力付與氣體供給量的映象圖、函數(shù)等求出。
接著，控制單元340，特別指定氣體供給源(步驟S330)。在本 實施例中，根據(jù)以下理由依次切換作為供給源的貯氫容器350，并進(jìn)行 氫的供給。從以高壓方式貯存氫的貯氫容器350供給氫時，由于絕熱 膨脹，氫的溫度極度下降。所述溫度下降可能導(dǎo)致下述危害因調(diào)節(jié) 器355、開閉閥351中的樹脂部件的硬化而使開閉動作不良、壽命降低、 性能降低等。因此，在本實施例中，為了避免因從一個貯氫容器350 連續(xù)供給氫而導(dǎo)致上述危害，依次切換供給源。即，并不是在一個貯 氫容器350用完后才切換成下一個貯氫容器350，而是依次將四個貯氫 容器350間歇地用作供給源。氣體供給源特別指定處理(步驟S330) 是根據(jù)上述觀點而選擇作為供給源的貯氫容器350的處理。氣體供給 源特別指定處理的詳細(xì)內(nèi)容在下文中描述。
控制單元340，控制所選擇的貯氫容器350的開閉閥351，并進(jìn)行 氣體供給(步驟S340)。當(dāng)由于調(diào)節(jié)器355或開閉闊351發(fā)生異常等 不能供給氣體時(步驟S341)，再次實行氣體供給源特別指定處理(步 驟S330)，嘗試由其他貯氫容器350進(jìn)行供給。在步驟S341，控制單 元340，例如能夠在供給管322的供給壓力Pa下降的情況下判斷為氣 體供給存在異常。優(yōu)選的是，當(dāng)判斷為供給存在異常時，首先如起動 時檢查處理(圖9)中的說明所示，預(yù)先設(shè)定異常判斷標(biāo)志。
控制單元340，當(dāng)在起動時檢查處理(圖9)和上述步驟S320 S341的處理中，發(fā)現(xiàn)存在異常的貯氫容器350時(步驟S342)，向駕 駛員報告異常(步驟S350)。在下文中對該處理進(jìn)行說明。不存在異 常時，控制單元340跳過異常報告處理(步驟S350)。
控制單元340，利用加熱器進(jìn)行加熱，以防止各貯氫容器350的
25開閉閥351的溫度隨著氫的供給過度下降(步驟S360)。對于加熱器 的通電控制，在下文中進(jìn)行說明。
控制單元340，通過反復(fù)實行以上處理來供給氫，以便可以進(jìn)行 適合要求動力的發(fā)電。圖IO表示的氣體供給控制處理只是一個例子， 該氣體供給控制處理中的各種處理，可以適當(dāng)?shù)馗淖兲幚眄樞蚧蛲瑫r 實行。
B_ (3-1).氣體供給源特別指定處理
圖11是表示控制單元340所實行的氣體供給源特別指定處理的流 程圖。氣體供給源特別指定處理是相當(dāng)于已說明的氣體供給控制(圖 10)的步驟S330的處理，是為了避免隨著氫絕熱膨脹引起溫度下降所 產(chǎn)生的危害，選擇作為供給源的貯氫容器350的處理。在本實施例中， 根據(jù)各貯氫容器350的溫度傳感器353、壓力傳感器354的檢測值來進(jìn) 行供給源的選擇。
控制單元340，在開始?xì)怏w供給源特別指定處理時，對于當(dāng)前正 在供給的貯氫容器350 (以下稱為"現(xiàn)用容器")，檢測溫度T和壓力 P(步驟S331)。起初，實施該處理時，即不存在現(xiàn)用容器時，溫度T、 壓力P都為O。并且，控制單元340，預(yù)先存儲開始使用現(xiàn)用容器時的 溫度T作為初始溫度TO。
控制單元340，在滿足(溫度T〈閾值Ta)的條件(步驟S332) 時，進(jìn)行現(xiàn)用容器的切換。不滿足該條件時，繼續(xù)使用現(xiàn)用容器，并 結(jié)束氣體供給源特別指定處理。
(溫度T〈閾值Ta)的條件(步驟S332)是用于避免現(xiàn)用容器的 溫度過度下降的條件。在本實施例中，采用一10'C作為閾值溫度Ta。 閾值Ta，例如可以設(shè)定成下述溫度可以確保調(diào)節(jié)器355、開閉閥351 等各部件正常動作的下限溫度或比該下限溫度高規(guī)定量的溫度。并且,閾值Ta，也可設(shè)定為在下限溫度內(nèi)比切換現(xiàn)用容器時的容器溫度降低 規(guī)定溫度的溫度，例如比切換時的容器溫度低5'C的溫度。此外，閾值 Ta還可如下設(shè)定與現(xiàn)用容器以外的其他貯氫容器350的容器溫度之 差(例如其他貯氫容器350的平均容器溫度之差)達(dá)到規(guī)定溫度時， 滿足(溫度T4萄值Ta)的條件。
在步驟S332中，當(dāng)判斷為需要進(jìn)行現(xiàn)用容器的切換時，控制單元 340關(guān)閉現(xiàn)用容器的開閉閥351 (步驟S333)。并且，從現(xiàn)用容器以外 的貯氫容器350中，選取容器溫度達(dá)到閾值Ta以上的容器作為候補容 器(步驟S334)。有可能選取多個候補容器。
控制單元340，從所選取的候補容器中選擇待用作供給源的容器 (步驟S335)。雖然可根據(jù)各種基準(zhǔn)來選擇待用作供給源的容器，但 是在本實施例中采用以下三個基準(zhǔn)。
a) 容器溫度高的順序；
b) 余量多的順序；
c) 既定的次序；
以a) c)的優(yōu)先順序應(yīng)用上述基準(zhǔn)。即，首先根據(jù)基準(zhǔn)a)， 從多個候補容器中選擇溫度最高的容器。存在多個這樣選擇的候補容 器時，接著根據(jù)基準(zhǔn)b)選擇余量最多的容器、即壓力P最大的容器。 并且，存在多個候補容器時，根據(jù)基準(zhǔn)c)以(l號容器一2號容器—3 號容器一4號容器)等既定次序進(jìn)行選擇。對于這些基準(zhǔn)，可以進(jìn)行各 種設(shè)定，例如可以只使用基準(zhǔn)a) c)中的任意一個，也可以按照與 上述內(nèi)容不同的優(yōu)先順序應(yīng)用基準(zhǔn)a) c)。
圖12是表示供給源容器的選擇例的說明圖。表示了 l號容器(# D 4號容器(#4)的壓力和溫度的時間變化。在該例中，設(shè)定為(1 號容器一2號容器一3號容器一4號容器)的次序來進(jìn)行說明。在時刻O,是全部貯氫容器350 ( 1) 350 (4)壓力同為PO、溫 度為TO的初始狀態(tài)。因此，不是根據(jù)基于溫度的基準(zhǔn)a)、基于余量 的基準(zhǔn)b)，而是根據(jù)基準(zhǔn)c)的次序選擇l號容器作為供給源容器。
其結(jié)果是，在時間0 tl的區(qū)間，1號容器的壓力Pl降低，溫度 Tl也隨之降低。在時刻tl,由于1號容器的溫度達(dá)到了閾值Ta，因而 進(jìn)行供給源的切換。在該時刻，候補容器為2號容器 4號容器。這些 各容器的壓力P2 P4、溫度T2 T4全部相等。由此，根據(jù)基準(zhǔn)c)的 次序，選擇1號容器的下一個容器即2號容器作為供給源容器。
其結(jié)果是，在時間tl t2的區(qū)間，2號容器的壓力P2降低，溫度 T2也隨之降低。l號容器，由于停止了氫的供給，因而壓力P1不變。 由于沒有排出氫產(chǎn)生的冷卻效果，并且利用加熱器進(jìn)行加熱，因而溫 度T1緩緩上升。
在時刻t2，由于2號容器的溫度達(dá)到閾值Ta，因而進(jìn)行供給源的 切換。在該時刻，候補容器為l號容器、3號容器、4號容器。這些各 個容器的壓力P1、 P3、 P4、溫度T1、 T3、 T4具有以下關(guān)系
壓力…P3二P4〉P1;
溫度…T3:T4〉T1;
因此，根據(jù)基準(zhǔn)a)從供給源容器的候補容器中排除溫度最低的1 號容器，候補容器為3號容器和4號容器。結(jié)果，根據(jù)基準(zhǔn)c)的次序， 選擇2號容器的下一個容器即3號容器作為供給源容器。
在時刻t3，由于3號容器的溫度達(dá)到閾值Ta，因而進(jìn)行供給源的 切換。在該時刻，候補容器為l號容器、2號容器、4號容器。這些各 個容器的壓力P1、 P2、 P4、溫度T1、 T2、 T4具有以下關(guān)系
28壓力…P4〉P1:P2;
溫度…T4〉T1〉T2;
由此，根據(jù)基準(zhǔn)a)選擇溫度最高的4號容器作為供給源。以下， 同樣地通過應(yīng)用基準(zhǔn)a) c)能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行供給源容器的選擇。
B— (3 — 2).異常報告處理
圖13是表示控制單元340所實行的異常報告處理的流程圖。異常 報告處理是相當(dāng)于氣體供給控制處理(圖10)的步驟S350的處理，是 用于向駕駛員報告4個貯氫容器350中的某一個存在異常的處理。
開始進(jìn)行異常報告處理時，控制單元340，輸入異常判斷結(jié)果(步 驟S351)。作為異常判斷結(jié)果，例如可以利用在起動時檢査處理(圖 9的步驟S318)或氣體供給控制處理(圖10的步驟S341)等中設(shè)定的 異常判斷標(biāo)志。在本實施例中，可以根據(jù)異常判斷標(biāo)志，從1號容器 4號容器中，單獨地特別指定存在異常的容器。
控制單元340，除了存在異常的容器以外，計算出氣體余量(步 驟S352)。在圖13中，以在4號容器中檢測到異常為例來表示余量計 算方法。如圖所示，在檢測到異常之前的時刻，設(shè)1號容器 4號容器 的氣體余量分別為R1 R4。在檢測到異常之前的時刻，求出總余量 Rold(Rl+R2+R3+R4)?？刂茊卧?40，在4號容器中檢測到異常時， 忽略4號容器的余量R4。因此，求出總余量Rnew (Rl+R2+R3)。
控制單元340，根據(jù)余量計算結(jié)果修正余量顯示，并且向駕駛員 進(jìn)行警告顯示(步驟S353)。在圖13中例示了車輛310的儀表板360。 在本實施例中，在儀表板360的左側(cè)設(shè)有氣體余量計361、余量警告燈 362以及對應(yīng)于各個容器的異常警告燈363。通過步驟S352的計算， 由于余量急劇減少，因而如圖所示，余量計361的指示值也急劇地從 Rold降低至Rnew。控制單元340，為了使駕駛員意識到余量計361的
29顯示被修正的情況，與余量Rnew的值無關(guān)地，在規(guī)定期間使余量警告 燈362閃爍。代替余量警告燈362的閃爍，也可以在規(guī)定期間使余量 計361的指針振動。
控制單元340，根據(jù)這些顯示，對于發(fā)現(xiàn)異常的貯氫容器350，使 異常警告燈363點亮燈或閃爍。在圖13的例子中，例示了在4號容器 發(fā)現(xiàn)異常的狀態(tài)。不必全部進(jìn)行這些顯示，可以根據(jù)儀表板360的結(jié) 構(gòu)省略一部分。
B— (3-3).加熱器加熱處理
圖14是表示控制單元340所實行的加熱器加熱處理的流程圖。是 相當(dāng)于氣體供給控制處理(圖10)的步驟S360的處理，是用于控制是 否向貯氫容器350的加熱器352通電及通電量的處理。控制單元340 對各貯氫容器350實施加熱器加熱處理。以下，為便于說明，將作為 加熱器加熱處理的控制對象的貯氫容器350稱為對象容器。
開始進(jìn)行加熱器加熱處理時，控制單元340接受對象容器的溫度 T的輸入(步驟S361)?？刂茊卧?40，在該溫度T大于預(yù)先設(shè)定的 目標(biāo)溫度Th時，判斷為不需要利用加熱器352進(jìn)行加熱，并斷開向加 熱器352的通電(步驟S363)。目標(biāo)溫度Th，例如可根據(jù)確保調(diào)節(jié)器 355、開閉閥351等貯氫容器350的各部件動作的溫度進(jìn)行設(shè)定。在本 實施例中，目標(biāo)溫度Th設(shè)定為0'C。
對象容器的溫度T在目標(biāo)溫度Th以下時，通過以下處理設(shè)定向加 熱器352的通電量。首先，控制單元340算出目標(biāo)溫度Th和對象容器 的溫度T的差值dT (步驟S364)。該差值dT相當(dāng)于對象容器所要求 的溫度上升量。
控制單元340,接著，通過下式算出直到切換所需要的時間、即 直到再次使用作為控制對象的對象容器所需要的時間Tc(步驟S365):TCtXTav…(1)
其中，Nt是間隔'容器數(shù)，Tav是平均可連續(xù)使用時間。
間隔，容器數(shù)Nt是直到對象容器被接著用作氫供給源以前，所使 用的貯氫容器350的個數(shù)。例如考慮可全部使用四個貯氫容器359的 情況。在對象容器結(jié)束氫供給后不久，通常是使用其他三個貯氫容器 350之才再次被選作供給源，因而立即變成(Nt=3)。在對象容器結(jié)束 氫供給后，當(dāng)已經(jīng)有另一個貯氫容器350結(jié)束氫供給時，變成(Nt-2)。 對象容器正被用作氫供給源時，變成(Nt-O)。并且，發(fā)現(xiàn)某一個貯 氫容器350發(fā)生異常，可以使用包括對象容器在內(nèi)的三個貯氫容器350 時，在對象容器剛結(jié)束氫供給后，立即變成(Nt=2)。
平均可連續(xù)使用時間Tav是溫度不會過度下降地可以從一個貯氫 容器350連續(xù)供給氫的平均時間，例如可以根據(jù)以前的供給經(jīng)歷求出。 平均可連續(xù)使用時間Tav可以是固定值，例如也可以設(shè)定成以最大供 給量供給氫時，溫度不會過度下降地可連續(xù)供給的時間。
控制單元340，根據(jù)在步驟S364、 S365算出的值，通過下述式算 出每單位時間的必需熱量Qr (步驟S366):
Qr=dTXCt/Tc …(2)
其中，Ct是容器的熱容量。
必需熱量Qr表示在所需時間Tc之后，為了使對象容器的溫度上 升到目標(biāo)溫度Th，每單位時間應(yīng)該供給的熱量。通過如上所述地設(shè)定 必需熱量Qr，能夠使貯氫容器350的溫度穩(wěn)定地恢復(fù)到目標(biāo)溫度Th。最后，控制單元340,通過下式設(shè)定加熱器352每單位時間的加 熱量Hr，并據(jù)此進(jìn)行向加熱器352的通電控制(步驟S367)。
Hr = max(Qr—Qn, Hmin) …(3)
其中，Qn是自然加熱產(chǎn)生的熱量，Hmin是最低加熱量。max(A， B)是選擇A、 B中較大一方的算子。
可通過實驗或解析來預(yù)先設(shè)定自然加熱產(chǎn)生的熱量Qn。最低加熱 量Hmin是通過加熱器352應(yīng)該無條件付與的加熱量。例如，對象容器 用作氫供給源時或?qū)ο笕萜鞯臏囟冉咏繕?biāo)溫度Th時等，利用該最低 加熱量Hmin進(jìn)行加熱。
當(dāng)將最低加熱量Hmin設(shè)定為較大值時，能夠抑制對象容器用作 氫供給源時的溫度下降。從而具有能夠延長可連續(xù)供給時間，從而抑 制貯氫容器350的切換頻率的優(yōu)點。當(dāng)將最低加熱量Hmin設(shè)定為較小 值時，具有可抑制向加熱器352通電所消耗的能量，從而提高燃料電 池系統(tǒng)的能量效率的優(yōu)點?？紤]到這種抑制溫度下降的要求和提高能 量效率的要求，可任意地設(shè)定最低加熱量Hmin。
作為變形例，加熱器加熱處理也可以省略上述步驟S364 S366。 即，對象容器溫度T在目標(biāo)溫度Th以下時，控制單元340也可以向加 熱器352通電，以便以預(yù)先設(shè)定的最低加熱量Hmin無條件地進(jìn)行加熱。
B— (4).效果
根據(jù)以上說明的第二實施例，對應(yīng)調(diào)節(jié)器355下游側(cè)的溫度切換 使用多個貯氫容器350。因此，能夠避免調(diào)節(jié)器366、開閉閥351等各 部件的溫度過度降低，從而能夠避免開閉動作發(fā)生異常、部件壽命降 低、性能降低等因溫度下降而引起的各種危害。B— (5).氣體供給源特別指定處理的變形例
圖15是表示氣體供給源特別指定處理的第一變形例的流程圖。圖
15所示的氣體供給源特別指定處理是相當(dāng)于之前說明的氣體供給控制 (圖10)的步驟S330的處理。在第一變形例中，通過省略各貯氫容器 350的溫度傳感器353的結(jié)構(gòu)，根據(jù)壓力傳感器354的檢測值進(jìn)行供給 源的選擇。
當(dāng)開始圖15所示的氣體供給源特別指定處理時，控制單元340， 對于當(dāng)前正在進(jìn)行供給的貯氫容器350的現(xiàn)用容器，檢測壓力變化dP (步驟S331A)。壓力變化dP是開始從現(xiàn)用容器供給氫的初始壓力Pini 與當(dāng)前的壓力P的差值(dD-Pini-P)。起初實施該處理時，即不存在 現(xiàn)用容器時，壓力變化dP為O。
控制單元340，在滿足(壓力變化dP〉閾值X)的條件(步驟S332A) 時，進(jìn)行現(xiàn)用容器的切換。不滿足任何條件時，繼續(xù)使用現(xiàn)用容器， 并結(jié)束氣體供給源特別指定處理。
(壓力變化dP〉閾值X)的條件(步驟S332A)是用于根據(jù)由壓 力變化推測出的溫度變化，避免現(xiàn)用容器的溫度過度下降的條件。對 閾值X的設(shè)定方法進(jìn)行說明。 一般而言，公知的是，對于高壓氣體進(jìn) 行減壓并供給時，如下式所示，氣體因絕熱膨脹溫度降低
Tl二Ts(Pl/Ps)(")〃 …(4)
其中，Tl是絕熱膨脹后的溫度(K) ， Ts是絕熱膨脹前的初始溫 度(K) 。 Pl是絕熱膨脹后的壓力，Ps是絕熱膨脹前的初始壓力。Y 是比熱容比(1.4)。例如，Ts=300K、 Pl-1氣壓、Ps-350氣壓時，Tl 理論上降低至大約56K (—217°C)。
根據(jù)上式，減壓狀態(tài)下的氫的溫度雖然依賴于貯氫容器350的壓
33力PS，但是在設(shè)定閾值X時，與壓力PS無關(guān)而使其恒定，從而使所排 出的氫的溫度恒定。為了按照避免溫度過度降低的觀點而將該恒定值 設(shè)定在安全范圍，例如可根據(jù)最大壓力的絕熱膨脹進(jìn)行設(shè)定。由于排
出氫引起的貯氫容器350的溫度下降依賴于流量，因而在設(shè)定閾值X 時，假定以最大流量排出。在該條件下，可以通過實驗或解析求出使 貯氫容器350的溫度下降rC時所需的氫排出量Y(Pa廠C)。排出量Y 的單位使用壓力，這是因為氫排出量與貯氫容器350的壓力變化成比 例。
使用上述排出量Y，求出貯氫容器350的溫度下降至初始溫度、 即從加熱器的加熱控制的目標(biāo)溫度Th降低至閾值Ta所需的氫排出量 (Pa)。在本實施例中，采用該排出量作為閾值X。即，設(shè)定成(X(Pa) =(Th-Ta) (°C) XY (Pa廠C))。該值是作為供給源開始使用時， 假想達(dá)到了加熱器加熱處理(圖14)中說明的初始目標(biāo)溫度Th而設(shè)定 的值。當(dāng)設(shè)有溫度傳感器時，也可以使用初始溫度的實測值。閾值X， 形式上雖然被表示成基于貯氫容器350的壓力變化的條件，但是實質(zhì) 上也可以稱為基于忙氫容器350的氫排出量的條件。并且由于閾值X 是假定溫度下降最為激烈的條件而設(shè)定的，因而能夠更加可靠地避免 貯氫容器350的溫度過度降低。
如以上說明，由于所排出的氫的溫度根據(jù)貯氫容器350的壓力P 發(fā)生變化，因而使貯氫容器350的溫度下降TC所需的氫排出量Y (Pa 廠C)也依賴于壓力P?？紤]到相關(guān)影響，也可以對應(yīng)現(xiàn)用容器的初始 壓力Pini，并根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的映象圖、函數(shù)來設(shè)定上述排出量Y的值。
在步驟S332A中，當(dāng)判斷為需要進(jìn)行現(xiàn)用容器的切換時，控制單 元340關(guān)閉現(xiàn)用容器的開閉閥351 (步驟S333A)。并且從除現(xiàn)用容器 以外的貯氫容器350中，根據(jù)a)余量多的順序、b)既定的次序這兩 個基準(zhǔn)來選擇作為供給源的貯氫容器350。在變形例中，由于省略了溫 度傳感器，因而與溫度有關(guān)的基準(zhǔn)不適用。如以上說明，在變形例中，省略溫度傳感器，因而可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
的簡化，并且與實施例相同地，能夠避免貯氫容器350的溫度過度降低。
第一變形例也可以適用于同時省略了溫度傳感器和加熱器加熱的系統(tǒng)。在這種情況下，排出相當(dāng)于閾值X (Pa)的氫而導(dǎo)致溫度下降的貯氫容器350在下述前提下進(jìn)行控制在從其他貯氫容器350供給氫的期間，降低氫的供給，從而根據(jù)自然加熱返回到初始溫度T0。如以上說明，可用(X (Pa) = (T0 — Ta) (°C) XY (Pa/°C))設(shè)定閾值X。在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，對于貯氫容器350，要求通過自然加熱從溫度Ta上升的溫度dTr大于因絕熱膨脹引起的溫度下降dT (=T0 —Ta)，即要求dTr〉dT。因此，設(shè)定貯氫容器350的個數(shù)，以便確保滿足上述條件的間隔期間、即停止從各貯氫容器350供給氫的期間。為了縮短用于達(dá)到溫度上升dTr所需的時間，例如對于設(shè)在貯氫容器350上的調(diào)節(jié)器355，可采用提高吸熱性的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)。
圖16是表示氣體供給特別指定處理的第二變形例的流程圖。圖16所示的氣體供給源特別指定處理是相當(dāng)于以上說明的氣體供給控制(圖IO)的步驟S330的處理。在第二變形例中，對應(yīng)各貯氫容器350的溫度進(jìn)行供給源容器的選擇，以使各貯氫容器350之間的溫度差變小。
當(dāng)開始進(jìn)行圖16所示的氣體供給源特別指定處理時，控制單元340檢測貯氫容器350( 1) 350(4)的各個貯氫容器溫度T(N) (N=l 4)(步驟S410)。然后，判斷貯氫容器溫度T (N)中當(dāng)前正在供給的貯氫容器350也就是現(xiàn)用容器的溫度、即現(xiàn)用容器溫度Tep是否從該現(xiàn)用容器切換成供給源容器時降低了降低溫度Tdc (步驟S420)。其中，降低溫度Tdc是為了減小各個貯氫容器350之間的溫度差而設(shè)定的規(guī)定溫度，在本實施例中，預(yù)先設(shè)定為5"C。
35當(dāng)現(xiàn)用容器溫度Tep并未降低降低溫度Tdc時(步驟S420)，繼續(xù)從現(xiàn)用容器進(jìn)行氫供給(步驟S460)，并結(jié)束氣體供給源特別指定處理。
另一方面，當(dāng)現(xiàn)用容器溫度Tep降低了降低溫度Tdc時(步驟S420)，停止從現(xiàn)用容器進(jìn)行氫供給(步驟S430)，特別指定貯氫容器350 (1) 350 (4)中溫度最高的貯氫容器350作為供給源容器，進(jìn)行供給源容器的切換(步驟S440)，并結(jié)束氣體供給源特別指定處理。
根據(jù)第二變形例，能夠?qū)崿F(xiàn)多個貯氫容器350之間的溫度均衡，從而能夠抑制因溫度伴隨氣體供給降低而引起的危害。
并且，降低溫度Tdc不限于5°C，可以設(shè)定為與系統(tǒng)的特性或使用環(huán)境、氫供給量等對應(yīng)的規(guī)定溫度。并且，降低溫度Tdc不是固定于規(guī)定溫度，而是可以對應(yīng)系統(tǒng)的狀態(tài)在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行適當(dāng)變更。例如，可以隨著容器溫度升高增大降低溫度Tdc的值。由此，能夠降低容器相關(guān)部件劣化可能性較低的高溫時容器的切換頻率。并且，并不是在從現(xiàn)用容器切換成供給源容器時到降低規(guī)定溫度的情況下進(jìn)行供給源容器的切換，而是在現(xiàn)用容器與其他貯氫容器350的平均溫度之間的溫度差達(dá)到規(guī)定溫度時、或切換供給源容器之后經(jīng)過規(guī)定時間后進(jìn)行供給源容器的切換，由此使各貯氫容器350之間的溫度差變小。并且，也可以實現(xiàn)貯氫容器350的溫度均衡，并且在貯氫容器350的溫度確保區(qū)域的范圍內(nèi)進(jìn)行氫供給。
圖17是表示氣體供給源特別指定處理的第三變形例的流程圖。圖17所示的氣體供給源特別指定處理是相當(dāng)于以上說明的氣體供給控制(圖10)的步驟S330的處理。在第三變形例中，根據(jù)各個貯氫容器350的溫度和壓力進(jìn)行供給源容器的選擇，以使各個貯氫容器350之間的溫度差和壓力差變小。
當(dāng)開始進(jìn)行圖17所示的氣體供給源特別指定處理時，控制單元
340，檢測貯氫容器350 (1) 350 (4)的各個貯氫容器溫度T (N)(N=l 4)和各個C:氫容器壓力P (N) (N=l 4)(步驟S510)。然后，特別指定以下式所示供給源特別指定值F為最小值的貯氫容器350作為供給源容器，進(jìn)行供給源容器的切換(步驟S520)，并結(jié)束氣體供給源特別指定處理。
F=￡A.(T[N]-Tave)2+EB' (P [N] -Pave)2 …(5)
其中，A是相對于貯氫容器溫度T (N)的增益，B是相對于貯氫容器壓力P(N)的增益，設(shè)定為適于各個貯氫容器350之間的溫度差和壓力差縮小的規(guī)定值。Tave是全部貯氫容器350的平均溫度，Pave是全部貯氫容器350的平均壓力。
根據(jù)第三變形例，能夠抑制因多個貯氫容器350之間的設(shè)置環(huán)境(例如，光照情況、與發(fā)熱設(shè)備的位置關(guān)系)而使溫度容易降低的貯氫容器350的使用頻率降低。另外，在各貯氫容器350的容積相同時，能夠?qū)崿F(xiàn)各貯氫容器350內(nèi)的氣體密度的均衡。
另外，也可以在表示供給源特別指定值F的式子(5)中，在"IT[N] —Tave I <C (C為規(guī)定閾值)"的情況下使(A=0)，在"I T[N]—Tave<D (D為規(guī)定閾值)I "的情況下使(B = 0)，從而能夠抑制過度地進(jìn)行貯氫容器350的切換的情況。
此外，還可以實現(xiàn)J)G氫容器350的溫度和壓力的均衡，并且在貯氫容器350的溫度確保區(qū)域的范圍內(nèi)進(jìn)行氫供給。在這種情況下，也可以在溫度確保區(qū)域下限溫度前方附近的溫度切換供給源容器時，考慮貯氫容器350的外部氣體溫度和貯氫容器350的溫度，算出能夠在
37不超出下限溫度的程度下供給氣體的氣體供給量，在排出所算出的氣 體供給量后，限制氣體供給。
B— (6).其他實施方式
也可以將第二實施例與其變形例的氣體供給源特別指定處理(圖 ll和圖15)進(jìn)行組合來進(jìn)行處理。即，切換現(xiàn)用容器時，可以同時利 用基于貯氫容器中的溫度T的判斷(圖11的步驟S332)和基于壓力變 化dP的判斷(圖15的步驟S332A)。在這種情況下，例如可以采用 下述方法在滿足任一方的條件時，則判斷為需要進(jìn)行現(xiàn)用容器的切 換。由此，能夠抑制與切換有關(guān)的錯誤判斷的可能性。
以上對本發(fā)明的第二實施例進(jìn)行了說明，但是不言而喻的是，本 發(fā)明并不限于這些實施例，可以在不脫離其主旨的范圍內(nèi)采用各種結(jié) 構(gòu)。例如，本發(fā)明不僅可以構(gòu)成裝載在車輛上的燃料電池，也可以構(gòu) 成用于向固定型燃料電池供給氣體的系統(tǒng)。并且，本發(fā)明不限于氫， 也適用于從多個高壓容器對各種氣體進(jìn)行減壓并進(jìn)行供給的氣體供給 裝置。在實施例和變形例中，雖然示例了逐一選擇貯氫容器350作為 供給源的情況，但是也可以選擇多個貯氫容器350。
此外，在本實施例中，雖然通過加熱器52來加熱貯氫容器350， 但是也可以利用燃料電池20或變換器31等發(fā)熱體的廢熱來加熱貯氫 容器350。并且，也可以通過使冷卻水在各貯氫容器350的表面與發(fā)熱 體之間循環(huán)，在各貯氫容器350與發(fā)熱體之間進(jìn)行熱交換。并且，例 如也可以使冷卻水在各貯氫容器350之間循環(huán)，從而在各貯氫容器350 之間進(jìn)行熱交換。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
本發(fā)明適用于將貯存在容器中的氣體向外部供給的氣體供給裝 置。并且，不僅可用于處理氫的氣體供給裝置，還可用于處理氧、氮、 空氣等各種氣體的氣體供給裝置。
權(quán)利要求
1. 一種氣體供給裝置，其特征在于，包括容器，具有貯存氣體的貯存部和對所貯存的該氣體進(jìn)行減壓并排放到該貯存部的外部的排放機構(gòu)；溫度檢測部，用于檢測所述容器的溫度；以及供給限制部，根據(jù)該檢測出的容器的溫度，限制從該容器的氣體供給，其中，所述供給限制部，根據(jù)所述檢測出的容器的溫度與用于確保該容器的性能的確保溫度區(qū)域之間的關(guān)系，限制從該容器的氣體的供給。
2. 如權(quán)利要求1所述的氣體供給裝置，其中，所述供給限制部， 限制從該容器的氣體供給，以防止所述檢測出的容器的溫度偏離用于 確保該容器的性能的確保溫度區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求l所述的氣體供給裝置，其中， 具有多個所述容器；所述溫度檢測部，檢測所述多個容器中、至少作為所述氣體的供 給源的容器的溫度；所述供給限制部，根據(jù)所述檢測出的作為供給源的容器的溫度與 用于確保該容器的性能的確保溫度區(qū)域之間的關(guān)系，限制從作為供給 源的該容器的氣體的供給。
4. 如權(quán)利要求3所述的氣體供給裝置，其中，所述供給限制部， 限制從作為該供給源的容器的氣體供給，以防止所述檢測出的作為供 給源的容器的溫度偏離用于確保該容器的性能的確保溫度區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的氣體供給裝置，其中，所述供給限制 部，當(dāng)所述檢測出的作為供給源的容器的溫度，在該容器成為所述供給源之后在所述確保溫度區(qū)域內(nèi)降低規(guī)定溫度時，則限制從作為該供 給源的容器的氣體的供給。
6. 如權(quán)利要求3所述的氣體供給裝置，其中，所述溫度檢測部檢測所述多個容器的溫度；所述供給限制部，當(dāng)所述檢測出的作為供給源的容器的溫度低于 不同于該容器的其他容器的溫度在所述確保溫度區(qū)域內(nèi)達(dá)到規(guī)定溫度 差時，限制從作為該供給源的容器的氣體的供給。
7. 如權(quán)利要求6所述的氣體供給裝置，其中， 具有用于對所述多個容器的壓力進(jìn)行檢測的壓力檢測部； 所述供給限制部，在所述檢測出的作為供給源的容器的壓力低于不同于該容器的其他容器的壓力、且達(dá)到規(guī)定壓力差時，限制從作為 該供給源的容器的氣體的供給。
8. 如權(quán)利要求3所述的氣體供給裝置，其中，所述供給限制部具 有容器選擇裝置，該容器選擇裝置在限制所述氣體的供給時，從不同 于作為所述供給源的容器的其他容器中選擇作為所述供給源的容器。
9. 如權(quán)利要求8所述的氣體供給裝置，其中， 所述容器選擇裝置，是在各時刻選擇所述多個容器中的任意一個容器作為所述供給源的裝置。
10. 如權(quán)利要求8所述的氣體供給裝置，其中， 所述容器選擇裝置，是根據(jù)所述多個容器的作為所述供給源的使用經(jīng)歷而選擇作為所述供給源的容器的裝置。
11. 如權(quán)利要求8所述的氣體供給裝置，其中， 所述溫度檢測部檢測所述多個容器的溫度；所述選擇裝置是根據(jù)所述檢測出的多個容器的溫度而選擇作為所述供給源的容器的裝置。
12. 如權(quán)利要求3所述的氣體供給裝置，其中，所述供給限制部，包括故障判斷裝置，用于判斷來自作為所述 供給源的容器的氣體的供給是否存在故障；和故障選擇裝置，當(dāng)判斷為作為所述供給源的容器存在故障時，從 不同于該容器的其他容器中選擇作為所述供給源的容器。
13. 如權(quán)利要求3所述的氣體供給裝置，其中，包括供給管，為了供給所述氣體，共同連接在所述多個容器的各個排 放機構(gòu)上；供給管檢測部，用于對所述供給管的壓力進(jìn)行檢測；和 供給管檢查部，當(dāng)開始所述氣體的供給時，根據(jù)所述檢測出的供 給管的壓力的變動，檢查至少一個的所述排放機構(gòu)有無異常。
14. 一種氣體供給裝置的控制方法，所述氣體供給裝置具有容器， 該容器具有貯存氣體的貯存部和對貯存的該氣體進(jìn)行減壓而排放的排 放機構(gòu)，并且將貯存在該容器內(nèi)的氣體供給到外部；其特征在于，檢測所述容器的溫度；根據(jù)該檢測出的容器的溫度與用于確保該容器的性能的確保溫度 區(qū)域之間的關(guān)系，限制從該容器的氣體的供給。
15. —種氣體供給裝置的控制方法，所述氣體供給裝置具有多個 容器，該容器具有貯存氣體的貯存部和對貯存的該氣體進(jìn)行減壓而排 放的排放機構(gòu)，并且將貯存在該容器內(nèi)的氣體供給到外部；其特征在 于，檢測所述多個容器中、至少作為所述氣體的供給源的容器的溫度;根據(jù)所述檢測出的作為供給源的容器的溫度與用于確保該容器的 性能的確保溫度區(qū)域之間的關(guān)系，限制從作為該供給源的容器的氣體 的供給。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體供給裝置，能夠抑制(或減少等)因溫度伴隨氣體供給降低而引起的危害。燃料電池系統(tǒng)(10)包括具有四個貯氫容器(51、52、53、54)的氫供給裝置(50)、用于控制從容器的氫氣的供給的控制部(80)，控制部(80)檢測貯氫容器(51～54)的溫度，并且根據(jù)作為供給源的容器溫度和用于確保該容器的性能的確保溫度區(qū)域的關(guān)系，限制從作為該供給源的容器的氫氣的供給。
文檔編號H01M8/04GK101488577SQ20081018950
公開日2009年7月22日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者三木義之, 吉田尚弘, 弓田修, 木村篤史, 白井和成 申請人:豐田自動車株式會社