JP7616089B2

JP7616089B2 - Control device

Info

Publication number: JP7616089B2
Application number: JP2022001156A
Authority: JP
Inventors: 雅憲山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2025-01-17
Anticipated expiration: 2042-01-06
Also published as: JP2023100457A

Description

本開示は、燃料電池へ燃料ガスを供給するための開閉弁を制御する制御装置に関する。 This disclosure relates to a control device that controls an on-off valve for supplying fuel gas to a fuel cell.

特許文献１には、燃料電池システムが開示されている。燃料電池システムは、燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池へと流すための燃料供給流路におけるガス状態を検出するセンサと、センサでの検出値に基づいて開閉弁を制御する制御手段とを備えている。制御手段は、センサで異常が検出されると、開閉弁の開閉動作を停止させる。 Patent Document 1 discloses a fuel cell system. The fuel cell system includes a sensor that detects the gas state in a fuel supply flow path through which fuel gas supplied from a fuel supply source flows to the fuel cell, and a control means that controls an on-off valve based on a value detected by the sensor. When an abnormality is detected by the sensor, the control means stops the on-off valve from opening and closing.

特開２００８－１９８５３５号公報JP 2008-198535 A

ところで、開閉弁は、耐久性向上のために比較的ゆっくりと閉弁することが望ましい。一方、異常時には、開閉弁を素早く閉弁させたいという相反する要求がある。 To improve durability, it is desirable for an on-off valve to close relatively slowly. On the other hand, there is a conflicting requirement to close the on-off valve quickly in the event of an abnormality.

開示される一つの目的は、開閉弁の耐久性の向上と、異常時における開閉弁の閉弁時間の短縮を両立できる制御装置を提供することである。 One disclosed objective is to provide a control device that can simultaneously improve the durability of the on-off valve and shorten the closing time of the on-off valve in the event of an abnormality.

ここに開示された制御装置は、
燃料電池（４０）へ燃料ガスを供給するための開閉弁（２０）を制御する制御装置であって、
駆動電圧源（９０）と開閉弁との間に設けられた第１スイッチ（１２）と、
開閉弁とグランド（９１）との間に設けられた第２スイッチ（１３）と、
開閉弁と電気的に接続され、エネルギーを消費する早切回路（１４）と、
第１スイッチと第２スイッチをスイッチング制御して開閉弁の開閉駆動を制御するものであり、燃料電池に供給する燃料ガスの状態を検出するガス検出装置から燃料ガスの状態を示す異常判定情報を取得する処理装置（１１）と、を備え、
処理装置は、
異常判定情報から燃料ガスの状態が異常であるか否かを判定する異常判定部（Ｓ１２，Ｓ１８）と、
異常判定部にて正常と判定した場合、開閉弁を閉弁する際に、電流が開閉弁を流れ、かつ、電流が早切回路を流れない電流経路となるように第１スイッチと第２スイッチをスイッチング制御する第１スイッチング部（Ｓ２０）と、
異常判定部にて異常と判定した場合、開閉弁を閉弁する際に、電流が開閉弁および早切回路を流れる電流経路となるように第１スイッチと第２スイッチをスイッチング制御する第２スイッチング部（Ｓ１６）と、を備えていることを特徴とする。 The control device disclosed herein comprises:
A control device for controlling an on-off valve (20) for supplying fuel gas to a fuel cell (40), comprising:
a first switch (12) provided between a drive voltage source (90) and the on-off valve;
a second switch (13) provided between the on-off valve and a ground (91);
a quick-cut circuit (14) electrically connected to the on-off valve and consuming energy;
a processing device (11) that controls the opening and closing drive of the on-off valve by switching control of the first switch and the second switch, and acquires abnormality determination information indicating the state of the fuel gas from a gas detection device that detects the state of the fuel gas supplied to the fuel cell,
The processing device includes:
an abnormality determination unit (S12, S18) that determines whether or not the state of the fuel gas is abnormal based on the abnormality determination information;
a first switching unit (S20) that, when the abnormality determination unit determines that the valve is normal, controls switching of the first switch and the second switch so that, when the valve is closed, a current path is established in which a current flows through the valve and a current does not flow through the quick-cut circuit;
The device is characterized by having a second switching unit (S16) that, when the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, performs switching control of the first switch and the second switch so that, when the opening/closing valve is closed, a current path flows through the opening/closing valve and the early-cut circuit.

このように、制御装置は、異常時に、早切回路に電流を流すことでエネルギーの消費を早くして、開閉弁に流れる電流を早く立下げることができる。このため、制御装置は、正常時よりも異常時の方が開閉弁の閉弁時間を短縮できる。また、制御装置は、正常時に、早切回路に電流を流さないので、異常時よりも開閉弁の閉弁時間を遅くできる。したがって、制御装置は、開閉弁の耐久性を向上できる。 In this way, the control device can speed up energy consumption and reduce the current flowing through the on-off valve by passing current through the quick-cut circuit during an abnormality. This allows the control device to shorten the closing time of the on-off valve during an abnormality compared to normal times. Also, because the control device does not pass current through the quick-cut circuit during normal times, it can slow down the closing time of the on-off valve compared to abnormal times. Therefore, the control device can improve the durability of the on-off valve.

この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference symbols in parentheses in this section are illustrative of the corresponding relationships with the embodiments described below, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the detailed description that follows and the accompanying drawings.

実施形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to an embodiment; 実施形態における燃料電池システムにおける電流経路を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing a current path in a fuel cell system according to an embodiment. FIG. 実施形態における早切回路を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a quick-off circuit according to an embodiment. 実施形態におけるコントローラの処理動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a processing operation of a controller in the embodiment. 実施形態におけるコントローラの処理動作を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing a processing operation of a controller in the embodiment.

以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。本実施形態では、制御装置をコントローラ１０に適用している。コントローラ１０は、図１に示す燃料電池システムに含まれている。また、燃料電池システムは、車両の補機類などの電気負荷に電気エネルギーを出力する燃料電池スタック４０を備える燃料電池車両に搭載可能に構成されている。燃料電池システムは、燃料電池スタック４０における燃料ガスおよび酸化剤ガスとの電気化学反応を利用して電気エネルギーを出力するシステムである。なお、本実施形態では、一例として、燃料ガスとして水素ガス、酸化剤ガスとして空気を採用する。 Below, an embodiment for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the control device is applied to a controller 10. The controller 10 is included in the fuel cell system shown in FIG. 1. The fuel cell system is configured to be mountable on a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell stack 40 that outputs electrical energy to an electrical load such as an auxiliary device of the vehicle. The fuel cell system is a system that outputs electrical energy by utilizing an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas in the fuel cell stack 40. In this embodiment, as an example, hydrogen gas is used as the fuel gas and air is used as the oxidant gas.

＜全体構成＞
図１に示すように、燃料電池システムは、主に、コントローラ１０、水素インジェクタ２０、高圧水素タンク３０、燃料電池スタック４０、水素ディテクタ５１、低圧圧力センサ５２、エアコンプレッサ８０などを備えている。 <Overall composition>
As shown in FIG. 1, the fuel cell system mainly comprises a controller 10, a hydrogen injector 20, a high-pressure hydrogen tank 30, a fuel cell stack 40, a hydrogen detector 51, a low-pressure sensor 52, an air compressor 80, and the like.

高圧水素タンク３０は、高圧の水素ガスを貯蔵するための装置である。高圧水素タンク３０は、水素ガスを貯蔵する一つのタンクを備えていてもよいし、複数のタンクを備えていてもよい。高圧水素タンク３０は、燃料電池スタック４０に水素ガスを供給するための流路の一部である第１供給管６１がタンク開閉バルブ７１を介して接続されている。 The high-pressure hydrogen tank 30 is a device for storing high-pressure hydrogen gas. The high-pressure hydrogen tank 30 may include one tank for storing hydrogen gas, or may include multiple tanks. The high-pressure hydrogen tank 30 is connected to a first supply pipe 61, which is part of a flow path for supplying hydrogen gas to the fuel cell stack 40, via a tank opening/closing valve 71.

タンク開閉バルブ７１は、水素ガスの流れを制御するものである。タンク開閉バルブ７１は、例えば、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁を採用できる。タンク開閉バルブ７１は、コントローラ１０によって開閉制御される。 The tank opening/closing valve 71 controls the flow of hydrogen gas. For example, an electrically driven valve whose opening degree can be electrically controlled can be used as the tank opening/closing valve 71. The tank opening/closing valve 71 is controlled to open and close by the controller 10.

燃料電池スタック４０は、電気化学反応を利用して電気エネルギーを出力する。燃料電池スタック４０は、水素ガスと空気燃料ガスが供給される。燃料電池スタック４０は、燃料電池に相当する。 The fuel cell stack 40 outputs electrical energy using an electrochemical reaction. The fuel cell stack 40 is supplied with hydrogen gas and air fuel gas. The fuel cell stack 40 corresponds to a fuel cell.

燃料電池スタック４０は、最小単位となる複数のセルを積層した積層構造（スタック構造）を有している。本実施形態では、いわゆる固体高分子型の燃料電池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）を採用している。なお、燃料電池スタック４０を構成する各セルは、図示しないが、イオン透過性を有する電解質膜の両面に形成された一対の電極（アノード、カソード）からなる膜電極接合体、その膜電極接合体を狭持する一対のセパレータ等を備えている。燃料電池スタック４０は、各セルに対して反応ガスである水素ガスおよび空気が供給されることで、各セル内部で生ずる電気化学反応によって、電気エネルギーを出力する。 The fuel cell stack 40 has a stack structure in which a number of cells, which are the smallest units, are stacked. In this embodiment, a so-called solid polymer electrolyte fuel cell (PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell) is used. Each cell constituting the fuel cell stack 40 includes a membrane electrode assembly (not shown) made up of a pair of electrodes (anode, cathode) formed on both sides of an electrolyte membrane having ion permeability, a pair of separators sandwiching the membrane electrode assembly, and the like. The fuel cell stack 40 outputs electrical energy by electrochemical reactions that occur inside each cell when hydrogen gas and air, which are reactive gases, are supplied to each cell.

ここで、燃料電池スタック４０に対する空気の流れに関する構成を説明する。燃料電池スタック４０は、空気入口部に第３供給管６４が接続されている。第３供給管６４は、エア供給バルブ７３を介して、エアコンプレッサ８０とも接続されている。エアコンプレッサ８０は、大気中から吸入した空気を燃料電池スタック４０へ供給（導入）する。言い換えると、エアコンプレッサ８０は、第３供給管６４とエア供給バルブ７３を介して、空気を燃料電池スタック４０へ圧送する。 Here, the configuration regarding the air flow to the fuel cell stack 40 will be described. The fuel cell stack 40 has a third supply pipe 64 connected to its air inlet. The third supply pipe 64 is also connected to an air compressor 80 via an air supply valve 73. The air compressor 80 supplies (introduces) air drawn from the atmosphere to the fuel cell stack 40. In other words, the air compressor 80 pressurizes and sends air to the fuel cell stack 40 via the third supply pipe 64 and the air supply valve 73.

エアコンプレッサ８０は、例えば、コントローラ１０によって制御される。エアコンプレッサ８０は、コントローラ１０から出力される制御信号に応じて、回転数を可変して、燃料電池スタック４０へ供給する空気供給量を調整する。また、エア供給バルブ７３は、空気の流れを制御するものである。 The air compressor 80 is controlled, for example, by the controller 10. The air compressor 80 varies the rotation speed in response to a control signal output from the controller 10 to adjust the amount of air supplied to the fuel cell stack 40. The air supply valve 73 also controls the flow of air.

燃料電池スタック４０は、空気出口部に排気管６５が接続されている。排気管６５は、排気バルブ７４が設けられている。燃料電池スタック４０内部には、未反応空気や電気化学反応により生成された生成水が存在する。排気管６５および排気バルブ７４は、未反応空気や生成水を燃料電池スタック４０から外部に排出するために設けられている。 An exhaust pipe 65 is connected to the air outlet of the fuel cell stack 40. An exhaust valve 74 is provided on the exhaust pipe 65. Unreacted air and water generated by electrochemical reactions are present inside the fuel cell stack 40. The exhaust pipe 65 and exhaust valve 74 are provided to exhaust the unreacted air and water from the fuel cell stack 40 to the outside.

なお、エア供給バルブ７３および排気バルブ７４は、例えば、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁を採用できる。エア供給バルブ７３および排気バルブ７４は、コントローラ１０によって開閉制御される。 The air supply valve 73 and the exhaust valve 74 can be, for example, electrically driven valves whose opening degree can be electrically controlled. The air supply valve 73 and the exhaust valve 74 are controlled to open and close by the controller 10.

次に、燃料電池スタック４０に対する水素ガスの流れに関する構成を説明する。燃料電池スタック４０は、水素入口部に第２供給管６２が接続されている。第２供給管６２は、水素インジェクタ２０およびタンク開閉バルブ７１を介して、高圧水素タンク３０とも接続されている。水素インジェクタ２０は、第１供給管６１と接続されている。高圧水素タンク３０は、貯蔵している水素ガスを燃料電池スタック４０へ供給する。言い換えると、高圧水素タンク３０は、第１供給管６１と第２供給管６２と水素インジェクタ２０を介して、水素ガスを燃料電池スタック４０へ供給する。 Next, the configuration regarding the flow of hydrogen gas to the fuel cell stack 40 will be described. The fuel cell stack 40 has a second supply pipe 62 connected to the hydrogen inlet. The second supply pipe 62 is also connected to the high-pressure hydrogen tank 30 via the hydrogen injector 20 and the tank opening and closing valve 71. The hydrogen injector 20 is connected to the first supply pipe 61. The high-pressure hydrogen tank 30 supplies the stored hydrogen gas to the fuel cell stack 40. In other words, the high-pressure hydrogen tank 30 supplies hydrogen gas to the fuel cell stack 40 via the first supply pipe 61, the second supply pipe 62, and the hydrogen injector 20.

燃料電池スタック４０は、水素出口部に排水管６３が接続されている。排水管６３は、排水バルブ７２が設けられている。燃料電池スタック４０内部には、液体混じりの使用済みガス（水素オフガス）が存在する。排水管６３および排水バルブ７２は、水素オフガスを燃料電池スタック４０から外部に排出するために設けられている。なお、排水バルブ７２は、例えば、開度を電気的に制御可能な電気的駆動弁を採用できる。排水バルブ７２は、コントローラ１０によって開閉制御される。 A drain pipe 63 is connected to the hydrogen outlet of the fuel cell stack 40. A drain valve 72 is provided on the drain pipe 63. Inside the fuel cell stack 40, there is used gas (hydrogen off-gas) mixed with liquid. The drain pipe 63 and the drain valve 72 are provided to discharge the hydrogen off-gas from the fuel cell stack 40 to the outside. The drain valve 72 can be, for example, an electrically driven valve whose opening can be electrically controlled. The opening and closing of the drain valve 72 is controlled by the controller 10.

水素インジェクタ２０は、開度を電気的に制御可能な一つの電気的駆動弁を備えている。また、水素インジェクタ２０は、複数の電気的駆動弁が並列に配置されていてもよい。水素インジェクタ２０は、コントローラ１０によって、電気的駆動弁の開閉が制御される。水素インジェクタ２０は、開閉弁に相当する。 The hydrogen injector 20 is equipped with one electrically driven valve whose opening degree can be electrically controlled. The hydrogen injector 20 may also have multiple electrically driven valves arranged in parallel. The opening and closing of the electrically driven valve of the hydrogen injector 20 is controlled by the controller 10. The hydrogen injector 20 corresponds to an on-off valve.

水素インジェクタ２０は、金属製の固定部と、固定部に対して摺動可能な金属製の摺動部とを備えている。このため、水素インジェクタ２０は、水素インジェクタ２０は、摺動部と固定部とが接した状態と、摺動部と固定部とが離れた状態をとることになる。水素インジェクタは、摺動部と固定部とが接する際の衝撃を緩和するために、摺動部と固定部との間に、ゴムなどの緩衝部材が設けられている。水素インジェクタ２０は、摺動部と固定部とが衝突する際に、緩衝部材に対する衝撃が、水素インジェクタ２０の寿命に影響する。 The hydrogen injector 20 has a fixed part made of metal and a sliding part made of metal that can slide against the fixed part. Therefore, the hydrogen injector 20 can be in two states: one where the sliding part and the fixed part are in contact, and one where the sliding part and the fixed part are separated. In the hydrogen injector, a buffer member such as rubber is provided between the sliding part and the fixed part to reduce the impact when the sliding part and the fixed part come into contact. When the sliding part and the fixed part collide with each other, the impact on the buffer member affects the lifespan of the hydrogen injector 20.

水素インジェクタ２０は、燃料電池スタック４０に流す水素ガスの量を制御するための装置として機能する。燃料電池スタック４０で消費する水素ガスの量が少ない場合には、水素インジェクタ２０における電気的駆動弁の開度を小さくする。一方、燃料電池スタック４０で消費する水素ガスの量が多い場合には、水素インジェクタ２０における電気的駆動弁の開度を大きくする。ここでの大小は相対的な関係である。つまり、水素インジェクタ２０における電気的駆動弁の開度は、燃料電池スタック４０で消費する水素ガスの量が少ない場合よりも多い場合の方が大きい。なお、水素インジェクタ２０は、複数の電気的駆動弁における開状態とする弁の数によって、燃料電池スタック４０に流す水素ガスの量を制御するものであってもよい。 The hydrogen injector 20 functions as a device for controlling the amount of hydrogen gas flowing to the fuel cell stack 40. When the amount of hydrogen gas consumed by the fuel cell stack 40 is small, the opening of the electrically driven valve in the hydrogen injector 20 is reduced. On the other hand, when the amount of hydrogen gas consumed by the fuel cell stack 40 is large, the opening of the electrically driven valve in the hydrogen injector 20 is increased. The magnitude here is a relative relationship. In other words, the opening of the electrically driven valve in the hydrogen injector 20 is larger when the amount of hydrogen gas consumed by the fuel cell stack 40 is large than when it is small. The hydrogen injector 20 may control the amount of hydrogen gas flowing to the fuel cell stack 40 by the number of electrically driven valves that are opened.

また、水素インジェクタ２０は、第１供給管６１を流れてきた高圧の水素ガスを高圧よりも低い圧力である低圧に減圧する。つまり、燃料電池システムは、高圧水素タンク３０における高圧な水素ガスを水素インジェクタ２０で減圧して燃料電池スタック４０に供給する。このため、第１供給管６１は、高圧配管ともいえる。一方、第２供給管６２は、低圧配管ともいえる。 The hydrogen injector 20 also reduces the pressure of the high-pressure hydrogen gas flowing through the first supply pipe 61 to a low pressure that is lower than the high pressure. In other words, the fuel cell system reduces the pressure of the high-pressure hydrogen gas in the high-pressure hydrogen tank 30 using the hydrogen injector 20 and supplies it to the fuel cell stack 40. For this reason, the first supply pipe 61 can also be considered a high-pressure pipe. On the other hand, the second supply pipe 62 can also be considered a low-pressure pipe.

なお、燃料電池システムは、水素インジェクタ２０と高圧水素タンク３０との間にレギュレータが設けられていてもよい。レギュレータは、第１供給管６１を流れてきた高圧の水素ガスを高圧よりも低い圧力である中圧に減圧する。この場合、水素インジェクタ２０は、レギュレータを通った中圧の水素ガスを中圧よりも低い圧力である低圧に減圧する。 The fuel cell system may be provided with a regulator between the hydrogen injector 20 and the high-pressure hydrogen tank 30. The regulator reduces the pressure of the high-pressure hydrogen gas flowing through the first supply pipe 61 to a medium pressure that is lower than the high pressure. In this case, the hydrogen injector 20 reduces the pressure of the medium-pressure hydrogen gas that has passed through the regulator to a low pressure that is lower than the medium pressure.

水素供給経路の周辺には、水素供給経路から水素ガスが漏れているか否かを検出するため水素ディテクタ５１が設けられている。水素ディテクタ５１は、コントローラ１０と電気的に接続されている。水素ディテクタ５１は、水素供給経路の周辺における水素濃度に応じた電気信号をコントローラ１０に出力する。 A hydrogen detector 51 is provided around the hydrogen supply path to detect whether hydrogen gas is leaking from the hydrogen supply path. The hydrogen detector 51 is electrically connected to the controller 10. The hydrogen detector 51 outputs an electrical signal to the controller 10 that corresponds to the hydrogen concentration around the hydrogen supply path.

水素ディテクタ５１から出力された電気信号は、水素ガスの状態の一つである水素ガス濃度を示す濃度情報に相当する。水素ディテクタ５１から出力された電気信号は、異常判定情報にも相当する。以下、水素ディテクタ５１から出力された電気信号は、濃度情報Ｃ_Ｈとも記載する。また、濃度情報Ｃ_Ｈは、水素ディテクタ値とも記載する。水素ディテクタ５１は、ガス検出装置に相当する。 The electrical signal output from the hydrogen detector 51 corresponds to concentration information indicating the hydrogen gas concentration, which is one state of hydrogen gas. The electrical signal output from the hydrogen detector 51 also corresponds to abnormality determination information. Hereinafter, the electrical signal output from the hydrogen detector 51 will also be referred to as concentration information _CH . In addition, the concentration information _CH will also be referred to as hydrogen detector value. The hydrogen detector 51 corresponds to a gas detection device.

なお、水素供給経路は、高圧水素タンク３０と燃料電池スタック４０との間における水素ガスが流れる経路である。よって、水素供給経路は、水素インジェクタ２０、第１供給管６１、第２供給管６２などを含んでいる。また、水素ディテクタ５１は、水素供給経路の周辺における、水素供給経路から漏れた水素がたまりやすい場所に設けると好ましい。 The hydrogen supply path is the path through which hydrogen gas flows between the high-pressure hydrogen tank 30 and the fuel cell stack 40. Therefore, the hydrogen supply path includes the hydrogen injector 20, the first supply pipe 61, the second supply pipe 62, etc. It is also preferable to install the hydrogen detector 51 in a location near the hydrogen supply path where hydrogen that leaks from the hydrogen supply path is likely to accumulate.

第２供給管６２には、水素ガスの圧力を検出するための低圧圧力センサ５２が設けられている。低圧圧力センサ５２は、コントローラ１０と電気的に接続されている。低圧圧力センサ５２は、第２供給管６２内を流れる水素ガスの圧力に応じた電気信号をコントローラ１０に出力する。 The second supply pipe 62 is provided with a low-pressure pressure sensor 52 for detecting the pressure of hydrogen gas. The low-pressure pressure sensor 52 is electrically connected to the controller 10. The low-pressure pressure sensor 52 outputs an electrical signal to the controller 10 according to the pressure of the hydrogen gas flowing through the second supply pipe 62.

低圧圧力センサ５２から出力された電気信号は、水素ガスの状態の一つである燃料ガス圧力を示す圧力情報に相当する。低圧圧力センサ５２から出力された電気信号は、異常判定情報にも相当する。以下、低圧圧力センサ５２から出力された電気信号は、圧力情報Ｐ_Ｌとも記載する。また、圧力情報Ｐ_Ｌは、低圧圧力値とも記載する。低圧圧力センサ５２は、ガス検出装置に相当する。 The electrical signal output from the low-pressure sensor 52 corresponds to pressure information indicating the fuel gas pressure, which is one state of hydrogen gas. The electrical signal output from the low-pressure sensor 52 also corresponds to abnormality determination information. Hereinafter, the electrical signal output from the low-pressure sensor 52 will also be referred to as pressure information P _L. The pressure information P _L will also be referred to as a low-pressure pressure value. The low-pressure sensor 52 corresponds to a gas detection device.

＜コントローラの構成＞
図２に示すように、コントローラ１０は、ＣＰＵ１１、ハイサイドスイッチ１２、ローサイドスイッチ１３、早切回路１４を備えている。また、コントローラ１０は、第１ダイオード１５１、第２ダイオード１５２、差動増幅回路１６、第１抵抗１７１、第２抵抗１７２、第３抵抗１７３、コンデンサ１８、内部電源１９を備えている。さらに、コントローラ１０は、図示を省略しているＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置も備えている。コントローラ１０は、主に、燃料電池スタック４０へ水素ガスを供給するための水素インジェクタ２０を制御する。よって、コントローラ１０は、水素インジェクタコントローラともいえる。 <Controller configuration>
2, the controller 10 includes a CPU 11, a high-side switch 12, a low-side switch 13, and a fast-off circuit 14. The controller 10 also includes a first diode 151, a second diode 152, a differential amplifier circuit 16, a first resistor 171, a second resistor 172, a third resistor 173, a capacitor 18, and an internal power supply 19. The controller 10 also includes storage devices such as RAM and ROM (not shown). The controller 10 mainly controls a hydrogen injector 20 for supplying hydrogen gas to the fuel cell stack 40. Therefore, the controller 10 can also be called a hydrogen injector controller.

なお、図２では、水素ガスの状態が正常である場合の電流経路を点線で示している。また、図２では、水素ガスの状態が異常である場合の電流経路を一点鎖線で示している。 In FIG. 2, the current path when the hydrogen gas state is normal is shown by a dotted line. In FIG. 2, the current path when the hydrogen gas state is abnormal is shown by a dashed line.

ＣＰＵ１１は、内部電源１９から電力供給される。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、プログラムを実行することで各種処理を行う。例えば、ＣＰＵ１１は、ハイサイドスイッチ１２およびローサイドスイッチ１３をスイッチング制御して、水素インジェクタ２０の開閉駆動を制御する。ＣＰＵ１１は、上位ＥＣＵなどの電子制御装置から出力されるバルブ駆動指令に応じて、ハイサイドスイッチ１２およびローサイドスイッチ１３をスイッチング制御する。 The CPU 11 receives power from the internal power supply 19. The CPU 11 executes programs stored in the ROM. The CPU 11 performs various processes by executing the programs. For example, the CPU 11 controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 to control the opening and closing drive of the hydrogen injector 20. The CPU 11 controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 in response to a valve drive command output from an electronic control device such as a host ECU.

詳述すると、ＣＰＵ１１は、ハイサイドスイッチ１２に駆動信号を出力して、ハイサイドスイッチ１２をスイッチング制御する。ＣＰＵ１１は、ローサイドスイッチ１３に駆動信号を出力して、ローサイドスイッチ１３をスイッチング制御する。なお、ＣＰＵ１１は、ローサイドスイッチ１３をＰＷＭ制御する。ＣＰＵ１１は、処理装置に相当する。 In more detail, the CPU 11 outputs a drive signal to the high-side switch 12 to control the switching of the high-side switch 12. The CPU 11 outputs a drive signal to the low-side switch 13 to control the switching of the low-side switch 13. The CPU 11 PWM controls the low-side switch 13. The CPU 11 corresponds to a processing device.

ハイサイドスイッチ１２は、車両に設けられたバッテリ９０と水素インジェクタ２０との間に設けられている。ハイサイドスイッチ１２は、第１スイッチに相当する。バッテリ９０は、駆動電圧源に相当する。ローサイドスイッチ１３は、水素インジェクタ２０とグランド９１との間に設けられている。ローサイドスイッチ１３は、第２スイッチに相当する。 The high-side switch 12 is provided between a battery 90 provided in the vehicle and the hydrogen injector 20. The high-side switch 12 corresponds to the first switch. The battery 90 corresponds to the drive voltage source. The low-side switch 13 is provided between the hydrogen injector 20 and ground 91. The low-side switch 13 corresponds to the second switch.

ローサイドスイッチ１３は、一例としてＭＯＳＦＥＴを採用している。ローサイドスイッチ１３は、ローサイドスイッチ１３のゲート端子が第２抵抗１７２を介してＣＰＵ１１と接続されている。ローサイドスイッチ１３は、ローサイドスイッチ１３のドレイン端子と水素インジェクタ２０とが第１抵抗１７１を介して接続されている。ドレイン端子と第１抵抗１７１との間には、第１ダイオード１５１のアノード端子が接続されている。第１ダイオード１５１のカソード端子は、バッテリ９０に接続されている。 As an example, a MOSFET is used for the low-side switch 13. The gate terminal of the low-side switch 13 is connected to the CPU 11 via a second resistor 172. The drain terminal of the low-side switch 13 is connected to the hydrogen injector 20 via a first resistor 171. The anode terminal of the first diode 151 is connected between the drain terminal and the first resistor 171. The cathode terminal of the first diode 151 is connected to the battery 90.

早切回路１４は、水素インジェクタ２０と電気的に接続され、エネルギーを消費する回路である。また、早切回路１４は、水素インジェクタ２０を素早く閉弁するための回路である。早切回路１４は、ハイサイドスイッチ１２と水素インジェクタ２０とを接続している電気配線とグランド９１との間に接続されている。また、早切回路１４は、第２ダイオード１５２を介して電気配線と接続されている。第２ダイオード１５２は、アノード端子が早切回路１４と接続され、カソード端子が電気配線と接続されている。 The quick-cut circuit 14 is electrically connected to the hydrogen injector 20 and is a circuit that consumes energy. The quick-cut circuit 14 is also a circuit for quickly closing the hydrogen injector 20. The quick-cut circuit 14 is connected between the electrical wiring that connects the high-side switch 12 and the hydrogen injector 20 and ground 91. The quick-cut circuit 14 is also connected to the electrical wiring via a second diode 152. The second diode 152 has an anode terminal connected to the quick-cut circuit 14 and a cathode terminal connected to the electrical wiring.

早切回路１４は、例えば、図３に示すような回路を採用することができる。早切回路１４は、トランジスタ１４１、ツェナーダイオード１４２、抵抗１４３，１４４を備えている。早切回路１４は、スイッチ１２，１３をスイッチング動作に応じて、水素インジェクタ２０を通る電流経路上に配置可能に構成されている。早切回路１４は、Ｖ_ＣＥ＋Ｒ×Ｉにて電流経路上のエネルギーを消費する。また、早切回路１４は、Ｖ_ＣＥ＋Ｒ×Ｉ＝Ｖ_Ｚ＋Ｖ_ＢＥである。このため、早切回路１４は、Ｖ_Ｚで、水素インジェクタ２０に流れる電流の収束時間を調整できる。しかしながら、早切回路１４は、これに限定されない。 The early-cutting circuit 14 may employ, for example, a circuit as shown in Fig. 3. The early-cutting circuit 14 includes a transistor 141, a Zener diode 142, and resistors 143 and 144. The early-cutting circuit 14 is configured so that the switches 12 and 13 can be placed on the current path passing through the hydrogen injector 20 in accordance with the switching operation. The early-cutting circuit 14 consumes energy on the current path at _VCE + R x I. Furthermore, the early-cutting circuit 14 satisfies _VCE + R x I = _VZ + _VBE . Therefore, the early-cutting circuit 14 can adjust the convergence time of the current flowing through the hydrogen injector 20 at _VZ . However, the early-cutting circuit 14 is not limited to this.

なお、早切回路１４が設けられる位置は、上記に限定されない。早切回路１４は、第２ダイオード１５２のカソード側に設けられていてもよい。さらに、早切回路１４は、第１ダイオード１５１のアノード側やカソード側に設けられていてもよい。 The position where the quick-cut circuit 14 is provided is not limited to the above. The quick-cut circuit 14 may be provided on the cathode side of the second diode 152. Furthermore, the quick-cut circuit 14 may be provided on the anode side or cathode side of the first diode 151.

第１抵抗１７１の両端には、差動増幅回路１６が接続されている。差動増幅回路１６と第１抵抗１７１は、電流モニタ用の回路である。差動増幅回路１６は、出力端が第３抵抗１７３を介してＣＰＵ１１のＡＤ端子に接続されている。第３抵抗１７３は、コンデンサ１８とともにＲＣフィルタを構成している。 The differential amplifier circuit 16 is connected to both ends of the first resistor 171. The differential amplifier circuit 16 and the first resistor 171 form a circuit for monitoring current. The output end of the differential amplifier circuit 16 is connected to the AD terminal of the CPU 11 via the third resistor 173. The third resistor 173 and the capacitor 18 form an RC filter.

ＣＰＵ１１は、上記のように、水素ディテクタ５１や低圧圧力センサ５２が接続されている。ＣＰＵ１１は、濃度情報Ｃ_Ｈおよび圧力情報Ｐ_Ｌを取得する。ＣＰＵ１１は、濃度情報Ｃ_Ｈに基づいて、水素ガスの状態が異常であるか否かを判定（検出）する。ＣＰＵ１１は、濃度情報Ｃ_Ｈを用いる場合、実際に水素ガスが漏れているか否かを検出する。よって、水素ガス濃度の異常の一つは、実際に水素ガスが漏れていることである。 As described above, the hydrogen detector 51 and the low pressure sensor 52 are connected to the CPU 11. The CPU 11 acquires the concentration information _CH and the pressure information _PL . The CPU 11 determines (detects) whether or not the state of hydrogen gas is abnormal based on the concentration information _CH . When the CPU 11 uses the concentration information _CH , it detects whether or not hydrogen gas is actually leaking. Therefore, one of the abnormalities in hydrogen gas concentration is that hydrogen gas is actually leaking.

また、ＣＰＵ１１は、圧力情報Ｐ_Ｌに基づいて、水素ガスの状態が異常であるか否かを判定する。ＣＰＵ１１は、圧力情報Ｐ_Ｌを用いる場合、水素ガスが漏れる予兆があるか否かを検出する。よって、水素ガス濃度の異常の一つは、水素ガスが漏れる予兆があることである。 Furthermore, the CPU 11 determines whether or not the state of the hydrogen gas is abnormal based on the pressure information P _L. When the CPU 11 uses the pressure information P _L , it detects whether or not there is a sign of a hydrogen gas leak. Therefore, one of the abnormalities in the hydrogen gas concentration is the presence of a sign of a hydrogen gas leak.

なお、本実施形態では、制御装置をコントローラ１０に適用した例を採用している。しかしながら、本開示の制御装置は、コントローラ１０に加えて、水素インジェクタ２０を備えていてもよい。また、本開示の制御装置は、燃料電池スタック４０やエア供給バルブ７３などの他の構成要素を備えていてもよい。 In this embodiment, an example is used in which the control device is applied to the controller 10. However, the control device of the present disclosure may include a hydrogen injector 20 in addition to the controller 10. The control device of the present disclosure may also include other components such as a fuel cell stack 40 and an air supply valve 73.

＜コントローラの処理動作＞
コントローラ１０は、車両起動時に、燃料電池スタック４０で発電可能な状態になると図４のフローチャートを開始する。そして、コントローラ１０は、所定時間ごとに、図４のフローチャートを実行する。 <Processing operation of the controller>
When the vehicle is started and the fuel cell stack 40 is ready to generate power, the controller 10 starts the process of the flowchart of Fig. 4. Then, the controller 10 executes the process of the flowchart of Fig. 4 at predetermined time intervals.

ステップＳ１０では、水素ディテクタ値を取得する。ＣＰＵ１１は、水素ディテクタ値である濃度情報Ｃ_Ｈを取得する。 In step S10, the hydrogen detector value is acquired. The CPU 11 acquires concentration information _CH , which is the hydrogen detector value.

ステップＳ１２では、Ｃ_ｔｈ≦Ｃ_Ｈであるか否かを判定する（異常判定部）。Ｃ_ｔｈは、濃度基準値である。濃度基準値Ｃ_ｔｈは、水素ガスが漏れているか否かを検出するための閾値である。濃度基準値Ｃ_ｔｈは、水素ガスが漏れている可能性がある場合の水素ガスの濃度値を採用できる。濃度基準値Ｃ_ｔｈは、予め設定してＲＯＭなどに記憶しておくことができる。よって、濃度基準値Ｃ_ｔｈは、固定値である。 In step S12, it is determined whether _Cth ≦ _CH (abnormality determination unit). _Cth is a concentration reference value. The concentration reference value _Cth is a threshold value for detecting whether hydrogen gas is leaking. The concentration reference value _Cth can be a hydrogen gas concentration value when there is a possibility that hydrogen gas is leaking. The concentration reference value _Cth can be set in advance and stored in a ROM or the like. Therefore, the concentration reference value _Cth is a fixed value.

ＣＰＵ１１は、Ｃ_ｔｈ≦Ｃ_Ｈであると判定した場合、水素ガスの状態が異常、すなわち、実際に水素ガスが漏れているとみなしてステップＳ１６へ進む。図５の例では、ＣＰＵ１１は、タイミングａ３で実際に水素ガスが漏れているとみなす。一方、ＣＰＵ１１は、Ｃ_ｔｈ≦Ｃ_Ｈであると判定しなかった場合、水素ガスの状態が正常、すなわち、実際に水素ガスが漏れていないとみなしてステップＳ１４へ進む。 If the CPU 11 determines that _Cth ≦ _CH , it considers that the hydrogen gas state is abnormal, i.e., that hydrogen gas is actually leaking, and proceeds to step S16. In the example of Fig. 5, the CPU 11 considers that hydrogen gas is actually leaking at timing a3. On the other hand, if the CPU 11 does not determine that _Cth ≦ _CH , it considers that the hydrogen gas state is normal, i.e., that hydrogen gas is not actually leaking, and proceeds to step S14.

なお、図５では、バルブ駆動指令は、水素インジェクタ２０に対する駆動指令である。バルブ電流は、水素インジェクタ２０を流れる電流である。ハイサイド駆動信号は、ハイサイドスイッチ１２に対する駆動信号である。ローサイド駆動信号は、ローサイドスイッチ１３に対する駆動信号である。異常検知は、ステップＳ１２，Ｓ１８で異常を検知したことを示す信号である。 In FIG. 5, the valve drive command is a drive command for the hydrogen injector 20. The valve current is a current flowing through the hydrogen injector 20. The high side drive signal is a drive signal for the high side switch 12. The low side drive signal is a drive signal for the low side switch 13. The abnormality detection is a signal indicating that an abnormality has been detected in steps S12 and S18.

ステップＳ１４では、低圧圧力値を取得する。ＣＰＵ１１は、低圧圧力値である圧力情報Ｐ_Ｌを取得する。 In step S14, the CPU 11 obtains the low pressure value, that is, pressure information _PL , which is the low pressure value.

ステップＳ１８では、Ｐ_ｔｈ≦Ｐ_Ｌであるか否かを判定する（異常判定部）。Ｐ_ｔｈは、圧力基準値である。圧力基準値Ｐ_ｔｈは、水素ガスが漏れる予兆があるか否かを検出するための閾値である。圧力基準値Ｐ_ｔｈは、水素ガスが漏れる予兆がある場合の圧力値（Ｈｉ異常値）を採用できる。圧力基準値Ｐ_ｔｈは、予め設定してＲＯＭなどに記憶しておくことができる。よって、圧力基準値Ｐ_ｔｈは、固定値である。 In step S18, it is determined whether _Pth ≦ P _L (abnormality determination unit). _Pth is a pressure reference value. The pressure reference value _Pth is a threshold value for detecting whether there is a sign of hydrogen gas leakage. The pressure reference value _Pth can be a pressure value (Hi abnormal value) when there is a sign of hydrogen gas leakage. The pressure reference value _Pth can be set in advance and stored in a ROM or the like. Therefore, the pressure reference value _Pth is a fixed value.

ＣＰＵ１１は、Ｐ_ｔｈ≦Ｐ_Ｌであると判定した場合、水素ガスの状態が異常、すなわち、水素ガスが漏れる予兆があるとみなしてステップＳ１６へ進む。図５の例では、ＣＰＵ１１は、タイミングａ２で水素ガスが漏れる予兆があるとみなす。一方、ＣＰＵ１１は、Ｐ_ｔｈ≦Ｐ_Ｌであると判定しなかった場合、水素ガスの状態が正常、すなわち、水素ガスが漏れる予兆がないとみなしてステップＳ２０へ進む。 If the CPU 11 determines that _Pth ≦ P _L , it considers that the hydrogen gas state is abnormal, i.e., that there is a sign of hydrogen gas leakage, and proceeds to step S16. In the example of Fig. 5, the CPU 11 considers that there is a sign of hydrogen gas leakage at timing a2. On the other hand, if the CPU 11 does not determine that _Pth ≦ P _L , it considers that the hydrogen gas state is normal, i.e., that there is no sign of hydrogen gas leakage, and proceeds to step S20.

ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２，Ｓ１８に示すように、異常判定情報から燃料ガスの状態が異常であるか否かを判定する。なお、ステップＳ１０、Ｓ１２の前に、ステップＳ１４，Ｓ１８を実行してもよい。 As shown in steps S12 and S18, the CPU 11 determines whether the state of the fuel gas is abnormal based on the abnormality determination information. Note that steps S14 and S18 may be executed before steps S10 and S12.

ステップＳ１６では、緊急停止制御を行う（第２スイッチング部）。ＣＰＵ１１は、水素インジェクタ２０を閉弁する際に、緊急停止制御を行う。ＣＰＵ１１は、水素インジェクタ２０および早切回路１４を電流が流れる電流経路となるように、ハイサイドスイッチ１２とローサイドスイッチ１３をスイッチング制御する。本実施形態では、ハイサイドスイッチ１２をオフするとともに、ローサイドスイッチ１３をオフするように、スイッチング制御する。この場合の電流経路は、図２の一点鎖線で示すようになる。なお、ステップＳ１６は、異常時におけるコントローラ１０の処理動作といえる。 In step S16, emergency stop control is performed (second switching unit). The CPU 11 performs emergency stop control when closing the hydrogen injector 20. The CPU 11 controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 so that a current path passes through the hydrogen injector 20 and the fast-cut circuit 14. In this embodiment, switching control is performed to turn off the high-side switch 12 and the low-side switch 13. The current path in this case is as shown by the dashed line in Figure 2. Step S16 can be considered a processing operation of the controller 10 in the event of an abnormality.

コントローラ１０は、実際に水素ガスが漏れていると判定した際（異常時）に、水素ガスを遮断する性能を向上できる。言い換えると、コントローラ１０は、実際に水素ガスが漏れていると判定した際に、正常時よりも水素インジェクタ２０を早く閉弁できる。また、コントローラ１０は、水素ガスが漏れる予兆があると判定した際（異常時）に、水素ガスを遮断する性能を向上できる。言い換えると、コントローラ１０は、水素ガスが漏れる予兆があると判定した際に、正常時よりも水素インジェクタ２０を早く閉弁できる。 The controller 10 can improve the performance of cutting off hydrogen gas when it is determined that hydrogen gas is actually leaking (when an abnormality occurs). In other words, when it is determined that hydrogen gas is actually leaking, the controller 10 can close the hydrogen injector 20 earlier than under normal circumstances. The controller 10 can also improve the performance of cutting off hydrogen gas when it is determined that there are signs of hydrogen gas leaking (when an abnormality occurs). In other words, when it is determined that there are signs of hydrogen gas leaking, the controller 10 can close the hydrogen injector 20 earlier than under normal circumstances.

ステップＳ２０では、通常制御を行う（第１スイッチング部）。ＣＰＵ１１は、水素インジェクタ２０を閉弁する際に、通常制御を行う。ＣＰＵ１１は、水素インジェクタ２０に電流が流れ、かつ、早切回路１４に電流が流れない電流経路となるように、ハイサイドスイッチ１２とローサイドスイッチ１３をスイッチング制御する。本実施形態では、ハイサイドスイッチ１２のオンを継続するとともに、ローサイドスイッチ１３をオフするように、スイッチング制御する。 In step S20, normal control is performed (first switching unit). The CPU 11 performs normal control when closing the hydrogen injector 20. The CPU 11 controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 so that a current path is created in which current flows through the hydrogen injector 20 and no current flows through the early-cut circuit 14. In this embodiment, the switching control is performed so that the high-side switch 12 continues to be on and the low-side switch 13 is turned off.

ＣＰＵ１１は、バルブ駆動指令に応じてローサイド駆動信号を停止する。しかしながら、図５のＰ１に示すように、ＣＰＵ１１は、バルブ駆動指令に応じることなく、バルブ電流が０になるまでハイサイド駆動信号の出力を継続する。これによって、ハイサイドスイッチ１２は、バルブ電流が０になるまでオン継続することになる。この場合の電流経路は、図２の点線で示すようになる。なお、ステップＳ２０は、正常時におけるコントローラ１０の処理動作といえる。 The CPU 11 stops the low side drive signal in response to the valve drive command. However, as shown by P1 in FIG. 5, the CPU 11 continues to output the high side drive signal until the valve current becomes zero, without responding to the valve drive command. As a result, the high side switch 12 remains on until the valve current becomes zero. The current path in this case is as shown by the dotted line in FIG. 2. Note that step S20 can be considered a processing operation of the controller 10 under normal conditions.

＜効果＞
以上のように、コントローラ１０は、異常時に、早切回路１４に電流を流すことでエネルギーの消費を早くして、水素インジェクタ２０に流れる電流を早く立下げることができる。このため、コントローラ１０は、正常時よりも異常時の方が水素インジェクタ２０の閉弁時間を短縮できる。一方、コントローラ１０は、正常時に、早切回路１４に電流を流さないので、異常時よりも水素インジェクタ２０の閉弁時間を遅くできる。したがって、コントローラ１０は、水素インジェクタ２０の耐久性を向上できる。つまり、コントローラ１０は、水素インジェクタ２０の耐久性と、異常時における閉弁スピードの向上を両立できる。＜Effects＞
As described above, in the event of an abnormality, the controller 10 causes a current to flow through the early-cutoff circuit 14, thereby accelerating energy consumption and enabling the current flowing through the hydrogen injector 20 to fall off more quickly. As a result, the controller 10 can shorten the valve-closing time of the hydrogen injector 20 in the event of an abnormality compared to normal times. On the other hand, since the controller 10 does not cause a current to flow through the early-cutoff circuit 14 in the event of a normal condition, the controller 10 can slow the valve-closing time of the hydrogen injector 20 compared to normal times. Therefore, the controller 10 can improve the durability of the hydrogen injector 20. In other words, the controller 10 can achieve both improved durability of the hydrogen injector 20 and improved valve-closing speed in the event of an abnormality.

また、言い換えると、正常時、コントローラ１０は、バルブ電流の電流収束をゆっくりとすることで、水素インジェクタ２０の長寿命化に貢献できる。一方、異常時、コントローラ１０は、バルブ電流を早く電流収束させることで、水素インジェクタ２０の遮断性能の向上に貢献できる。遮断性能とは、異常時などにおける水素インジェクタ２０の緊急停止性能や、緊急時にどれだけ早く水素インジェクタ２０を閉弁できるかを示すものである。また、コントローラ１０は、バルブ大流量化、ＬＳＶ化による高出力，高寿命にも貢献することができる。 In other words, under normal circumstances, the controller 10 can contribute to a longer life of the hydrogen injector 20 by slowing down the convergence of the valve current. On the other hand, under abnormal circumstances, the controller 10 can contribute to improving the cut-off performance of the hydrogen injector 20 by quickly converging the valve current. Cut-off performance indicates the emergency stop performance of the hydrogen injector 20 in the event of an abnormality, etc., and how quickly the hydrogen injector 20 can be closed in an emergency. The controller 10 can also contribute to higher output and longer life by increasing the valve flow rate and using an LSV.

図５に示すように、ＣＰＵ１１は、タイミングａ１で通常制御で水素インジェクタ２０を閉弁する。ｔ２は、正常時における、バルブ電流が０になるまでに要する時間である。 As shown in FIG. 5, the CPU 11 closes the hydrogen injector 20 under normal control at timing a1. t2 is the time required for the valve current to reach 0 under normal conditions.

一方、ＣＰＵ１１は、タイミングａ２，ａ３で緊急停止制御を行う水素インジェクタ２０を閉弁する。ＣＰＵ１１は、緊急停止制御を行う水素インジェクタ２０を閉弁する場合、即座に、ハイサイド駆動信号の出力とローサイド駆動信号の出力を停止する。ｔ３は、異常時における、バルブ電流が０になるまでに要する時間である。コントローラ１０は、時間ｔ３＜時間ｔ２とすることができる。 Meanwhile, the CPU 11 closes the hydrogen injector 20 which performs emergency stop control at timings a2 and a3. When the CPU 11 closes the hydrogen injector 20 which performs emergency stop control, it immediately stops outputting the high side drive signal and the low side drive signal. t3 is the time required for the valve current to become 0 in the event of an abnormality. The controller 10 can make time t3 < time t2.

また、コントローラ１０は、正常時と異常時とで電流経路を変えることで、バルブ電流の収束スピードを変化させることができるといえる。 In addition, the controller 10 can change the convergence speed of the valve current by changing the current path between normal and abnormal conditions.

なお、本開示は、水素ディテクタ５１と低圧圧力センサ５２の少なくとも一方が接続されていればよい。つまり、本開示は、水素ガス濃度の異常と、燃料ガス圧力の異常の少なくとも一方を判定するものであればよい。 Note that this disclosure only requires that at least one of the hydrogen detector 51 and the low pressure sensor 52 is connected. In other words, this disclosure only requires that at least one of an abnormality in the hydrogen gas concentration and an abnormality in the fuel gas pressure is determined.

よって、水素ガス濃度の異常のみを判定する場合、ステップＳ１４，Ｓ１８を省略できる。この場合、ＣＰＵ１１は、異常判定情報として濃度情報Ｃ_Ｈのみを取得する。ＣＰＵ１１は、濃度情報Ｃ_Ｈが濃度基準値Ｃ_ｔｈに達していない場合に正常と判定し、濃度情報Ｃ_Ｈが濃度基準値Ｃ_ｔｈ以上の場合に異常と判定する（異常判定部）。よって、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２でＮＯ判定するとステップＳ２０へ進む。これによって、コントローラ１０は、実際に水素ガスが漏れていると判定した際に、水素ガスを遮断する性能を向上できる。 Therefore, when only an anomaly in the hydrogen gas concentration is to be determined, steps S14 and S18 can be omitted. In this case, the CPU 11 acquires only the concentration information _CH as the anomaly determination information. The CPU 11 determines that the concentration information _CH is normal when it has not reached the concentration reference value _Cth , and determines that the concentration information _CH is abnormal when it is equal to or greater than the concentration reference value _Cth (anomaly determination unit). Therefore, when the CPU 11 determines NO in step S12, it proceeds to step S20. This allows the controller 10 to improve its performance in cutting off hydrogen gas when it determines that hydrogen gas is actually leaking.

また、燃料ガス圧力の異常のみを判定する場合、ステップＳ１０，Ｓ１２を省略できる。この場合、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１４から処理を開始する。ＣＰＵ１１は、異常判定情報として圧力情報Ｐ_Ｌのみを取得する。ＣＰＵ１１は、圧力情報Ｐ_Ｌが圧力基準値Ｐ_ｔｈに達していない場合に正常と判定し、圧力情報Ｐ_Ｌが圧力基準値Ｐ_ｔｈ上の場合に異常と判定する（異常判定部）。これによって、コントローラ１０は、水素ガスが漏れる予兆があると判定した際に、水素ガスを遮断する性能を向上できる。 Furthermore, when only the fuel gas pressure abnormality is to be determined, steps S10 and S12 can be omitted. In this case, the CPU 11 starts processing from step S14. The CPU 11 acquires only the pressure information P _L as abnormality determination information. The CPU 11 determines that the pressure information P _L is normal when it has not reached the pressure reference value P _th , and determines that the pressure information P _L is abnormal when it is above the pressure reference value P _th (abnormality determination unit). This allows the controller 10 to improve its performance in cutting off hydrogen gas when it is determined that there is a sign of hydrogen gas leakage.

ステップＳ１６，Ｓ２０における、ハイサイドスイッチ１２とローサイドスイッチ１３のスイッチング制御は、早切回路１４の位置などによって異なる。よって、ステップＳ１６では、水素インジェクタ２０および早切回路１４を電流が流れる電流経路となるように、ハイサイドスイッチ１２とローサイドスイッチ１３をスイッチング制御するものであれば採用できる。一方、ステップＳ２０では、水素インジェクタ２０に電流が流れ、かつ、早切回路１４に電流が流れない電流経路となるように、ハイサイドスイッチ１２とローサイドスイッチ１３をスイッチング制御するものであれば採用できる。 The switching control of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 in steps S16 and S20 differs depending on the position of the early-cut circuit 14, etc. Therefore, in step S16, any method can be used that controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 so that a current path is created through the hydrogen injector 20 and the early-cut circuit 14. On the other hand, in step S20, any method can be used that controls the switching of the high-side switch 12 and the low-side switch 13 so that a current path is created through which current flows to the hydrogen injector 20 and does not flow to the early-cut circuit 14.

本開示は、実施形態に準拠して記述されている。しかしながら、本開示は、上記実施形態や構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 This disclosure has been described with reference to the embodiments. However, this disclosure is not limited to the above-described embodiments and structures. This disclosure also includes various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in this disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and concept of this disclosure.

１０…コントローラ、１１…ＣＰＵ、１２…ハイサイドスイッチ、１３…ローサイドスイッチ、１４…早切回路、１４１…トランジスタ、１４２…ツェナーダイオード、１４３，１４４…抵抗、１５１…第１ダイオード、１５２…第２ダイオード、１６…差動増幅回路、１７１…第１抵抗、１７２…第２抵抗、１７３…第３抵抗、１８…コンデンサ、１９…内部電源、２０…水素インジェクタ、３０…高圧水素タンク、４０…燃料電池スタック、５１…水素ディテクタ、５２…低圧圧力センサ、６１…第１供給管、６２…第２供給管、６３…排水管、６４…第３供給管、６５…排気管、７１…タンク開閉バルブ、７２…排水バルブ、７３…エア供給弁、７４…排気バルブ、８０…エアコンプレッサ、９０…バッテリ、９１…グランド 10...controller, 11...CPU, 12...high side switch, 13...low side switch, 14...fast cut circuit, 141...transistor, 142...zener diode, 143, 144...resistor, 151...first diode, 152...second diode, 16...differential amplifier circuit, 171...first resistor, 172...second resistor, 173...third resistor, 18...capacitor, 19...internal power supply, 20...hydrogen injector, 30...high pressure hydrogen tank, 40...fuel cell stack, 51...hydrogen detector, 52...low pressure sensor, 61...first supply pipe, 62...second supply pipe, 63...drain pipe, 64...third supply pipe, 65...exhaust pipe, 71...tank opening/closing valve, 72...drain valve, 73...air supply valve, 74...exhaust valve, 80...air compressor, 90...battery, 91...ground

Claims

A control device for controlling an on-off valve (20) for supplying fuel gas to a fuel cell (40), comprising:
a first switch (12) provided between a drive voltage source (90) and the on-off valve;
a second switch (13) provided between the on-off valve and a ground (91);
a quick-cut circuit (14) electrically connected to the on-off valve and consuming energy;
a processing device (11) that controls the opening and closing drive of the on-off valve by switching control of the first switch and the second switch, and obtains abnormality determination information indicating a state of the fuel gas from a gas detection device that detects a state of the fuel gas supplied to the fuel cell,
The processing device includes:
an abnormality determination unit (S12, S18) that determines whether or not a state of the fuel gas is abnormal based on the abnormality determination information;
a first switching unit (S20) that controls switching of the first switch and the second switch so that, when the abnormality determination unit determines that the valve is normal, a current path is formed in which a current flows through the valve and a current does not flow through the quick-cut circuit when the valve is closed;
and a second switching unit (S16) that, when the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, switches the first switch and the second switch so that, when the opening/closing valve is closed, a current path flows through the opening/closing valve and the quick-cut circuit.

the processing device acquires, as the abnormality determination information, concentration information indicating a fuel gas concentration, which is one of the states of the fuel gas;
The control device according to claim 1 , wherein the abnormality determination unit determines that the concentration information is normal when the concentration information does not reach a reference concentration value, and determines that the concentration information is abnormal when the concentration information is equal to or greater than the reference concentration value.

the processing device acquires, as the abnormality determination information, pressure information indicating a fuel gas pressure, which is one of the states of the fuel gas;
The control device according to claim 1 , wherein the abnormality determination unit determines that the pressure information is normal when the pressure information does not reach a pressure reference value, and determines that the pressure information is abnormal when the pressure information is equal to or greater than the pressure reference value.

the processing device acquires, as the abnormality determination information, concentration information indicating a fuel gas concentration, which is one of the states of the fuel gas, and pressure information indicating a fuel gas pressure, which is one of the states of the fuel gas;
The control device according to claim 1, wherein the abnormality determination unit determines that the concentration information is normal when the concentration information does not reach a concentration reference value and the pressure information does not reach a pressure reference value, and determines that the concentration information is abnormal when the concentration information is equal to or greater than the concentration reference value or when the pressure information is equal to or greater than the pressure reference value.

a first diode (151) having an anode connected to a wiring connecting the on-off valve and the second switch and a cathode connected to the driving voltage source;
The control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a second diode (152) having an anode connected to the ground and a cathode connected to a wiring connecting the on-off valve and the first switch.