CN100511800C - 气体泄漏探测装置和燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

在燃料电池系统(100)中，探测由燃料气体供应通道(24)供应的燃料气体量和由燃料电池(10)消耗的燃料气体量。通过从供应的燃料气体量减去消耗的燃料气体量，计算供应燃料气体量和消耗的燃料气体量之间的差值。泄漏探测通道(Cx)中的燃料气体的压力、探测的燃料气体的压力变化可以被探测，因此可以探测由于燃料气体的压力变化而引起的气体泄漏探测通道(Cx)中的燃料气体的变化量。通过从该差值减去气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量，校正该差值。当校正的差值等于或大于预定值时，在泄漏探测通道(Cx)中探测到燃料气体泄漏。

Description

气体泄漏探测装置和燃料电池系统

技术领域

本发明涉及用于探测燃料电池系统中的燃料气体泄漏的方法和装置。

背景技术

最近，燃料电池作为新的能源被受到关注。燃料电池使用氧气和适当的燃料气体如氢气产生电力。典型的燃料电池系统包括燃料气体供应通道、燃料气体排放通道以及气体循环通道。燃料气体通过燃料气体供应通道提供给燃料电池。燃料气体通过燃料气体排放通道从燃料电极(下面，称为“阳极”)排出(排放)。排出的燃料气体通过气体循环通道回流到燃料气体供应通道。下面，燃料气体供应通道、燃料气体排放通道、气体循环通道以及燃料气体可以通过的其他通道将被共同地称为“阳极系统通道”。

可以探测阳极系统通道中的燃料气体泄漏的技术是已知的。在日本专利申请公开号JP2004-281132A(下面，称为“JP2004-281132A)中公开了这种技术的例子。具体，JP2004-281132A描述了通过将由氢气流量计(HFM)等等所探测的阳极系统通道中流动的燃料气体量与由燃料电池产生电力而消耗的燃料气体量、通过燃料电池的电解质膜片从阳极系统通道流到氧电极的燃料气体量以及通过燃料气体排放通道的排出的(排放的)气体量相比较，来探测气体泄漏。

亦即，根据JP2004-281132A的公开，通过将探测的阳极系统通道中流动的燃料气体量与1)由燃料电池产生电力消耗，2)从阳极系统通道通过燃料电池的电解质膜片流到氧电极，以及3)通过燃料气体排放通道排出(排放)的燃料气体量相比较，探测气体泄漏，因为这些是导致阳极系统通道中流动的燃料气体的探测量波动的因数。但是，JP2004-281132A中公开的技术未考虑可能导致阳极系统通道中流动的燃料气体量波动的其他因数，因此该技术降低了气体泄漏探测的精确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以提高探测燃料电池中的燃料气体泄漏的精确度的技术。

本发明的第一方面涉及一种用于探测燃料电池系统中的燃料气体泄漏的气体泄漏探测装置。该燃料电池系统包括燃料电池、燃料气体供应源、供应通道、排放通道以及放气阀。燃料气体通过供应通道从燃料气体供应源提供给燃料电池。燃料气体通过排放通道从燃料电池排出。在排放通道中设置放气阀，该放气阀调整从燃料电池排出的燃料气体量。气体泄漏探测装置包括供应通道中的供应量探测器，该供应量探测器探测供应的燃料气体量。该供应通道包括位于供应量探测器下游的第一通道。该燃料电池包括通过其流动燃料气体的第二通道。该排放通道包括位于放气阀上游的第三通道。该气体泄漏探测装置还包括消耗量计算器、压力探测器、变化量计算器、差量计算器以及燃料气体泄漏探测器。该消耗量计算器计算由燃料电池消耗的燃料气体量。该压力探测器探测该气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力，该气体泄漏探测通道包括第一通道、第二通道和第三通道。该变化量计算器使用探测的压力获得燃料气体的压力变化，以及计算由于燃料气体的压力变化而引起的气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量。该差量计算器通过从供应的燃料气体量减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量，计算供应的燃料气体的探测量与消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体变化量之和之间的差异。当该差异等于或大于第一预定值时，该燃料气体泄漏探测器判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

具有上述结构的气体泄漏探测装置可以准确地判定是否存在燃料气体泄漏，即使当由于燃料电池的工作状态变化而引起气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力变化时。

该气体泄漏探测通道也可以包括循环通道。在供应量探测器的位置下游，循环通道的一端被连接到供应通道，以及循环通道的另一端被连接到排放通道。该燃料气体通过循环通道从排放通道回流到供应通道，以便可以重复利用该燃料气体。

利用该结构，该气体泄漏探测装置可以探测循环通道中存在的任意燃料气体泄漏。

该燃料电池系统可以包括在循环通道中设置的循环泵，该循环泵从排放通道传送燃料气体到供应通道。该气体泄漏探测装置可以包括用于校正由供应量探测器探测的供应燃料气体量以降低由循环泵产生的脉动影响的校正部分。该差量计算器通过从供应的燃料气体的校正量中减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量计算该差值。

该结构降低由于循环泵的脉动而引起的由供应量探测器探测的供应燃料气体的变化量。因此，该供应量探测器可以准确地探测供应的燃料气体量。

该气体泄漏探测装置可以包括渗透燃料气体量探测器，该渗透燃料气体量探测器探测从燃料电极通过燃料电池的电解质膜片流到燃料电池的氧电极的燃料气体量。该差量计算器通过从由供应量探测器探测的供应燃料气体量中减去消耗的燃料气体量、气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量以及从燃料电极通过电解质膜片流出到氧电极的燃料气体量，可以计算所探测的供应燃料气体量与由消耗的燃料气体量、气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量以及从燃料电极通过电解质膜片流到氧电极的燃料气体量所组成的总和之间的差异。

利用该结构，该气体泄漏探测装置可以准确地探测燃料气体通过电解质膜片从燃料电极流到燃料气体的氧电极的地点可能发生的任意燃料气体泄漏。

该气体泄漏探测装置可以包括排放量探测部分，探测放气阀被打开时从放气阀排出的燃料气体量。该差量计算器通过从供应燃料的探测量中减去消耗的燃料量、气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量以及从放气阀排放的燃料气体量，计算由供应量探测器探测的供应燃料气体量和由消耗的燃料量、气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量以及从放气阀排放的燃料气体量所组成的总和之间的差异。

利用该结构，该气体泄漏探测装置可以准确地探测从放气阀排放燃料气体时的燃料气体泄漏。

该气体泄漏探测装置可以如下配置。该气体泄漏探测通道包括多个部分。该压力探测器探测气体泄漏探测通道中的多个部分的每一个中的燃料气体的压力。该变化量计算器获得每个部分中的燃料气体的探测压力的变化；该变化量计算器获得由于相应部分中的燃料气体的压力变化而引起的每个部分中的燃料气体的变化量；以及该变化量计算器通过累积所有部分中的燃料气体的变化量，计算气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量。

利用该结构，变化量计算器计算由于相应部分中的压力变化而引起的每个部分中的燃料气体的变化量。每个部分中的燃料气体具有不同的压力。该变化量计算器通过累积所有部分中的燃料气体的变化量，计算气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量。因此，该气体泄漏探测装置可以准确地探测燃料气体泄漏。

该燃料电池系统可以包括在供应通道中设置的卸压阀门，该卸压阀门降低燃料气体的压力。该气体泄漏探测装置可以包括探测燃料气体量的数量探测器和泄漏判定许可部分。在供应通道中设置数量探测器，使得卸压阀门位于数量探测器和供应量探测器之间。在通过供应量探测器探测的供应燃料气体量和通过数量探测器探测的燃料气体量之间的差异处于预定范围的情况下，泄漏判定许可部分允许燃料气体泄漏探测器判定是否存在燃料气体泄漏。如果通过供应量探测器探测的供应燃料气体量和通过数量探测器探测的燃料气体量之间的差异在预定的范围内，那么该两个数量可以是相等的。

利用该结构，不需要考虑气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力变化，这提高了气体泄漏探测精确度。

当通过供应量探测器探测的供应燃料气体量和通过数量探测器探测的燃料气体量是恒定的，但是该数量之间的差异不在预定范围内时，该燃料气体泄漏探测器可以判定供应通道中的供应量探测器和数量探测器之间存在燃料气体泄漏。

利用该结构，当在供应通道中的供应量探测器和数量探测器之间存在燃料气体泄漏时，该泄漏探测装置可以容易地探测气体泄漏。

该燃料电池系统可以包括位于供应量探测器的上游、在供应通道中设置的关断阀，当关闭时，关断燃料气体的供应。当关闭该关断阀切断燃料气体的供应时，在供应量探测器探测到在与提供燃料气体的方向相反的方向中有多于预定量的燃料气体流动的情况下，该气体泄漏探测装置的燃料气体泄漏探测器可以判定供应量探测器的位置上游和关断阀的下游处的供应通道中存在燃料气体泄漏。

利用该结构，当在供应量探测器的位置上游和关断阀的下游处，在气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏时，该泄漏探测装置可以容易地探测燃料气体泄漏。此外，基于由供应量探测器探测的燃料气体量，可以容易地获得泄漏的燃料气体量。

该燃料电池系统可以包括位于供应量探测器的上游，在供应通道中设置的关断阀，当关闭时，关断燃料气体的供应。当关断阀被关闭以及燃料电池不产生电力时，在供应量探测器探测到在供应燃料的方向上有多于预定量的燃料气体流动的情况下，该燃料气体泄漏探测器可以判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

利用该结构，该泄漏探测装置可以容易地探测气体泄漏探测通道中的燃料气体泄漏。此外，基于由供应量探测器探测的燃料气体量，可以容易地获得泄漏的燃料气体量。

在该气体泄漏探测装置中，该燃料气体泄漏探测器可以停止执行判定是否存在燃料气体泄漏的工序，在燃料气体泄漏探测器执行该工序时要求增加燃料电池输出的情况下。

该结构防止由于燃料电池的输出增加而引起的气体泄漏探测精确度的降低，这避免探测燃料气体泄漏的误差。

该气体泄漏探测装置可以包括第一压力差探测器和第一数量估计部分。第一压力差探测器探测供应量探测器的上游位置的供应通道中的上游压力和供应量探测器的下游位置的供应通道中的下游压力。第一压力差探测器通过从上游压力减去下游压力获得上游压力和下游压力之间的压力差。第一量估计部分，基于该压力差，估计供应量探测器中流动的燃料气体量。在通过第一数量估计部分估计的燃料气体量和通过供应量探测器探测的供应燃料气体量之间的差值的绝对值等于或大于第二预定值的情况下，该燃料气体泄漏探测器可以判定供应量探测器中存在异常。

利用该结构，可以容易地探测供应量探测器中的异常。这防止供应量探测器错误地探测燃料气体量，这提高了气体泄漏探测精确度。

该燃料电池系统可以包括位于供应量探测器的位置上游或下游的供应通道中设置的调节器。该气体泄漏探测装置可以包括第二压力差探测器和第二数量估计部分。第二压力差探测器探测调节器的上游位置的供应通道中的上游压力和调节器的下游位置处的供应通道中的下游压力。第二压力差探测器通过从上游压力减去下游压力，获得上游压力和下游压力之间的压力差。第二数量估计部分基于由第二压力差探测器获得的压力差，估计调节器中流动的燃料气体量。当通过第二数量估计部分估计的燃料气体量和通过供应量探测器探测的供应燃料气体量之间的差值的绝对值等于或大于第三预定值的情况下，该燃料气体泄漏探测器可以判定供应量探测器中存在异常。

利用该结构，可以容易地探测供应量探测器中的异常。这防止供应量探测器错误地探测燃料气体量，这提高了气体泄漏探测精确度。

本发明的第二方面涉及一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括燃料电池、燃料气体供应源、供应通道、排放通道、放气阀以及供应量探测器。该燃料气体通过供应通道从燃料气体供应源提供给燃料电池。通过排放通道从燃料电池排放燃料气体。在排放通道中设置放气阀，该放气阀调整从燃料电池排放的燃料气体量。在供应通道中设置供应量探测器，该供应量探测器探测供应的燃料气体量。该供应通道包括供应量探测器下游的第一通道。该燃料电池包括通过其流动燃料气体的第二通道。该排放通道包括放气阀上游的第三通道。燃料电池系统还包括压力探测器、消耗量计算器、变化量计算器、差量计算器以及燃料气体泄漏探测器。该压力探测器探测气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力，该气体泄漏探测通道包括第一通道、第二通道和第三通道。该消耗量计算器计算由燃料电池消耗的燃料气体量。该变化量计算器使用探测的压力获得燃料气体的压力变化，并计算由于燃料气体压力变化而引起的气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量。该差量计算器通过从探测的供应燃料气体量减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量，计算消耗的燃料气体量与气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量之和与探测的供应燃料气体量之间的差值。当该差值等于或大于预定值时，该燃料气体泄漏探测器判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

具有上述结构的燃料电池系统可以准确地燃料气体泄漏，即使当气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力由于燃料电池的工作状态变化而变化时。

本发明不局限于上述方面。本发明可以被实现作为用于气体泄漏探测装置或燃料电池系统的控制方法。此外，可以以用于控制方法或气体泄漏探测装置的计算机程序的形式，以其中存储计算机程序的存储介质的形式，以用载波传送包含计算机程序的数据信号的形式等等实现本发明。

当本发明被配置为计算机程序、其中存储计算机程序的存储介质等等时，计算机程序可以控制上述气体泄漏探测装置的整个功能，或可以仅仅控制根据本发明的功能。

附图说明

参考附图从下面描述示例性实施例，将使本发明的上述及更多的目的、特点和优点变得明白，其中相同的附图标记用来标识类似的元件以及其中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的燃料电池系统100的结构框图；

图2示出了本发明的第一实施例中的阳极系统通道的放大部分的说明性视图；

图3示出了根据第一实施例的氢气泄漏探测工序的流程图；

图4是说明阿列纽斯曲线的视图，表示单位时间渗透的氢气量和电池温度之间的关系。

图5示出了根据本发明的第二实施例的燃料电池系统110的结构框图；

图6A示出了在第二实施例中用于氢气泄漏探测的准备工序的流程图；

图6B和6C示出了根据第二实施例的氢气泄漏探测工序的流程图；

图7示出了第二实施例中的阳极系统通道的放大部分的说明性视图；

图8示出了根据本发明的第三实施例的氢气泄漏探测工序的流程图；以及

图9示出了第三实施例中的阳极系统通道的放大部分的说明性视图；

具体实施方式

下面，将按以下顺序描述本发明的实施例。

A.第一实施例

A1.气体泄漏探测装置的整个结构

A2.氢气泄漏探测工序

B.第二实施例

C.第三实施例

D.改进例子

A.第一实施例

A.燃料电池系统的整个结构

图1示出了根据本发明的第一实施例的燃料电池系统100的结构框图。该燃料电池系统100包括燃料电池10、氢气罐20、氢气流量计(下面称为“HFM”)300、压力探测器310和340、电流传感器320、温度传感器330、鼓风机30、控制部分400、加湿器60以及循环泵250。

燃料电池10是高分子电解质燃料电池。该燃料电池具有其中层叠多个电池(未示出)的层叠结构。在每个电池中，在上电解质膜片(未示出)的一侧上设置氢电极(未示出：下面，称为“阳极”)，以及在电解质膜片的另一侧上设置氧电极(未示出：下面，称为“阴极”)。包含氢气的燃料气体被提供给每个电池的阳极，以及包含氧气的氧化气体被提供给阴极。这导致电化学反应继续进行，产生电动势。燃料电池10中产生的电力被提供给连接到燃料电池10的预定负载(未示出)。尽管结合高分子电解质燃料电池描述本发明，但是可能用于其他燃料电池的环境，例如，具有氢气分隔膜的燃料电池、碱性水溶液电解质燃料电池、磷酸电解质燃料电池、熔融的碳酸盐电解质燃料电池等。燃料电池10中燃料气体流动的通道将被称为“燃料气体通道25”。

鼓风机30为燃料电池10的阴极提供用作氧化气体的空气。鼓风机30通过阴极气体供应通道34连接到燃料电池10的阴极。加湿器60被设置在阴极气体供应通道34中。来自鼓风机30的空气被加湿器60湿润。然后，该空气被提供给燃料电池10。在燃料电池10中设置阴极放电气体通道36。在发生电化学反应之后，通过阴极排气通道36从阴极排放废气(下面，称为“阴极排放气体”)到大气。

在氢气罐20中，在高压条件下存储氢气。氢气罐20通过燃料气体供应通道24连接到燃料电池10的燃料气体通道25。在燃料气体供应通道24中，关断阀200、第一调节器210、HFM 300以及第二调节器220从氢气罐20到燃料电池10按有序态设置。当关断阀200被关闭时，它关断来自氢气罐20的氢气(即，燃料气体)的供应，以及当打开时，它允许氢气从氢气罐20流动。控制部分400(之后描述)控制关断阀200。在从氢气罐20提供高压氢气到燃料气体供应通道24之后，第一调节器210对燃料气体的压力进行初调。在燃料气体通过HFM300之后，第二调节器220对燃料气体的压力进行二次调整。然后，该燃料气体被提供给燃料电池10的阳极。第一压力调整和第二压力调整的目标值被适当地设置，根据燃料电池系统100的设计。

HFM 300测量在第一调节器210在燃料气体供应通道24中进行初压调整之后每单位时间流动的燃料气体量(下面，称为“单位时间燃料气体量”)。单位时间燃料气体量用Nl/min表示(即，用标准状态表示)。被HFM 300测量的单位时间燃料气体量被传输到泄漏探测执行部分410(之后描述)。

在燃料气体供应通道24中，在HFM 300和第二调节器220之间设置压力探测器310。压力探测器310测量第一调节器210进行初压调整之后的燃料气体的压力值(Pa：帕斯卡)。通过压力探测器310测量的压力值被传输到泄漏探测执行部分410(之后描述)。燃料气体供应通道24可以被认为是根据本发明的供应通道。

氢气罐20可以被认为是根据本发明的燃料气体供应源。但是，代替氢气罐20，可以提供重整装置。通过重整乙醇、碳氢化合物、醛等等该重整装置产生氢气，并通过关断阀200等等提供该氢气给燃料气体通道25。

燃料电池10的燃料气体通道25被连接到燃料气体排放气体通道26。在燃料气体排气通道26中设置放气阀240。当燃料电池系统100工作时，在电化学反应中使用燃料气体之后，从阳极排放燃料气体。由于以下原因，以给定的时间间隔，燃料气体从放气阀240通过燃料气体排气通道26排放(排放)到大气。当燃料电池系统100工作时，燃料气体可以包含多余的气体，即，氢气以外的其他气体。多余气体的例子是氮气，从阴极通过电解质膜片流向阳极。多余气体在燃料电池系统100中循环，而不被消耗，如之后所述。这逐渐地增加燃料气体中的多余气体的浓度，减小燃料电池10的电力产生效率。因此，控制部分400(之后描述)控制放气阀240，以在给定时间间隔时排放包含多余气体的燃料气体。燃料气体排气通道26可以被认为是根据本发明的排放通道。放气阀240可以被认为是根据本发明放气阀。

当除氢气分隔膜燃料电池以外的燃料电池被用作燃料电池10时，或当燃料电池10用于某些环境时，燃料气体也可以包含除氮气以外的其他多余气体。

在其中从燃料电池10排放燃料气体的方向(下面，称为“排气方向”)上，在放气阀240的上游位置，气体循环通道28的一端被连接到燃料气体排放通道26。气体循环通道28的另一端被连接到燃料气体供应通道24。在气体循环通道28中设置循环泵250。循环泵250在压力条件下传送燃料气体到燃料气体供应通道24，通过气体循环通道28。燃料气体通过气体循环通道28循环。因此，从阳极排放的燃料气体中包含的氢气被循环，以及被重复利用。控制部分400(之后描述)控制循环泵250。气体循环通道28可以被认为是根据本发明的循环通道。循环泵250可以被认为是根据本发明的循环泵。下面，燃料气体供应通道24、燃料气体通道25、燃料气体排放通道26以及气体循环通道28将被共同地称为“阳极系统通道”。

在燃料气体通道25连接到燃料气体排放通道26的地点和燃料气体排放通道26被连接到气体循环通道28的地点之间的位置处，在燃料气体排放通道26中设置压力探测器340。压力探测器340测量从燃料气体通道25流动的燃料气体的压力值(Pa：帕斯卡)。通过压力探测器340测量的压力值被传输到泄漏探测执行部分410(之后描述)。

此外，燃料电池10设有测量由燃料电池10产生的电流值(A：安培)的电流传感器320。燃料电池10设有温度传感器330，测量燃料电池的工作温度(该工作温度被估计与每个电池的温度几乎相同。因此，下面该工作温度将被称为“电池温度T”(K：开尔文))。被电流传感器320测量的电流值和被温度传感器330测量的电池温度值被传送到泄漏探测执行部分410(之后描述)。温度传感器330测量给定部分的燃料电池10的典型温度。例如，温度传感器330在提供给燃料电池10的冷却剂被排出的冷却剂出口(未示出)处，测量燃料电池10的温度。

控制部分400被配置为包括微计算机的逻辑电路。更具体地说，控制部分400包括中央处理器(未示出)、ROM(未示出)、RAM(未示出)、输入/输出端口等等。CPU根据预设控制程序执行预定的计算。用于执行计算所需要的控制程序、控制数据等等被存储在ROM中。CPU执行计算需要的数据被临时地读和写入RAM中。信号被输入到输入端口和从输出端口输出。控制部分400获得关于负载请求等等的消息，并输出驱动信号到构成燃料电池系统100的装置，如鼓风机30、加湿器60、关断阀200、循环泵250和放气阀240。因此，控制部分400考虑整个燃料电池系统100的工作状态控制这些装置。

控制部分400用作泄漏探测执行部分410。泄漏探测执行部分410从HFM 300、压力探测器310、电流传感器320、温度传感器330以及压力探测器340接收测量值。因此，泄漏探测执行部分410执行之后描述的氢气泄漏探测处理。

图2示出了该实施例中的放大的阳极系统通道的说明性视图。如图2所示，在该实施例中，在其中燃料气体被提供给燃料电池10的方向上(下面，称为“气体供应方向”)，第一调节器210的上游的燃料气体供应通道24的一部分可以被称为“高压部分”，因为在阳极系统通道中，该部分中的压力是高的。第一调节器210和第二调节器220之间的部分燃料气体供应通道24可以被称为“中压部分”。中压部分中的压力低于高压部分中的压力，因为中压部分位于第一调节器210的下游。气体供应方向上的第二调节器220的下游的燃料气体供应通道24的一部分可以被称为“低压部分”。低压部分中的压力低于中压部分中的压力，因为低压部分位于第二调节器220的下游。

被图2中的虚线围绕的通道可以被称为“泄漏探测通道Cx”。亦即，泄漏探测通道Cx包括气体供应方向上的HFM 300的下游的燃料气体供应通道24的一部分、燃料气体通道25、气体排放方向上的放气阀240的上游的燃料气体排放通道26的一部分、以及气体循环通道28。

被压力探测器340测量的压力值被认为是泄漏探测通道Cx中的低压部分中的典型压力值。被压力探测器310测量的压力值被认为是泄漏探测通道Cx中的中压部分中的典型压力值。

但是，因为氢气(燃料气体)是高度易燃的，通常假定氢气从阳极系统通道等等泄漏，执行氢气泄漏探测工序。由此，在该实施例中，当燃料电池10工作时，执行氢气泄漏探测工序，以便探测来自图2所示的阳极系统通道中的泄漏探测通道Cx的氢气的泄漏。下面，将描述氢气泄漏探测工序。

图3示出了该实施例中的氢气泄漏探测工序的流程图。在燃料电池10工作时的预定间隔的时间点(下面，称为“泄漏探测时间点”)，执行该实施例中的氢气泄漏探测工序。在氢气泄漏探测工序中，它判定在泄漏探测时间点到达之后α秒的时间期间，在泄漏探测通道Cx中氢气是否泄漏。下面，α秒的时间可以被称为“泄漏探测时段X”，因为在该时段期间执行泄漏探测。亦即，假定关断阀200被打开和从氢气罐20提供氢气(燃料气体)到燃料气体供应通道24，执行氢气泄漏探测工序。在第二实施例中，在相同的假定上执行氢气泄漏探测工序。

在该氢气泄漏探测工序中，基于泄漏探测时段X期间由HFM300探测的单位时间燃料气体量计算流入泄漏探测通道Cx的燃料气体量(下面，称为“探测的燃料气体量Q”)。此外，在泄漏探测时段X期间，计算被燃料电池10在产生电力的过程中消耗的燃料气体(氢气)量(下面，称为“消耗量Q1”)、从燃料气体通道25通过燃料电池10的电解质膜片流动到阴极的燃料气体量(氢气)(下面，称为“渗透量Q2”)以及从泄漏探测通道Cx通过放气阀240排放的(排放)的燃料气体量(下面，称为“排放量Q3”)。此外，在该实施例中，探测泄漏探测时段X(即，从开始到泄漏探测时段结束)期间的泄漏探测通道Cx中的燃料气体的变化量。换句话说，探测由于泄漏探测时段X期间的泄漏探测通道Cx中的燃料气体压力的变化所导致的泄漏探测通道Cx中的燃料气体的变化量。下面，泄漏探测通道Cx中的燃料气体的变化量将被称为“变化量Q4”。探测的燃料气体量Q包括消耗量Q1、渗透量Q2、排放量Q3以及变化量Q4。因此，通过从探测的燃料气体量Q减去消耗量Q1、渗透量Q2、排放量Q3和变化量Q4，计算估计的泄漏燃料气体量(下面，称为“估计泄漏量(ΔQx)。接下来，通过将估计的泄漏量与预定阈值相比较，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏。

如上所述，变化量Q4是由于泄漏探测时段X期间(即，从泄漏探测时段X开始至结束)的泄漏探测通道Cx中的燃料气体的压力变化而引起的泄漏探测通道Cx中的燃料气体变化量。流入泄漏探测通道Cx的燃料气体量增加或减小，例如，a)其中，通过打开放气阀24排放燃料气体，进而导致在泄漏探测时段X期间，泄漏探测通道Cx中的压力急剧地变化，或b)其中，在泄漏探测时段X结束时，由于第一和第二调节器210和220的压力调整性能，泄漏探测通道Cx中的压力被调整为低于泄漏探测时段X开始时泄漏探测通道Cx中的压力。

在氢气泄漏探测工序中，首先，泄漏探测执行部分410计算泄漏探测时段X期间的探测燃料气体量Q(Nl)。更具体地说，在泄漏探测时段X期间，泄漏探测执行部分410持续从HFM300获得单位时间燃料气体量，并通过累积单位时间燃料气体量，计算探测的燃料气体量Q(Nl)。

泄漏探测执行部分410计算泄漏探测时段X期间的消耗量Q1(步骤S110)。更具体地说，泄漏探测执行部分410从电流传感器320接收平均电流值Iav(A)，平均电流值Iav(A)是由燃料电池10产生的电流平均值。泄漏探测执行部分410使用平均电流值Iav和燃料电池10中的电池数目Nc计算泄漏探测时段X((秒)期间的消耗量Q1，根据如下所述的公式(1)。依据标准状态表示根据公式(1)计算的消耗量Q1：

$Q1=\underset{t}{\overset{t+\mathrm{\α}}{\∫}}\frac{\mathrm{Iav}}{96485}\×\frac{\mathrm{Nc}}{2}\×22.4\mathrm{dt}\left(\mathrm{Nl}\right)\·\·\·\left(1\right)$

此外，泄漏探测执行部分410计算泄漏探测时段X期间的渗透量Q2(Nl)(步骤S120)。

图4是说明阿列纽斯曲线的视图，表示单位时间渗透的氢气量和电池温度之间的关系。图4中的阿列纽斯曲线示出了电池温度T(K)和单位时间渗透量(Nl/min)，亦即每单位时间(min)渗透电解质膜片的燃料气体量(氢气)，之间的关系。在燃料电池10实际工作的情况下，使用包括与燃料电池10相同的电解质膜片(例如，其膜片压力、材料、尺寸等等与燃料电池10的电解质膜片相同的电解质膜片)的燃料电池，以经验的方式判定阿列纽斯曲线。

更具体地说，泄漏探测执行部分410从温度传感器330接收泄漏探测时段X期间的平均电池温度Tav(K)。泄漏探测执行部分410使用阿列纽斯曲线(图4)基于平均电池温度Tav获得单位时间渗透量Q2a。然后，泄漏探测执行部分410使用如下所述的公式(2)计算标准状态中的渗透量Q2。

$Q2=\frac{Q2a}{60}\×\mathrm{\α}\left(\mathrm{Nl}\right)\·\·\·\left(2\right)$

接下来，泄漏探测执行部分410计算泄漏探测时段X期间的排放量Q3(Nl)(步骤S130)。更具体地说，在泄漏探测时段X期间，泄漏探测执行部分410持续从压力探测器340接收泄漏探测通道Cx中的低压部分(下面，称为“低压部分压力P1”)中的压力(读数)，以及从温度传感器330接收电池温度T(读数)。下面，在泄漏探测时段X期间的时间点t探测的低压部分压力P1将被称为“瞬时低压部分压力P1(t)”。在泄漏探测时段X期间的时间点t探测的电池温度T将被称为“瞬时电池温度T(t)”。泄漏探测执行部分410根据如下所述的公式(3)计算泄漏探测时段X期间的时间点t的瞬时排放量Q3a(t)。然后，泄漏探测执行部分410根据如下所述的公式(4)基于瞬时排放量Q3a(t)计算排放量Q3。在公式(3)中，S表示气体被排放时放气阀24的有效截面面积，以及Pg表示大气压。此外，依据标准状态表示瞬时排放量Q3a(t)。因此，依据标准状态表示排放量Q3。

$Q3a\left(t\right)=226.3\×S\×\sqrt{\mathrm{Pg}(\mathrm{Pl}\left(t\right)-\mathrm{Pg})}-\sqrt{\frac{273}{T\left(t\right)}}(\mathrm{Nl}/\min )\·\·\·\left(3\right)$

$Q3=\underset{t}{\overset{t+\mathrm{\α}}{\∫}}\frac{Q3a\left(t\right)}{60}\mathrm{dt}\left(\mathrm{Nl}\right)\·\·\·\left(4\right)$

接着，泄漏探测执行部分410计算泄漏探测时段X过程中的变化量Q4(Nl)(步骤S140)。如上所述，泄漏探测通道Cx包括低压部分和中压部分。由于通过第二调节器220执行压力调整，低压部分中的燃料气体的压力不同于中压部分中的压力。因此，当泄漏探测通道Cx中的压力变化时，低压部分的压力变化值不同于中压部分的压力变化值。因此，泄漏探测执行部分410计算由于泄漏探测时段X期间的压力变化而引起的泄漏探测通道X的低压部分和中压部分的每一个的燃料气体变化量。然后，泄漏探测执行部分410通过对低压部分和中压部分中的燃料气体量求和，计算变化量Q4。下面，由于低压部分的压力变化而引起的低压部分中的燃料气体变化量将被称为“低压部分变化量Q4a(Nl)”。由于中压部分中的压力变化的中压部分中的燃料气体变化量将被称为“中压部分变化量Q4b(Nl)”。

更具体地说，在步骤S140中，泄漏探测执行部分410从压力探测器340接收泄漏探测时段X开始时的低压部分中的压力(下面，称为“低压部分开始时间压力Pls”)。此外，泄漏探测执行部分410从压力探测器340接收泄漏传感器X结束时的低压部分中的压力(下面，称为“低压部分结束时间压力Ple”)。泄漏探测执行部分410从压力探测器310接收泄漏探测时段X开始时的中压部分中的压力(下面，称为“中压部分开始时间压力Pmsl”)。此外，泄漏探测执行部分410从压力探测器310接收泄漏探测时段X结束时的中压部分中的压力(下面，称为“中压部分结束时间压力Pme”)。泄漏探测执行部分410通过从低压部分开始时间压力Pls减去低压部分结束时间压力Ple，计算泄漏探测时段X期间的低压部分中的压力变化值ΔP1。泄漏探测执行部分410基于压力变化值ΔP1，根据如下所述的公式(5)计算低压部分变化量Q4a(Nl)。公式(5)源自于气体状态公式。类似地，泄漏探测执行部分410通过从中压部分开始时间压力Pms减去中压部分结束时间压力Pme，计算泄漏探测时段X期间的中压部分中的压力变化值ΔP2。泄漏探测执行部分410基于压力变化值P2，根据如下所述的公式(6)计算中压部分变化量Q4b(Nl)。公式(6)源自于气体状态公式。泄漏探测执行部分410通过对低压部分变化量Q4a和中压部分变化量Q4b求和计算变化量Q4，如下所述的公式(7)所示。在公式(5)中，V1表示泄漏探测通道Cx的低压部分的体积。在公式(6)中，V2表示泄漏探测通道Cx的中压部分的体积。V1和V2的值根据燃料电池系统100的设计预先设置。在公式(5)和(6)中，Z表示已知的压缩系数。

$Q4a=\frac{\mathrm{\ΔP}1\×V1}{100\×Z}\left(\mathrm{Nl}\right)\·\·\·\left(5\right)$

$Q4b=\frac{\mathrm{\ΔP}2\×V2}{100\×Z}\left(\mathrm{Nl}\right)\·\·\·\left(6\right)$

Q4＝Q4a+Q4b(Nl)    …(7)

泄漏探测执行部分410计算估计的泄漏量ΔQx(Nl)(步骤S150)。更具体地说，如下所述的公式(8)所示，泄漏探测执行部分410通过从探测的燃料气体量Q减去消耗量Q1、渗透量Q2、排放量Q3和变化量Q4，计算估计的泄漏量ΔQx。

ΔQx＝Q-Q1-Q2-Q3-Q4(Nl)…(8)

接着，泄漏探测执行部分410使用估计的泄漏量ΔQx，判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏。亦即，泄漏探测执行部分410将估计的泄漏量ΔQx与预定的阈值F比较。当估计的泄漏量ΔQx等于或大于阈值F(在步骤S160中YES)时，泄漏探测执行部分410判定在泄漏探测通道Cx中存在氢气泄漏(亦即，探测到氢气泄漏)(步骤S170)，以及停止燃料电池10的工作(步骤S180)。这防止由于氢气泄漏而浪费氢气。在此情况下，估计的泄漏量ΔQx表示泄漏探测通道Cx中泄漏的氢气量。

每单位时间的泄漏量ΔQQ(Nl/min)可以使用泄漏量(在此情况下，等于估计的泄漏量ΔQx)来计算，根据如下所述的公式(9)。

$\mathrm{\ΔQQ}=\frac{\mathrm{\ΔQx}}{\mathrm{\α}}(\mathrm{Nl}/\min )\·\·\·\left(9\right)$

当估计的泄漏量ΔQx小于阈值F(在步骤S160中NO)时，泄漏探测执行部分410判定在泄漏探测通道Cx中不存在氢气泄漏(步骤S190)。

在执行步骤S180和S190之后，泄漏探测执行部分410完成氢气泄漏探测工序。

因此，在本实施例中的氢气泄漏探测工序中，泄漏探测执行部分140基于估计的泄漏量ΔQx，判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏，估计的泄漏量ΔQx使用变化量Q4来计算。由此，即使在泄漏探测时段X期间泄漏探测通道Cx中的压力变化的情况下(亦即，即使在泄漏探测通道Cx中条件不稳定的情况下)，也可以准确地探测氢气泄漏。

如上所述，泄漏探测通道Cx包括低压部分和中压部分，并且由于通过第二调节器220执行的压力调整，低压部分中的燃料气体的压力不同于中压部分。因此，当泄漏探测通道Cx中的压力变化时，低压部分中的压力变化值不同于中压部分。因此，在本实施例中的氢气泄漏探测工序中，获得泄漏探测通道Cx的低压部分和中压部分中的压力变化值ΔP1和ΔP2。使用压力变化值ΔP1和ΔP2计算低压部分变化量Q4a和中压部分变化量Q4b。然后，通过对低压部分变化量Q4a和中压部分变化量Q4b求和可以获得变化量Q4。利用该结构，可以考虑泄漏探测通道Cx中的压力分布(压力分布)，获得变化量Q4。因此，可以准确地计算变化量Q4。结果，可以准确地探测泄漏探测通道Cx中的氢气泄漏。

因此，在本实施例中的氢气泄漏探测工序中，泄漏探测执行部分410基于估计的泄漏量ΔQx，判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏，估计的泄漏量ΔQx使用渗透量Q2来计算。因此，可以准确地探测氢气泄漏。

因此，在本实施例中的氢气泄漏探测工序中，泄漏探测执行部分410基于估计的泄漏量ΔQx，判定泄漏探测通道中是否存在氢气泄漏，估计的泄漏量ΔQx使用排放量Q3来计算。因此，即使在泄漏探测时段期间从放气阀240排放燃料气体的情况下，也可以准确地探测氢气泄漏。

该实施例中的泄漏探测执行部分410可以被认为是供应量探测器、消耗量计算器、差量计算器以及氢气泄漏探测器。

B.第二实施例

接下来，将描述第二实施例。图5示出了根据本发明的第二实施例的燃料电池系统110的结构框图。

基本上，根据第二实施例的燃料电池系统110具有与第一实施例中的燃料电池系统100相同的结构，除了不同于HFM 300，在第二调节器220的位置下游、和在气体供应方向上燃料气体供应通道24连接到气体循环通道28的上游，HFM 500被设置在燃料气体供应通道24中。在第二调节器220进行第二压力调整之后，HFM500测量单位时间燃料气体量。泄漏探测执行部分410从HFM 500接收单位时间燃料气体量。在第二实施例中，泄漏探测执行部分410执行氢气泄漏探测工序和准备工序。

图6A示出了氢气泄漏探测工序的准备工序的流程图。图6B和6C示出了根据第二实施例的氢气泄漏探测工序的流程图。

在根据第一实施例的燃料电池系统100中，即使在泄漏探测通道中的压力变化的情况(亦即，即使在泄漏探测通道中条件不稳定的情况下)也探测到氢气泄漏。根据第二实施例，除根据第一实施例执行的氢气泄漏探测工序之外，执行氢气泄漏探测工序(图6B和6C)和准备工序(图6A)。例如，在泄漏探测通道中条件不稳定的情况下执行图3所示的氢气泄漏探测工序。例如，在泄漏探测通道中条件稳定的情况下，执行图6B和6C所示的氢气泄漏探测工序。下面，将描述第二实施例中的氢气泄漏探测工序和用于氢气泄漏探测工序的准备工序。

图7示出了第二实施例中的放大的阳极系统通道的说明性视图。如图7所示，在第二实施例中，在与第一实施例中的泄漏探测通道Cx相同的通道中执行氢气泄漏探测工序。但是，在第二实施例中，HFM 300和HFM 500之间的部分燃料气体供应通道24被称为泄漏探测通道Cx中的“中间HFM通道Cx1”。除中间HFM通道Cx1以外的部分燃料气体供应通道24，亦即气体供应方向上的HFM500下游的部分燃料气体供应通道24被称为“低压部分HFM下游通道Cx2”。

首先，将描述用于氢气泄漏探测工序的准备工序。如图6A所示，在执行氢气泄漏探测工序之前，在给定时间间隔下，泄漏探测执行部分410从每个HFM 500和HFM 300接收单位时间燃料气体量(步骤S250)。在第二实施例中，从HFM 500接收的单位时间燃料气体量被称为“单位时间燃料气体量Qy1”。从HFM300接收的单位时间燃料气体量被称为“单位时间燃料气体量Qy2”。

接下来，泄漏探测执行部分410判定单位时间燃料气体量Qy1和单位时间燃料气体量Qy2是否都恒定，以及泄漏探测通道Cx中条件是否稳定(步骤S270)。更具体地说，泄漏探测执行部分410计算单位时间燃料气体量Qy1和Qy2之间差值的绝对值(下面，称为“差值的绝对值”)。泄漏探测执行部分410判定当前差值的绝对值是否基本上等于上次探测到单位时间燃料气体量Qy1和Qy2时计算的差值的绝对值(下面，称为“先前的差值绝对值”)。

当该当前差值的绝对值基本上等于先前差值的绝对值时，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道Cx中条件是稳定的(在步骤S270中YES)，以及完成该准备工序。然后，泄漏探测执行部分410执行氢气泄漏探测工序。

当该当前的差值绝对值基本上等于先前的差值绝对值时，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道Cx中的条件不稳定(在步骤S270中NO)，以及重复地执行步骤S250和S270。

接着，将描述第二实施例中的氢气泄漏探测工序。当氢气泄漏探测工序被执行时，不执行通过打开放气阀排放从阳极排放的燃料气体的工序。如图6B所示，在氢气泄漏探测工序中，首先，泄漏探测执行部分410判定在准备工序(图6A)结束时探测的单位时间燃料气体量Qy1和Qy2是否相等(步骤S320)。泄漏探测执行部分410可以判定单位时间燃料气体量Qy1和Qy2是否处于预定范围内，代替判定单位时间燃料气体量Qy1和Qy2是否相等。基于每个单位时间燃料气体量Qy1和Qy2的探测中的误差容限确定该预定范围。亦即，在即便考虑了误差容限时单位时间燃料气体量Qy1和Qy2也未能被认为是相等的情况下，泄漏探测执行部分410判定单位时间燃料气体量Qy1和Qy2之间的差值不在预定范围内。

当单位时间燃料气体量Qy1和Qy2不等时(在步骤S320中NO)，泄漏探测执行部分410判定中间HFM通道Cx1中存在氢气泄漏(步骤S330)。然后，泄漏探测执行部分410停止燃料电池10的工作(步骤S410)，以及完成该氢气泄漏探测工序。

当单位时间燃料气体量Qy1和Qy2相等时(在步骤S320中YES)，泄漏探测执行部分410判定中间HFM通道Cx1中不存在氢气泄漏(步骤S340)。

泄漏探测执行部分410基于预定的泄漏探测时段Y期间由HFM300测量的值，计算流入泄漏探测通道Cx的燃料气体量(下面，称为“探测的燃料气体量Q”’)(步骤S350)。在第二实施例中，泄漏探测时段Y是β秒。

泄漏探测执行部分410计算由燃料电池10产生电力而消耗的燃料气体量(氢气)(下面，称为“消耗量Q1”’)(步骤S360)。更具体地说，泄漏探测执行部分410从电流传感器320接收平均电流值Iav’(A)，平均电流值Iav’(A)是泄漏探测时段X期间由燃料电池10产生的电流的平均值。然后，泄漏探测执行部分410根据如上所述的公式(1)计算消耗量Q1’，使用平均电流值Iav’，代替平均电流值Iav，以及使用β代替α。消耗量Q1’依据标准状态表示。

此外，泄漏探测执行部分410计算渗透电解质膜片的燃料气体量(下面，称为“渗透量Q2”’)(步骤S370)。更具体地说，在泄漏探测时段期间，泄漏探测执行部分410从温度传感器330接收燃料电池10的平均电池温度Tav’(K)。然后，泄漏探测执行部分410使用上述的阿列纽斯曲线(图4)，基于平均电池温度Tav’获得单位时间渗透量Q2a’。然后，泄漏探测执行部分410根据上述的公式(2)，使用单位时间渗透量Q2a’代替单位时间渗透量Q2a，以及使用β代替α，计算标准状态中的渗透量Q2’。

泄漏探测执行部分410计算估计的泄漏量ΔQx’(Nl)(步骤S380)。更具体地说，泄漏探测执行部分410通过从探测的燃料气体量Q’减去消耗量Q1’和渗透量Q2’计算估计的泄漏量ΔQx’。

ΔQ＇＝Q＇-Q1＇-Q2＇(Nl)…(10)

接着，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道Cx的下游通道Cx2的低压部分HFM中是否存在氢气泄漏(步骤S390)。亦即，泄漏探测执行部分410将估计的泄漏量ΔQx’与预定的阈值F’比较。当估计的泄漏量ΔQx’等于或大于阈值F’时(在步骤S390中YES)，泄漏探测执行部分410判定低压部分HFM的下游通道Cx2中存在氢气泄漏(亦即，泄漏探测执行部分410探测到氢气泄漏)(步骤S400)，停止燃料电池10的工作(步骤S410)，以及终止该氢气泄漏探测工序。在此情况下，估计的泄漏量ΔQx’表示低压部分HFM的下游通道Cx2中的氢气泄漏量。

当估计的泄漏量ΔQx’小于阈值F’(在步骤S390中NO)时，泄漏探测执行部分410判定低压部分HFM下游通道Cx2中不存在氢气泄漏(步骤S420)。然后，泄漏探测执行部分410完成本实施例中的氢气泄漏探测工序。

在第一实施例中的氢气泄漏探测工序中，在泄漏探测通道Cx中的条件变稳定之后，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏。因此，排放量是从放气阀240排放的气体量，由于泄漏探测通道Cx的压力变化所引起的泄漏探测通道Cx中的燃料气体的变化量等等不需要被考虑。因此，可以准确地探测氢气泄漏。

此外，在第二实施例中的氢气泄漏探测工序中，通过比较单位时间燃料气体量Qy1和Qy2，可以容易地判定泄漏探测通道Cx的中间HFM通道Cx1中是否存在氢气泄漏。

此外，在第二实施例中的氢气泄漏探测工序中，当泄漏探测执行部分410判定中间HFM通道Cx1或低压部分HFM下游通道Cx2中存在氢气泄漏时(步骤S330或步骤S400)，停止燃料电池10的工作(步骤S410)。因此，能够防止由于泄漏的氢气浪费。

第二实施例中的泄漏探测执行部分410可以被认为是根据本发明的数量探测器和氢气泄漏探测。

C.第三实施例

接下来，将描述第三实施例。基本上，第三实施例中的燃料电池系统120具有类似于第一实施例中的燃料电池系统100的结构。亦即，第三实施例中的燃料电池系统120具有与第二实施例中的燃料电池系统110相同的结构(图5)。第三实施例中的HFM 300和HFM 500的每一个具有探测每个HFM中的燃料气体流动方向的功能。亦即，当由每个HFM表示的单位时间燃料气体量是正值时，每个HFM中燃料气体朝向燃料电池10流动。当由每个HFM表示的单位时间燃料气体量是负值时，每个HFM中燃料气体朝向氢气罐20流动。

图8示出了本发明的第三实施例中的氢气泄漏探测工序的流程图。第三实施例中的燃料电池系统120除第一和第二实施例的每一个中的氢气泄漏探测工序之外执行图8所示的氢气泄漏探测工序。在第一实施例中，当燃料电池10工作时，泄漏探测执行部分410执行氢气泄漏探测工序。在第三实施例中，当燃料电池10不工作时，泄漏探测执行部分410执行图8所示的氢气泄漏探测工序。下面，将描述第三实施例中的氢气泄漏探测工序。

图9示出了第三实施例中的放大的阳极系统通道的说明性视图。在第三实施例中，执行氢气泄漏探测的泄漏探测通道Cz包括第一实施例中的泄漏探测通道Cx和HFM 300和第一调节器210之间的燃料气体供应通道24的通道(下面，称为“中压部分HFM上游通道Cz1；由从图9中的左下至右上的上升对角线表示的区域)。在泄漏探测通道Cz中，第二调节器220和HFM300之间的部分燃料气体供应通道24被称为“中间-HFM上游通道Cz2”(即，由图9中的左上至右下的下降对角线表示的区域)。HFM 500和第二调节器220之间的部分燃料气体供应通道24被称为“中间HFM下游通道Cz3”(即，由图9中的交叉线表示的区域)。部分燃料气体供应通道24位于气体供应方向中的HFM 500的下游(即，由图9中的点表示的区域)。

在第三实施例中，泄漏探测执行部分410在预定的时间间隔下执行氢气泄漏探测工序。首先，当燃料电池10不工作时，亦即，当关断阀200被关闭时，泄漏探测执行部分410从HFM 500和HFM 300的每一个接收单位时间燃料气体量，(步骤S500)。在此情况下，由HFM500探测的单位时间燃料气体量被称为“单位时间燃料气体量Qz1”。由HFM 300探测的单位时间燃料气体量被称为“单位时间燃料气体量Qz2”。

接着，泄漏探测执行部分410判定单位时间燃料气体量Qz1是否是正值、负值或零(步骤S510)。

在单位时间燃料气体量Qz1为零的情况下(步骤S510：Qz1＝0)，亦即，当HFM 500探测到没有燃料气体流动时，泄漏探测执行部分410判定单位时间燃料气体量Qz2是否是正值、负值或零(步骤S520)。

在单位时间燃料气体量Qz1也为零的情况下(步骤S520：Qz2＝0)，亦即，当HFM 300探测没有燃料气体流动时，泄漏探测执行部分410判定在泄漏探测通道Cz中不存在氢气泄漏(步骤S530)，因为在HFM300和HFM 500中没有燃料气体流动。

在单位时间燃料气体量Qz2是负值的情况下(步骤S520：Qz2<0)，泄漏探测执行部分410判定燃料气体从中间HFM上游通道Cz2流到中压部分HFM上游通道Cz1，并判定在中压部分HFM上游通道Cz1中存在氢气泄漏(步骤S540)。在此情况下，每单位时间的氢气泄漏量等于单位时间燃料气体量Qz2的绝对值。在此情况下，由于以下原因，泄漏探测执行部分410判定气体供应方向上的第一调节器210的部分燃料气体供应通道24上游不存在氢气泄漏(下面称为“中压部分/高压部分调节器上游通道”)。即使在中压/高压部分调节器上游通道中存在氢气泄漏，由于第一调节器210的性能，中压部分HFM上游通道Cz1中的燃料气体不通过第一调节器210流入中压/高压部分调节器上游通道，因此HFM300不能探测燃料气体的流量变化。

在单位时间燃料气体量Qz2是正值的情况下(步骤S520：Qz2>0)，泄漏探测执行部分410判定燃料气体从中压部分HFM上游通道Cz1流到中间HFM上游通道Cz2，并判定在中间HFM上游通道Cz2中存在氢气泄漏(步骤S550)。在此情况下，每单位时间的燃料气体泄漏量是单位时间燃料气体量Qz2。在此情况下，由于以下原因，泄漏探测执行部分410判定在中间HFM下游通道Cz3或低压部分HFM下游通道Cz4中不存在氢气泄漏。当在中间HFM上游通道Cz2中存在氢气泄漏时，由于第二调节器220的性能，中间HFM下游通道Cz3中的燃料气体不通过第二调节器220流入中间HFM上游通道Cz2。

在单位时间燃料气体量Qz1是负值的情况下(步骤S510：Qz1<0)，泄漏探测执行部分410判定燃料气体从低压部分HFM下游通道Cz4流到中间HFM下游通道Cz3，并判定在中间HFM下游通道Cz3中存在氢气泄漏(步骤S560)。在此情况下，每单位时间的氢气泄漏量等于由将单位时间燃料气体量Qz2加到单位时间燃料气体量Qz1的绝对值获得的数量。

此外，在单位时间燃料气体量Qz1是正值的情况下(步骤S510：Qz1>0)，泄漏探测执行部分410判定燃料气体从低压部分HFM下游通道Cz3流到低压部分HFM下游通道Cz4，并判定在低压部分HFM下游通道Cz4中存在氢气泄漏(步骤S570)。每单位时间的燃料气体泄漏量等于单位时间燃料气体量Qz1。

在步骤S530至570完成之后，完成氢气泄漏探测工序。

在本实施例中的氢气渗透探测工序中，可以基于由HFM 500探测的单位时间燃料气体量Qz1和由HFM 300探测的单位时间燃料气体量Qz2探测泄漏探测通道Cz中的氢气泄漏。当在泄漏探测通道Cz中存在氢气泄漏时，可以从中压部分HFM上游通道Cz1、中间HFM上游通道Cz2、中间HFM下游通道Cz3以及低压部分HFM下游通道Cz4中判定存在氢气泄漏的位置。因此，可以迅速地判定存在氢气泄漏的位置。此外，在第三实施例中，氢气泄漏探测工序中的泄漏探测通道Cz除第一实施例中的泄漏探测通道Cx之外，包括中压部分HFM上游通道Cz1。因此，在比第一实施例中的泄漏探测通道更大的泄漏探测通道中可以探测到氢气泄漏。此外，当燃料电池10工作时以及当燃料电池10不工作时，可以探测氢气泄漏。

第二实施例中的泄漏探测器执行部分410可以被认为是根据本发明的氢气泄漏探测器。

D.改进例子

本发明不局限于上述实施例。在不脱离本发明的真正精神的条件下，可以以各种实施例实现本发明。

D1.第一改进例子

在第一改进例子中，使用如下所述的两种方法之一，在上述实施例的任意一个氢气流量计(HFM 300或HFM 500)上进行操作测试。下面，其上进行操作试验的氢气流量计将被称为“测试HFM”。泄漏探测执行部分410在测试HFM上进行操作试验。

下面将描述在测试HFM上进行操作测试的第一方法。在该方法中，在上述实施例的每一个中的燃料电池系统中，在燃料气体供应通道24中设置温度传感器(未示出：下面，称为“测试温度传感器”)。该测试温度传感器测量测试HFM中流动的燃料气体的温度(下面，称为“测试燃料气体温度Th”)。此外，在燃料气体供应通道24中设置压力探测器(未示出：下面，称为“测试压力探测器”)。测试压力探测器测量气体供应方向上的测试HFM的位置上游处的燃料气体供应通道24中的压力(下面，称为“上游压力Ph2”)和测试HFM的位置下游处的燃料气体供应通道24中的压力(下面，称为“下游压力Ph1”)。泄漏探测执行部分410从测试温度传感器接收测试燃料气体温度Th，并从测试压力探测器接收下游压力Ph1和上游压力Ph2。基于测试燃料气体温度Th、下游压力Ph1和上游压力Ph2，泄漏探测执行部分410计算估计的单位时间燃料气体量Qh(Nl/min)，该单位时间燃料气体量Qh(Nl/min)是每单位时间测试HFM中流动的估计燃料气体量，根据如下所述的公式(11)。在公式(11)中，Sh表示燃料气体通过其流动的部分测试HFM的有效截面面积。此外，依据标准状态表示估计的单位时间燃料气体量Qh。

$\mathrm{Qh}=226.3\&times;\mathrm{Sh}\&times;\sqrt{\mathrm{Ph}1(\mathrm{Ph}2-\mathrm{Ph}1)}\sqrt{\frac{273}{\mathrm{Th}}}(\mathrm{Nl}/\min )\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(11\right)$

接下来，泄漏探测执行部分410从测试HFM接收单位时间燃料气体量(Nl/min)。然后，泄漏探测执行部分410获得单位时间燃料气体量和估计的单位时间燃料气体量Qh之间的差值的绝对值(下面，称为“测试绝对值U1”)。此外，泄漏探测执行部分410将测试绝对值U1与预定阈值Jh相比较。当测试绝对值U1小于阈值Jh时，泄漏探测执行部分410判定测试HFM工作正常。当测试绝对值U1等于或大于阈值Jh时，泄漏探测执行部分410判定测试HFM工作异常。

因此，可以探测测试HFM中的异常。这防止测试HFM错误地测量燃料气体量，提高了氢气泄漏探测准确度。

该改进例子中的泄漏探测执行部分410可以被认为是第一压力差传感器和第一数量估计部分。

接下来，将描述在测试HFM上进行操作测试的第二方法。在该方法中，在每个上述实施例中的燃料电池系统中，在气体供应方向上的测试HFM的位置上游或下游处，在燃料气体供应通道24中设置调节器(未示出：下面，称为“测试调节器”)。此外，在燃料气体供应通道24中设置压力探测器(未示出：下面，称为“测试压力探测器”)。测试压力探测器测量测试调节器的位置上游处的燃料气体供应通道24中的压力(下面，称为“上游压力Pm2”)和测试调节器的位置下游处的燃料气体供应通道24中的压力(下面，称为“下游压力Pm1”)。此外，设置温度传感器(下面，称为“测试温度传感器)。测试温度传感器测量测试调节器中流动燃料气体的温度(下面，称为“测试燃料气体温度Tm”)。泄漏探测执行部分410从测试温度传感器接收测试燃料气体温度Tm，并从测试压力探测器接收下游压力Pm1和上游压力Pm2。泄漏探测执行部分410基于测试燃料气体温度Tm、下游压力Pm1和上游压力Pm2，根据如下所述的公式(12)计算估计的单位时间燃料气体量Qm(Nl/min)，该单位时间燃料气体量Qm(Nl/min)是每单位时间测试HFM中流动的估计燃料气体量。在公式(12)中，Sm表示燃料气体通过其流动的部分测试调节器的有效截面面积。依据标准状态表示该估计的单位时间燃料气体量Qm。

$\mathrm{Qm}=226.3\&times;\mathrm{Sm}\&times;\sqrt{\mathrm{Pm}1(\mathrm{Pm}2-\mathrm{Pm}1)}\sqrt{\frac{273}{\mathrm{Tm}}}(\mathrm{Nl}/\min )\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

接下来，泄漏探测执行部分410从测试HFM接收单位时间燃料气体量(Nl/min)。然后，泄漏探测执行部分410获得单位时间燃料气体量和估计的单位时间燃料气体量Qm之间的差值的绝对值(下面，称为“测试绝对值U2”)此外，泄漏探测执行部分410将测试绝对值U2与预定阈值Jm相比较。当测试绝对值U2小于阈值Jm时，泄漏探测执行部分410判定测试HFM工作正常。当测试绝对值U2等于或大于阈值Jm时，泄漏探测执行部分410判定测试HFM工作异常。

因此，可以探测测试HFM中的异常。这防止测试HFM错误地测量燃料气体量，提高氢气泄漏探测准确度。

该改进例子中的泄漏探测执行部分410可以被认为是根据本发明的第二压力差传感器和第二数量估计部分。

D2.第二改进例子

在第一实施例或第二实施例中，氢气流量计(HFM 300或HFM500)测量从氢气罐20供应的燃料气体量。但是，本发明不局限于该结构。在第二改进例子中，使用与用来计算每单位时间测试HFM中流动的估计燃料气体量(即，估计的单位时间燃料气体量Qh或估计的单位时间燃料气体量Qm(Nl/min))相同的方法估计从氢气罐20供应的氢气量(燃料气体)。在第一实施例或第二实施例中的氢气泄漏探测工序中使用该估计的燃料气体量。利用该结构，可以探测氢气泄漏，而不使用氢气流量计。

D3.第三改进例子

在第三改进例子中，在执行第一实施例或第二实施例中的氢气泄漏探测工序时燃料电池10的输出增加情况下，停止氢气泄漏探测工序。这防止由于燃料电池10的输出增加而降低氢气泄漏探测准确度，这防止探测氢气泄漏中的错误。

D4.第四改进例子

在第一实施例或第二实施例中，燃料电池10仅仅设有一个电流传感器，探测由燃料电池10产生的电流。但是，本发明不局限于该结构。在第四改进例子中，燃料电池10设有具有不同的探测范围的多个电流传感器。在此情况下，当执行第一实施例或第二实施例中的氢气泄漏探测工序时，泄漏探测执行部分410在多个电流传感器当中从具有与燃料电池10的输出相对应的探测范围的电流传感器处接收电流值。利用该结构，可以准确地计算消耗量，提高氢气泄漏探测准确度。

D5.第五改进例子

在第一实施例中，在预定时间间隔下执行氢气泄漏探测工序。但是，本发明不局限于该结构。在第五改进例子中，当由电流传感器320探测的电流值几乎为零时，例如，当燃料电池10间歇地工作时，当燃料电池10的工作开始时或当燃料电池10不工作时，执行氢气泄漏探测工序。此外，当放气阀240被打开执行排放工作时，不执行氢气泄漏探测工序。利用该结构，在估计氢气泄漏量的计算中，不需要考虑消耗量、排放量或变化量，这提高了氢气泄漏探测准确度。

D6.第六改进例子

在第一实施例或第二实施例中，诸如氮气和水蒸汽的多余气体可以从阴极通过电解质膜片流入燃料气体通道25中。在此情况下，例如，使用通过实验预先获得的阿列纽斯曲线获得渗透电解质膜片的多余气体量(下面，称为“多余渗透气体”)。获得泄漏探测Cx中的多余渗透气体的部分压力。通过从总压力减去多余渗透气体的部分压力，获得氢分压。通过用氢分压除以总压力获得氢气的比例。用氢气的比例乘以渗透量Q2、排放量Q3和变化量Q4。基于以氢气的比例乘以渗透量Q2、排放量Q3以及变化量Q4，计算估计泄漏量ΔQx。利用该结构，可以考虑多余的渗透气体探测氢气泄漏，提高氢气泄漏探测准确度。

D7.第七改进例子

第七改进例子与第一实施例相同，除了在泄漏探测时段X期间泄漏探测执行部分410停止循环泵250之外。该结构降低了由HFM 300上的循环泵250产生的脉动影响。结果，泄漏探测执行部分410可以从HFM 300接收更准确的单位时间燃料气体量，这提高氢气泄漏探测准确度。此外，该结构抑制泄漏探测通道Cx中的压力变化。结果，泄漏探测执行部分410可以准确地计算变化量Q4，这提高氢气泄漏探测准确度。

D8.第八改进例子

在第八改进例子中，泄漏探测执行部分410，根据由循环泵250产生的脉动，在表示由HFM 300或HFM 500探测的单位时间燃料气体的变化量的波形(下面，称为“探测燃料气体量波形”)上执行过滤工序。更具体地说，泄漏探测执行部分410基于循环泵250的转速，估计由循环泵250产生的脉动的波形。泄漏探测执行部分410通过以π来改变脉动的估计波形的相位，获得过滤波形，并且将该过滤波形叠加在探测的燃料气体量波形之上。利用该结构，泄漏探测执行部分410可以降低由循环泵250产生的脉动在HFM 300上的影响，而不停止循环泵250。因此，泄漏探测执行部分410可以从HFM 300接收更准确的单位时间燃料气体量，这提高氢气泄漏探测准确度。

第七改进例子和第八改进例子中的泄漏探测执行部分410可以被认为是根据本发明的校正部分。

D9.第九改进例子

在第九改进例子中，通过将每个上述实施例中的燃料电池与预定的二次电池组合配置混合系统。利用该结构，燃料电池10可以根据情况在稳定的条件中适当地工作。亦即，在泄漏探测通道Cx中可以使该条件容易稳定，其提高了氢气泄漏探测准确度。二次电池可以是预定的电池或与上述实施例相同的燃料电池。

D10.第十改进例子

在第十改进例子中，在步骤S160(图3)中，在第一实施例中的氢气泄漏探测工序中，判定估计泄漏量ΔQx和阈值F之间的差值是否处于预定范围，(亦即，估计泄漏量ΔQx大约与阈值F相同)。在估计泄漏量ΔQx和阈值F之间的差值处于预定范围的情况下，不立即判定是否存在氢气泄漏。氢气泄漏探测工序中的步骤S100至S160被重复地执行预定次数。每个时间步骤S100至S160被执行，估计的泄漏量ΔQx与阈值F相比较。然后，基于该比较结果判定泄漏探测通道Cx中是否存在氢气泄漏。利用该结构，在估计的氢气泄漏量ΔQx和阈值F之间的差值处于预定范围的情况下，可以防止探测氢气泄漏中的错误，这提高了氢气泄漏探测准确度。此外，在该改进例子中，当估计的泄漏量ΔQx变得比阈值F大很多时，可以判定泄漏探测通道Cx中存在氢气泄漏，而不重复步骤S100至S160多次。当估计泄漏量Qx变得比阈值F小得多时，可以判定泄漏探测通道Cx中不存在氢气泄漏，而不重复步骤S100至S160。利用该结构，可以迅速地探测氢气泄漏。该预定范围基于Q、Q1、Q2、Q3和Q4的计算中的误差容限来确定。亦即，在即使考虑误差容限时该估计泄漏量ΔQx和阈值F也不能被认为是相等的情况下，判定估计泄漏量Qx和阈值F之间的差值不在预定范围内。

D11.第十一改进例子

在第三实施例中，在燃料气体供应通道24中设置两个氢气流量计(HFM 300和HFM 500)。但是，本发明不局限于该结构。在第十一改进例子中，在燃料气体供应通道24中设置三个或以上的氢气流量计。通过从氢气流量计接收单位时间燃料气体量并用和第三实施例中的氢气泄漏探测工序相同的方法检查单位时间燃料气体量，泄漏探测执行部分410探测该泄漏探测通道Cz中的氢气泄漏。此外，通过检查单位时间燃料气体量，可以判定存在氢气泄漏的位置。

D12.第十二改进例子

在第二实施例中，设置两个氢气流量计(HFM 300和HFM 500)，并且泄漏探测执行部分410基于由氢气流量计测量的氢气量(燃料气体量)判定泄漏探测通道中的条件是否稳定。但是，本发明不局限于该结构。在第十二改进例子中，设置三个或以上的氢气流量计。通过从三个或以上氢气流量计接收燃料气体量，泄漏探测执行部分410判定泄漏探测通道中条件是否稳定。利用该结构，可以更准确地判定泄漏探测通道中条件是否稳定。在它判定泄漏探测通道中条件稳定的情况下，当由其中的两个氢气流量计探测的燃料气体量之间存在差值时，它可以判定在该两个氢气流量计之间的位置中存在氢气泄漏。

D13.第十三改进例子

在根据第一实施例的氢气泄漏探测工序中，基于表示低压部分中的压力变化的积分值(即，根据公式(3)(4)获得的积分值)，计算泄漏探测时段X期间的排放量Q3(Nl)。但是，本发明不局限于该结构。在第十三改进例子中，泄漏探测执行部分410如下计算泄漏探测时段X期间的排放量Q3(Nl)。燃料电池10预先在实验中的不同工作条件中工作(即，由燃料电池产生的电力量、阳极系统中的压力、温度以及试验中的变化)。在每个工作条件中探测通过打开放气阀240每单位时间排放的燃料气体量(下面，称为“单位时间排放量”)。基于该结果，产生示出单位时间排放量和工作条件之间关系的映射(下面，称为“排放映射”)。该映射被存储在预定存储器(未示出)中。泄漏探测执行部分410从存储器读出该排放映射。基于该排放映射，泄漏探测执行部分410获得对应于泄漏探测时段X期间的工作条件的单位时间排放量。此外，泄漏探测执行部分410探测泄漏探测时段X期间打开放气阀240的时间(秒)，亦即，排放燃料气体期间的时间(下面，称为“排放时间”)。利用该结构，泄漏探测执行部分410基于单位时间排放量和探测排放时间计算泄漏探测时段X期间的排放量Q3。

D14.第十四改进例子

在第十四改进例子中，泄漏探测执行部分410被使用控制程序配置为软件。另外，所有或部分泄漏探测执行部分410可以被配置为硬件。

Claims (12)

1.一种探测燃料电池系统(100)中的气体泄漏的气体泄漏探测装置，该燃料电池系统包括燃料电池(10)；燃料气体供应源；从燃料气体供应源提供燃料气体给燃料电池(10)的供应通道(24)；排放通道(26)，通过其从燃料电池(10)排放燃料气体；以及在排放通道(26)中设置的放气阀(240)，用于调整从燃料电池(10)排放的燃料气体量，

该气体泄漏探测装置包括：

在供应通道(24)中设置的供应量探测器，其探测供应的燃料气体量，其中

该供应通道(24)包括位于供应量探测器下游的第一通道，

该燃料电池(10)包括燃料气体从中流过的第二通道，

该排放通道(26)包括位于放气阀(240)上游的第三通道，其中

该气体泄漏探测装置还包括：消耗量计算器，计算由燃料电池(10)消耗的燃料气体量；压力探测器，探测气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力，该气体泄漏探测通道包括第一通道、第二通道和第三通道；变化量计算器，其使用探测的压力获得燃料气体的压力变化，并且计算由于燃料气体的压力变化而引起的气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量；差量计算器，通过从供应燃料气体量减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量，计算所探测的供应燃料气体量与消耗的燃料气体量与气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量之和之间的差值；以及燃料气体泄漏探测器，当该差值等于或大于第一预定值时，其判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

2.根据权利要求1的气体泄漏探测装置，其中该气体泄漏探测通道包括循环通道(28)，其一端在供应量探测器的下游位置被连接到供应通道(24)，以及其另一端被连接到排放通道(26)，由此燃料气体从排放通道(26)通过循环通道(28)流向供应通道(24)，以致可以重复利用燃料气体。

3.根据权利要求2的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括在循环通道(28)中设置的循环泵(250)，该循环泵将燃料气体从排放通道(26)传送到供应通道(24)，

该气体泄漏探测装置包括校正部分，其校正由供应量探测器探测的供应燃料气体量，以便降低由循环泵(250)产生的脉动影响，以及

该差量计算器通过从供应燃料气体的校正量减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量计算该差值。

4.根据权利要求2的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括在循环通道(28)中设置的循环泵(250)，该循环泵将燃料气体从排放通道(26)传送到供应通道(24)，以及

该供应量探测器探测循环泵(250)未工作时的供应燃料气体量。

5.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，其中

该气体泄漏探测通道包括多个部分，

压力探测器探测气体泄漏探测通道中的多个部分的每一个中的燃料气体的压力，

变化量计算器获得每个部分中的燃料气体的探测压力的变化；变化量计算器获得由于各相应部分中的燃料气体的压力变化而引起的每个部分中的燃料气体的变化量；以及变化量计算器通过对所有部分中的燃料气体的变化量求和，计算气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量。

6.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括在供应通道(24)中设置的卸压阀门，该卸压阀门减小燃料气体的压力，以及

气体泄漏探测装置包括数量探测器，该数量探测器用于探测燃料气体量，并被设置在供应通道(24)中以使得卸压阀门位于数量探测器和供应量探测器之间；以及泄漏判定许可部分，在通过供应量探测器探测的供应燃料气体量和通过数量探测器探测的燃料气体量之间的差值处于预定范围的情况下，其用于允许燃料气体泄漏探测器判定是否存在燃料气体泄漏。

7.根据权利要求6的气体泄漏探测装置，其中

当通过供应量探测器探测的供应燃料气体量和通过数量探测器探测的燃料气体量均是恒定的，但是该两数量之间的差值不在预定范围内时，该燃料气体泄漏探测器判定供应通道(24)中的供应量探测器和数量探测器之间存在燃料气体泄漏。

8.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括位于供应量探测器的上游位置的、在供应通道(24)中设置的关断阀(200)，当该关断阀关闭时，关断燃料气体的供应，以及

当通过关闭关断阀(200)切断了燃料气体的供应时，在供应量探测器探测到在与提供燃料气体的方向相反的方向上有多于预定量的燃料气体流动的情况下，该燃料气体泄漏探测器判定供应量探测器的上游和关断阀(200)的下游位置处的供应通道(24)中存在燃料气体泄漏。

9.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括位于供应量探测器的上游位置的、在供应通道(24)中设置的关断阀(200)，当该关断阀关闭时，关断燃料气体的供应，以及

当关断阀(200)被关闭且燃料电池(10)不产生电力时，在供应量探测器探测到在供应燃料气体的方向上有多于预定量的燃料气体流动的情况下，该燃料气体泄漏探测器判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

10.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，还包括：

第一压力差探测器，其探测供应量探测器的上游位置处的供应通道(24)中的上游压力和供应量探测器的下游位置处的供应通道(24)中的下游压力，以及通过从上游压力减去下游压力，获得上游压力和下游压力之间的压力差；以及

第一数量估计部分，其基于该压力差估计供应量探测器中流动的燃料气体量，其中

燃料气体泄漏探测器在通过第一数量估计部分估计的燃料气体量和通过供应量探测器探测的供应燃料气体量之间的差值的绝对值等于或大于第二预定值的情况下，判定供应量探测器中存在异常。

11.根据权利要求1至4的任意一项的气体泄漏探测装置，其中

该燃料电池系统(100)包括在供应量探测器的上游或下游位置处的供应通道(24)中设置的调节器，

该气体泄漏探测装置包括第二压力差探测器，其探测调节器的上游位置的供应通道(24)中的上游压力和调节器的下游位置的供应通道(24)中的下游压力，以及通过从上游压力减去下游压力，获得上游压力和下游压力之间的压力差；以及第二数量估计部分，其基于由第二压力差探测器获得的压力差，估计供应通道(24)中的调节器中流动的燃料气体量，并且

燃料气体泄漏探测器在通过第二数量估计部分估计的燃料气体量和由供应量探测器探测的供应燃料气体量之间的差值的绝对值等于或大于第三预定值的情况下，判定在供应量探测器中存在异常。

12.一种用于探测燃料电池系统(100)中的气体泄漏的方法，该燃料电池系统包括燃料电池(10)；燃料气体供应源；供应通道(24)，通过其从燃料气体供应源提供燃料气体到燃料电池(10)；排放通道(26)，通过其从燃料电池(10)排出燃料气体；以及在排放通道(26)中设置的放气阀(240)，用于调整从燃料电池(10)排放的燃料气体量；该方法包括

在供应通道(24)内的预定的第一位置处探测供应的燃料气体量；

计算由燃料电池(10)消耗的燃料气体量；

探测气体泄漏探测通道中的燃料气体的压力，该气体泄漏探测通道包括第一通道，位于供应通道(24)中的预定第一部分的下游；在燃料电池(10)中的第二通道，燃料气体从中流过；以及第三通道，其位于排放通道(26)中的放气阀(240)的上游；

利用探测的压力获得燃料气体的压力变化；

计算由于燃料气体的压力变化而引起的气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量；

通过从所探测的供应燃料气体量减去消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量，计算所探测的供应燃料气体量与消耗的燃料气体量和气体泄漏探测通道中的燃料气体的变化量之和之间的差值；以及

当该差值等于或大于预定值时，判定气体泄漏探测通道中存在燃料气体泄漏。

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