CN101015086B - 燃料电池系统以及燃料电池系统的气体泄漏判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池系统(10)，由燃料电池(20)的发电消耗燃料气体供给系统(31、32)的气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，并具有根据所述气体泄漏部位内存在的燃料气体的压力降低量进行气体泄漏判断的判断装置(50)，其具有通过将所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体排出至所述燃料气体供给系统(31、32)外部而使所述气体泄漏检测部位的压力降低的排气装置(H51)。通过不仅由电力发电消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，而且将其排至燃料气体供给管路外部，气体泄漏检测部位的压力能够在短时间内接近目标压力，能够在短时间内高精度地进行气体泄漏判断。

Description

燃料电池系统以及燃料电池系统的气体泄漏判断方法
技术领域
本发明涉及燃料电池系统及其气体泄漏判断方法，尤其涉及为了短时间、高精度地进行燃料气体供给系统的气体泄漏判断的改良技术。
背景技术
作为燃料电池车辆的发电系统，广泛使用能够将燃料气体和氧化气体的氧化还原反应所产生的化学能以电能的形式直接取出的燃料电池系统。在这种燃料电池系统中，在用于从氢供给源向燃料电池供给燃料气体的燃料气体供给管路中配置有各种截止阀(例如，高压氢罐阀、氢供给阀、FC电池组入口阀、FC电池组出口阀、排气阀等)。作为用于进行这些各种截止阀的故障诊断的方法，例如特开2000-274311号公报中提出了这样的技术方案，即通过关闭配设在车辆的燃料气体供给管路上的截止阀而在燃料气体供给管路中形成封闭空间，在该封闭空间的相对时间经过的压力降低率小于压力降低率阈值时，判断阀发生故障。但是，截止阀下游侧的压力降低速度因车辆的行驶状态，即燃料消耗率而变化。因此，在由于车辆的行驶状态而导致燃料消耗率变低的情况下，截止阀下游侧的压力降低需要较长时间，不能进行迅速的故障诊断。鉴于这样的技术背景，在特开2003-308868号公报中提出这样的技术方案，即通过在进行截止阀的故障诊断时使电力消耗部(马达等)的电力(功率)消耗增加，从而使燃料电池的燃料消耗量增大，使截止阀下游侧的压力在短时间内降低。
专利文献1：特开2000-274311号公报
专利文献2：特开2003-308868号公报
发明内容
但是，仅通过增加电力消耗部的电力消耗使燃料消耗量增大，那么在燃料电池中循环的氢排气的杂质浓度变高，单格电池电压降低不可避免。如果单格电池电压降低，那么燃料消耗量变得比目标值小，要使截止阀下游侧的压力降低需要时间。另外，在特开2003-308868号公报记载的技术中，因为为了能够将通过故障诊断得到的电能在能量保存装置中蓄电，则有必要在故障诊断之前事先使能量保存装置中的能量保存量降低，所以不能进行迅速的故障诊断。
于是，本发明的课题在于解决这样的问题，提出能够在短时间内高精度地进行燃料气体供给系统的气体泄漏诊断的燃料电池系统以及燃料电池系统的气体泄漏判断方法。
为了解决所述的课题，本发明的燃料电池系统是一种在燃料电池的阳极消耗燃料气体供给系统的气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，并具有根据气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的压力变化状态进行气体泄漏判断的判断装置的燃料电池系统，其中，具有通过将气体泄漏检测部位内存在的燃料气体排出至燃料气体供给系统外部而使气体泄漏检测部位的压力降低的排气装置。在此，所谓“压力变化状态”是指与压力变化关联的物理量，例如压力降低量等都是合适的。通过不仅在燃料电池的阳极消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，而且将其排出至燃料气体供给管路外部，使得气体泄漏检测部位的压力能够在短时间内接近目标压力，从而能够在短时间内高精度地进行气体泄漏判断。另外，因为通过将燃料气体排出，能够抑制燃料气体中的杂质浓度上升，所以能够抑制单格电池电压的降低。
在此，优选的是排气装置被构成为，在排出燃料气体使得气体泄漏检测部位的压力低于目标压力的情况下限制燃料气体的排出。在此，所谓“限制”，意味着使燃料气体的排出量减少至少量，或者禁止燃料气体的排出。因此，气体泄漏检测部位的压力能够接近目标压力。
另外，排气装置可以对应气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的消费量改变燃料气体的排出量。例如，在气体泄漏检测部位内存在的燃料气体多的情况下，使燃料气体的排出量变多，因此气体泄漏检测部位的压力能够迅速接近目标压力。另一方面，在气体泄漏检测部位内存在的燃料气体少的情况下，燃料气体的排出量变为少量。
另外，优选的是，本发明中的燃料电池系统还具有对应气体泄漏检测部内存在的燃料气体的消费量改变燃料电池的发电电流的控制装置。例如，在气体泄漏检测部位内存在的燃料气体多的情况下，使由电力发电导致的燃料气体的消费量变多，因此气体泄漏检测部位的压力能够迅速接近目标压力附近。另一方面，在气体泄漏检测部位内存在的燃料气体少的情况下，由电力发电导致的燃料气体的消费量变为少量。
另外，优选的是，本发明中的燃料电池系统还具有将燃料电池发电产生的电力进行蓄电的蓄电装置，排气装置可对应蓄电装置的充电量改变燃料气体的排出量。例如，在蓄电装置的充电量少的情况下，因为可以将通过消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体而获得的电力多充电，所以燃料电池的排出量变为少量。另一方面，也可以是，在蓄电装置的充电量多的情况下，因为不能将通过消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体而获得的电力充电，所以燃料电池的排出量变多。
另外，优选的是，本发明中的燃料电池系统还具有向燃料电池的阴极供给氧化气体的氧化气体供给装置，以及将从燃料电池排出的阴极排气与从排气装置排出的燃料气体混合稀释的稀释器，氧化气体供给装置对应从排气装置排出的燃料气体的排出量而改变氧化气体的供给量。因此，能够降低排气燃料气体浓度。
另外，优选的是，本发明中的燃料电池系统还具有检测燃料气体的泄漏的燃料气体传感器，从排气装置排出的燃料气体每次的排出量都在燃料气体传感器检测的泄漏检测阈值范围内。因此，能够避免燃料气体传感器的错误判断。
另外，优选的是，在本发明中的燃料电池系统中，气体泄漏检测部位是通过被配设在燃料气体供给系统中的阀关闭而形成的大致密闭空间，判断装置在经过了从阀关闭到大致密闭空间的压力稳定所需的时间之后，进行气体泄漏判断。因此，能够进行正确的气体泄漏判断。
另外，优选的是，本发明中的燃料材料系统中，所述排气装置可以是被配设于用于将从所述燃料电池排出的氢排气排出至系统外部的阳极排气流路的排气阀(purge valve)。
本发明的燃料电池系统的气体泄漏判断方法，是一种在燃料电池的阳极消耗燃料气体供给系统的气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，并根据所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的压力变化状态进行气体泄漏判断的燃料电池系统的气体泄漏判断方法，其中，包括通过将所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体排出至所述燃料气体供给系统外部而使所述气体泄漏检测部位的压力降低的步骤。
在本发明的气体泄漏检测方法中，可以在排出所述燃料气体使得所述气体泄漏检测部位的压力低于目标压力的情况下，限制该燃料气体的排出。
另外，在本发明的气体泄漏检测方法中，可以对应所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的消费量，改变燃料气体的排出量。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的燃料电池系统的构成图；
图2是系统控制的主程序；
图3是系统起动时的气体泄漏判断处理程序；
图4是正常发电控制程序；
图5是气体泄漏判断处理程序；
图6是气体泄漏判断处理程序；
图7是气体泄漏判断处理程序；
图8是气体泄漏判断处理程序；
图9是气体泄漏判断处理程序；
图10是气体泄漏判断处理程序；
图11是系统停止处理程序；
图12是异常停止处理程序。
具体实施方式
图1表示本实施方式所涉及的燃料电池系统的简略构成。在此，虽然表示的是将燃料电池系统10作为燃料电池车辆(FCEV)的车载发电系统使用的例子，但是也可以作为固定用发电系统使用。燃料电池(电池堆叠体，电池组)20具有由多个单格电池串联层叠形成的堆叠体构造，例如可以由固体高分子电解质型燃料电池等构成。
在燃料电池20的燃料气体供给系统(燃料气体配管系统)中，配设有燃料气体供给源30、燃料气体供给流路31以及燃料气体循环流路32。在此，所谓的燃料气体供给系统是被配设在从燃料气体供给源30向燃料电池20供给燃料气体的所经管路上的气体配管或阀等的总称，是包括例如燃料气体供给源30、连接燃料气体供给源30和燃料电池20的燃料气体供给流路31、被设置在燃料气体供给流路31上的开关闭或调节器等的构成。另外，在采用使被从燃料电池20排出的燃料气体在燃料气体供给流路31中循环的系统构成的情况下，燃料气体供给系统可以是还包括燃料气体循环流路32的构成。燃料气体供给源30由例如高压氢气罐或氢气贮藏罐等氢气贮藏源，或者将改性原料改性为富含氢气的气体的改性器等构成。燃料气体供给流路31是用于将被从燃料气体供给源30放出的燃料气体导入燃料电池20的阳极的气体流路，在该气体流路中从上游向下游分别配设罐阀H201、高压调节器H9、低压调节器H10、氢供给阀H200以及FC电池组入口阀H21。被高压压缩的燃料气体在高压调节器H9中被减压至中压，进一步在低压调节器H10中被减压至低压(正常运行压力)。燃料气体循环流路32是用于使没有反应的燃料气体回流至燃料电池20的回流气体流路，在该气体流路中从上游到下游分别配设FC电池组出口阀H22、氢泵63以及单向阀52。从燃料电池20排出的低压的没有反应的燃料气体通过氢泵63被适度加压，然后被导入燃料气体供给流路31。单向阀52抑制从燃料气体供给流路31向燃料气体循环流路32的燃料气体的逆流。阳极排气流路33是用于将从燃料电池20排出的氢排气排出至系统外部的气体流路，在该气体流路中配设有排气阀(排气装置)H51。
所述的罐阀H201、氢供给阀H200、FC电池组入口阀H21、FC电池组出口阀H22以及排气阀H51是用于向各气体流路31～33或燃料电池20供给或者截断燃料气体的断流阀，例如由电磁阀构成。作为这样的电磁阀，例如双位(开关)阀、或者在PWM控制下能够线性调整阀开度的直线阀等都是合适的。
在燃料电池20的氧化气体供给系统(氧化气体配管系统)中，配设有空气压缩机(氧化气体供给源)40、氧化气体供给管路41以及阴极排气流路42。本实施形态中的氧化气体供给装置被构成得至少具有空气压缩机40和氧化气体供给管路41。空气压缩机40压缩通过空气过滤器61从外界空气中取得的空气，将该压缩空气作为氧化气体供给至燃料电池20的阴极。供燃料电池20的电池反应使用之后的氧排气流入阴极排气流路42而被排出至系统外部。氧排气因为含有通过燃料电池20的电池反应而生成的水分而处于高湿润状态。加湿模块62在流过氧化气体供给管路41的低润湿状态的氧化气体和流过阴极排气流路42的高湿润状态的氧排气之间进行水分交换，从而适当加湿被供给至燃料电池20的氧化气体。被供给至燃料电池20的氧化气体的背压由配设在阴极排气流路42的阴极出口附近的压力调整阀A4调整。阴极排气流路42的下游与稀释器64连通，向稀释器64供给氧排气。稀释器64被构成得与阳极排气流路33的下游连通着，在将氢排气与氧排气混合稀释之后排出至系统外部。
由燃料电池20发电所得的直流电的一部分通过DC/DC转换器53被降压，然后被充电至二次电池(蓄电装置)54。二次电池54是担负着作为车辆制动时的再生能量贮藏源、伴随车辆加速或减速的负荷变动时的能量缓冲作用的部分，由镍·镉蓄电池、镍·氢蓄电池、锂二次电池等构成。牵引逆变器51以及辅机逆变器52将由燃料电池20和二次电池54中的双方或者其中的任意一方供给的直流电变换为交流电，然后将交流电分别供给至牵引马达M3以及辅机马达M4。辅机马达M4是后述的驱动氢循环泵63的马达M2或驱动空气压缩机40的马达M1等的总称。
控制部50以加速器传感器55检测的加速器开度、车速传感器56检测的车速等为基础求出系统要求电力(车辆行驶电力和辅机电力的总和)，控制燃料电池系统10，使得燃料电池20的输出电力与目标电力一致。具体来说，控制部50在调整驱动空气压缩机40的马达M1的转速从而调整氧化气体供给量的同时，调整驱动氢泵63的马达M2的转速从而调整燃料气体供给量。还有，控制部50控制DC/DC转换器53，调整燃料电池20的运行点(输出电压、输出电流)，使得燃料电池20的输出电力与目标电力一致。
另外，燃料气体供给系统由高压部(罐阀H201～氢供给阀H200的区间)、低压部(氢供给阀H200～FC电池组入口阀H21的区间)、FC部(电池组入口阀H21～FC电池组出口阀H22的区间)和循环部(FC电池组出口阀H22～单向阀H52的区间)这四个部分构成，在各部分配置有检测燃料气体的压力的压力传感器P6、P7、P9、P61、P5、P10、P11。更加详细来说，压力传感器P6检测燃料气体供给源30的燃料气体供给压力。压力传感器P7检测高压调节器H9的二次(出口)压力。压力传感器P9检测低压调节器H10的二次压力。压力传感器P61检测燃料气体供给流路31的低压部的压力。压力传感器P5检测电池组入口的压力。压力传感器P10检测氢循环泵63的输入口侧(上游侧)的压力。压力传感器P11检测氢循环泵63的输出口侧(下游侧)的压力。
在本实施形态中，在每个部分(高压部、低压部、FC部以及循环部)进行燃料气体供给系统的气体泄漏判断。即，各个部分成为气体泄漏检测部位。控制部50在作为后述的进行气体泄漏判断(S102、S106、S108)的判断装置发挥功能之外，还作为为了消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体而控制燃料电池的发电电流的控制装置发挥功能。因为各个气体泄漏检测部位的容积不同，所以其内存在的燃料气体的量也不同。优选控制部50对应气体泄漏检测部位的容积(燃料气体的量)，控制燃料电池20的发电电流。例如，在气体泄漏检测部位的容积大的情况下加大发电电流的值，在气体泄漏检测部位的容积小的情况下减小发电电流的值等等，从而控制燃料气体的消耗。另外，优选控制部50对应气体泄漏检测部位的容积而控制被从排气阀H51排出的燃料气体的量(排出量)。例如进行控制，使得在气体泄漏检测部位的容积大的情况下排出量加大，在气体泄漏检测部位的容积小的情况下排出量减小等等，从而使气体泄漏检测部位的压力接近目标压力。还有，优选控制部50对应二次电池54的SOC(State OfCharge，充电状态)控制燃料气体的排出量。例如，在二次电池54的SOC高的情况下即便使燃料电池20发电而消耗燃料气体，因为其发电电力不能充电至二次电池54，所以使燃料气体的排出量加大，在二次电池54的SOC低的情况下，因为燃料电池20的发电电力能够对二次电池54充电，所以使燃料气体的排出量减少。
还有，优选的是，在燃料电池系统10中配设有检测燃料气体泄漏的燃料气体传感器(例如氢传感器)的情况下，被从排气阀H51排出的燃料气体的每次的排出量都在燃料气体传感器检测的泄漏检测阈值范围内(小于等于能够检测出气体泄漏的最低浓度)。因此，能够避免燃料气体传感器的错误判断。
图2是记述控制部50执行的系统控制的主程序。参照该图，在说明系统控制的概要之后，对各个子程序进行说明。如果起动燃料电池系统10(S101；是)，那么控制部50进行燃料气体供给系统的气体泄漏判断(S102)。在此，如果被判断为没有气体泄漏能够正常发电(S103；是)，那么进行正常发电控制(S104)。这样一来继续正常运行，如果满足预先确定的间歇运行开始条件(S105；是)，那么控制部50进行燃料气体供给系统的气体泄漏判断(S106)。所谓间歇运行是指，在如空转时、低速行驶时或再生制动时等那样的低负荷运行时暂时停止燃料电池20的发电，靠从二次电池54供给的电力行驶的运行模式。接着，在进行系统停止的情况下(S107；是)，控制部50进行燃料气体供给系统的气体泄漏判断(S108)，并进行系统停止处理(S109)。在检测出气体泄漏的情况下(S110；是)，进行异常停止处理(S111)。
接下来，详细说明各子程序。
图3是记述系统起动时的气体泄漏判断处理程序(S102)的流程图。如果该程序被调用，那么控制部50打开罐阀H201、氢供给阀H200、FC电池组入口阀H21以及FC电池组出口阀H22，通过燃料气体供给流路31将燃料气体供给至燃料电池20(S201)。接下来，控制部50判断配设在燃料气体供给系统中的所有的压力传感器P5～P6的各自的压力值是否大于等于预定的压力值Pj1～Pj7(S202)。如果升压直至所有的压力传感器P5～P6的各自的压力值达到大于等于预定的压力值Pj1～Pj7，燃料气体供给流路31以及燃料气体循环流路32的压力达到能够进行气体泄漏判断的状态(S202；是)，那么控制部50关闭罐阀H201、氢供给阀H200、FC电池组入口阀H21以及FC电池组出口阀H22(S203)，密封燃料气体供给流路31以及燃料气体循环流路32。接着，从密封状态开始经过预定时间t1之后(S204)，控制部50将压力传感器P5～P6的压力值作为P5P～P6P存储(S205)。还有，如果在从密封状态开始经过预定时间t2(S206)，那么控制部50计算已经存储的压力值P5P～P6P与在经过预定时间t2的时刻压力传感器P5～P6检测出的压力值的压力差ΔP5～ΔP6(S207)。在此求得的压力差ΔP5～ΔP6与在时间(t1-t2)内的压力降低量相当。控制部50判断各个压力差ΔP5～ΔP6是否大于等于预定的压力值Pj8～Pj14(S208)。在压力差ΔP5～ΔP6全部小于等于预定的压力值Pj8～Pj14的情况下(S208；否)，因为认为没有气体泄漏，所以系统起动完成，开始正常发电(S209)。另一方面，在压力差ΔP5～ΔP6中的即便任何一个大于等于预定的压力值Pj8～Pj14的情况下(S208；是)，控制部50判断正在发生气体泄漏(S210)。
图4是记述正常运行时的发电控制程序(S104)的流程图。如果调用该程序，那么控制部50打开燃料气体供给系统的各阀(罐阀H201、氢供给阀H200、FC电池组入口阀H21以及FC电池组出口阀H22)(S301)。接下来，以加速器开度、车速等为基础计算车辆要求电力(系统要求电力)(S302)，接着决定燃料电池20的输出电力与二次电池54的输出电力的比(S303)。控制部50参照燃料电池发电量-空气化学计量(ストイキ)图，控制马达M1的转速(S304)，使得所希望流量的氧化气体被供给至燃料电池20。还有，控制部50参照燃料电池发电量-氢化学计量图，控制马达M2的转速(S305)，使得所希望流量的燃料气体被供给至燃料电池20。接下来，控制部50参照燃料电池发电量-燃料气体排出频度图，进行排气阀H51的开闭控制(S306)。以下，通过以预定的间隔反复执行本发电控制程序，使得正常运行继续被执行。
图5至图10是记述间歇运行时或者系统停止时的气体泄漏判断处理程序(S106、S108)的流程图。如果调用该程序，那么控制部50关闭罐阀H201(S401)，进行高压部的排出判断(S402)。所谓排出判断是指判断是否排出燃料气体的处理。首先，以压力传感器P6检测出的压力与高压部的目标压力P6A之间的压力差为基础，计算为了使高压部的压力与目标压力P6A一致而必需的燃料气体消耗量(S403)。接着，根据排气阀H51每次的排出量与高压部的容积之比算出减压程度ΔPQ(S404)，在高压部的压力与目标压力P6A的压力差小于等于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S405；是)，因为如果排出燃料气体则高压部的压力将变得低于目标压力P6A，所以禁止排出(S406)。另一方面，在高压部的压力与目标压力P6A的压力差大于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S405；否)，即便排出燃料气体也不会有高压部的压力小于等于目标压力P6A的情况，所以允许排出(S407)。
接下来，进行低压部的排出判断(S408)。首先，以压力传感器P61检测出的压力与高压部的目标压力P61A之间的压力差为基础，计算为了使低压部的压力与目标压力P61A一致而必需的燃料气体消耗量(S409)。接着，根据排气阀H51每次的排出量与低压部的容积之比算出减压程度ΔPQ(S410)，在低压部的压力与目标压力P61A的压力差小于等于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S411；是)，因为如果排出燃料气体那么低压部的压力将变得低于目标压力P61A，所以禁止排出(S412)。另一方面，在低压部的压力与目标压力P61A的压力差大于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S411；否)，即便排出燃料气体也不会有低压部的压力小于等于目标压力P61A的情况，所以允许排出(S413)。
接下来，进行FC部的排出判断(S414)。首先，以压力传感器P5检测出的压力与高压部的目标压力P5A之间的压力差为基础，计算为了使FC部的压力与目标压力P5A一致而必需的燃料气体消耗量(S415)。接着，根据排气阀H51每次的排出量与FC部的容积之比算出减压程度ΔPQ(S416)，在FC部的压力与目标压力P5A的压力差小于等于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S417；是)，因为如果排出燃料气体那么FC部的压力将变得低于目标压力P5A，所以禁止排出(S418)。另一方面，在FC部的压力与目标压力P5A的压力差大于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S417；否)，即便排出燃料气体也不会有FC部的压力小于等于目标压力P5A的情况，所以允许排出(S419)。
接下来，进行循环部的排出判断(S420)。首先，禁止发电(S421)。接着，根据排气阀H51每次的排出量与循环部的容积之比算出减压程度ΔPQ(S422)，在循环部的压力与目标压力P10A的压力差小于等于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S423；是)，因为如果排出燃料气体那么循环部的压力将变得低于目标压力P10A，所以禁止排出(S424)。另一方面，在循环部的压力与目标压力P10A的压力差大于ΔPQ与预定值(余裕量)的和的情况下(S423；否)，即便排出燃料气体也不会有循环部的压力小于等于目标压力P10A的情况，所以允许排出(S425)。
如果各部分的排出判断完成了，那么接下来，控制部50参照氢消耗量-燃料电池发电量图，求出用于消耗在S403、S409、S415所求得的燃料气体的燃料电池20的发电量(S426)。还有，参照燃料电池发电量-空气化学计量图，调整马达M1的转速(S427)，使得为了获得所希望的发电量所必需的燃料气体被供给至燃料电池20。接着，在氢供给阀H200打开的情况下(S428；是)，控制部50参照燃料电池发电量-氢气化学计量图，调整马达M2的转速(S429)，使得为了获得所希望的发电量所必需的燃料气体被供给至燃料电池20。还有，控制部50参照燃料电池发电量-排出频度图，进行排气阀H51的开闭控制(S430)。此时，在排出被禁止的情况下(S406、S412、S418、S424)，排气阀H51维持在关闭状态。另一方面，在氢供给阀H200关闭的情况下(S428；否)，控制部50将氢泵63停止(S431)，然后参照燃料电池发电量-排出频度图，进行排气阀H51的开闭控制(S432)。在开闭排气阀H51的时候，以排气阀H51的一次压力、二次压力以及开阀时间为基础来计算每次的排出量(S433)。在此，可以根据压力传感器P11检测出的压力值求得排气阀H51的一次压力(进口压力)。可以根据流经阴极排气流路42的氧排气的流量求得排气阀H51的二次压力。
在二次电池54的SOC大于等于预定值(例如，80％～90％)的情况下(S434；是)，因为不能将由燃料气体的消耗发电的电力在二次电池54中蓄电，所以控制部50使燃料电池20的发电量减少，而且使燃料气体的排出量增加(S435)。另外，如果燃料气体的排出频度变得多于预定频度(S436；是)，因为被排出至系统外部的燃料气体的浓度变高，所以为了降低排气燃料气体的浓度而使空气压缩机40的转速增加，从而增加流经阴极排气流路42的氧排气的流量，降低在稀释器64被稀释的排气燃料气体的浓度(S437)。即，对应燃料气体的排出量的增加(排气燃料气体浓度的增加)，通过使对燃料电池20阴极的氧化气体供给量增加，从而使被导入稀释器64中的阴极排气(氧化气体)增加。其结果是，能够稀释被排出的燃料气体的浓度。另外，可以替代稀释器64，而使用含有催化剂的燃烧器使排出气体氧化。
这样，通过由电力发电导致的燃料气体的消耗以及执行燃料气体的排出操作(S426～S437)，能够使燃料气体供给系统的各部分(气体泄漏检测部位)的压力迅速降低。更加详细地说，通过电力发电导致的燃料气体消耗以及燃料气体的排出操作，能够使高压部、低压部以及FC部的压力降低，通过燃料气体的排出操作能够使循环部的压力降低。各部分的气体泄漏判断，例如可以通过被配设在燃料气体供给系统中的各阀关闭而形成封闭空间(大致密闭空间)，检测出该封闭空间的压力降低量来进行。优选的是，在经过阀关闭所需的时间和大致密闭空间的压力稳定所需的时间之后，进行气体泄漏判断。由此，能够提高气体泄漏检测精度。
如果压力传感器P6的检测压力小于等于目标压力P6A(S438；是)，那么因为表明高压部的压力已经达到适于气体泄漏判断的压力，所以控制部50关闭氢供给阀H200(S439)。由此，高压部处于密封状态。接下来，判断被配设在氢供给阀H200的下游侧的压力传感器P61的检测压力是否降低得小于等于预定压力PJA1(S440)。预定压力PJA1是用于判断氢供给阀H200是否可靠关闭的压力。如果压力传感器P61的检测压力小于等于预定压力PJA1(S440；是)，那么为了进行高压部的气体泄漏判断，判断从氢供给阀H200关闭时刻起是否经过预定时间t3(S441)。如果经过预定时间t3(S441；是)，那么将压力传感器P6的检测压力作为P6P存储(S442)。而且，判断从氢供给阀H200关闭时刻起是否经过预定时间t4(S443)，如果经过预定时间t4(S443；是)，那么计算已经存储的压力P6P与压力传感器P6的检测压力之间的压力差(压力降低量)ΔP6(S444)。在此，在压力差ΔP6大于等于预定的阈值压力Pj15的情况下(S445；是)，判断在高压部发生气体泄漏(S446)。作为气体泄漏的原因，认为是罐阀H201或氢供给阀H22的开故障，或者调节器H9、H10或燃料气体供给流路31的破损等。在此，所谓开故障是指阀一直打开无法关闭的故障状态。
另一方面，在从氢供给阀H200关闭时刻起没有经过预定时间t3的情况下(S441；否)，或者在没有经过预定时间t4的情况下(S443；否)的情况下，或者在压力差ΔP6小于预定的阈值压力Pj15的情况下(S445；否)，那么控制部50允许低压部的气体泄漏判断(S447)。这是因为即便从氢供给阀H200关闭时刻起没有经过预定时间t3或者t4，既然氢供给阀H200已经关闭，就能够与高压部的气体泄漏判断并行地进行低压部的气体泄漏判断。
接着，如果压力传感器P61的检测压力小于等于目标压力P61A(S448；是)，那么因为表明低压部的压力已经达到适于气体泄漏判断的压力，所以控制部50将FC电池组入口阀H21关闭(S449)。由此，低压部处于密封状态。接下来，判断被配设在FC电池组入口阀H21的下游侧的压力传感器P5、P11的检测压力是否下降得分别小于等于预定压力PJA2、PJA3(S450)。预定压力PJA2、PJA3是用于判断FC电池组入口阀H21是否可靠关闭的压力。如果压力传感器P5、P11的检测压力分别小于等于预定压力PJA2、PJA3(S450：是)，那么为了进行低压部的气体泄漏判断，判断从FC电池组入口阀H21关闭时刻开始是否经过预定时间t5(S451)。如果经过预定时间t5(S451：是)，那么将压力传感器P61的检测压力作为P61P存储(S452)。而且判断从FC电池组入口阀H21关闭时刻开始是否经过预定时间t6(S453)，如果经过预定时间t6(S453；是)，那么计算已经存储的压力P61P与压力传感器P61的检测压力之间的压力差(压力降低量)ΔP61(S454)。在此，在压力差ΔP61大于等于预定阈值压力Pj16的情况下(S455；是)，判断在低压部发生气体泄漏(S456)。作为气体泄漏的原因，认为是氢供给阀H22或者FC电池组入口阀H21的开故障，或者燃料气体供给流路31或燃料气体循环流路32的破损等。
另一方面，在从FC电池组入口阀H21的关闭时刻开始没有经过预定时间t5的情况下(S451；否)，或者没有经过预定时间t6的情况下(S453；否)，或者压力差ΔP61小于预定阈值压力Pj16的情况下(S455；否)，控制部50允许FC部的气体泄漏判断(S457)。这是因为即便从FC电池组入口阀H21关闭时刻起没有经过预定时间t5或者t6，既然FC电池组入口阀H21已经关闭，就能够与低压部的气体泄漏判断并行地进行FC部的气体泄漏判断。
接着，如果压力传感器P5的检测压力小于等于目标压力P5A(S458；是)，那么因为表明FC部的压力已经达到适于气体泄漏判断的压力，所以控制部50将FC电池组出口阀H22关闭(S459)。由此，FC部处于密封状态。接下来，判断被配设在FC电池组出口阀H22的下游侧的压力传感器P10的检测压力是否下降得小于等于预定压力PJA4(S460)。预定压力PJA4是用于判断FC电池组出口阀H22是否可靠关闭的压力。如果压力传感器P10的检测压力小于等于预定压力PJA4(S460：是)，那么为了进行FC部的气体泄漏判断，判断从FC电池组出口阀H22关闭时刻开始是否经过预定时间t7(S461)。如果经过预定时间t7(S461：是)，那么将压力传感器P5的检测压力作为P5P存储(S462)。而且判断从FC电池组出口阀H22关闭时刻开始是否经过预定时间t8(S463)，如果经过预定时间t8(S463；是)，那么计算已经存储的压力P5P与压力传感器P5的检测压力之间的压力差(压力降低量)ΔP5(S464)。在此，在压力差ΔP5大于等于预定阈值压力Pj17的情况下(S465；是)，判断在FC部发生气体泄漏(S466)。作为气体泄漏的原因，认为是FC电池组入口阀H21或者FC电池组出口阀H22的开故障，或者燃料气体供给流路31或燃料气体循环流路32的破损等。
另一方面，在从FC电池组出口阀H22的关闭时刻开始没有经过预定时间t7的情况下(S461；否)，或者没有经过预定时间t8的情况下(S463；否)，或者压力差ΔP5小于预定阈值压力Pj17的情况下(S465；否)，控制部50允许循环部的气体泄漏判断(S467)。这是因为即便从FC电池组出口阀H22关闭时刻起没有经过预定时间t7或者t8，既然FC电池组出口阀H22已经关闭，就能够与FC部的气体泄漏判断并行地进行循环部的气体泄漏判断。
接着，如果压力传感器P10的检测压力小于等于目标压力P10A(S468；是)，那么因为表明循环部的压力已经达到适于气体泄漏判断的压力，所以控制部50将禁止排气阀H51开闭(S469)。由此，循环部处于密封状态。为了进行循环部气体泄漏判断，控制部50判断从禁止排气阀H51的开闭时刻(或者FC电池组出口阀H22的关闭时刻)起是否经过预定时间t9(S470)。如果经过预定时间t9(S470：是)，那么将压力传感器P10的检测压力作为P10P存储(S471)。还有，判断从禁止排气阀H51的开闭时刻(或者FC电池组出口阀H22的关闭时刻)起是否经过预定时间t10(S472)，如果经过预定时间t10(S472；是)，那么计算已经存储的压力P10P与压力传感器P10的检测压力之间的压力差(压力降低量)ΔP10(S473)。在此，在压力差ΔP10大于等于预定阈值压力Pj18的情况下(S474；是)，判断在循环部发生气体泄漏(S475)。作为气体泄漏的原因，认为是FC电池组出口阀H22或者单向阀52的开故障，或者燃料气体循环流路32的破损等。另一方面，在压力差ΔP10小于预定阈值压力Pj18的情况下(S474；否)，判断在循环部没有发生气体泄漏，完成气体泄漏判断(S476)。
图11是记述系统停止处理程序(S109)的流程图。如果调用该程序，那么控制部50判断循环部的气体泄漏判断是否完成(S501)。如果循环部的气体泄漏判断完成(S501；是)，那么控制部50将FC电池组入口阀H21以及FC电池组出口阀H22打开，将残留在燃料气体供给流路31以及燃料气体循环流路32中的燃料气体导入燃料电池20(S502)。与此同时，控制部50使空气压缩机40旋转向燃料电池20供给氧化气体。被导入燃料电池20的气体因燃料发电而被消耗。还有，控制部50通过以适当的时间间隔打开排气阀H51，排出燃料气体，从而降低在燃料电池20中循环的燃料气体的杂质浓度。接着，判断压力传感器P5的检测压力是否降低得小于等于目标压力P5AE(S503)。作为目标压力P5AE优选的是在系统停止时燃料气体不会泄漏(クロスリ一ク)到阴极侧那样的压力。如果压力传感器P5的检测压力降压得小于等于目标压力P5AE(S503；是)，那么控制部50打开FC电池组入口阀H21、FC电池组出口阀H22以及排气阀H51，并使空气压缩机40和氢泵63停止，从而停止发电(S504)。
图12是记述异常停止处理程序(S11)的流程图。在所述气体泄漏判断(S102，S106，S108)中，如果判断发生气体泄漏(S210，S446，S456，S446，S475)，那么调用异常停止处理程序。如果调用该程序，那么控制部50关闭被配设在燃料气体供给系统中的所有的阀，即，罐阀H201、氢供给阀H200、FC电池组入口阀H21、FC电池组出口阀H22以及排气阀H51，还使空气压缩机40和氢泵63停止，从而停止发电(S601)。
根据本实施方式，通过不仅由电力发电消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，而且将其排出至燃料气体供给管路外部，使得气体泄漏检测部位的压力能够在短时间内接近目标压力，从而能够在短时间内高精度地进行气体泄漏判断。另外，因为通过将燃料气体排出，能够抑制燃料气体的杂质浓度的上升，所以能够抑制单格电池电压的降低。
产业上应用可能性
根据本发明，通过不仅由电力发电消耗气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，而且将其排出至燃料气体供给管路外部，使得气体泄漏检测部位的压力能够在短时间内接近目标压力，能够在短时间内高精度地进行气体泄漏判断。另外，因为通过将燃料气体排出，能够抑制燃料气体的杂质浓度的上升，所以能够抑制单格电池电压的降低。因此，本发明可以广泛地应用于有这样要求的燃料电池系统以及燃料电池电池系统的气体泄漏判断方法中。

Claims (12)

1.一种燃料电池系统，其是一种在燃料电池的阳极消耗燃料气体供给系统的气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，并具有根据所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的压力变化状态进行气体泄漏判断的判断装置的燃料电池系统，其中，
具有在进行所述气体泄漏判断之前，通过将所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体排出至所述燃料气体供给系统外部而使所述气体泄漏检测部位的压力降低的排气装置，
所述排气装置在所述气体泄漏检测部位的检测压力与目标压力的压差超过减压程度与预定值的和时实施所述燃料气体的排出；
所述减压程度根据所述排气装置每次的排出量与所述气体泄漏检测部位的容积之比算出。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述排气装置被构成为，在排出燃料气体使得所述气体泄漏检测部位的压力低于目标压力的情况下，限制燃料气体的排出。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，所述排气装置根据所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的消耗量改变燃料气体的排出量。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，还具有根据所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的消耗量改变所述燃料电池的发电电流的控制装置。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，还具有将所述燃料电池发电产生的电力进行蓄电的蓄电装置，所述排气装置根据所述蓄电装置的充电量改变燃料气体的排出量。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，还具有向所述燃料电池的阴极供给氧化气体的氧化气体供给装置，以及将从所述燃料电池排出的阴极排气与从所述排气装置排出的燃料气体混合稀释的稀释器，所述氧化气体供给装置对应从所述排气装置排出的燃料气体的排出量而改变氧化气体的供给量。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，还具有检测燃料气体的泄漏的燃料气体传感器，从所述排气装置排出的燃料气体每次的排出量都在所述燃料气体传感器检测的泄漏检测阈值范围内。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述气体泄漏检测部位是通过被配设在所述燃料气体供给系统中的阀关闭而形成的大致密闭空间，所述判断装置在经过了从所述阀关闭到所述大致密闭空间的压力稳定所需的时间之后，进行气体泄漏判断。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述排气装置是被配设于用于将从所述燃料电池排出的氢排气排出至系统外部的阳极排气流路的排气阀。
10.一种燃料电池系统的泄漏判断方法，其是一种在燃料电池的阳极消耗燃料气体供给系统的气体泄漏检测部位内存在的燃料气体，并根据所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的压力变化状态进行气体泄漏判断的燃料电池系统的气体泄漏判断方法，其中，包括在进行所述气体泄漏判断之前，通过将所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体排出至所述燃料气体供给系统外部而使所述气体泄漏检测部位的压力降低的步骤，
在所述步骤中，在所述气体泄漏检测部位的检测压力与目标压力的压差超过减压程度与预定值的和时实施所述燃料气体的排出；
所述减压程度根据在所述步骤中每次的排出量与所述气体泄漏检测部位的容积之比算出。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统的泄漏判断方法，其中，在排出所述燃料气体使得所述气体泄漏检测部位的压力低于目标压力的情况下，限制该燃料气体的排出。
12.根据权利要求10或11所述的燃料电池系统的泄漏判断方法，其中，对应所述气体泄漏检测部位内存在的燃料气体的消耗量，改变燃料气体的排出量。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016747A1 (de) * 2006-04-10 2007-10-18 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Leckprüfung
JP4923823B2 (ja) * 2006-07-28 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 改質システム及び燃料電池システム
JP5007665B2 (ja) * 2007-02-05 2012-08-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2009087713A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Sony Corp 燃料電池システムおよび電子機器
JP4591721B2 (ja) 2007-11-21 2010-12-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7942035B2 (en) * 2008-04-09 2011-05-17 Ford Motor Company Anode leak test implementation
JP4893772B2 (ja) * 2009-03-31 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8387441B2 (en) * 2009-12-11 2013-03-05 GM Global Technology Operations LLC Injector flow measurement for fuel cell applications
DE102012005690B4 (de) * 2012-03-21 2015-03-05 Audi Ag Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
DE102012005692B4 (de) * 2012-03-21 2014-09-25 Audi Ag Verfahren und Anordnung zum Überprüfen einer Dichtheit eines Brennstoffzellensystems
WO2013156666A1 (en) * 2012-07-05 2013-10-24 Convion Oy Method and arrangement for determination of leakage levels in fuel cell system
US8877402B2 (en) * 2012-09-13 2014-11-04 GM Global Technology Operations LLC Method for a fuel cell air system leakage diagnostic
JP5836913B2 (ja) * 2012-10-31 2015-12-24 本田技研工業株式会社 流体供給システム
DE102013011127A1 (de) 2013-07-03 2015-01-08 Daimler Ag Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzellensystems
JP6079749B2 (ja) 2014-11-13 2017-02-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび水素ガス漏れ検出方法
US10644336B2 (en) * 2014-12-12 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc Methods for determining anode integrity during fuel cell vehicle operation
DE102015225471A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose einer Leckage sowie Brennstoffzellensystem
JP6326440B2 (ja) * 2016-02-29 2018-05-16 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
JP6376184B2 (ja) * 2016-07-21 2018-08-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび車両
US10112486B2 (en) * 2016-09-21 2018-10-30 Hyundai Motor Company Apparatus for detecting gas leakage of a vehicle equipped with a fuel cell system
FR3059474B1 (fr) * 2016-11-30 2018-12-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme electrochimique a pile a combustible comportant un dispositif de regulation de pression
JP2018147654A (ja) * 2017-03-03 2018-09-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
CN107458244A (zh) * 2017-07-21 2017-12-12 浙江中车电车有限公司 一种具有安全链的甲醇制氢燃料系统
JP2019129141A (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6958419B2 (ja) * 2018-02-22 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
US10615438B2 (en) 2018-02-23 2020-04-07 Cummins Enterprise Llc Degradation detecting device for fuel cell stack, fuel cell system and managing method thereof
CN108844699A (zh) * 2018-03-07 2018-11-20 福州艾弗斯智能科技有限公司 一种氢能汽车管路自检装置
CN109501637B (zh) * 2018-11-08 2021-05-28 奇瑞汽车股份有限公司 燃料泄漏处理系统及燃料电池汽车
US11404710B2 (en) * 2018-12-17 2022-08-02 Cummins Enterprise Llc Assembled portion of a solid oxide fuel cell and methods for inspecting the same
CN109860663A (zh) * 2019-03-26 2019-06-07 一汽解放汽车有限公司 一种快速判断氢气泄露部位的供氢系统
JP7189849B2 (ja) * 2019-08-09 2022-12-14 株式会社豊田自動織機 燃料電池車両及びその制御方法
US11814027B2 (en) * 2022-02-04 2023-11-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Fuel reactant leak detection system and method of detecting fuel reactant leaks

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3663669B2 (ja) 1995-05-29 2005-06-22 松下電器産業株式会社 燃料電池発電システム
DE19649434C1 (de) 1996-11-28 1998-01-15 Siemens Ag Verfahren zur Ermittlung von Gaslecks in Brennstoffzellen
JP2000274311A (ja) 1999-03-19 2000-10-03 Honda Motor Co Ltd 車両用ガス燃料供給システム
JP2002056864A (ja) * 2000-08-10 2002-02-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池装置、及び、燃料電池装置の運転方法
DE10060626A1 (de) 2000-12-06 2002-06-20 Siemens Ag Verfahren zm Erkennen einer Undichtigkeit in einer Brennstoffzelle
JP4162874B2 (ja) 2001-07-26 2008-10-08 本田技研工業株式会社 燃料電池におけるガス漏れ検知方法
JP3904191B2 (ja) 2001-10-23 2007-04-11 本田技研工業株式会社 排出燃料希釈器および排出燃料希釈式燃料電池システム
JP4033376B2 (ja) * 2001-11-14 2008-01-16 本田技研工業株式会社 燃料供給装置
JP3846354B2 (ja) 2002-04-16 2006-11-15 日産自動車株式会社 燃料電池システムのガス漏れ検知方法及び装置
JP3783650B2 (ja) 2002-04-18 2006-06-07 日産自動車株式会社 ガス燃料供給装置
JP4023731B2 (ja) * 2002-09-18 2007-12-19 本田技研工業株式会社 水素供給装置
JP4304960B2 (ja) 2002-11-01 2009-07-29 日産自動車株式会社 燃料電池装置
JP4085793B2 (ja) * 2002-11-22 2008-05-14 トヨタ自動車株式会社 流体の漏れの検出装置
JP2004253259A (ja) 2003-02-20 2004-09-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池プラントの制御装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-56864A 2002.02.22
JP特开2003-148252A 2003.05.21
JP特开2004-111167A 2004.04.08
JP特开2004-158200A 2004.06.03
JP特开2004-253259A 2004.09.09

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