CN105609832A - 检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统 - Google Patents

检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统，提供一种能够迅速地检测燃料电池系统中的燃料气体的泄漏的技术。燃料电池系统具备控制部、燃料电池、阳极气体供排循环部。控制部在燃料电池系统的起动时，通过压力计测部，检测阳极气体配管的低压区间的压力。控制部基于低压区间的压力的检测值和预先设定的规定的阈值，执行检测低压区间的氢的泄漏的发生的第一氢泄漏检测处理。

Description

检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统
本申请主张基于在2014年11月13日提出申请的特愿2014-230861号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统。
背景技术
固体高分子型燃料电池(以下，也简称为“燃料电池”)接受氢的供给作为燃料气体并接受氧(空气)的供给作为氧化剂气体而进行发电。在燃料电池系统中，提出了与氢的泄漏的检测相关的各种技术(例如，日本特开2010-272433号公报、日本特开2012-151125号公报等)。
发明内容
在燃料电池系统的起动时，如上述公报等公开的那样，希望在开始燃料电池的发电之前能够可靠地检测氢的泄漏。另一方面，在燃料电池系统的起动时，希望缩短到开始燃料电池的运转为止的时间。
本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，例如，能够作为以下的方式实现。本发明的一方式涉及一种在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法，包括：压力检测工序，在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力；及判定工序，使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏，所述判定工序是使用第一条件和第二条件中的至少一方的判定条件的工序，在满足所述判定条件的情况下判定为在所述燃料电池的发电停止中没有所述反应气体的泄漏，在所述压力计测值为低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的规定的第一压力值以上时满足所述第一条件，在所述压力计测值为低于大气压的规定的第二压力值以下时满足所述第二条件。
[1]根据本发明的第一方式，提供一种在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法。该方法可以具备压力检测工序、判定工序。所述压力检测工序可以是在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力的工序。所述判定工序可以是使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏的工序，是在所述压力计测值为规定的阈值压力以上的情况下判定为在所述燃料电池的发电停止中没有所述反应气体的泄漏的工序。所述阈值压力可以是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值。根据该方式的方法，例如，不用进行向供给配管供给反应气体并进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，而能够判定有无反应气体的泄漏，因此能够在燃料电池的发电开始前迅速地检测反应气体的泄漏。
[2]在上述第一方式的方法中，可以的是，在所述判定工序中所述压力计测值低于所述阈值压力的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。根据该方式的方法，在燃料电池的发电开始前，能够更可靠地检测反应气体的泄漏。
[3]根据本发明的第二方式，提供一种在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法。该方法可以具备压力检测工序、判定工序。所述压力检测工序可以是在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力的工序。所述判定工序可以是使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏的工序，是在所述压力计测值为规定的阈值压力以下的情况下判定为在所述燃料电池的停止中没有所述反应气体的泄漏的工序。所述阈值压力可以是低于大气压的值。根据该方式的方法，例如，不用进行向供给配管供给反应气体并进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，而能够判定有无反应气体的泄漏，因此能够在燃料电池的发电开始前迅速地检测反应气体的泄漏。
[4]在上述第二方式的方法中，可以的是，在所述判定工序中所述压力计测值高于所述阈值压力的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。根据该方式的方法，在燃料电池的发电开始前，能够更可靠地检测反应气体的泄漏。
[5]根据本发明的第三方式，提供一种在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法。该方法可以具备压力检测工序、判定工序。所述压力检测工序可以是在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力的工序。所述判定工序可以是使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏的工序，可以是在所述压力计测值不处于规定的阈值压力的范围内的情况下判定为在所述燃料电池的发电停止中没有所述反应气体从所述供给配管的泄漏的工序。所述阈值压力的范围的上限值可以是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值，所述阈值压力的范围的下限值可以是低于大气压的值。根据该方式的方法，例如，不用进行向供给配管供给反应气体而进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，而能够判定有无反应气体的泄漏，因此能够在燃料电池的发电开始前迅速地检测反应气体的泄漏。
[6]在上述第三方式的方法中，可以的是，在所述判定工序中所述压力计测值处于所述规定的阈值压力的范围内的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。根据该方式的方法，在燃料电池的发电开始前，能够更可靠地检测反应气体的泄漏。
[7]根据本发明的第四方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统可以具备燃料电池、反应气体供给部、压力检测部、控制部。所述反应气体供给部可以具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体。所述压力检测部可以能够检测所述供给配管内的压力。所述控制部可以控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转。所述控制部可以在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值为规定的阈值压力以上的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值低于所述阈值压力的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理。所述阈值压力可以是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值。根据该方式的燃料电池系统，例如，可以省略向供给配管供给反应气体而进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，因此能够缩短到燃料电池的发电开始为止的起动时间。
[8]根据本发明的第五方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统可以具备燃料电池、反应气体供给部、压力检测部、控制部。所述反应气体供给部可以具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体。所述压力检测部可以能够检测所述供给配管内的压力。所述控制部可以控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转。所述控制部可以在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值为规定的阈值压力以下的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值高于所述阈值压力的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理。所述阈值压力可以是低于大气压的值。根据该方式的燃料电池系统，例如，可以省略向供给配管供给反应气体而进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，因此能够缩短到燃料电池的发电开始为止的起动时间。
[9]根据本发明的第六方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统可以具备燃料电池、反应气体供给部、压力检测部、控制部。所述反应气体供给部可以具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体。所述压力检测部可以能够检测所述供给配管内的压力。所述控制部可以控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转。所述控制部可以在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值不处于规定的阈值压力的范围内的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值处于所述阈值压力的范围内的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理。所述阈值压力的范围的上限值可以是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值，所述阈值压力的范围的下限值可以是低于大气压的值。根据该方式的燃料电池系统，例如，能够省略向供给配管供给反应气体而进行加压等用于检测反应气体的泄漏的准备处理，因此能够缩短到燃料电池的发电开始为止的起动时间。
上述的本发明的各方式具有的多个构成要素并不是全部必须，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，对于所述多个构成要素中的一部分的构成要素，可以适当进行其变更、删除、与新的其他的构成要素的更换、限定内容的一部分删除。而且，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，可以将上述的本发明的一方式包含的技术特征的一部分或全部与上述的本发明的其他的方式包含的技术特征的一部分或全部组合，作为本发明的独立的一方式。
本发明也能够以检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法和燃料电池系统以外的各种方式实现。例如，能够以搭载燃料电池系统的燃料电池车辆等移动体、燃料电池系统的起动方法或控制方法、实现这些方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。
附图说明
图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。
图2是表示第一实施方式的第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。
图3是用于说明第一实施方式的第一氢泄漏检测处理中的判定处理的说明图。
图4是表示第二氢泄漏检测处理的流程的说明图。
图5是表示第二实施方式中的第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。
图6是用于说明第二实施方式的第一氢泄漏检测处理中的判定处理的说明图。
图7是表示第三实施方式的第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。
图8是用于说明第三实施方式的第一氢泄漏检测处理中的判定处理的说明图。
具体实施方式
A.第一实施方式：
[燃料电池系统的结构]
图1是表示作为本发明的第一实施方式的燃料电池系统100的结构的概略图。该燃料电池系统100搭载于燃料电池车辆，根据来自驾驶者的要求，输出作为驱动力使用的电力。燃料电池系统100具备控制部10、燃料电池20、阴极气体供排部30、阳极气体供排循环部50。
控制部10由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成，通过向主存储装置上读入程序并执行，由此发挥各种功能。控制部10在燃料电池系统100的运转中，对以下说明的各结构部进行控制，执行使燃料电池20发出与输出要求对应的电力的燃料电池20的运转控制。而且，控制部10在开始燃料电池20的发电之前，执行检测燃料电池系统100内的氢的泄漏的氢泄漏检测处理。关于氢泄漏检测处理在后文叙述。
燃料电池20是接受氢(阳极气体)和空气(阴极气体)的供给作为反应气体而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池20具有层叠了多个单电池21的堆叠结构。各单电池21分别是即使为单体也能够发电的发电要素，具有在电解质膜的两面配置有电极的发电体即膜电极接合体、夹着膜电极接合体的两块分隔件(未图示)。电解质膜由在内部包含有水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。
阴极气体供排部30具有向燃料电池20供给阴极气体的功能和将从燃料电池20的阴极排出的阴极废气及排水向燃料电池系统100的外部排出的功能。阴极气体供排部30将通过空气压缩器(图示省略)取入外部空气并进行了压缩后的空气作为阴极气体，经由与燃料电池20的阴极侧的入口连接的配管向燃料电池20供给。而且，阴极气体供排部30经由与燃料电池20的阴极侧的出口连接的配管，将阴极废气及排水向燃料电池系统100的外部排出。
阳极气体供排循环部50具有向燃料电池20供给阳极气体的功能。而且，阳极气体供排循环部50具有将从燃料电池20的阳极排出的阳极废气及排水向燃料电池系统100的外部排出的功能、使阳极废气在燃料电池系统100内循环的功能。阳极气体供排循环部50相当于本发明中的反应气体供给部的下位概念。
阳极气体供排循环部50在燃料电池20的上游侧具备阳极气体配管51、氢罐52、主截止阀53、调节器54、氢供给装置55、压力计测部56。在氢罐52中填充有用于向燃料电池20供给的高压氢。氢罐52经由阳极气体配管51而与燃料电池20的阳极侧的入口连接。
在阳极气体配管51上，从作为上游侧的氢罐52侧依次设有主截止阀53、调节器54、氢供给装置55、压力计测部56。主截止阀53由开闭阀构成。控制部10通过对主截止阀53的开闭进行控制，而控制从氢罐52向氢供给装置55的上游侧的氢的流入。控制部10在燃料电池系统100的运转结束时将主截止阀53关闭，在使燃料电池20的发电开始时打开主截止阀53。调节器54是用于调整氢供给装置55的上游侧的氢的压力的减压阀，其开度由控制部10控制。氢供给装置55例如由作为电磁驱动式的开闭阀的喷射器构成。
阳极气体配管51的氢的压力在主截止阀53与调节器54之间的区间中成为高压(例如，500KPa左右)，在调节器54与氢供给装置55之间的区间中成为中压(例如，350KPa左右)。而且，在氢供给装置55与燃料电池20之间的区间中成为低压(例如，200KPa左右)。以下，将阳极气体配管51中的氢供给装置55与燃料电池20之间的区间也特别称为“低压区间LPZ”。低压区间LPZ中的阳极气体配管51相当于本发明的供给配管的下位概念。
压力计测部56计测氢供给装置55的下游侧的低压区间LPZ中的氢的压力，并向控制部10发送。控制部10在燃料电池20的运转中，基于压力计测部56的计测值，控制表示氢供给装置55的开闭定时的驱动周期，由此控制向燃料电池20供给的氢量。而且，控制部10在燃料电池20的运转开始之前的氢泄漏检测处理中，使用压力计测部56的计测值(后述)。压力计测部56相当于本发明中的压力检测部的下位概念。
阳极气体供排循环部50在燃料电池20的下游侧具备阳极废气配管61、气液分离部62、阳极气体循环配管63、氢泵64、阳极排水配管65、排水阀66。阳极废气配管61与燃料电池20的阳极侧的出口和气液分离部62连接。
气液分离部62与阳极气体循环配管63和阳极排水配管65连接。经由阳极废气配管61流入气液分离部62的阳极废气由气液分离部62分离成气体成分和水分。在气液分离部62内，阳极废气的气体成分被向阳极气体循环配管63引导，水分被向阳极排水配管65引导。
阳极气体循环配管63与阳极气体配管51的低压区间LPZ连接。在阳极气体循环配管63上设有氢泵64。氢泵64作为将在气液分离部62中分离出的气体成分包含的氢向阳极气体配管51送出的循环泵起作用。这样，在阳极气体供排循环部50，通过阳极气体配管51的低压区间LPZ、燃料电池20的阳极、阳极废气配管61、阳极气体循环配管63构成氢的循环路径。
在阳极排水配管65设有作为开闭阀的排水阀66。排水阀66按照来自控制部10的指令进行开闭。控制部10通常将排水阀66关闭，在预先设定的规定的排水定时、或阳极废气中的非活性气体的排出定时将排水阀66打开。控制部10在燃料电池系统100的结束时使排水阀66为关闭状态。
此外，燃料电池系统100具备用于控制燃料电池20的温度的将制冷剂向燃料电池20的各单电池21供给的制冷剂供给部(省略图示及详细的说明)。而且，燃料电池系统100至少具备二次电池、DC/DC转换器作为电气性的结构部(图示省略)。二次电池蓄积燃料电池20输出的电力或再生电力，与燃料电池20一起作为电力源起作用。DC/DC转换器能够控制二次电池的充放电或燃料电池20的输出电压。控制部10在燃料电池20的运转开始前，使用二次电池的电力，使燃料电池系统100运转。
[氢泄漏检测处理]
参照图2～图4，说明控制部10在燃料电池系统100的起动时执行的氢泄漏检测处理。燃料电池系统100在燃料电池车辆的驾驶者进行了点火装置接通的操作时起动。控制部10在燃料电池系统100起动时，作为氢泄漏检测处理，首先执行第一氢泄漏检测处理，并根据第一氢泄漏检测处理的判定结果来执行第二氢泄漏检测处理。
图2是表示第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。在步骤S10中，控制部10在开始反应气体向燃料电池20的供给之前，通过压力计测部56，检测低压区间LPZ的压力。步骤S10的工序相当于本发明的压力检测工序的下位概念。在步骤S20中，控制部10使用在步骤S10中取得的压力的检测值，判定有无氢的泄漏发生的可能性。步骤S20相当于本发明的判定工序的下位概念。
图3是用于说明第一氢泄漏检测处理中的步骤S20的判定处理的说明图。在本实施方式中，控制部10在步骤S20中，判定压力的检测值Pm是否为预先设定的规定的阈值压力Pta(以下，也称为“第一阈值压力Pta”)以上。即，控制部10判定Pm≥Pt的关系是否满足。在本实施方式中，作为阈值压力Pta，设定为低于燃料电池系统100的运转结束时的低压区间LPZ的压力Pe且高于大气压AP的值。
在此，在本实施方式中，控制部10将阴极气体供排部30或阳极气体供排循环部50具有的阀门关闭，将低压区间LPZ加压成规定的压力(例如，180KPa以上)，以密封的状态结束燃料电池系统100的运转。以下，将燃料电池系统100的运转结束时的低压区间LPZ的压力Pe也称为“运转结束时压力Pe”。控制部10可以在低压区间LPZ的压力低于规定的运转结束时压力Pe的情况下，对氢供给装置55进行驱动，在加压至运转结束时压力Pe之后结束燃料电池系统100的运转。
在从包含低压区间LPZ的氢的循环路径发生了氢的泄漏的情况下，即使燃料电池系统100的运转停止时间为短时间(例如，几分钟以内)，低压区间LPZ的压力也会下降至大气压AP的附近或大气压AP以下。在本实施方式中，作为第一阈值压力Pta，设定为大气压AP+α(0<α<10)KPa的值(下述的式A)。
Pta＝AP+α…(A)
α可以是实验性地预先确定的值，例如，可以设为6KPa左右。
在步骤S20(图2)中，在压力的检测值Pm为第一阈值压力Pta以上的情况下，即在Pm≥Pta的情况下，控制部10认为从燃料电池系统100的包含低压区间LPZ的氢的循环路径没有氢的泄漏的可能性，结束第一氢泄漏检测处理。这种情况下，控制部10开始用于使燃料电池20开始发电的起动处理，开始燃料电池20的运转。另一方面，在压力的检测值Pm小于第一阈值压力Pta的情况下，即在Pm<Pta的情况下，控制部10认为存在发生了氢的泄漏的可能性，开始第二氢泄漏检测处理(步骤S30)。
图4是表示第二氢泄漏检测处理的流程的说明图。以下说明的第二氢泄漏检测处理中的一连串的工序相当于本发明的加压泄漏检测工序的下位概念。在步骤S50中，控制部10执行提高低压区间LPZ的压力的加压处理。具体而言，控制部10将主截止阀53打开，并使调节器54为规定的开度，对氢供给装置55进行驱动。在步骤S50中，低压区间LPZ的压力被升高至例如180KPa以上。
在步骤S60中，控制部10停止氢供给装置55的驱动，并且在保持关闭排水阀66的状态下待机规定的期间(例如几秒钟左右)。在步骤S70中，控制部10通过压力计测部56，检测低压区间LPZ的压力。在步骤S80中，控制部10判定在步骤S70中取得的低压区间LPZ的压力的检测值Pm是否为规定的阈值压力Ptb(也称为“第二阈值压力Ptb”)以上。第二阈值压力Ptb设定为例如100kPa左右。第二阈值压力Ptb可以是其他的值，只要是以能够检测氢的泄漏的方式预先实验性地决定的值即可。
在步骤S80中，在压力的检测值Pm为第二阈值压力Ptb以上的情况下，即在Pm≥Ptb的情况下，控制部10认为包含低压区间LPZ的氢的循环路径没有氢的泄漏的可能性，结束第二氢泄漏检测处理。这种情况下，控制部10开始用于使燃料电池20开始发电的起动处理，开始燃料电池20的运转。
另一方面，在压力的检测值Pm小于第二阈值压力Ptb的情况下，即在Pm<Ptb的情况下，控制部10认为存在发生了氢的泄漏的可能性，开始用于应对氢的泄漏的处理(步骤S90)。具体而言，控制部10将主截止阀53关闭，进行用于向燃料电池车辆的驾驶者通知氢泄漏的发生可能性的通知处理(例如，指示器的点亮或警报声的产生等)。
[第一实施方式的总结]
根据本实施方式的燃料电池系统100，通过进行反应气体供给前的包含低压区间LPZ的氢的循环路径的压力检测的第一氢泄漏检测处理，能够简易且迅速地判定氢的泄漏发生的可能性。因此，能实现用于氢的泄漏发生的检测的处理时间的缩短化。而且，在第一氢泄漏检测处理中判定为存在氢的泄漏的可能性的情况下，执行第二氢泄漏检测处理，通过双重的检査处理，更可靠地检测氢的泄漏的发生。因此，在燃料电池系统100的起动开始前，能够更可靠地检测氢的泄漏发生。
B.第二实施方式：
参照图5、图6，说明第二实施方式的氢泄漏检测处理。第二实施方式的氢泄漏检测处理能够在与第一实施方式说明的的结构大致相同的燃料电池系统100中执行(图1)。在第二实施方式中，与第一实施方式一样，控制部10在燃料电池系统100的起动时，作为氢泄漏检测处理，首先执行第一氢泄漏检测处理，并根据第一氢泄漏检测处理的判定结果来执行第二氢泄漏检测处理。第二实施方式的第一氢泄漏检测处理如以下说明那样除了判定条件不同的点以外，与第一实施方式的第一氢泄漏检测处理大致相同。而且，第二实施方式的第二氢泄漏检测处理与第一实施方式的第二氢泄漏检测处理(图4)相同，因此省略其说明。
图5是表示第二实施方式的第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。第二实施方式的第一氢泄漏检测处理除了步骤S20A的判定处理中的判定条件不同的点以外，与第一实施方式的第一氢泄漏检测处理相同。图6是用于说明第一氢泄漏检测处理中的步骤S20A的判定处理的说明图。
在第二实施方式的第一氢泄漏检测处理中，控制部10判定在步骤S10中取得的压力的检测值Pm是否为预先设定的规定的第一阈值压力Ptc以下。即，控制部10判定Pm≤Ptc的关系是否满足。在第二实施方式中，设定大气压AP-β(0<β<10)KPa的值作为步骤S20A的判定条件即第一阈值压力Ptc(下述的式B)。
Ptc＝AP-β…(B)
β只要是实验性地预先确定的值即可，可以设为例如6KPa左右。
在燃料电池系统100的运转停止且反应气体的路径被密封的状态下，燃料电池20被长时间(例如几小时以上)放任不管时，燃料电池20的阳极的压力下降至负压的可能性高。该压力的下降由于燃料电池20的温度的下降所引起的水蒸气分压的下降或残留于燃料电池20内的氢与氧的反应产生的消耗等原因而发生。在包含低压区间LPZ的氢的循环路径中形成氢的泄漏路径的情况下，外部空气从该泄漏路径进入，因此燃料电池20的包含阳极及低压区间LPZ的氢的循环路径的压力成为大气压AP或大气压AP附近的负压的可能性高。
控制部10在低压区间LPZ的压力的检测值Pm为第一阈值压力Ptc以下的情况下，判定为没有外部空气向燃料电池20的阳极及低压区间LPZ的进入，没有氢的泄漏发生的可能性。这种情况下，控制部10开始用于使燃料电池20开始发电的起动处理。另一方面，控制部10在压力的检测值Pm大于第一阈值压力Ptc的情况下，即在Pm>Ptc的情况下，认为存在形成氢的泄漏路径而外部空气进入的可能性，开始第二氢泄漏检测处理。
如以上所述，若是第二实施方式的氢泄漏检测处理，则根据反映了燃料电池20的发电停止后的温度下降或残留反应气体的消耗的氢泄漏检测处理的判定条件，能够迅速地检测氢的泄漏发生的可能性。此外，若是第二实施方式的燃料电池系统100及氢泄漏检测处理，则能够起到与第一实施方式的燃料电池系统100中说明的同样的作用效果。
C.第三实施方式：
参照图7、图8，说明第三实施方式的氢泄漏检测处理。第三实施方式的氢泄漏检测处理能够在与第一实施方式说明的结构大致相同的燃料电池系统100中执行(图1)。在第三实施方式中，与第一实施方式一样，控制部10在燃料电池系统100的起动时，作为氢泄漏检测处理，首先执行第一氢泄漏检测处理，并根据第一氢泄漏检测处理的判定结果来执行第二氢泄漏检测处理。第三实施方式的第一氢泄漏检测处理如以下说明那样，除了判定条件不同的点以外，与第一实施方式的第一氢泄漏检测处理大致相同。而且，第三实施方式的第二氢泄漏检测处理与第一实施方式的第二氢泄漏检测处理(图4)相同，因此省略其说明。
图7是表示第三实施方式的第一氢泄漏检测处理的流程的说明图。第三实施方式的第一氢泄漏检测处理除了步骤S20B的判定处理中的判定条件不同的点以外，与第一实施方式的第一氢泄漏检测处理相同。图8是用于说明第一氢泄漏检测处理中的步骤S20B的判定处理的说明图。
在第三实施方式的第一氢泄漏检测处理中，控制部10判定在步骤S10中取得的压力的检测值Pm是否处于预先设定的规定的阈值范围外(步骤S20B)。作为步骤S20B的判定条件的阈值范围的上限值Ptd与第一实施方式的第一阈值压力Pta一样，设定为低于运转结束时压力Pe且高于大气压AP的值(下述的式C)。
Ptd＝AP+α，0<α<10KPa…(C)
阈值范围的下限值Pte与第二实施方式的第一阈值压力Ptc一样。设定为低于大气压AP的值(下述的式D)。
Pte＝AP-β，0<β<10KPa…(D)
α、β只要是实验性地确定的值即可，例如，两方都可以设为6KPa左右。α、β也可以设定为不同的值。
在步骤S10中取得的低压区间LPZ的压力的检测值Pm为阈值范围的上限值Ptd以上的情况下，如在第一实施方式中说明的那样，认为以氢的泄漏为起因的压力的下降未发生。另一方面，在压力的检测值Pm为阈值范围的下限值Pte以下的情况下，如在第二实施方式中说明那样，认为外部空气未进入包含低压区间LPZ的氢的循环路径，低压区间LPZ的氢的压力成为预期那样的负压状态。
控制部10在压力的检测值Pm为阈值范围的上限值Ptd以上即Pm≥Ptd的情况下，或者在压力的检测值Pm为下限值Pte以下即Pm≤Pte的情况下，判定为没有发生氢的泄漏的可能性(步骤S20B的“是”)。这种情况下，控制部10不执行第二氢泄漏检测处理，而开始用于燃料电池20的发电开始的起动处理。另一方面，在压力的检测值Pm为小于阈值范围的上限值Ptd且大于下限值Pte的情况下，即在Pte<Pm<Ptd的情况下，判定为存在发生氢的泄漏的可能性(步骤S20B的“否”)。这种情况下，控制部10开始执行第二氢泄漏检测处理。
从燃料电池系统100的运转结束时到再起动为止的时间仅经过短时间(例如，几分钟左右)时，第一实施方式的第一氢泄漏检测处理的判定条件的判定精度较高。另一方面，从燃料电池系统100的运转结束时起经过了长时间(例如，几小时左右)时，第二实施方式的第一氢泄漏检测处理的判定条件的判定精度较高。若是第三实施方式的第一氢泄漏检测处理，则将这两方的判定条件组合，无论燃料电池系统100停止运转的时间如何，都能得到高的判定精度。
如以上那样，若是第三实施方式的第一氢泄漏检测处理，则将第一实施方式中说明的判定条件与第二实施方式中说明的判定条件组合，因此能够更可靠地检测低压区间LPZ的氢的泄漏。此外，若是第三实施方式的燃料电池系统100及氢泄漏检测处理，则能够起到与在第一实施方式及第二实施方式中说明的同样的作用效果。
D.变形例：
D1.变形例1：
在上述各实施方式中，在第一氢泄漏检测处理中判定为存在氢的泄漏发生的可能性的情况下(步骤S20、S20A、S20B的“否”)，执行第二氢泄漏检测处理。相对于此，第二氢泄漏检测处理也可以省略。这种情况下，控制部10可以不执行第二氢泄漏检测处理，而执行将氢的泄漏的可能性向驾驶者通知的通知处理、取消燃料电池系统100的起动的处理。反之，在第一氢泄漏检测处理中判定为没有氢的泄漏发生的可能性的情况下，也可以执行第二氢泄漏检测处理。
D2.变形例2：
在上述各实施方式的第二氢泄漏检测处理中，控制部10通过检测低压区间LPZ的加压后的压力下降来检测低压区间LPZ的氢的泄漏的发生。相对于此，控制部10也可以基于低压区间LPZ的加压时的压力上升的变化来检测低压区间LPZ的氢的泄漏的发生。更具体而言，控制部10在低压区间LPZ的加压时的压力上升的速度为规定的阈值以下时，可以判定为低压区间LPZ发生了氢的泄漏。或者，控制部10可以在低压区间LPZ的加压后，计测压力下降至规定的下限值为止的时间，基于该时间来检测氢的泄漏的发生。
D3.变形例3：
在上述实施方式中，燃料电池系统100搭载于燃料电池车辆。相对于此，燃料电池系统100可以搭载于燃料电池车辆以外的移动体，也可以不搭载于移动体而固定地设置于建筑物或用地等。
本发明并不局限于上述的实施方式、实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当地进行更换、组合。而且，该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。而且，在上述的各实施方式及变形例中，通过软件实现的功能及处理的一部分或全部也可以通过硬件实现。而且，通过硬件实现的功能及处理的一部分或全部也可以通过软件实现。作为硬件，可以使用例如集成电路、分立电路、将这些电路组合后的电路模块等各种电路。
标号说明
10…控制部
20…燃料电池
21…单电池
30…阴极气体供排部
50…阳极气体供排循环部
51…阳极气体配管
52…氢罐
53…主截止阀
54…调节器
55…氢供给装置
56…压力计测部
61…阳极废气配管
62…气液分离部
63…阳极气体循环配管
64…氢泵
65…阳极排水配管
66…排水阀
LPZ…低压区间

Claims (10)

1.一种方法，是在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法，包括：
压力检测工序，在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力；及
判定工序，使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏，
所述判定工序是在所述压力计测值为规定的阈值压力以上的情况下判定为在所述燃料电池的发电停止中没有所述反应气体的泄漏的工序，
所述阈值压力是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
在所述判定工序中所述压力计测值低于所述阈值压力的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。
3.一种方法，是在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法，包括：
压力检测工序，在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力；及
判定工序，使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏，
所述判定工序是在所述压力计测值为规定的阈值压力以下的情况下判定为在所述燃料电池的停止中没有所述反应气体的泄漏的工序，
所述阈值压力是低于大气压的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，
在所述判定工序中所述压力计测值高于所述阈值压力的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。
5.一种方法，是在燃料电池的起动时检测向所述燃料电池供给的反应气体的泄漏的方法，包括：
压力检测工序，在经由供给配管向所述燃料电池供给所述反应气体之前，检测所述供给配管内的压力；及
判定工序，使用在所述压力检测工序中取得的压力计测值来判定有无所述反应气体的泄漏，
所述判定工序是在所述压力计测值不处于规定的阈值压力的范围内的情况下判定为在所述燃料电池的发电停止中没有所述反应气体从所述供给配管的泄漏的工序，
所述阈值压力的范围的上限值是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值，
所述阈值压力的范围的下限值是低于大气压的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
在所述判定工序中所述压力计测值处于所述规定的阈值压力的范围内的情况下，还执行如下的加压泄漏检测工序：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管内的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。
7.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池；
反应气体供给部，具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体；
压力检测部，能够检测所述供给配管内的压力；及
控制部，控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转，
所述控制部在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值为规定的阈值压力以上的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值低于所述阈值压力的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理，
所述阈值压力是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值。
8.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池；
反应气体供给部，具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体；
压力检测部，能够检测所述供给配管内的压力；及
控制部，控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转，
所述控制部在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值为规定的阈值压力以下的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值高于所述阈值压力的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理，
所述阈值压力是低于大气压的值。
9.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池；
反应气体供给部，具备与所述燃料电池连接的供给配管，经由所述供给配管向所述燃料电池供给反应气体；
压力检测部，能够检测所述供给配管内的压力；及
控制部，控制所述反应气体向所述燃料电池的供给而控制所述燃料电池的运转，
所述控制部在向所述燃料电池供给所述反应气体而使所述燃料电池开始发电之前，通过所述压力检测部取得所述供给配管内的压力的检测值，在所述检测值不处于规定的阈值压力的范围内的情况下，开始用于使所述燃料电池开始发电的处理，在所述检测值处于所述阈值压力的范围内的情况下，开始用于检测所述反应气体的泄漏的处理，
所述阈值压力的范围的上限值是低于使所述燃料电池的运转结束时的所述供给配管的压力且高于大气压的值，
所述阈值压力的范围的下限值是低于大气压的值。
10.根据权利要求7～权利要求9中任一项所述的燃料电池系统，其中，
用于检测所述反应气体的泄漏的处理是如下的处理：向所述供给配管供给所述反应气体而进行加压，基于加压后的所述供给配管的压力变化来检测所述反应气体的泄漏。
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