CN109494387A - 燃料电池系统和用于燃料电池系统的异常诊断方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种燃料电池系统和用于燃料电池系统的异常诊断方法。燃料电池系统包括：燃料电池；空气通道，包括空气供给通道和空气排出通道；空气进口阀，被配置成打开和关闭空气供给通道；空气出口阀，被配置成打开和关闭空气排出通道；氢气通道，包括氢气供给通道和氢气排出通道；氢气进口阀，被配置成打开和关闭氢气供给通道；氢气出口阀，被配置成打开和关闭氢气排出通道；氢气压力传感器，被配置成获得布置在氢气进口阀的下游和氢气出口阀的上游的氢气通道中的气体的压力；以及控制器。

Description

燃料电池系统和用于燃料电池系统的异常诊断方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统和用于燃料电池系统的异常诊断方法。

背景技术

关于燃料电池系统，例如，日本未经审查的专利申请公开第2008-153079号(JP2008-153079 A)公开了一种包括氢气通道、氢气进口截止阀、氢气出口截止阀、空气通道、空气进口截止阀、空气出口截止阀和空气压力传感器的燃料电池系统。在该燃料电池系统中，在关停燃料电池系统之后，空气进口截止阀和空气出口截止阀被关闭以密封空气通道。接下来，基于由设置在空气通道中的空气压力传感器获得的压力来确定空气进口截止阀或空气出口截止阀是否被正常关闭。

发明内容

在JP 2008-153079 A中公开的燃料电池系统中，在空气通道中设置空气压力传感器，以便确定空气进口截止阀或空气出口截止阀是否正常关闭。因此，燃料电池系统复杂。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池系统，包括燃料电池、空气通道、空气进口阀、空气出口阀、氢气通道、氢气进口阀、氢气出口阀、氢气压力传感器和控制器。空气通道包括向燃料电池供给空气的空气供给通道和从燃料电池排出空气的空气排出通道。空气进口阀被配置成打开和关闭空气供给通道。空气出口阀被配置成打开和关闭空气排出通道。氢气通道包括向燃料电池供给氢气的氢气供给通道和从燃料电池排出氢气的氢气排出通道。氢气进口阀被配置成打开和关闭氢气供给通道。氢气出口阀被配置成打开和关闭氢气排出通道。氢气压力传感器被配置成获得布置在氢气进口阀的下游和氢气出口阀的上游的氢气通道中的气体的压力。控制器被配置成：在使氢气进口阀、氢气出口阀、空气进口阀和空气出口阀关闭之后，基于由氢气压力传感器获得的压力的减小的状态来估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。根据本发明的第一方面，可以基于由氢气压力传感器获得的氢气通道中的气体的压力的减小的状态来估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。因此，可以在不布置用于获得空气通道中的气体的压力的空气压力传感器的情况下估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。因此，可以简化燃料电池系统的结构。

在根据本发明的第一方面的燃料电池系统中，当在使氢气进口阀、氢气出口阀、空气进口阀和空气出口阀关闭之后经过预定时间段时，控制器可以被配置成：在减小后的压力低于或等于预定值的情况下估计空气进口阀和空气出口阀正常关闭，以及在减小后的压力不低于或等于预定值的情况下估计空气进口阀或空气出口阀中的至少一个未正常关闭。根据本发明的第一方面，可以通过简单的比较操作来容易地估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。

在根据本发明的第一方面的燃料电池系统中，其中，预定值可以是基于当在空气进口阀、空气出口阀、氢气进口阀和氢气出口阀正常关闭的情况下经过预定时间段时减小后的压力来确定的值。根据本发明的第一方面，可以基于在空气进口阀和空气出口阀正常关闭的情况下的压力来准确地估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。

在根据本发明的第一方面的燃料电池系统中，在使氢气进口阀、氢气出口阀、空气进口阀和空气出口阀关闭之后压力减小的预定时间段中，控制器可以被配置成：在存在压力增加的时间段的情况下估计空气进口阀或空气出口阀中的至少一个未正常关闭，以及在不存在压力增加的时间段的情况下估计空气进口阀和空气出口阀正常关闭。根据本发明的第一方面，可以基于是否存在压力增加来容易地估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。

根据本发明的第一方面的燃料电池系统还可以包括压缩机，压缩机被配置成向燃料电池供给压缩空气，压缩机被布置在空气通道的空气进口阀的上游。控制器可以被配置成：在控制器估计空气进口阀或空气出口阀中的至少一个未正常关闭的情况下，驱动压缩机。根据本发明的第一方面，在空气进口阀或空气出口阀中的至少一个由于空气中的异物(在下文中，称为“异物”)嵌入其中而未正常关闭的情况下，可以通过驱动压缩机来去除异物。

根据本发明的第一方面的燃料电池系统还可以包括温度传感器，温度传感器被配置成获得氢气通道中的气体的温度。控制器可以被配置成：在由温度传感器获得的温度低于或等于预定值的情况下，基于由氢气压力传感器获得的压力来估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。根据本发明的第一方面，在使用由氢气压力传感器获得的氢气通道中的气体的压力来估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭的情况下，可以进一步抑制温度对氢气通道中的压力变化的影响。因此，可以更适当地估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。

根据本发明的第一方面的燃料电池系统还可以包括警报部，警报部被配置成警告空气进口阀或空气出口阀中的至少一个未正常关闭。控制器可以被配置成：在控制器估计空气进口阀或空气出口阀中的至少一个未正常关闭的情况下，使警报部警告异常。根据本发明的第一方面，在空气进口阀和空气出口阀未正常关闭的情况下，警报部警告异常。因此，警报部可以促使用户修理或检查燃料电池系统。

本发明的第二方面涉及一种用于燃料电池系统的异常诊断方法。该异常诊断方法包括：在使氢气进口阀、氢气出口阀、空气进口阀和空气出口阀关闭之后，获得布置在氢气进口阀的下游和氢气出口阀的上游的氢气通道中的气体的压力，氢气进口阀被配置成打开和关闭向燃料电池供给氢气的氢气供给通道，氢气出口阀被配置成打开和关闭从燃料电池排出氢气的氢气排出通道，空气进口阀被配置成打开和关闭向燃料电池供给空气的空气供给通道，空气出口阀被配置成打开和关闭从燃料电池排出空气的空气排出通道；以及基于所获得的压力的减小的状态来估计空气进口阀和空气出口阀是否正常关闭。

根据本发明，本发明也可以以除燃料电池系统以外的各种形式来实现。例如，本发明可以以诸如燃料电池车辆或用于燃料电池系统的控制方法的形式来实现。

附图说明

下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：

图1是示出根据第一实施方式的燃料电池系统的概要的图；

图2是示出根据第一实施方式的异常检测处理的流程图；

图3是示出由氢气压力传感器获得的压力随时间的变化的曲线图；

图4是示出根据第二实施方式的异常检测处理的流程图；

图5是示出根据第三实施方式的异常检测处理的流程图；

图6是示出根据第四实施方式的燃料电池系统的概要的图；

图7是示出根据第四实施方式的异常检测处理的流程图；

图8是示出根据第五实施方式的燃料电池系统的概要的图；以及

图9是示出根据第五实施方式的异常检测处理的流程图。

具体实施方式

A.第一实施方式

图1是示出根据第一实施方式的燃料电池系统10的概要的图。根据第一实施方式的燃料电池系统10安装在例如燃料电池车辆上并用作用于驱动燃料电池车辆的驱动电动机的发电装置。燃料电池系统10可以用作固定式发电装置。燃料电池系统10包括燃料电池100、空气通道210、氢气通道310和控制器500。

根据第一实施方式的燃料电池100是固体聚合物燃料电池。燃料电池100具有其中堆叠有多个电池的堆叠结构。每个电池包括：膜电极组件，其中电极催化剂层被设置在电解质膜的相对表面上；以及一对分隔件，所述膜电极组件插入在所述一对分隔件之间。在每个电池中，作为燃料气体的氢气被供给到膜电极组件的阳极侧，并且作为氧化气体的空气被供给到阴极侧。因此，通过电化学反应产生电动势。各个电池相互串联连接。在第一实施方式中，用于冷却燃料电池100的冷却剂通过其循环的冷却剂通道410连接到燃料电池100。通过冷却剂通道410循环的冷却剂中的热通过散热器420耗散。

空气通道210包括：向燃料电池100供给空气的空气供给通道211；以及从燃料电池100排出空气的空气排出通道212。在空气供给通道211中，空气净化器220、压缩机230和空气进口阀240以此顺序从上游侧开始被布置。在空气排出通道212中布置有空气出口阀250。

空气净化器220去除空气中的异物并且将空气引入空气供给通道211。

压缩机230将从空气净化器220引入的空气压缩到空气供给通道211中并将经压缩的空气提供给燃料电池100。可以使用例如增压器或罗茨(Roots)泵作为压缩机230。为了冷却由压缩机230压缩的高温空气，可以在压缩机230的下游布置中间冷却器。

空气进口阀240被布置在压缩机230与燃料电池100之间的空气供给通道211中。空气进口阀240是用于打开和关闭空气供给通道211的阀。

空气出口阀250是用于打开和关闭空气排出通道212的阀。控制器500可以通过调节空气出口阀250的开度来调节流过燃料电池100的阴极侧的空气的压力。

氢气通道310包括：向燃料电池100供给氢气的氢气供给通道311；以及从燃料电池100排出氢气的氢气排出通道312。在第一实施方式中，氢气通道310包括用于将从燃料电池100排出的氢气循环回燃料电池100的氢气循环通道313。在氢气供给通道311中，氢气供给部320、氢气进口阀330和氢气压力传感器340以此顺序从上游侧开始被布置。在氢气排出通道312中，气液分离器350和氢气出口阀370以此顺序从上游侧开始被布置。在氢气循环通道313中布置有氢泵360。

氢气供给部320将氢气供给到氢气供给通道311中。在第一实施方式中，氢气供给部320包括：其中存储有氢的氢罐；以及氢罐的主截止阀。主截止阀是用于打开和关闭氢罐与氢气供给通道311之间的连接部的阀。

氢气进口阀330被布置在氢气供给部320与燃料电池100之间的氢气供给通道311中。氢气进口阀330是用于打开和关闭氢气供给通道311的阀。氢气进口阀330可以被配置为例如喷射器。

氢气压力传感器340被布置在布置在氢气进口阀330的下游和氢气出口阀370的上游的氢气通道310中。氢气压力传感器340是用于获得氢气通道310中的气体的压力P的传感器。控制器500使用由氢气压力传感器340获得的压力P来控制氢气进口阀330的开度，使得可以调节供给到燃料电池100中的氢气的量。

气液分离器350将由燃料电池100的发电产生的水与从燃料电池100排出的氢气(阳极废气)分离。

氢泵360将通过气液分离器350与所产生的水分离的氢气通过氢气循环通道313再次引入到氢气供给通道311的氢气进口阀330的下游侧中，并将氢气循环至燃料电池100。

氢气出口阀370被布置在气液分离器350与空气排出通道212之间的氢气排出通道312中。氢气出口阀370是用于打开和关闭氢气排出通道312的阀。控制器500使氢气出口阀370打开，使得被气液分离器350分离的产生的水和阳极废气可以被排出。从氢气出口阀370排出的产生的水和阳极废气流到空气排出通道212中的空气出口阀250的下游侧，并被排出到燃料电池系统10的外部。

控制器500被配置为包括中央处理单元(CPU)、存储器和连接各个部件的接口电路的计算机。CPU执行存储在存储器中的控制程序，使得能够基于由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P的减小的状态来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。在第一实施方式中，控制器500控制空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370的打开和关闭。即使在燃料电池系统10关停之后，也可以通过电池(未示出)来操作控制器500、空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370。

图2是示出由控制器500执行的根据第一实施方式的异常检测处理的流程图。在第一实施方式中，在执行用于关停燃料电池系统10的操作之后，由控制器500执行处理。在第一实施方式中，用于关停燃料电池系统10的操作是指关断燃料电池系统10的启动开关510的操作。首先，控制器500使氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭(步骤S110)。控制器500使空气进口阀240和空气出口阀250关闭(步骤S120)。可以先执行步骤S110和步骤S120中的任一个，或者可以同时执行步骤S110和S120两者。在第一实施方式中，在步骤S110中，控制器500使氢气出口阀370关闭，然后控制氢气供给部320和氢气进口阀330，使得氢气通道310被加压至预定压力。接下来，控制器500使氢气供给部320的主截止阀和氢气进口阀330关闭。在步骤S120中，控制器500使压缩机230停止并且使空气进口阀240和空气出口阀250关闭。通过执行步骤S110和步骤S120，燃料电池100的发电停止。

接下来，控制器500确定是否经过了预定时间段(例如，使空气进口阀240和空气出口阀250关闭之后3小时)(步骤S130)。“预定时间段”可以通过下述来确定：在空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370正常关闭的情况下，通过实验预先获得在使空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭之后使氢气通道310中的气体的压力P稳定所需要的时间段。在未经过预定时间段的情况下(步骤S130：否)，控制器500将经过的时间加起来并返回到步骤S130。

另一方面，在经过了预定时间段的情况下(步骤S130：是)，控制器500确定氢气通道310中的气体的压力P是否低于或等于预定值(阈值A)(步骤S140)。在第一实施方式中，“阈值A”是基于当在空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370正常关闭的情况下经过预定时间段时氢气通道310中的气体的压力来确定的值。阈值A可以是例如略低于大气压力的压力。在氢气通道310中的气体的压力P低于或等于阈值A的情况下(步骤S140：是)，控制器500估计空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭(步骤S150)。另一方面，在氢气通道310中的气体的压力P不低于或等于阈值A的情况下(步骤S140：否)，控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)。“异常”是指阀未正常关闭的状态。在空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常的情况下，控制器500以非易失性方式将异常的检测记录在存储器上。因此，例如连接到控制器500的诊断装置读取记录，使得用户能够识别出在燃料电池系统10中发生异常。

图3是示出由氢气压力传感器340获得的压力P随时间的变化的曲线图。该曲线图示出了关于在使空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭之后经过的时间，氢气通道310中的气体的压力P。在初始状态下(曲线图的左端)，氢气通道310的内部由于从氢气供给部320供给氢气而被加压。采用这种配置以进一步抑制在燃料电池系统10的发电停止时在燃料电池100中剩余的氢气和氧气在不均匀状态下在电池表面相互反应时所引起的膜电极组件的劣化。因此，氢气通道310中的气体的压力P高于大气压力。在空气通道210侧，由于当控制器500使空气进口阀240关闭时压缩机230停止，所以空气供给通道211中的气体的压力与大气压力相同。空气排出通道212的出口端口与外部空气连通。因此，空气排出通道212中的气体的压力也与大气压力相同。

在使空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭之后，氢气通道310中的氢气通过燃料电池100的膜电极组件从阳极侧渗透到阴极侧中。因此，氢气通道310中的气体的压力P随时间减小。在氢气渗透到阴极侧中的情况下，氢气与空气通道210中的空气中包含的氧反应以产生水。由于该反应，氢气和空气通道210中的氧气被消耗，使得空气通道210中的气体的压力减小。

在空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭的情况下，空气进口阀240与空气出口阀250之间的空气通道210被密封。因此，由于从阳极侧渗透的氢气和包含在空气中的氧气相互反应而被消耗，所以空气进口阀240与空气出口阀250之间的空气通道210中的气体的压力减小到低于大气压力的压力(负压力)。由于氢气渗透到阴极侧，所以氢气通道310中的气体的压力P也减小到负压力。

另一方面，在空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常的情况下，空气进口阀240与空气出口阀250之间的空气通道210未被密封。因此，由于空气流入空气通道210中，所以空气进口阀240与空气出口阀250之间的空气通道210中的气体的压力高于在空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭的情况下的气体的压力(与大气压力相同)。相应地，渗透到阳极侧中的氢气量小于在空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭的情况下的氢气量。因此，氢气通道310中的气体的压力P也高于在空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭的情况下的气体的压力(与大气压力相同)。因此，在第一实施方式中，通过测量氢气通道310中的气体的压力P，可以估计布置在空气通道210侧的空气进口阀240和空气出口阀250是否异常。

在根据第一实施方式的燃料电池系统10中，可以通过使用用于调节从氢气进口阀330供给到燃料电池100的氢气量的氢气压力传感器340来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭，而不需要布置用于获得空气通道210中的气体的压力的空气压力传感器。因此，可以简化燃料电池系统10的结构，并且可以进一步减小成本。

根据第一实施方式，可以基于由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P是否低于或等于预定值(阈值A)来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。因此，能够基于压力P的减小的状态来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否异常。根据第一实施方式，可以通过压力P和阈值A之间的简单比较操作来容易地估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。

根据第一实施方式，可以基于由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P是否低于或等于当在空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370正常关闭的情况下经过预定时间段时氢气通道310中的气体的压力来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。因此，能够基于在空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭的情况下的压力来准确地估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。

B.第二实施方式

图4是示出根据第二实施方式的异常检测处理的流程图。在第二实施方式中，燃料电池系统10的配置与第一实施方式(图1)的配置相同。根据第二实施方式的异常检测处理的内容与第一实施方式(图2)的异常检测处理的内容不同。在图4中，将使用与图2相同的步骤号来描述与图2相同的处理内容。

在根据第二实施方式的燃料电池系统10中，控制器500使氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭(步骤S110)，并且使空气进口阀240和空气出口阀250关闭(步骤S120)。接下来，控制器500确定在氢气通道310中的气体的压力减小的预定时间段中是否存在由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P增加的时间段(步骤S140b)。在不存在氢气通道310中的气体的压力P增加的时间段的情况下(步骤S140b：否)，控制器500估计空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭(步骤S150)。另一方面，在存在氢气通道310中的气体的压力P增加的时间段的情况下(步骤S140b：是)，空气进口阀240与空气出口阀250之间的空气通道210未被密封，并且空气可以流入空气通道210中。因此，控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)。在第二实施方式中，“预定时间段”例如与第一实施方式中的“预定时间段”相同。

在根据第二实施方式的燃料电池系统10中，可以基于在氢气通道310中的气体的压力减小的预定时间段中是否存在由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P增加的时间段来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。因此，在第二实施方式中，可以基于压力P的减小的状态来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否异常。根据第二实施方式，可以基于是否存在压力P的增加来容易地估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。

C.第三实施方式

图5是示出根据第三实施方式的异常检测处理的流程图。在第三实施方式中，燃料电池系统10的配置与第一实施方式(图1)的配置相同。根据第三实施方式的异常检测处理的内容与第一实施方式(图2)的异常检测处理的内容不同。在图5中，将使用与图2相同的步骤号来描述与图2相同的处理内容。

关于异常检测处理，将描述与第一实施方式不同的点。在根据第三实施方式的燃料电池系统10中，在控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)的情况下，控制器500使布置在空气通道210的空气进口阀240的上游的压缩机230被驱动(步骤S170c)。通过压缩机230被驱动，空气被吹向空气进口阀240和空气出口阀250。因此，在空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个由于异物嵌入其中而未正常关闭的情况下，可以通过将空气吹向异物来去除异物。在驱动压缩机230之后，控制器500返回到步骤S110并执行异常检测处理。压缩机230的驱动不被特别限制，并且优选地在使空气进口阀240和空气出口阀250打开之后执行。在即使执行压缩机230的驱动例如三次之后异常仍未解决的情况下，控制器500可以结束处理，而不返回到步骤S110。

在根据第三实施方式的燃料电池系统10中，在空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个由于异物嵌入其中而未正常关闭的情况下，可以通过驱动压缩机230来去除异物。因此，可以解决由于异物嵌入空气进口阀240或空气出口阀250而引起的异常。

在以上描述中，第三实施方式与第一实施方式结合。然而，第三实施方式可以与第二实施方式结合。在这种情况下，控制器500在图4所示的步骤S160之后执行步骤S170c。

D.第四实施方式

图6是示出根据第四实施方式的燃料电池系统10d的概要的图。图7是示出根据第四实施方式的异常检测处理的流程图。根据第四实施方式的燃料电池系统10d与根据第一实施方式(图1)的燃料电池系统的不同在于：在冷却剂通道410中设置了温度传感器430。根据第四实施方式的异常检测处理与根据第一实施方式(图2)的异常检测处理不同。

温度传感器430被布置在从燃料电池100排出冷却剂的侧的冷却剂通道410中。控制部500通过使温度传感器430获得流过冷却剂通道410的冷却剂的温度T来间接地获得(估计)氢气通道310中的气体的温度。代替在冷却剂通道410中布置温度传感器430，例如，温度传感器430可以附接到燃料电池100或氢气通道310，以基于测量的温度来获得(估计)氢气通道310中的气体的温度。

在根据第四实施方式的燃料电池系统10d中，控制器500使氢气进口阀330和氢气出口阀370关闭(步骤S110)，并且使空气进口阀240和空气出口阀250关闭(步骤S120)。接下来，控制器500确定由温度传感器430获得的温度T是否低于或等于预定值(阈值B)(步骤S130d)。“阈值B”是指例如正常温度(35摄氏度)。在温度T不低于或等于阈值B的情况下(步骤S130d：否)，控制器500重复步骤S130d的处理直到温度T变得低于或等于阈值B(步骤S130d：是)。另一方面，在温度T低于或等于阈值B的情况下(步骤S130d：是)，控制器500确定氢气通道310中的气体的压力P是否低于或等于阈值A(步骤S140)。在氢气通道310中的气体的压力P低于或等于阈值A的情况下(步骤S140：是)，控制器500估计空气进口阀240和空气出口阀250正常关闭(步骤S150)。另一方面，在氢气通道310中的气体的压力P不低于或等于阈值A的情况下(步骤S140：否)，控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)。代替诸如正常温度的固定值，阈值B可以是在那时由环境温度传感器测量的环境温度。

在根据第四实施方式的燃料电池系统10d中，在使用由氢气压力传感器340获得的氢气通道310中的气体的压力P来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭的情况下，可以进一步抑制温度对氢气通道中的压力变化的影响。因此，可以更适当地估计空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。

在以上描述中，第四实施方式与第一实施方式结合。然而，第四实施方式可以与第二实施方式结合。在这种情况下，控制器500在步骤S130d之后执行图4所示的步骤S140b。

通过将第四实施方式与第三实施方式结合，在控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)的情况下，控制器500可以执行对压缩机230的驱动(图5，步骤S170c)。

E.第五实施方式

图8是示出根据第五实施方式的燃料电池系统10e的概要的图。图9是示出根据第五实施方式的异常检测处理的流程图。根据第五实施方式的燃料电池系统10e与根据第一实施方式(图1)的燃料电池系统的不同在于：燃料电池系统10e包括警报部600。根据第五实施方式的异常检测处理与根据第一实施方式(图2)的异常检测处理不同。

警报部600警告空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常。例如，在燃料电池系统10e安装在燃料电池车辆上的情况下，警报部600可以在燃料电池车辆的仪表板上显示关于异常的警告等。警报部600可以使用由蜂鸣器产生的警告声来警告异常。

关于异常检测处理，将描述与第一实施方式不同的点。在根据第五实施方式的燃料电池系统10e中，在控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S160)的情况下，控制器500使警报部600警告空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(步骤S180e)。

在根据第五实施方式的燃料电池系统10e中，在空气进口阀240和空气出口阀250未正常关闭的情况下，警报部600警告异常。因此，警报部600可以促使用户修理或检查燃料电池系统10e。因此，可以进一步抑制由于长时间暴露于空气而导致的燃料电池100的膜电极组件的劣化。

在以上描述中，第五实施方式与第一实施方式结合。然而，第五实施方式可以与第二实施方式至第四实施方式中的任一个结合。例如，通过将第五实施方式与第三实施方式结合，在即使执行压缩机230的驱动(图5，步骤S170c)之后异常仍未解决的情况下，控制器500可以使警报部600警告空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常(图9，步骤S180e)。

F.另外的实施方式1

在图2所示的异常检测处理的步骤S140中，控制器500确定氢气通道310中的气体的压力P是否低于或等于阈值A。另一方面，控制器500可以基于氢气通道310中的气体的压力P在预定时间段中的平均变化率Q来确定空气进口阀240和空气出口阀250是否正常关闭。如以下表达式(1)所示，可以使用在时间t1处氢气通道310中的气体的压力P1和在时间t1之后的时间t2处氢气通道310中的气体的压力P2来获得平均变化率Q。

Q＝(P2-P1)/(t2-t1)…(1)

在这种情况下，在平均变化率Q高于或等于阈值C的情况下，控制器500可以估计空气进口阀240和空气出口阀250异常。“阈值C”可以基于表达式(1)通过下述来确定：在空气进口阀240、空气出口阀250、氢气进口阀330和氢气出口阀370正常关闭的情况下，通过实验预先获得在时间t1处氢气通道310中的气体的压力P1和在时间t1之后的时间t2处氢气通道310中的气体的压力P2。即使在执行使用压力P的平均变化率Q的异常检测处理的情况下，也可以基于氢气通道310中的气体的压力P的减小的状态来估计空气进口阀240和空气出口阀250是否异常。

G.另外的实施方式2

在图5所示的异常检测处理的步骤170c中，在控制器500估计空气进口阀240或空气出口阀250中的至少一个异常的情况下，控制器500使压缩机230被驱动。另一方面，控制器500可以不仅使压缩机230而且还使氢气供给部320被驱动。“使氢气供给部320被驱动”表示控制器500使氢罐的主截止阀打开。通过氢气供给部320被驱动，氢气可以被吹向氢气进口阀330和氢气出口阀370。因此，可以解决由于异物嵌入空气进口阀240或空气出口阀250中而引起的异常以及由于异物嵌入氢气进口阀330或氢气出口阀370中而引起的异常二者。尽管未被特别限制，但是优选地，控制器500在使氢气供给部320被驱动之前使氢气进口阀330和氢气出口阀370打开。代替使压缩机230和氢气供给部320被驱动，控制器500可以在即使执行压缩机230的驱动若干次之后异常仍未解决的情况下使氢气供给部320被驱动。在这种情况下，与不仅压缩机230被驱动而且氢气供给部320被驱动的情况相比，能够进一步抑制氢气的消耗。

本发明不限定于上述实施方式，并且在不背离本发明的范围的范围内可以实现各种配置。例如，为了解决上述问题的一部分或者全部，或者为了实现上述效果的一部分或者全部，在与“发明内容”中描述的各个方面中的技术特征对应的实施方式中的技术特征可以被适当地替换或相互组合。除非在本说明书中指定为必不可少的特征，否则技术特征可以被适当地去除。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：

燃料电池；

空气通道，包括向所述燃料电池供给空气的空气供给通道和从所述燃料电池排出空气的空气排出通道；

空气进口阀，被配置成打开和关闭所述空气供给通道；

空气出口阀，被配置成打开和关闭所述空气排出通道；

氢气通道，包括向所述燃料电池供给氢气的氢气供给通道和从所述燃料电池排出氢气的氢气排出通道；

氢气进口阀，被配置成打开和关闭所述氢气供给通道；

氢气出口阀，被配置成打开和关闭所述氢气排出通道；

氢气压力传感器，被配置成获得布置在所述氢气进口阀的下游和所述氢气出口阀的上游的氢气通道中的气体的压力；以及

控制器，被配置成：在使所述氢气进口阀、所述氢气出口阀、所述空气进口阀和所述空气出口阀关闭之后，基于由所述氢气压力传感器获得的压力的减小的状态来估计所述空气进口阀和所述空气出口阀是否正常关闭。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，当在使所述氢气进口阀、所述氢气出口阀、所述空气进口阀和所述空气出口阀关闭之后经过预定时间段时，所述控制器被配置成：

在减小后的压力低于或等于预定值的情况下，估计所述空气进口阀和所述空气出口阀正常关闭，以及

在减小后的压力不低于或等于预定值的情况下，估计所述空气进口阀或所述空气出口阀中的至少一个未正常关闭。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述预定值是基于当在所述空气进口阀、所述空气出口阀、所述氢气进口阀和所述氢气出口阀正常关闭的情况下经过所述预定时间段时减小后的压力来确定的值。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，在使所述氢气进口阀、所述氢气出口阀、所述空气进口阀和所述空气出口阀关闭之后压力减小的预定时间段中，所述控制器被配置成：

在存在压力增加的时间段的情况下，估计所述空气进口阀或所述空气出口阀中的至少一个未正常关闭，以及

在不存在压力增加的时间段的情况下，估计所述空气进口阀和所述空气出口阀正常关闭。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括压缩机，所述压缩机被配置成向所述燃料电池供给压缩空气，所述压缩机被布置在所述空气通道的所述空气进口阀的上游，

其中，所述控制器被配置成：在所述控制器估计所述空气进口阀或所述空气出口阀中的至少一个未正常关闭的情况下，驱动所述压缩机。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器被配置成获得所述氢气通道中的气体的温度，

其中，所述控制器被配置成：在由所述温度传感器获得的温度低于或等于预定值的情况下，基于由所述氢气压力传感器获得的压力来估计所述空气进口阀和所述空气出口阀是否正常关闭。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括警报部，所述警报部被配置成警告所述空气进口阀或所述空气出口阀中的至少一个未正常关闭，

其中，所述控制器被配置成：在所述控制器估计所述空气进口阀或所述空气出口阀中的至少一个未正常关闭的情况下，使所述警报部警告异常。

8.一种用于燃料电池系统的异常诊断方法，所述异常诊断方法的特征在于包括：

在使氢气进口阀、氢气出口阀、空气进口阀和空气出口阀关闭之后，获得布置在所述氢气进口阀的下游和所述氢气出口阀的上游的氢气通道中的气体的压力，所述氢气进口阀被配置成打开和关闭向燃料电池供给氢气的氢气供给通道，所述氢气出口阀被配置成打开和关闭从所述燃料电池排出氢气的氢气排出通道，所述空气进口阀被配置成打开和关闭向所述燃料电池供给空气的空气供给通道，并且所述空气出口阀被配置成打开和关闭从所述燃料电池排出空气的空气排出通道；以及

基于所获得的压力的减小的状态来估计所述空气进口阀和所述空气出口阀是否正常关闭。