CN112531186A - 故障检测处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种故障检测处理方法。燃料电池系统(10)具有燃料电池堆(12)、气液分离器(60)、水位传感器(76)、排水阀(74)和控制部(80)。在实施故障检测处理方法时，控制部(80)判定实际条件，该实际条件是指，水位传感器(76)判定出有水，且燃料电池堆(12)的发电电流值在规定的电流阈值(Tc)以下且排水阀(74)处于开阀，其中所述排水阀(74)用于排出气液分离器(60)内的水。并且，控制部(80)在实际条件成立时对经过时间进行计数，在经过时间超过时间阈值(Tt)而实际条件持续成立的情况下，判定出水位传感器(76)的故障。据此能够简单且高精度地判定水位传感器的故障。

Description

故障检测处理方法
技术领域
本发明涉及一种能够检测储存在气液分离器内的水的有无的检测传感器的故障检测处理方法，其中所述气液分离器与燃料电池堆相连通。
背景技术
燃料电池系统具有：燃料电池堆，其通过阳极气体(氢气等燃料气体)和阴极气体(空气等氧化剂气体)进行发电；和气液分离器，其在阳极系统装置中与燃料电池堆相连通。气液分离器将阳极废气(气体)和水(液体)分离，且根据排水阀(drain valve)的开阀而将残留在内部的水向外部排出。
另外，如日本发明专利公开公报特开2006-147526号所公开的那样，燃料电池系统具有检测气液分离器内的水位的水位传感器(检测传感器)。燃料电池系统的控制部根据水位传感器的检测信号来切换排水阀的开阀和闭阀。据此，能够一边抑制阳极气体与水一起从气液分离器排出，一边在合适的时间将水排出。
发明内容
另外，在具有日本发明专利公开公报特开2006-147526号所公开的水位传感器的燃料电池系统中，当水位传感器发生故障时，无法推定气液分离器内的水的状态。因此，期望燃料电池系统是能掌握水位传感器的故障的系统。
本发明与上述技术相关联，其目的在于，提供一种能够简单且高精度地判定水位传感器的故障的故障检测处理方法。
为了实现所述目的，本发明一方式是一种检测传感器的故障检测处理方法，该检测传感器能够检测在与燃料电池堆连通的气液分离器内储存的水的有无，具有条件判定步骤和故障判定步骤，其中，在所述条件判定步骤中，当所述检测传感器检测到有水，且所述燃料电池堆的发电电流值在规定的电流阈值以下，且排水阀处于开阀状态时，由控制部判定出满足实际条件，其中所述排水阀用于排出所述气液分离器内的所述水；在所述故障判定步骤中，在所述实际条件超过时间阈值而持续成立的情况下，由所述控制部判定出所述检测传感器的故障。
上述的故障检测处理方法能够简单且高精度地判定水位传感器的故障。
根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。
附图说明
图1是概略性表示本发明一实施方式所涉及的燃料电池系统的整体结构的说明图。
图2是表示图1的气液分离器和水位传感器的剖视图。
图3是表示在水位传感器的电压读取范围设定的阈值的说明图。
图4是燃料电池系统的控制部的功能框图。
图5是故障检测处理方法的流程图。
具体实施方式
下面，列举优选的实施方式且参照附图对本发明详细地进行说明。
如图1所示，本发明一实施方式所涉及的燃料电池系统10具有燃料电池堆12、阳极系统装置14、阴极系统装置16和冷却装置18。该燃料电池系统10搭载于未图示的燃料电池车辆(燃料电池汽车)的马达室。燃料电池系统10将通过燃料电池堆12发电产生的电力向未图示的电池、马达等供给来使燃料电池车辆行驶。
燃料电池堆12具有多个发电单元20，该发电单元20通过阳极气体(氢气等燃料气体)和阴极气体(空气等氧化剂气体)的电化学反应来进行发电。在将燃料电池堆12搭载于燃料电池车辆的状态下，多个发电单元20构成为使电极面为立位姿势且沿车宽方向层叠的层叠体。另外，多个发电单元20也可以沿燃料电池车辆的车长方向(前后方向)或重力方向层叠。
发电单元20由膜电极组件22(以下称为“MEA22”)、和夹持MEA22的2个隔板24(第1隔板24a、第2隔板24b)构成。MEA22具有：电解质膜26(例如，固体高分子电解质膜(阳离子交换膜))；阳极电极28，其设置于电解质膜26的一个表面上；和阴极电极30，其设置在电解质膜26的另一个表面上。第1隔板24a和第2隔板24b分别在与MEA22相向的表面上形成阳极气体流路32和阴极气体流路34，其中，所述阳极气体流路32用于使阳极气体流通；所述阴极气体流路34用于使阴极气体流通。另外，通过多个发电单元20的层叠，在第1隔板24a和第2隔板24b彼此相向的表面上形成冷却剂流路36，该冷却剂流路36用于使冷却剂流通。
并且，燃料电池堆12具有未图示的多个连通孔(阳极气体连通孔、阴极气体连通孔、冷却剂连通孔)，多个所述连通孔使阳极气体、阴极气体和冷却剂沿多个发电单元20的层叠方向分别流通。在层叠体内，阳极气体连通孔与阳极气体流路32连通，阴极气体连通孔与阴极气体流路34连通，冷却剂连通孔与冷却剂流路36连通。
通过阳极系统装置14向燃料电池堆12供给阳极气体。在燃料电池堆12内，阳极气体通过阳极气体连通孔(阳极气体入口连通孔)而流入阳极气体流路32，在阳极电极28被用于发电。发电使用过的阳极废气(包含未反应的氢气)从阳极气体流路32向阳极气体连通孔(阳极气体出口连通孔)流出且被向燃料电池堆12外部的阳极系统装置14排出。
另外，通过阴极系统装置16向燃料电池堆12供给被加压后的阴极气体。在燃料电池堆12内，阴极气体通过阴极气体连通孔(阴极气体入口连通孔)而流入阴极气体流路34，在阴极电极30用于发电。发电使用过的阴极废气从阴极气体流路34向阴极气体连通孔(阴极出口连通孔)流出且被向燃料电池堆12外部的阴极系统装置16排出。
并且，通过冷却装置18向燃料电池堆12供给冷却剂。在燃料电池堆12内，冷却剂通过冷却剂连通孔(冷却剂入口连通孔)而流入冷却剂流路36，对发电单元20进行冷却。对发电单元20进行冷却后的冷却剂从冷却剂流路36向冷却剂连通孔(冷却剂出口连通孔)流出且被向燃料电池堆12外部的冷却装置18排出。
另外，本实施方式所涉及的燃料电池堆12在方筒形的电池堆壳体38内收纳有多个发电单元20的层叠体。在层叠体的层叠方向两端，朝向外侧依次配置未图示的接线板、绝缘板、端板。端板向各发电单元20的层叠方向施加紧固载荷。
燃料电池系统10的阳极系统装置14具有：阳极供给管40，其向燃料电池堆12供给阳极气体；和阳极排出管42，其从燃料电池堆12排出阳极废气。另外，在阳极供给管40与阳极排出管42之间连接有循环用旁通管44，该循环用旁通管44用于使阳极排出管42的阳极废气所含有的未反应的氢气返回阳极供给管40。并且，在循环用旁通管44上连接有排气管(purge pipe)46，该排气管46用于将阳极废气从阳极系统装置14的循环回路中排出。
作为构成阳极系统装置14的辅助设备，能举出氢气罐48、热交换器50、多个注入器(injector)52、喷射器(ejector)54、排气阀(purge valve)56和气液分离器60。
氢气罐48例如设置在燃料电池车辆的后侧，连接于阳极供给管40的一端(上游端)。氢气罐48在合适的时间将所储存的高压的阳极气体(氢气)向阳极供给管40供给。
热交换器50对从氢气罐48减压后供给且温度降低后的阳极气体进行加热。作为在热交换器50中与阳极气体进行热交换的热介质，例如使用在燃料电池堆12中流通的水(冷却剂等)。
多个(在图示例中为2个)注入器52将在阳极供给管40中从上游侧供给的规定流量的阳极气体以规定的喷出压力向下游侧喷出规定量。另外，阳极系统装置14可以构成为具有1个注入器52，也可以构成为具有3个以上注入器52。
通过由于从注入器52喷出的阳极气体的移动而产生的负压，喷射器54一边从循环用旁通管44抽吸阳极废气一边将阳极气体向下游侧的燃料电池堆12供给。
排气阀56设置于排气管46上，用于开闭排气管46的流路。通过排气阀56的开阀，从阳极系统装置14的循环回路(比喷射器54靠下游侧的阳极供给管40、燃料电池堆12、阳极排出管42、气液分离器60、循环用旁通管44)排出阳极废气。
另一方面，气液分离器60被设置在阳极排出管42与循环用旁通管44之间，将从燃料电池堆12排出的阳极废气所含有的水(发电时的生成水)从阳极废气中分离。在气液分离器60上连接有排水管58，该排水管58将分离的液态水和反应气体(氢气、氮气)排出。
如图2所示，气液分离器60具有箱体62，该箱体62设置在燃料电池堆12的一端的端板上。箱体62例如通过使一对凹状部件62a、62b相接合而构成，在其内部具有供燃料电池堆12的阳极废气流入的内部空间64。上部侧的内部空间64成为供阳极废气(氢气、氮气等)流通的气体流通部64a，另一方面下部侧的内部空间64成为储存水(凝结水)的储存部64b。
储存部64b呈水平方向的截面面积向重力方向下侧变小的锥形。储存部64b的容量(满罐时的水位)的大小被设定为能充分储存从燃料电池堆12排出的水。
在箱体62中，在设置有气体流通部64a的合适的位置(图2中的右侧)形成有导入口66，该导入口66连接于阳极排出管42，阳极废气从燃料电池堆12流入该导入口66。另外，箱体62的在比导入口66靠重力方向上侧位置的位置具有与循环用旁通管44连通的气体导出口68。在导入口66与气体导出口68之间形成有突出壁67。据此，气液分离器60使从导入口66流向气体导出口68的阳极废气与突出壁67碰撞，使所含有的水附着于突出壁67，成为液态水而向下方落下。
在箱体62内，在气体流通部64a与储存部64b之间设置有分界壁70，该分界壁70具有多个缺口70a。通过将安装螺钉71旋合于从凹状部件62b的底部突出的凸台62b1来固定分界壁70。该分界壁70一边减少储存部64b的水的溅起，一边使在气体流通部64a中从阳极废气分离出的液态水通过缺口70a向储存部64b流通。
另外，在箱体62的储存部64b的重力方向下侧设置有连接于排水管58的排水口72。在连结于排水口72的排水管58的端部设置有排水阀74(排放阀)，该排水阀74用于开闭排水管58的流路。
并且，燃料电池系统10在储存部64b内的规定的高度位置(比排水口72靠上侧)具有水位传感器76。例如，水位传感器76为检测储存在储存部64b中的水的水位的电阻式检测传感器。水位传感器76被固定于箱体62，在储存部64b内具有突出杆状的检测部77。检测部77相对于重力方向倾斜地延伸，在其轴向上具有多个检测极。各检测极间的电阻值根据水的水位而发生变化，因此，水位传感器76输出基于该电阻值的变化的检测信号(电压信号)。另外，水位传感器76并不限定于电阻式，能够采用各种方式，例如也可以使用静电容量式的检测传感器。
水位传感器76的检测信号被发送给控制燃料电池系统10的动作的控制部80(参照图1)。控制部80接收水位传感器76的检测信号，识别储存在气液分离器60的储存部64b中的水的状态。
如图3所示，水位传感器76的检测信号按照该水位传感器76的规格来设定规定的电压读取范围(例如，0V～5V)。控制部80具有与该电压读取范围对应的多个传感器阈值Ts(下限故障阈值Ts1、无水判定阈值Ts2、有水判定阈值Ts3、上限故障阈值Ts4)。
下限故障阈值Ts1是规定与水位传感器76的规格对应的检测下限值的阈值，在检测信号在该下限故障阈值Ts1以下(水位传感器下限故障：上下限故障范围)的情况下能够视为水位传感器76的下限检测异常。无水判定阈值Ts2是用于判定没有储存在储存部64b中的水的情况的阈值，在检测信号在无水判定阈值Ts2以下且超过下限故障阈值Ts1(无水判定范围)的情况下能够视为储存部64b无水。有水判定阈值Ts3是用于判定有储存在储存部64b中的水的情况的阈值，在检测信号超过有水判定阈值Ts3且在上限故障阈值Ts4以下(有水判定范围)的情况下能够视为储存部64b有水。另外，控制部80在检测信号超过无水判定阈值Ts2且在有水判定阈值Ts3以下的情况下，能够根据该电压值来监视储存部64b的水位。上限故障阈值Ts4是规定与水位传感器76的规格对应的检测上限值的阈值，在检测信号超过该上限故障阈值Ts4(水位传感器上限故障：上下限故障范围)的情况下能够视为水位传感器76的上限检测异常。另外，水位传感器76也可以是不监视水位而单纯地检测水的有无的检测传感器。
返回图1，燃料电池系统10的控制部80(FCECU)构成为具有处理器、存储器、输入输出接口，且实施信息处理的计算机(包括微控制器)。控制部80通过将水位传感器76的检测信号和上述的传感器阈值Ts进行比较，能够对气液分离器60的储存部64b判断水的状态(有水、无水、水位)和水位传感器76的上下限故障。然后，控制部80按照储存部64b的水的状态来切换排水阀74(或者排气阀56)的开闭。
另外，阳极系统装置14的排气管46连接于比排水阀74靠下游侧的排水管58。控制部80通过使排气管46的排气阀56和排水管58的排水阀74独立地开闭，来在不同的时间排出在循环用旁通管44中流通的阳极废气和由气液分离器60分离出的水。被排出的阳极废气和水在排水管58的下游部进行合流。
另外，阳极系统装置14在循环用旁通管44的途中位置等可以具有用于使阳极废气向阳极供给管40循环的泵，也可以具有用于使阳极气体向一方向流通的阀(止回阀)。
在此，燃料电池系统10的设置于气液分离器60的水位传感器76有可能发生故障。尤其是，当水位传感器76发生持续输出有水的检测信号的故障(以下称为有水故障)时，控制部80在信息处理上判断为从排水阀74进行排水，而没有排出阳极废气。据此，控制部80将实施以下控制(行为)：使阳极废气所含有的氮气分压的运算值上升，且根据该氮气分压降低燃料电池堆12的电流输出的限制值等。
因此，本实施方式所涉及的控制部80构成为，根据规定条件来判定是否发生水位传感器76的有水故障。具体而言，如图4所示，在控制部80内设置有电力管理控制部82、检测信号判定部84、DTC判定部86、阳极系统排出处理部88、有水故障判定部90。
电力管理控制部82是管理燃料电池系统10的电力的功能部，例如根据阳极系统排出处理部88计算出的氮气分压Np的信息来计算燃料电池堆12的电流限制值Lc(瞬时值)。另外，电力管理控制部82构成为与MGECU92进行信息通信，该MGECU92控制车辆的未图示的马达和发电机的动作。电力管理控制部82一方面将计算出的电流限制值Lc发送给MGECU92，另一方面从MGECU92获取燃料电池堆12的发电电流指令值Eo。
然后，电力管理控制部82根据发电电流指令值Eo来计算燃料电池堆12的目标电流值Oc，且向有水故障判定部90发送该目标电流值Oc。这是由于，如后述那样，在目标电流值Oc在规定的电流阈值Tc以下的情况下，有水故障判定部90进行有水故障Bw的判定。
当与水位传感器76进行信息通信而接收到检测信号S时，检测信号判定部84根据上述的传感器阈值Ts来判定水位传感器76检测到的气液分离器60(储存部64b)内的水的状态。并且，例如，检测信号判定部84在判定出水位传感器76的上限故障或下限故障的情况下将该信息(上下限故障Bs)输出给DTC判定部86。
另外，检测信号判定部84一方面在检测信号S为无水判定阈值Ts2以下的情况下进行无水判定，另一方面在检测信号S超过有水判定阈值Ts3(或者无水判定阈值Ts2)的情况下进行有水判定。检测信号判定部84将判定出的水的状态(有水判定、无水判定、水位)的信息Iw向阳极系统排出处理部88和有水故障判定部90发送。
DTC判定部86是进行燃料电池系统10(燃料电池车辆)的故障管理的功能部，从检测信号判定部84接收上下限故障Bs，从有水故障判定部90接收有水故障Bw。DTC判定部86根据这些故障信息来设置故障代码，另外判定预先与故障代码建立关联的故障等级来进行适宜的处理。例如，DTC判定部86在接收到有水故障Bw的情况下，在车辆的告知部94(监视器、指示器、扬声器等)进行基于有水故障Bw的告知。据此，车辆的用户能够识别水位传感器76的有水故障Bw。
另一方面，阳极系统排出处理部88通过对合适的信息进行处理来控制排气阀56和排水阀74的开闭。例如，阳极系统排出处理部88通过接收氮气透过量和氢气压力来计算阳极系统装置14的氮气分压Np，且根据计算出的氮气分压Np来判定排气阀56、排水阀74的开闭。氮气透过量是与透过各发电单元20的电解质膜26的氮气气体量有关的信息，例如根据阴极气体的供给量(流量、压力等)由控制部80的其他功能部来计算。氢气压力是在阳极系统装置14的循环回路中流动的阳极气体(含有阳极废气)的压力信息，从设置于循环回路的合适位置的压力传感器(未图示)来获取。
另外，阳极系统排出处理部88从检测信号判定部84接收水的状态的信息Iw(和上下限故障Bs)，并且从有水故障判定部90接收有水故障Bw的有无的信息，且计算储存部64b的水位。在计算水位时，根据排气阀56的开阀信息和排水阀74的开阀信息，计算来自阳极系统装置14的阳极废气和水的排出量，且根据这些排出量来修正水位传感器76检测到的水位。然后，阳极系统排出处理部88根据计算出的储存部64b的水位、氮气分压Np等来切换排水阀74的开闭。
并且，阳极系统排出处理部88具有通过周知的方法来判定气液分离器60的冻结状态或者非冻结状态、排水阀74的冻结状态或者非冻结状态的功能。然后，阳极系统排出处理部88向有水故障判定部90发送各种信息(排水阀开阀完成Do、气液分离器状态Gs(冻结状态、非冻结状态)、排水阀状态Ds(冻结状态、非冻结状态))。
有水故障判定部90是判定水位传感器76的有水故障Bw的功能部，在以下的实际条件(a)～(d)成立的情况下判定为有水故障Bw。
(a)水位传感器76的检测信号S为有水判定。
(b)燃料电池堆12的目标电流值Oc在规定的电流阈值Tc以下。
(c)排水阀74处于开阀状态。
(d)(a)～(c)的状态下的经过时间经过规定的时间阈值Tt。
实际条件(a)在检测水位传感器76的有水故障Bw方面是必要条件，有水故障判定部90根据来自检测信号判定部84的水的状态的信息Iw来判定是否进行有水判定。
实际条件(b)是用于实现气液分离器60中没有水的状况的条件。即，当燃料电池堆12进行低电力负荷发电时，在排水阀74处于开阀的状态时，由于排水阀74的开阀而产生的每单位时间的排水量超过燃料电池堆12的每单位时间的生成水量。因此，当经过一定的时间时，能够实现生成水被可靠地从气液分离器60内排出的状况。即，规定实际条件(b)的低电力负荷发电的电流阈值Tc是燃料电池堆12发电时生成的每单位时间的生成水量比气液分离器60排水的每单位时间的排水量少的电流值，电流阈值Tc根据燃料电池堆12的发电能力和气液分离器60的结构的不同而不同，例如被设定为50A左右。另外，在燃料电池系统10中即使燃料电池堆12没有发电(即使目标电流值Oc为0)，在气液分离器60中也能够排水，因此，能够进行有水故障Bw的判定。
另外，针对实际条件(c)，控制部80根据排水阀开阀完成Do来识别排水阀74的开阀状态。控制部80也可以不采用待机到排水阀74开阀为止的结构，而是实施伴随着实际条件(a)、(b)成立而由阳极系统排出处理部88使排水阀74强制地开阀的控制。
并且，为了判定实际条件(d)的成立，有水故障判定部90在内部具有计数部(未图示)和时间阈值Tt，该计数部根据实际条件(a)～(c)的成立来计测经过时间。并且，在计数部计数的经过时间超过时间阈值Tt的情况下进行判定为发生有水故障Bw，在经过时间在时间阈值Tt以下时只要实际条件(a)～(c)中的任一条件变为不成立就判定为没有发生有水故障Bw。有水故障判定部90判定出的信息(有水故障Bw的有无)被输出给DTC判定部86和阳极系统排出处理部88，用于各部的处理。
并且，有水故障判定部90在实施上述的故障检测之前，将以下项目的成立作为前提条件(e)、(f)。
(e)水位传感器76没有上下限故障Bs。
(f)气液分离器60或者排水阀74没有冻结。
即，在(e)的水位传感器76为上下限故障Bs的情况下，由于水位传感器76处于异常状态，因此，处于也可以不实施有水故障Bw的判定的阶段。另外，在(f)的气液分离器60和排水阀74中的一方冻结的情况下，处于无法排出来自气液分离器60的水的状况，因此无法进行有水故障Bw的判定。因此，控制部80根据气液分离器60和排水阀74双方均处于非冻结状态且水位传感器76没有上下限故障Bs的前提条件的成立，实施对实际条件的监视。
本实施方式所涉及的燃料电池系统10基本上如以上那样构成，下面对其动作进行说明。
如图1所示，燃料电池系统10在控制部80的控制下进行动作，通过阳极系统装置14向燃料电池堆12供给氢气或者将氢气从燃料电池堆12排出，另外通过阴极系统装置16向燃料电池堆12供给空气或者将空气从燃料电池堆12排出。燃料电池堆12内的各发电单元20根据在阳极气体流路32中流通且向阳极电极28供给的氢气、和在阴极气体流路34中流通且向阴极电极30供给的空气来产生电力。并且，燃料电池系统10在燃料电池堆12发电时，使冷却装置18进行动作来使冷却剂进行循环，由此进行燃料电池堆12的冷却。
阳极系统装置14在氢气的供给中，使氢气从氢气罐48向阳极供给管40流出。氢气在阳极供给管40中流通，按热交换器50、多个注入器52和喷射器54的顺序流通，而向燃料电池堆12供给。另外，阳极系统装置14通过阳极排出管42将在燃料电池堆12中发电所使用过的阳极废气(包含发电未使用的阳极气体、氮气、生成水)向气液分离器60引导。
气液分离器60在内部空间64中将阳极废气分离为气体和液态水，使气体流出到循环用旁通管44。另外，燃料电池系统10通过设置于气液分离器60的水位传感器76来检测储存部64b的水位，且基于检测到的水位在合适的时间使排水阀74开阀，据此使液态水从排水管58流出。
并且，在燃料电池堆12发电过程中或者发电停止时，控制部80对水位传感器76的检测信号S持续输出有水的电压值的故障进行检测。在该故障检测处理方法中，实施图5所示的处理流程。
在故障检测处理方法中，控制部80判定用于进行有水故障Bw的判定的前提条件是否成立(步骤S10：条件判定步骤)。即，在水位传感器76没有上下限故障Bs、且气液分离器60处于非冻结状态和排水阀74处于非冻结状态的情况下，控制部80判定为前提条件成立。另一方面，只要水位传感器76的上下限故障Bs、气液分离器60的冻结、排水阀74的冻结中的任一方成立，控制部80就判定为前提条件不成立。
然后，在前提条件不成立的情况下(步骤S10：否)，进入步骤S11而进行判定非实施处理(步骤S11)。在该情况下，有水故障判定部90将计数部的时间计数重置，另外，在已将有水故障Bw的有无的信息存储在状态寄存器等中的情况下进行继续保存该信息的处理。
另一方面，在前提条件成立的情况下(步骤S10：是)，控制部80判定上述的实际条件(a)～(c)是否成立(步骤S12：条件判定步骤)。即，在水位传感器76的检测信号S为有水判定，燃料电池堆12的目标电流值Oc为规定的电流阈值Tc以下，且排水阀74处于开阀状态的情况下，有水故障判定部90进入步骤S14，在这些实际条件(a)～(c)中的任一方不成立的情况下进入步骤S13。
在步骤S13中，有水故障判定部90进行判定正常处理。在该情况下，有水故障判定部90将计数部的时间计数重置，另外，作为有水故障Bw的有无的信息，将没有发生有水故障Bw(正常)的状态设置在状态寄存器等中。
另一方面，在步骤S14中，有水故障判定部90将计数部计数到的经过时间和时间阈值Tt进行比较，判定经过时间是否超过时间阈值Tt(故障判定步骤)。然后，在经过时间在时间阈值Tt以下的情况下进入步骤S15，在经过时间超过时间阈值Tt的情况下进入步骤S16。
在步骤S15中，有水故障判定部90进行故障检测中处理。在该情况下，有水故障判定部90将计数部的时间计数相加，另外，将故障检测中的状态设置在状态寄存器等中。
另外，在经过时间超过时间阈值Tt的情况下发生有水故障Bw，在步骤S16中，有水故障判定部90进行判定异常处理。在该情况下，有水故障判定部90将计数部的时间计数重置，另外，作为有水故障Bw的有无的信息，将发生有水故障Bw(故障确定)的状态设置在状态寄存器等。
有水故障判定部90通过按规定间隔(例如，每隔1秒)重复以上的处理流程，将计数部的时间计数相加来使经过时间经过。并且，通过监视该期间内的实际条件(a)～(c)的成立或者非成立，能够高精度地判定有水故障Bw。
另外，图4所示的阳极系统排出处理部88在从有水故障判定部90接收到发生有水故障Bw的信息时，进行在燃料电池堆12发电过程中使排水阀74保持常开状态(强制开阀)的控制(开阀步骤)。即，阳极系统排出处理部88在作出有水故障Bw的判定前(判定为没有发生有水故障Bw期间)，在合适的时间进行排水阀74的开闭，但在确定有水故障Bw之后使排水阀74为常开状态，据此持续地从气液分离器60进行排水。
据此，即使由于水位传感器76的有水故障Bw而气液分离器60的水位不明，也能够抑制水储存在气液分离器60内。并且，控制部80通过识别到由于发生有水故障Bw而排水阀74处于常开状态，而能够修正循环回路内的阳极气体的浓度(相对于氮气分压Np的氢气压力)。其结果，能够抑制基于氮气分压Np的燃料电池堆12的电流限制值Lc的降低。通过电流限制值Lc不降低，燃料电池系统10能够迅速且稳定地使燃料电池堆12的实际电流追随MGECU92的发电电流指令值Eo。另外，优选为，在燃料电池堆12发电停止时的扫气控制或发电停止过程中，即使设定了强制开阀，也使排水阀74为闭阀状态。
并且，DTC判定部86在接收到发生有水故障Bw的信息时，设置与有水故障Bw对应的故障代码，通过车辆的告知部94向用户进行告知(告知步骤)。据此，用户能够根据需要采用车辆的维修等应对。另一方面，维修方能够根据水位传感器76的有水故障Bw的故障代码来简单地采取合适的应对。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式，还能够按照发明的主旨进行各种改变。例如，上述的燃料电池系统10构成为判定在阳极系统装置14中设置的气液分离器60的水位传感器76的故障，但如果是具有水位传感器76的燃料电池系统10的辅助设备则也能够进行同样的判定。因此，例如也可以构成为，判定在燃料电池系统10的阴极系统装置16中设置的气液分离器(未图示)的水位传感器的故障。
下面记载根据上述实施方式能掌握的技术思想和效果。
本发明一方式是一种检测传感器(水位传感器76)的故障检测处理方法，该检测传感器能够检测在与燃料电池堆12连通的气液分离器60内储存的水的有无，具有条件判定步骤和故障判定步骤，在所述条件判定步骤中，当检测传感器检测到有水，且燃料电池堆12的发电电流值(目标电流值Oc)在规定的电流阈值Tc以下且排水阀74处于开阀状态时，由控制部80判定出满足实际条件，其中所述排水阀74用于排出气液分离器60内的所述水；在所述故障判定步骤中，在实际条件超过时间阈值Tt而持续成立的情况下，由控制部80判定出检测传感器的故障。
在上述的故障检测处理方法中，具有条件判定步骤、故障判定步骤，据此能够简单且高精度地判定水位传感器76的故障(有水故障Bw)。即，在燃料电池堆12的发电电流值在规定的电流阈值Tc以下且排水阀74处于开阀状态的情况下，处于正从气液分离器60排水的状态。在尽管如此即使经过时间超过时间阈值Tt而水位传感器76还判定为有水的情况下，能够视为水位传感器76发生故障而持续地发送有水的检测信号S。
另外，气液分离器60设置于阳极系统装置14的循环回路，该阳极系统装置14向燃料电池堆12供给阳极气体，并且将阳极废气从燃料电池堆12排出。据此，气液分离器60能够通过根据水位传感器76的水位使排水阀74开阀，将液态水从阳极系统装置14的循环回路排出。并且，在判定出水位传感器76的故障(有水故障Bw)的情况下，控制部80能够切换为合适的代替控制来进行来自循环回路的阳极废气、液态水的排出。
另外，在通过故障判定步骤判定出水位传感器76的故障(有水故障Bw)的情况下，控制部80实施在燃料电池堆12发电过程中使排水阀74处于常开状态的开阀步骤。据此，在故障检测处理方法中，在判定出水位传感器76的故障的情况下能够将液态水从常开状态的排水阀74可靠地排出，能够抑制气液分离器60内的液态水的储存量。其结果，能够良好地抑制液态水滞留在气液分离器60中的不良情况(阳极系统装置14的氮气分压Np的上升、气液分离器60或排水阀74的冻结等)。
另外，在通过故障判定步骤判定出水位传感器76的故障(有水故障Bw)的情况下，控制部80实施通过告知部94告知水位传感器76的故障的告知步骤。据此，用户能够简单地识别水位传感器76的故障，从而能够尽早采取所需的应对。
另外，与燃料电池堆12的发电电流值进行比较的电流阈值Tc是生成水量比排出量少的电流值，其中，所述排出量是气液分离器60排水的每单位时间的排出量，所述生成水量是燃料电池堆12发电时生成的每单位时间的生成水量。据此，在故障检测处理方法中，能够可靠地减少气液分离器60的液态水，由此能够实现在气液分离器60内没有液态水的状态。
另外，在条件判定步骤中，作为进行实际条件的判定之前的前提条件，判定出气液分离器60和排水阀74没有冻结。据此，在故障检测处理方法中，在气液分离器60或者排水阀74冻结的情况下，能够避免进行不必要的水位传感器76的故障判定。
另外，控制部80构成为，在水位传感器76的检测信号S的值在预先设定的上下限故障范围内的情况下判定出该水位传感器76的上下限故障Bs，在条件判定步骤中，作为进行实际条件的判定之前的前提条件，判定出水位传感器76没有发生上下限故障Bs。据此，在故障检测处理方法中，能够避免在水位传感器76发生上下限故障Bs的情况下进行不必要的水位传感器76的故障判定。

Claims (7)

1.一种检测传感器(76)的故障检测处理方法，该检测传感器(76)能够检测在与燃料电池堆(12)连通的气液分离器(60)内储存的水的有无，其特征在于，
具有条件判定步骤和故障判定步骤，其中，
在所述条件判定步骤中，当所述检测传感器检测到有水，且所述燃料电池堆的发电电流值(Oc)在规定的电流阈值(Tc)以下，且排水阀(74)处于开阀状态时，由控制部(80)判定出满足实际条件，其中所述排水阀(74)用于排出所述气液分离器内的所述水；
在所述故障判定步骤中，在所述实际条件超过时间阈值(Tt)而持续成立的情况下，由所述控制部判定出所述检测传感器的故障。
2.根据权利要求1所述的故障检测处理方法，其特征在于，
所述气液分离器设置于阳极系统装置(14)的循环回路，该阳极系统装置(14)向所述燃料电池堆供给阳极气体，并且将阳极废气从所述燃料电池堆排出。
3.根据权利要求1所述的故障检测处理方法，其特征在于，
在通过所述故障判定步骤判定出所述检测传感器的故障的情况下，所述控制部实施在所述燃料电池堆发电过程中使所述排水阀处于常开状态的开阀步骤。
4.根据权利要求1所述的故障检测处理方法，其特征在于，
在通过所述故障判定步骤判定出所述检测传感器的故障的情况下，所述控制部实施通过告知部(94)告知所述检测传感器的故障的告知步骤。
5.根据权利要求1所述的故障检测处理方法，其特征在于，
与所述燃料电池堆的发电电流值进行比较的电流阈值是生成水量比排水量少的电流值，其中所述排水量是所述气液分离器排水的每单位时间的排水量，所述生成水量是所述燃料电池堆发电时生成的每单位时间的生成水量。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的故障检测处理方法，其特征在于，
在所述条件判定步骤中，作为进行所述实际条件的判定之前的前提条件，判定出所述气液分离器和所述排水阀没有冻结。
7.根据权利要求1所述的故障检测处理方法，其特征在于，
所述控制部构成为，在所述检测传感器的检测信号的值在预先设定的上下限故障范围内的情况下，判定出该检测传感器的上下限故障，
在所述条件判定步骤中，作为进行所述实际条件的判定之前的前提条件，判定出所述检测传感器没有发生上下限故障。
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