CN112786929A - 燃料电池系统和燃料电池系统的异常检查方法 - Google Patents

燃料电池系统和燃料电池系统的异常检查方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统和燃料电池系统的异常检查方法。燃料电池系统的控制部在异常检查控制中取得填充时的填充流路的压力的最大值亦即填充时最大压力,在燃料气体的填充结束后,在作为最初开始燃料气体向燃料电池的供给时的第2压力传感器的检测值的供给开始时压力、与填充时最大压力之差为基准值以下时,判定为第1、第2压力传感器正常,在上述差超过基准值时,判定为存在第1、第2压力传感器中的至少一个传感器异常的可能性。

Description

燃料电池系统和燃料电池系统的异常检查方法
技术领域
本公开涉及燃料电池系统和燃料电池系统的异常检查方法。
背景技术
在具备储藏用于向燃料电池供给的氢的氢罐的燃料电池系统中,一般来说,设置有用于检测氢罐内的压力的压力传感器。作为这样的燃料电池系统,公知有在用于向氢罐填充氢的填充流路、和从氢罐放出用于向燃料电池供给的氢的供给流路分别设置压力传感器的结构。而且,公知有比较填充流路的压力传感器在氢填充的动作完成时检测到的压力、与供给流路的压力传感器在向填充后最初的燃料电池的氢供给开始时检测到的压力来进行各个压力传感器所涉及的异常判定的结构(例如,参照日本特开2018-106867)。
然而,在这样的燃料电池系统中,例如,在设置于填充流路的端部并在氢填充时安装氢填充装置的加注器中,因异物卡入等,有时在对氢罐进行氢填充后填充流路的压力降低。在这样的情况下,本申请发明人等发现了以下新的课题,即,存在即使比较氢填充后的填充流路的压力传感器的检测值、与氢供给开始时的供给流路的压力传感器的检测值,也不能准确地进行压力传感器的异常判定的情况。
发明内容
(1)本公开的第1形态涉及燃料电池系统,上述燃料电池系统具备燃料电池;燃料罐,储藏向上述燃料电池供给的燃料气体;填充流路,供向上述燃料罐填充的上述燃料气体流动;供给流路,将上述燃料电池与上述燃料罐连接;第1压力传感器,设置于上述填充流路来检测上述填充流路内的压力;第2压力传感器,设置于上述供给流路来检测上述燃料罐的出口部处的上述燃料气体的压力;温度传感器,检测上述燃料罐的内部温度;以及控制部,构成为进行上述第1压力传感器和上述第2压力传感器所涉及的异常检查控制。上述控制部构成为:在上述异常检查控制中,从上述第1压力传感器的检测值中取得在向上述燃料罐填充上述燃料气体时上述填充流路的压力达到最大的压力最大时的上述填充流路的压力亦即填充时最大压力,在上述燃料气体向上述燃料罐的填充结束后,在作为最初开始上述燃料罐内的上述燃料气体向上述燃料电池的供给时亦即供给开始时的上述第2压力传感器的检测值的供给开始时压力、与上述填充时最大压力的第1差为预先决定的第1基准值以下时,或者,在使用在上述供给开始时上述温度传感器检测到的温度和上述供给开始时压力所计算的上述供给开始时的上述燃料罐内的上述燃料气体的量、与使用在上述压力最大时上述温度传感器检测到的温度和上述填充时最大压力所计算的上述压力最大时的上述燃料罐内的上述燃料气体的量的第2差为预先决定的第2基准值以下时,判定为上述第1压力传感器与上述第2压力传感器双方正常,在上述第1差超过上述预先决定的第1基准值时,或者在上述第2差超过上述预先决定的第2基准值时,判定为存在上述第1压力传感器与上述第2压力传感器中的至少任意一方异常的可能性。根据该形态的燃料电池系统,即使当在对燃料罐进行燃料气体填充后填充流路的压力降低的情况下,填充时最大压力也变为更接近填充结束时的燃料罐内的压力的值,从而供给开始时压力与填充时最大压力之差变为基准值以下的可能性提高。因此,能够抑制压力传感器的异常判定中的误判定。
(2)也可以构成为,上述方式的燃料电池系统还具备检测在上述填充流路中流动的上述燃料气体的流量的流量传感器,上述控制部构成为:在上述燃料气体的填充开始后,在上述流量传感器检测的上述流量变为预先决定的基准流量以下后,开始上述异常检查控制。根据该结构,通过使用在填充流路中流动的燃料气体的流量的检测值来开始异常检查控制,从而能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(3)也可以构成为:上述预先决定的基准流量是30g/sec。这样,通过使用在填充流路中流动的燃料气体的流量的检测值来开始异常检查控制,从而能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(4)也可以构成为,上述控制部构成为:在向上述燃料罐填充上述燃料气体时,使用上述第1压力传感器的检测值来求出上述填充流路内的压力的升压速度,在上述燃料气体的填充开始后,在上述升压速度变为预先决定的第1基准速度以下后,开始上述异常检查控制。根据该结构,通过使用在填充流路中流动的燃料气体的压力的升压速度开始异常检查控制,能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(5)也可以构成为:上述预先决定的第1基准速度是23MPa/min。这样,通过使用在填充流路中流动的燃料气体的压力的升压速度开始异常检查控制,能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(6)也可以构成为,上述控制部构成为:在向上述燃料罐填充上述燃料气体时,使用上述温度传感器的检测温度来求出上述燃料罐的升温速度,在上述燃料气体的填充开始后,在上述升温速度变为预先决定的第2基准速度以下后,开始上述异常检查控制。根据该结构,通过使用燃料罐的温度的升温速度开始异常检查控制,能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(7)也可以构成为:上述预先决定的第2基准速度是20℃/min。这样,通过使用燃料罐的温度的升温速度开始异常检查控制,能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(8)也可以构成为,上述控制部构成为:在推断为变为了上述燃料气体在上述填充流路中流动时的、上述第1压力传感器与上述燃料罐之间的压力损失为预先决定的判定值以下的状态后,将上述第1压力传感器的检测值达到最大时作为上述压力最大时来取得上述填充时最大压力。根据该结构,能够抑制由填充流路的压力损失导致取得过大的值作为填充时最大压力的值。因此,能够抑制尽管压力传感器正常也误判定为是异常的情况,从而能够提高压力传感器的异常判定的精度。
(9)本发明的第2形态涉及燃料电池系统的异常检查方法。上述燃料电池系统具备燃料电池;燃料罐,储藏向上述燃料电池供给的燃料气体;填充流路,供向上述燃料罐填充的上述燃料气体流动;供给流路,将上述燃料电池与上述燃料罐连接;第1压力传感器,设置于上述填充流路来检测上述填充流路内的压力;以及第2压力传感器,设置于上述供给流路来检测上述燃料罐的出口部处的上述燃料气体的压力。
燃料电池系统的异常检查方法具备:从上述第1压力传感器的检测值中取得在向上述燃料罐填充上述燃料气体时上述填充流路的压力达到最大的压力最大时的上述填充流路的压力亦即填充时最大压力,在上述燃料气体向上述燃料罐的填充结束后,在作为最初开始上述燃料罐内的上述燃料气体向上述燃料电池的供给时亦即供给开始时的上述第2压力传感器的检测值的供给开始时压力、与上述填充时最大压力的第1差为预先决定的第1基准值以下时,或者,在使用上述供给开始时的上述燃料罐内的温度和上述供给开始时压力所计算的上述供给开始时的上述燃料罐内的上述燃料气体的量、与使用上述压力最大时的上述燃料罐内的温度和上述填充时最大压力所计算的上述压力最大时的上述燃料罐内的上述燃料气体的量的第2差为预先决定的第2基准值以下时,判定为上述第1压力传感器与上述第2压力传感器双方正常,
在上述第1差超过上述预先决定的第1基准值时,或者在上述第2差超过上述预先决定的第2基准值时,判定为存在上述第1压力传感器与上述第2压力传感器中的至少任意一方异常的可能性。
本公开也能够通过燃料电池系统、燃料电池系统的异常检查方法以外的各种方式来实现。例如能够通过搭载燃料电池系统的燃料电池车辆、实现其方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式来实现。
附图说明
以下参考附图,对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述,在附图中,相同的附图标记表示相同的元件,其中,
图1是表示燃料电池系统的简要结构的说明图。
图2是表示异常检查控制处理程序的流程图。
图3是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。
图4是表示氢填充时间、与压力损失及填充流量的关系的说明图。
图5是表示异常检查控制处理程序的流程图。
图6是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。
图7是表示氢填充时间、与压力损失及升压速度的关系的说明图。
图8是表示异常检查控制处理程序的流程图。
图9是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。
图10是表示氢填充时间、与压力损失及升温速度的关系的说明图。
图11是表示异常检查控制处理程序的流程图。
图12是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。
具体实施方式
A.第1实施方式:
(A-1)整体结构:
图1是表示本公开的第1实施方式的燃料电池系统25的简要结构的说明图。燃料电池系统25搭载于燃料电池车辆20。在图1中,也一并示出了用于对燃料电池系统25具备的后述的燃料罐60填充作为燃料气体的氢的氢填充装置70。以下,对燃料电池车辆20和氢填充装置70的结构进行说明。
燃料电池系统25是用于通过搭载于燃料电池车辆20的未图示的驱动马达产生使用的电力的装置。燃料电池系统25具备燃料电池66、燃料罐60、加注器(receptacle)64、填充配管30、供给配管32以及控制部68。燃料罐60与加注器64通过填充配管30连接,燃料罐60与燃料电池66通过供给配管32连接。在图1中,仅示出燃料电池车辆20的结构中的氢的流通所涉及的部分。燃料电池车辆20还具备用于使包含氧的氧化气体对燃料电池66流通的构造、用于使制冷剂对燃料电池66流通的构造、以及驱动马达的驱动所涉及的构造,但对于这些省略说明。
燃料电池66是用于使燃料气体与氧化气体进行电化学反应并取出电力的发电装置,具有层叠多个单电池而成的堆叠结构。本实施方式的燃料电池66是固体高分子型燃料电池,但也可以使用固体氧化物型燃料电池等其他种类的燃料电池。在构成燃料电池66的各单电池中,在之间夹着电解质膜,在阳极侧形成有供作为燃料气体的氢流动的流路(以后,也称为阳极侧流路),在阴极侧形成有供作为氧化气体的空气流动的流路(以后,也称为阴极侧流路)。
燃料罐60是用于储藏用于向燃料电池66供给的氢的装置。燃料罐60例如能够为具有在树脂制衬里的外表面上卷绕了含有热固化性树脂的纤维的纤维强化塑料(FRP)层的树脂制罐。燃料罐60具备配置于罐接头内的阀机构62。阀机构62在其内部形成阀内流路34。阀内流路34具备第1流路35、第2流路36、以及第3流路37。第1流路35的一端在阀机构62的表面开口,并连接填充配管30。在第1流路35设置有仅允许氢从填充配管30朝向燃料罐60内的流动的第2逆止阀52。第1流路35的另一端与第3流路37的一端连接。第2流路36的一端在阀机构62的表面开口,并连接供给配管32。在第2流路36设置有作为进行第2流路36的开闭的电磁阀的主截止阀53。第2流路36的另一端与第3流路37的一端连接。第3流路37的另一端在燃料罐60内开口。但是,也可以不设置第1流路35与第2流路36合流的第3流路37,而分别将第1流路35及第2流路36与燃料罐60内的空间连接。燃料罐60还具备检测燃料罐60内部的温度的温度传感器45。
加注器64设置于燃料电池车辆20的车身22的侧面,是用于在向燃料罐60填充氢时将氢填充装置70与燃料电池车辆20连接的构造。在加注器64的内部形成有第4流路38。第4流路38的一端与填充配管30连接。第4流路38的另一端在车身22的表面开口,形成供从氢填充装置70供给的氢流入的填充口26。在第4流路38设置有仅允许氢从填充口26朝向填充配管30的流动的第1逆止阀51。
在车身22设置有覆盖加注器64的盖24。盖24经由铰接开闭自如地安装于车身22,在通过氢填充装置70向燃料罐60进行氢填充时打开。在加注器64的附近设置有检查盖24的开闭状态的盖传感器46。
在图1所示的结构中,也将连接填充口26与燃料罐60的流路、即从填充口26供给的氢到填充于燃料罐60为止流动的流路称为“填充流路”。在本实施方式中,“填充流路”包括填充配管30、第1流路35、第3流路37以及第4流路38。在本实施方式中,在填充配管30设置有检测填充配管30内的压力的填充压传感器41、和检测在填充配管30中流动的氢的质量流量的流量传感器47。也将填充压传感器41称为“第1压力传感器”。
在向燃料罐60填充氢时,将氢填充装置70的后述的喷嘴72与加注器64连接,经由喷嘴72、加注器64以及填充流路从氢填充装置70向燃料罐60填充氢。此时,通过从氢填充装置70供给高压的氢,从而将第1逆止阀51和第2逆止阀52开阀。另外,在氢向燃料罐60的填充时,将阀机构62的主截止阀53闭阀。因此,在燃料气体向燃料罐60的填充时填充压传感器41检测的压力与燃料罐60内的压力几乎相等。以下,也将燃料罐60内的压力简称为“罐压”。
在图1所示的结构中,也将连接燃料电池66与燃料罐60的流路、即从燃料罐60排出的氢到供给至燃料电池66为止流动的流路称为“供给流路”。在本实施方式中,“供给流路”包括供给配管32、第2流路36以及第3流路37。在供给配管32从氢流动的上游侧依次设置有减压阀54和喷射器55。喷射器55在内部具备电磁阀,通过该电磁阀的开闭动作调节向燃料电池66供给的氢的量。在燃料电池66的发电时,将主截止阀53开阀,从而高压的氢从燃料罐60向供给配管32流入,流入的高压的氢被减压阀54减压,并从喷射器55向燃料电池66的阳极侧流路供给。
在供给流路中,在主截止阀53与减压阀54之间设置有高压传感器42,在减压阀54与喷射器55之间设置有中压传感器43,在喷射器55与燃料电池66之间设置有低压传感器44。在燃料电池66的发电时,高压传感器42、中压传感器43、以及低压传感器44的检测值依次变小。高压传感器42、中压传感器43、以及低压传感器44的检测值在燃料电池66的发电时在控制向燃料电池66供给的氢量时使用。在燃料电池66的发电时,将主截止阀53开阀,此时高压传感器42检测的压力与罐压几乎相等。比作为使燃料气体减压的装置的减压阀54、喷射器55配置于上游的高压传感器42检测的气压能够称为“燃料罐60的出口部的燃料气体的压力”。也将高压传感器42称为“第2压力传感器”。
在燃料电池66还连接有将在燃料电池66内的阳极侧流路中流动的阳极废气排出的排出配管39。此外,也可以构成为:使排出配管39的下游侧与供给配管32中的喷射器55与燃料电池66之间连接,将从燃料电池66排出的阳极废气向燃料电池66供给,形成供燃料气体循环的流路。
控制部68由具备执行逻辑运算的CPU、ROM、RAM等的所谓的微型计算机构成。除了已叙述的填充压传感器41、高压传感器42、中压传感器43、以及低压传感器44等各压力传感器、温度传感器45、盖传感器46、流量传感器47之外,控制部68还从未图示的加速器开度传感器、换挡位置传感器、车速传感器等各种传感器取得检测信号,来进行燃料电池车辆20所涉及的各种控制。具体而言,控制部68向已叙述的各种阀、驱动用马达或者各种控制设备等输出驱动信号。此外,控制部68也可以构成为:不一体地进行氢的填充动作的控制、后述的压力传感器的异常检查所涉及的控制、车辆的行驶动作的控制的全部,而通过分别作为分体的控制部(ECU:Electronic Control Unit-电子控制单元)进行上述的各控制,并在各ECU之间交换信息。
氢填充装置70是用于向燃料电池车辆20的燃料罐60填充氢的装置,例如能够设置于氢站。氢填充装置70具备储藏高压的氢的未图示的氢储藏部、引导从氢储藏部引出的高压氢的氢供给管76、设置于氢供给管76的前端的喷嘴72、站压传感器75以及控制部78。喷嘴72是用于在氢填充时与燃料电池车辆20的加注器64结合的构造,并且是用于将在喷嘴72开口的氢填充装置70侧的氢流路与燃料电池车辆20的填充流路连接的构造。站压传感器75检测氢填充装置70对燃料罐60供给的氢的压力。当在氢填充时将喷嘴72与加注器64结合并且设置于氢填充装置70内的填充氢流动的流路与燃料罐60内连通后,能够通过站压传感器75检测罐压。控制部78由具备执行逻辑运算的CPU、ROM、RAM等的所谓的微型计算机构成。控制部78在氢填充时能够使用站压传感器75检测到的罐压来调节向燃料电池车辆20供给的氢的流量等。氢填充装置70还具备在填充之前将氢冷却至预先决定的温度的未图示的预冷器。若向燃料罐60填充氢,则因所谓的隔热压缩那样的现象而燃料罐60的温度上升,因此通过在填充之前将氢冷却,抑制了燃料罐60的过度的温度上升。
在图1中省略了记载,但也可以在燃料电池车辆20和氢填充装置70设置有用于在两者之间交换氢填充所涉及的信息、例如包括罐压在内的信息的通信装置。这样的通信装置例如能够为用于从燃料电池车辆20向氢填充装置70通过红外线通信发送上述信息的装置。
(A-2)检查压力传感器的异常的动作:
图2是表示由本实施方式的燃料电池车辆20的控制部68的CPU执行的异常检查控制处理程序的流程图。图3是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。以下,使用图2和图3,对用于检查检测燃料气体的压力的传感器的异常、具体而言填充压传感器41和高压传感器42的异常的动作进行说明。
在控制部68中,在判断为开始了对燃料电池车辆20的燃料罐60的氢填充后,启动图2所示的异常检查控制处理程序。在本实施方式中,在控制部68从盖传感器46接收到表示盖24已打开的信号后,判断为开始了对燃料罐60的氢填充。或者也可以构成为:在燃料电池车辆20中,在设置于用于与氢填充装置70进行通信的已叙述的通信装置的情况下,在开始了上述通信后,判断为开始了对燃料罐60的氢填充。在像这样进行向燃料罐60的氢填充时,通常停止了燃料电池车辆20的系统。即,设置于燃料电池车辆20的用于启动的启动开关变为了切断的状态。在启动开关切断并且停止了燃料电池系统25时执行异常检查控制处理程序的控制部68使用搭载于燃料电池车辆20的与燃料电池66不同的未图示的蓄电装置作为电源。
此外,若打开燃料电池车辆20的盖24并开始图2的异常检查控制处理程序,则与其并行,由进行氢填充的动作的使用者将氢填充装置70的喷嘴72安装于加注器64。而且,若将喷嘴72安装于加注器64,则通过氢填充装置70开始向燃料罐60的氢供给。
若根据从盖传感器46接收到的信号检查到氢填充开始(步骤S100),则控制部68通过取得填充压传感器41的检测信号,而开始作为向燃料罐60供给的氢的压力的填充气压Pi的检测(步骤S130)。若将喷嘴72安装于加注器64并开始从氢填充装置70的氢供给,则罐压逐渐上升。如已叙述的那样,在燃料气体向燃料罐60的填充时填充压传感器41检测的压力与罐压几乎相等,因此可以认为填充气压Pi表示罐压。
在图3中,示出了作为设置于填充配管30的填充压传感器41检测的气压的填充气压Pi、作为设置于供给配管32的高压传感器42检测的气压的供给气压Po的变化的情形、以及进行使用了填充气压Pi和供给气压Po的异常检查控制的时机。在图3中,将当在步骤S100中检查到填充开始后在步骤S130中开始填充气压Pi的检测的时机表示为时间t1。而且,示出了当在时间t1开始氢填充后作为罐压的填充气压Pi逐渐上升的情形。在氢填充时,将阀机构62的主截止阀53闭阀,因此在时间t1之后供给气压Po也不会变化。包括从图2所示的步骤S130到步骤S180为止的动作在内的控制也称为“异常检查控制”。在图3中还示出了在时间t1,通过开始步骤S130的填充气压Pi的检测来开始异常检查控制。
本实施方式的控制部68存储了在步骤S130中开始了填充气压Pi的检测后的填充气压Pi的检测值的最大值亦即填充时最大压力Pimax。以下,也将上述填充时最大压力Pimax简称为“最大压力Pimax”。若在步骤S130中开始填充气压Pi的检测,则在新检测到的填充气压Pi是从开始填充气压Pi的检测起到当前时刻检测到的填充气压Pi的最大值的情况下,控制部68的CPU用新检测到的填充气压Pi的值更新上述的最大压力Pimax的存储(步骤S140)。当在步骤S140中新检测到的填充气压Pi的值不是从开始填充气压Pi的检测起到当前时刻检测到的填充气压Pi的最大值的情况下,不更新最大压力Pimax的存储而维持该存储。
此外,作为用于在步骤S140中更新最大压力Pimax的存储的值,除了使用新检测到的填充气压Pi的值之外,例如也可以以时间序列存储检测到的填充气压Pi,并使用最近的多个检测值的平均值。用于填充时最大压力Pimax的存储的更新的填充气压Pi的值也可以是上述的平均值那样的将实测的填充气压Pi的最大值的前后的检测值的变动平均后的值。
在步骤S140之后,控制部68的CPU判断向燃料罐60进行氢填充的动作是否已结束(步骤S150)。若对燃料罐60的氢填充的动作进行并且不久实质上停止氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充的动作,则由进行氢填充的动作的使用者从加注器64取下氢填充装置70的喷嘴72,并关闭盖24。在步骤S150中,本实施方式的控制部68的CPU从盖传感器46接收了表示盖24已关闭的信号后,判断为对燃料罐60的氢填充的动作已结束。
若判断为氢填充未结束(步骤S150:否),则控制部68的CPU返回至步骤S140,反复进行填充气压Pi的检测,并且反复进行在检测到最大压力Pimax后更新存储的动作。在基于氢填充装置70的氢填充时,在罐压持续上升的期间,反复进行最大压力Pimax的存储的更新。在燃料罐60例如变为充满的状态并且实质上停止氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充的动作时,填充气压Pi变为最大值,从而最大压力Pimax确定。在图3中,将实质上停止氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充的动作的时机、即停止从氢填充装置70向燃料罐60的氢供给的时机表示为时间t2。若实质上停止氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充的动作,则如已叙述的那样,其后,从加注器64取下氢填充装置70的喷嘴72,关闭盖24,并判断为氢填充的动作已结束。在图3中,将关闭盖24并判断为氢填充的动作已结束的时机表示为时间t3。在加注器64设置有第1逆止阀51,因此在实质上停止氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充的动作的时间t2之后,作为填充压传感器41检测的气压的填充气压Pi也与最大压力Pimax几乎相等。严格来说,燃料罐60内的氢气温度缓缓地降低,因此上述填充气压Pi缓慢地降低。
若判断为氢填充已结束(步骤S150:是),则控制部68的CPU判断是否已启动燃料电池车辆20(步骤S160)。具体而言,判断是否已将设置于燃料电池车辆20的已叙述的启动开关接通。在未启动燃料电池车辆20时(步骤S160:否),控制部68的CPU在判断为启动以前一直反复进行步骤S160的动作。若启动开关变为接通并启动燃料电池系统25,则将阀机构62的主截止阀53开阀,从而开始氢从燃料罐60向燃料电池66的供给。在图3中,将启动燃料电池系统25的时机表示为时间t4。若在时间t4将主截止阀53开阀,则供给气压Po急剧上升,并变为罐压。在从时间t3到时间t4的期间比较短的情况下,启动时的罐压与氢填充结束时的罐压几乎相同,因此时间t4时的供给气压Po与在氢填充结束时存储的最大压力Pimax几乎相同。
若判断为启动了燃料电池车辆20(步骤S160:是),则控制部68的CPU通过取得高压传感器42的检测信号,检测作为从燃料罐60向燃料电池66供给的氢的压力的供给气压Po(步骤S170)。在步骤S170中检测的供给气压Po是在氢填充结束后最初开始向燃料电池66供给燃料罐60内的氢时的高压传感器42的检测值,也称为“供给开始时压力”。其后,控制部68的CPU比较在步骤S140中存储的最大压力Pimax、与在步骤S170中检测出的供给气压Po来判定压力传感器的异常的有无(步骤S180),并结束本程序。在图3中,示出了在时间t4结束异常检查控制。
在步骤S180中,在比较最大压力Pimax与供给气压Po并且两者之差为预先决定的基准值以下时,判定为填充压传感器41与高压传感器42双方正常。另外,在最大压力Pimax与供给气压Po之差超过上述基准值时,判定为存在填充压传感器41与高压传感器42中的至少任意一方异常的可能性。上述基准值被以如下方式预先设定,即:在考虑到填充压传感器41和高压传感器42的检测精度的前提下,填充压传感器41与高压传感器42双方均为正常时分别测定充满的燃料罐60的罐压时的、可能在填充压传感器41的检测值与高压传感器42的检测值之间产生的差的最大值。此外,当在步骤S180中判断为最大压力Pimax与供给气压Po之差超过上述基准值时,存在设置于供给配管32的高压传感器42异常的可能性,因此也可以禁止燃料电池车辆20的行驶。
根据如以上那样构成的本实施方式的燃料电池系统25,例如,即使在由于异物卡在加注器64而损害第1逆止阀51的气密性等致使对燃料罐60进行氢填充后填充流路的压力降低的情况下,也能够抑制压力传感器的异常判定中的误判定。在未产生上述的加注器64等中的问题的情况下,从在图3的时间t2实质上停止对燃料罐60进行氢填充的动作起到在时间t3判断为氢填充的动作已结束为止的期间,填充气压Pi几乎相同。因此,例如在上述的时间t3从填充压传感器41取得填充气压Pi,并且在作为下次的启动时的时间t4从高压传感器42取得供给气压Po,进而对两者进行比较,能够与实施方式相同地进行压力传感器的异常判定。然而,当在加注器64等中产生了上述的问题的情况下,在实质上停止对燃料罐60进行氢填充的动作的时间t2之后的直到上述的时间t3为止的期间,作为填充配管30内的压力的填充气压Pi降低。在图3中,用虚线示出了在时间t2之后填充气压Pi逐渐降低的情形。
在这样的情况下,在判断为填充的动作已结束的时间t3检测的填充气压Pi比实质上停止了对燃料罐60进行氢填充的动作的时间t2时的罐压降低。因此,在这样的情况下,若比较在时间t3检测到的填充气压Pi、与在时间t4检测到的供给气压Po来进行压力传感器的异常判定,则填充气压Pi与供给气压Po之差变大,由此存在尽管在填充压传感器41与高压传感器42没有异常却被判定有异常的情况。在本实施方式中,作为填充压传感器41的检测值,不使用判断为氢填充的动作已结束时检测到的值,而使用作为在进行氢填充的动作时检测到的最大值的最大压力Pimax。可以认为这样的最大压力Pimax与实质上停止了对燃料罐60进行氢填充的动作时的燃料罐60内的压力实质上相同。因此,即使当在对燃料罐60进行氢填充之后填充流路的压力降低的情况下,也能够抑制压力传感器的异常判定中的误判定。此外,在时间t2之后直到上述的时间t3为止的期间填充气压Pi降低的情况并不局限于如上述那样在加注器64损害气密性的情况,还包括在对燃料罐60进行氢填充之后在填充流路的任意一个部位损害气密性的情况。
B.第2实施方式:
在第1实施方式中,在开始氢填充的时间t1,开始包括从图2的步骤S130到步骤S180的动作在内的异常检查控制,但也可以为不同的结构。在以下的第2~4实施方式中对使开始异常检查控制的时机与第1实施方式不同的例子进行说明。另外,以下所示的第2~5实施方式的燃料电池系统25具有与第1实施方式相同的结构,因此对共同的部分标注相同的附图标记并省略详细说明。
图4是表示对燃料罐60进行氢填充的氢填充时间、与压力损失及填充流量的关系的说明图。横轴所示的氢填充时间是开始氢填充的图3中的从时间t1起的经过时间。压力损失是燃料气体在填充配管30中流动时的压力损失,是指填充配管30中的、配置有填充压传感器41的部位与燃料罐60之间的压力损失。填充流量是在填充流路中流动的燃料气体的流量。如图4所示,在对燃料罐60进行氢填充时,填充配管30中的压力损失和填充流量在填充开始后暂时示出上升趋势,但不久示出降低趋势。
在氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充时,氢填充装置70维持一定的压力上升率,但罐压的压力上升逐渐放缓。其结果是,在填充流路中流动的氢的流速、填充流量在填充开始后暂时增加,但不久减少。这里,可以认为压力损失受到包括在气体与流路壁面之间产生的摩擦力在内的直管损失、缩流损失、弯曲损失等的影响。在本实施方式中,可以认为:对于压力损失而言,由各损失构成的管路阻力的影响较大,特别是受到作为压缩性流体的填充氢的流速的影响。因此,如图4所示,压力损失和填充流量示出由从氢填充装置70供给的燃料气体的温度、填充流路的配管形状、氢填充时的压力控制的状态等填充条件决定的一定的图案。
如图4所示,能够决定作为用于判断是氢填充时的压力损失充分地降低的状态的基准值的压损阈值。该压损阈值是表示即使由压力损失导致填充压传感器41的检测值高于真的罐压,压力损失也降低至该检测值不会大于填充结束时的罐压的程度的值。该压损阈值能够根据使用的填充压传感器41和高压传感器42的精度、填充配管的形状等已叙述的影响到摩擦力的构造性的重要因素、氢填充时的条件等而变化,能够根据燃料电池系统25的结构而预先决定。也将压损阈值称为“判定值”。
在本实施方式的燃料电池系统25中,不在燃料罐60直接安装压力传感器,而通过将设置于填充配管30的填充压传感器41的检测值作为罐压使用,从而简化了系统结构。因此,在氢填充时,检测压力损失是困难的。因此,在第2实施方式中,为了判断是否推断为已变为氢填充时的压力损失充分降低的状态、即氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值,使用流量传感器47检测到的填充流量(质量流量)。
如已叙述的那样,压力损失和填充流量根据氢填充时的压力控制的状态等示出图4所示那样的一定的图案。这样的压力损失与填充流量的关系能够根据预先实验或者模拟求出。在第2实施方式中,使用上述的压力损失与填充流量的关系来预先决定用于判断氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值的填充流量的基准流量Fa。在图4中,示出了将压力损失降低至压损阈值时的填充时间tα时的填充流量决定为基准流量Fa。基准流量Fa根据所设定的压损阈值的值、压力损失与填充流量的关系而决定。这样的基准流量Fa例如能够设为30g/sec。
图5是表示由第2实施方式的燃料电池车辆20的控制部68的CPU执行的异常检查控制处理程序的流程图。图6是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。以下,使用图5和图6,对用于检查填充压传感器41和高压传感器42的异常的动作进行说明。此外,在图5中,对与图2共同的工序标注相同的步骤编号。
在控制部68中,代替图2所示的第1实施方式的异常检查控制处理程序而执行图5所示的异常检查控制处理程序。第2实施方式的控制部68的CPU若检查到对燃料罐60的氢填充开始(步骤S100),则通过取得流量传感器47的检测信号,而开始作为向燃料罐60供给的氢的流量的填充流量F的监视(步骤S102)。
在图6中,与图3相同,示出填充气压Pi和供给气压Po的变化的情形、和进行使用了填充气压Pi和供给气压Po的异常检查控制的时机,并且还示出了填充流量F的变化的情形。在图6中,与图4相比简化了填充流量F变化的图案。如图6所示,在第2实施方式中,与第1实施方式不同,在作为在步骤S100中检查填充开始的时机的时间t1,未开始伴随填充气压Pi的检测的异常检查控制。
若在步骤S102中开始填充流量F的监视,则控制部68的CPU判断填充流量F的经时变化是否从增加转为减少(步骤S104)。即,在步骤S102之后,控制部68的CPU反复执行取得流量传感器47的检测值的动作,并判断作为与上述取得的值之差的填充流量F的变化量是否从正值持续的状态变化为负值持续的状态。在判断为填充流量F的经时变化未转为减少的期间(步骤S104:否),控制部68的CPU反复进行步骤S104的动作。
若判断为填充流量F的经时变化从增加转为减少(步骤S104:是),则控制部68的CPU将填充流量F与已叙述的基准流量Fa比较(步骤S106)。即,在步骤S104之后,控制部68的CPU反复进行取得流量传感器47的检测值并比较取得的填充流量F与基准流量Fa的动作。在判断为取得的填充流量F超过基准流量Fa的期间(步骤S106:否),控制部68的CPU反复进行步骤S106的动作。
若判断为取得的填充流量F为基准流量Fa以下(步骤S106:是),则控制部68的CPU执行与第1实施方式相同的包括从步骤S130到步骤S180的动作在内的异常检查控制,并结束本程序。即,通过开始填充气压Pi的检测来求出最大压力Pimax,并比较最大压力Pimax与供给气压Po,从而进行压力传感器的异常判定。在图6中,将判断为取得的填充流量F为基准流量Fa以下的时机表示为时间tα。另外,在图6中,示出了在时间tα开始异常检查控制的情形。
若为这样的结构,在与第1实施方式相同的效果的基础上,还能够提高压力传感器的异常判定的精度。即,将填充流路的压力损失较高时检测到的填充气压Pi的值作为比氢填充完成时的罐压高的最大压力Pimax存储,从而最大压力Pimax成为比供给气压Po大的值,由此能够抑制尽管压力传感器正常也误判定为是异常。
在氢填充时,在填充流路中产生的上述的压力损失越大,填充压传感器41作为罐压检测的压力越高于燃料罐60内的实际的压力。在这样的情况下,若根据填充压传感器41的检测值导出最大压力Pimax来进行压力传感器的异常判定,则作为最大压力Pimax,有可能不是向燃料罐60的填充结束时的真的最大压力,而是导出在填充中途的压力损失较大时填充压传感器41检测到的值。若作为最大压力Pimax,使用比填充结束时的真的最大压力高的压力来进行压力传感器的异常判定(图2的步骤S180),则最大压力Pimax变得高于在步骤S170中检测到的供给气压Po,由此有可能即使当在压力传感器没有异常的情况下,也误判定为是异常。在第2实施方式的燃料电池系统25中,在推断为变为了氢填充时的压力损失充分降低的状态后,开始用于求出最大压力Pimax的填充气压Pi的检测,因此即使存在在氢填充时压力损失变大的情况,也能够抑制上述的误判定。
C.第3实施方式:
在第3实施方式中,与第2实施方式相同,在推断为变为了氢填充时的压力损失充分降低的状态之后,进行伴随最大压力Pimax的存储的更新的压力传感器的异常检查控制。在第3实施方式中,为了判断氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值,使用填充压传感器41检测到的填充气压Pi的上升速度(以下,也称为升压速度ΔPi)。在本实施方式中,升压速度ΔPi为每单位时间上升的填充气压Pi的大小,但例如也可以为每隔一定时间检测了填充气压Pi时的、本次的检测值相对于上次的检测值的比例。
图7是表示对燃料罐60进行氢填充的氢填充时间、与压力损失及升压速度的关系的说明图。氢填充时间和压力损失与第2实施方式的图4相同。升压速度是如上述那样在填充流路中流动的燃料气体的压力的上升速度。如图7所示,在对燃料罐60进行氢填充时,与压力损失一起,升压速度也在填充开始后暂时示出上升趋势后,不久示出降低趋势。这是因为,如已叙述的那样,在氢填充装置70对燃料罐60进行氢填充时,氢填充装置70维持一定的压力上升率,但燃料罐60的压力上升逐渐变得缓慢。如图7所示,压力损失和升压速度示出由从氢填充装置70供给的燃料气体的温度、填充流路的配管形状、氢填充时的压力控制的状态等填充条件决定的一定的图案。
这样的压力损失与升压速度的关系能够通过预先实验或者模拟求出。在第3实施方式中,使用上述的压力损失与升压速度的关系来预先决定用于判断氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值的升压速度的基准速度ΔPia。在图7中,示出了将压力损失降低至压损阈值时的填充时间tβ内的升压速度决定为基准速度ΔPia。基准速度ΔPia根据所设定的压损阈值的值、压力损失与升压速度的关系而决定。这样的基准速度ΔPia例如能够设为23MPa/min。也将基准速度ΔPia称为“第1基准速度”。
图8是表示由第3实施方式的燃料电池车辆20的控制部68的CPU执行的异常检查控制处理程序的流程图。图9是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。以下,使用图8和图9,对用于检查填充压传感器41和高压传感器42的异常的动作进行说明。此外,在图8中,对与图2共同的工序标注相同的步骤编号。
在控制部68中,代替图2所示的第1实施方式的异常检查控制处理程序而执行图8所示的异常检查控制处理程序。第3实施方式的控制部68的CPU若检查到对燃料罐60的氢填充开始(步骤S100),则通过取得填充压传感器41的检测信号,开始填充流路中的作为压力的上升速度的升压速度ΔPi的监视(步骤S112)。
在图9中,与图3相同,示出填充气压Pi和供给气压Po的变化的情形、和进行使用了填充气压Pi和供给气压Po的异常检查控制的时机,并且还示出了升压速度ΔPi的变化的情形。在图9中,与图7相比,简化了升压速度ΔPi变化的图案。如图9所示,在第3实施方式中,与第1实施方式不同,在作为在步骤S100中检查到填充开始的时机的时间t1,未开始异常检查控制。
当在步骤S112中开始升压速度ΔPi的监视,则控制部68的CPU判断升压速度ΔPi的经时变化是否从增加转为减少(步骤S114)。即,在步骤S112之后,控制部68的CPU反复执行取得填充压传感器41的检测值的动作来计算升压速度ΔPi,并判断作为与上次计算出的升压速度ΔPi之差的升压速度ΔPi的变化量是否从正值持续的状态变化为负值持续的状态。在判断为升压速度ΔPi的经时变化未转为减少的期间(步骤S114:否),控制部68的CPU反复进行步骤S114的动作。
若判断为升压速度ΔPi的经时变化从增加转为减少(步骤S114:是),则控制部68的CPU将计算出的升压速度ΔPi与已叙述的基准速度ΔPia比较(步骤S116)。即,在步骤S114之后,控制部68的CPU反复进行取得填充压传感器41的检测值来计算升压速度ΔPi,并比较计算出的升压速度ΔPi与基准速度ΔPia的动作。在判断为计算出的升压速度ΔPi超过基准速度ΔPia的期间(步骤S116:否),控制部68的CPU反复进行步骤S116的动作。
若判断为计算出的升压速度ΔPi为基准速度ΔPia以下(步骤S116:是),则控制部68的CPU执行与第1实施方式相同的包括从步骤S130到步骤S180的动作在内的异常检查控制,并结束本程序。即,通过开始填充气压Pi的检测来进行最大压力Pimax的存储的更新,并比较最大压力Pimax与供给气压Po,从而进行压力传感器的异常判定。在图9中,将判断为计算出的升压速度ΔPi为基准速度ΔPia以下的时机表示为时间tβ。另外,在图9中,示出了在时间tβ开始异常检查控制的情形。
若为这样的结构,在与第1实施方式相同的效果的基础上,还能够提高压力传感器的异常判定的精度。即,将在填充流路的压力损失较高时检测到的填充气压Pi的值作为比氢填充完成时的罐压高的最大压力Pimax来存储,从而最大压力Pimax成为比供给气压Po大的值,由此能够抑制尽管压力传感器正常,也误判定为是异常的情况。
此外,在上述的第3实施方式中,当在从步骤S112到步骤S116的工序中监视升压速度ΔPi时,使用了填充压传感器41的检测值,但也可以为不同的结构。例如,若能够通过燃料电池车辆20与氢填充装置70之间的通信,燃料电池车辆20取得氢填充装置70的站压传感器75的检测值,则也可以使用站压传感器75的检测值来进行上述的升压速度ΔPi的监视。
D.第4实施方式:
在第4实施方式中,与第2实施方式相同,在推断为变为了氢填充时的压力损失充分降低的状态之后,进行伴随最大压力Pimax的存储的更新的压力传感器的异常检查控制。在第4实施方式中,为了判断氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值,使用温度传感器45检测到的燃料罐60的温度Tx的上升速度。也将燃料罐60的温度Tx的上升速度称为“罐升温速度”或者“升温速度ΔTx”。在本实施方式中,升温速度ΔTx为每单位时间上升的罐温度Tx的大小,但例如也可以为每隔一定时间检测了罐温度Tx时的、本次的检测值相对于上次的检测值的比例。
图10是表示对燃料罐60进行氢填充的氢填充时间、与压力损失及升温速度的关系的说明图。氢填充时间和压力损失与第2实施方式的图4相同。升温速度如上述那样是燃料罐60内的温度的上升速度。如图10所示,在对燃料罐60进行氢填充时,与压力损失一起,升温速度也在填充开始后暂时示出上升趋势后,不久示出降低趋势。如已叙述的那样,在氢填充时,因所谓的隔热压缩那样的现象而燃料罐60的温度上升。在填充流路中流动的向燃料罐60填充的燃料气体的流量、即填充流量越多,则燃料罐60温度上升的升温速度越上升。如已叙述的那样,填充流量在填充开始后暂时增加,但其后减少。因此,燃料罐60的升温速度在填充开始后暂时上升,但其后降低。如图10所示,压力损失和升温速度示出由从氢填充装置70供给的燃料气体的温度、填充流路的配管形状、氢填充时的压力控制的状态等填充条件决定的一定的图案。
这样的压力损失与升温速度的关系能够通过预先实验或者模拟而求出。在第4实施方式中,使用上述的压力损失与升温速度的关系来预先决定用于判断氢填充时的压力损失是否降低至压损阈值的升温速度的基准速度ΔTxa。在图10中,示出了将压力损失降低至压损阈值时的填充时间tγ时的升温速度决定为基准速度ΔTxa。基准速度ΔTxa根据所设定的压损阈值的值、压力损失与升温速度的关系而决定。这样的基准速度ΔTxa例如能够设为20℃/min。也将基准速度ΔTxa称为“第2基准速度”。
图11是表示由第4实施方式的燃料电池车辆20的控制部68的CPU执行的异常检查控制处理程序的流程图。图12是表示伴随着异常检查控制的动作的概要的时间图。以下,使用图11和图12,对用于检查填充压传感器41和高压传感器42的异常的动作进行说明。此外,在图11中,对与图2共同的工序标注相同的步骤编号。
在控制部68中,代替图2所示的第1实施方式的异常检查控制处理程序而执行图11所示的异常检查控制处理程序。第4实施方式的控制部68的CPU若检查到对燃料罐60的氢填充开始(步骤S100),则通过取得温度传感器45的检测信号、即温度传感器45的检测温度,开始对作为燃料罐60的温度的上升速度的升温速度ΔTx的监视(步骤S122)。
在图12中,与图3相同,示出填充气压Pi和供给气压Po的变化的情形、和进行使用了填充气压Pi和供给气压Po的异常检查控制的时机,并且还示出了升温速度ΔTx的变化的情形。在图12中,与图10相比,简化了升温速度ΔTx变化的图案。如图12所示,在第4实施方式中,与第1实施方式不同,在作为在步骤S100中检查到填充开始的时机的时间t1,未开始异常检查控制。
若在步骤S122中开始升温速度ΔTx的监视,则控制部68的CPU判断升温速度ΔTx的经时变化是否从增加转为减少(步骤S124)。即,在步骤S122之后,控制部68的CPU反复执行取得温度传感器45的检测值的动作来计算升温速度ΔTx,并判断作为与上次计算出的升温速度ΔTx之差的升温速度ΔTx的变化量是否从正值持续的状态变化为负值持续的状态。在判断为升温速度ΔTx的经时变化未转为减少的期间(步骤S124:否),控制部68的CPU反复进行步骤S124的动作。
若判断为升温速度ΔTx的经时变化从增加转为了减少(步骤S124:是),则控制部68的CPU将计算出的升温速度ΔTx与已叙述的基准速度ΔTxa比较(步骤S126)。即,在步骤S124之后,控制部68的CPU反复进行取得温度传感器45的检测值来计算升温速度ΔTx,并比较计算出的升温速度ΔTx与基准速度ΔTxa的动作。在判断为计算出的升温速度ΔTx超过基准速度ΔTxa的期间(步骤S126:否),控制部68的CPU反复进行步骤S126的动作。
若判断为计算出的升温速度ΔTx为基准速度ΔTxa以下(步骤S126:是),则控制部68的CPU执行与第1实施方式相同的、包括从步骤S130到步骤S180的动作在内的异常检查控制,并结束本程序。即,开始填充气压Pi的检测来进行最大压力Pimax的存储的更新,并比较最大压力Pimax与供给气压Po,由此进行压力传感器的异常判定。在图12中,将判断为计算出的升温速度ΔTx为基准速度ΔTxa以下的时机表示为时间tγ。另外,在图12中,示出了在时间tγ开始异常检查控制的情形。
若为这样的结构,在与第1实施方式相同的效果的基础上,还能够提高压力传感器的异常判定的精度。即,将在填充流路的压力损失较高时检测到的填充气压Pi的值作为比氢填充完成时的罐压高的最大压力Pimax来存储,从而最大压力Pimax成为比供给气压Po大的值,由此能够抑制尽管压力传感器正常,也误判定为是异常的情况。
E.第5实施方式:
在第1~4实施方式中,使用作为供给开始时压力的供给气压Po、与填充时最大压力Pimax之差来判定压力传感器的异常的有无,但也可以为不同的结构。在第5实施方式中,在氢填充结束后,使用作为最初开始了向燃料电池66的氢供给时的供给开始时的燃料罐60内的燃料气体的量、与作为填充气压Pi的检测值最大时的压力最大时的燃料罐60内的燃料气体的量之差,判定压力传感器的异常的有无。这样的异常判定的动作也能够应用于第1~4实施方式的任意一个。
在第5实施方式中,在上述的各实施方式的步骤S140中,在更新最大压力Pimax的存储时,也存储检测到用于更新的最大压力Pimax时的燃料罐60内的温度、即温度传感器45的检测值。另外,在步骤S170中,在检测作为供给开始时压力的供给气压Po时,也对检测到该供给气压Po时的燃料罐60内的温度、即温度传感器45的检测值进行检测。
而且,在步骤S180中,使用作为检测了所存储的最大压力Pimax时的压力最大时的燃料罐60内的温度、和所存储的最大压力Pimax,计算压力最大时的燃料罐60内的燃料气体的量。另外,在步骤S180中,使用在步骤S170中检测到的供给气压Po、和检测到供给气压Po时的燃料罐60内的温度,计算供给开始时的燃料罐60内的燃料气体的量。燃料罐60的容积预先存储于控制部68,能够根据上述的燃料罐60内的压力、温度以及容积计算燃料罐60内的燃料气体的量,具体而言计算氢量。
在第5实施方式的步骤S180中,在如上述那样求出的供给开始时的燃料罐60内的燃料气体的量、与压力最大时的燃料罐60内的燃料气体的量之差为预先决定的基准值以下时,判定为填充压传感器41与高压传感器42双方正常。另外,在上述差超过上述基准值时,判定为存在填充压传感器41与高压传感器42中的至少任意一个异常的可能性。考虑填充压传感器41和高压传感器42的检测精度、和温度传感器45的检测精度来预先设定上述基准值。另外,将上述基准值作为在填充压传感器41与高压传感器42双方正常时,在充满后的供给开始时所计算的燃料罐60内的燃料气体的量、与使用变为了充满的压力最大时的检测值来计算的燃料罐60内的燃料气体的量之间可能产生的差的最大值而预先设定。
在本实施方式的步骤S180中为了求出差而计算的已叙述的燃料气体的量只要是使用燃料罐60内的压力和温度来计算的燃料罐60内的燃料气体的绝对量即可。例如,可以作为燃料罐60内的氢的摩尔量来计算,或者也可以作为燃料罐60内的氢的重量来计算。
若为这样的结构,在与上述的各实施方式相同的效果的基础上,还起到以下效果,即,即使在从作为判断为氢填充的动作已结束的时机的时间t3到作为其后启动燃料电池系统25的时机的时间t4为止的时间比较长的情况下,也能够提高压力传感器的异常判定的精度。如已叙述的那样,若向燃料罐60填充氢,则因所谓的隔热压缩那样的现象而燃料罐60的温度上升。而且,在氢填充结束后,因散热等而燃料罐60的温度逐渐降低,因此在燃料电池系统25的停止中,可能伴随着温度降低而燃料罐60内的压力降低。在第5实施方式中,计算并比较燃料罐60的燃料气体的量,因此能够抑制燃料罐60内的压力降低的影响来提高压力传感器的异常判定的精度。
F.其他的实施方式:
(F1)在上述各实施方式中,燃料电池系统25具备单一的燃料罐60,但也可以具备多个燃料罐60。在这样的情况下,例如,将多个燃料罐60并联连接,对所有的燃料罐60同时进行氢向燃料罐60的填充、和氢从燃料罐60向燃料电池66的供给的动作即可。此时用于检测填充气压Pi的填充压传感器41、和检测在填充配管30中流动的氢的质量流量的流量传感器47在填充配管30中设置于比向各个燃料罐60分支的部位靠上游的位置即可。另外,高压传感器42设置于比减压阀54靠上游的位置并且比与各个燃料罐60连接的配管集合于一个供给配管32的部位靠下游的位置即可。
另外,在将燃料电池系统25具备多个燃料罐60的结构用于第4实施方式的情况下,例如,也可以在所有的燃料罐60设置温度传感器45,并使用这些所有的温度传感器45的检测值的平均值来监视罐升温速度ΔTx。或者,也可以使用设置于多个燃料罐60中的特定的燃料罐60的温度传感器45的检测值来监视罐升温速度ΔTx。预先求出使用的温度传感器45的检测值、与氢填充时的压力损失之间的关系来决定基准速度ΔTxa即可。
(F2)氢填充时的压力损失的推断也可以通过与第2~5实施方式不同的方法进行。若是在向燃料罐60填充氢时变化的物理量并且表示与压力损失一定的关系的参数,则能够相同地使用填充流量F、升压速度ΔPi、升温速度ΔTx。例如,若预先决定氢填充的条件,则也可以使用从氢填充开始起的经过时间。
(F3)在第2~5实施方式中,为了判断开始异常检查控制的时机,基于与压力损失的关系,决定填充流量F所涉及的基准流量Fa(图4)、升压速度ΔPi所涉及的基准速度ΔPia(图7)、升温速度ΔTx所涉及的基准速度ΔTxa(图10),但也可以为不同的结构。为了开始异常检查控制,只要能够判断填充压传感器41对罐压的测定的精度充分提高后的时机即可。因此,为了决定用于判断的基准而预先调查填充流量F、升压速度ΔPi、升温速度ΔTx、与压力损失的关系并不是必须的。
本公开并不局限于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够通过各种结构实现。例如,为了解决上述的课题的一部分或者全部,或者为了实现上述的效果的一部分或者全部,与在发明的概要栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外,只要未说明为其技术特征在本说明书中是必须的,就能够适当地删除。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统,其特征在于,
所述燃料电池系统具备:
燃料电池;
燃料罐,储藏向所述燃料电池供给的燃料气体;
填充流路,供向所述燃料罐填充的所述燃料气体流动;
供给流路,将所述燃料电池与所述燃料罐连接;
第1压力传感器,设置于所述填充流路来检测所述填充流路内的压力;
第2压力传感器,设置于所述供给流路来检测所述燃料罐的出口部处的所述燃料气体的压力;
温度传感器,检测所述燃料罐的内部温度;以及
控制部,构成为进行所述第1压力传感器和所述第2压力传感器所涉及的异常检查控制,
所述控制部构成为:在所述异常检查控制中,
从所述第1压力传感器的检测值中取得在向所述燃料罐填充所述燃料气体时所述填充流路的压力达到最大的压力最大时的所述填充流路的压力亦即填充时最大压力,
在所述燃料气体向所述燃料罐的填充结束后,在作为最初开始所述燃料罐内的所述燃料气体向所述燃料电池的供给时亦即供给开始时的所述第2压力传感器的检测值的供给开始时压力、与所述填充时最大压力的第1差为预先决定的第1基准值以下时,或者,在使用在所述供给开始时所述温度传感器检测到的温度和所述供给开始时压力所计算的所述供给开始时的所述燃料罐内的所述燃料气体的量、与使用在所述压力最大时所述温度传感器检测到的温度和所述填充时最大压力所计算的所述压力最大时的所述燃料罐内的所述燃料气体的量的第2差为预先决定的第2基准值以下时,判定为所述第1压力传感器与所述第2压力传感器双方正常,
在所述第1差超过所述预先决定的第1基准值时,或者在所述第2差超过所述预先决定的第2基准值时,判定为存在所述第1压力传感器与所述第2压力传感器中的至少任意一方异常的可能性。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其特征在于,
还具备检测在所述填充流路中流动的所述燃料气体的流量的流量传感器,
所述控制部构成为:在所述燃料气体的填充开始后,在所述流量传感器检测的所述流量变为预先决定的基准流量以下后,开始所述异常检查控制。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述预先决定的基准流量是30g/sec。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述控制部构成为:
在向所述燃料罐填充所述燃料气体时,使用所述第1压力传感器的检测值来求出所述填充流路内的压力的升压速度,
在所述燃料气体的填充开始后,在所述升压速度变为预先决定的第1基准速度以下后,开始所述异常检查控制。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述预先决定的第1基准速度是23MPa/min。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述控制部构成为:
在向所述燃料罐填充所述燃料气体时,使用所述温度传感器的检测温度来求出所述燃料罐的升温速度,
在所述燃料气体的填充开始后,在所述升温速度变为预先决定的第2基准速度以下后,开始所述异常检查控制。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述预先决定的第2基准速度是20℃/min。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述控制部构成为:在推断为变为了所述燃料气体在所述填充流路中流动时的、所述第1压力传感器与所述燃料罐之间的压力损失为预先决定的判定值以下的状态后,将所述第1压力传感器的检测值达到最大时作为所述压力最大时来取得所述填充时最大压力。
9.一种燃料电池系统的异常检查方法,其特征在于,
所述燃料电池系统具备:
燃料电池;
燃料罐,储藏向所述燃料电池供给的燃料气体;
填充流路,供向所述燃料罐填充的所述燃料气体流动;
供给流路,将所述燃料电池与所述燃料罐连接;
第1压力传感器,设置于所述填充流路来检测所述填充流路内的压力;以及
第2压力传感器,设置于所述供给流路来检测所述燃料罐的出口部处的所述燃料气体的压力,
从所述第1压力传感器的检测值中取得在向所述燃料罐填充所述燃料气体时所述填充流路的压力达到最大的压力最大时的所述填充流路的压力亦即填充时最大压力,
在所述燃料气体向所述燃料罐的填充结束后,在作为最初开始所述燃料罐内的所述燃料气体向所述燃料电池的供给时亦即供给开始时的所述第2压力传感器检测值的供给开始时压力、与所述填充时最大压力的第1差为预先决定的第1基准值以下时,或者,在使用所述供给开始时的所述燃料罐内的温度和所述供给开始时压力所计算的所述供给开始时的所述燃料罐内的所述燃料气体的量、与使用所述压力最大时的所述燃料罐内的温度和所述填充时最大压力所计算的所述压力最大时的所述燃料罐内的所述燃料气体的量的第2差为预先决定的第2基准值以下时,判定为所述第1压力传感器与所述第2压力传感器双方正常,
在所述第1差超过所述预先决定的第1基准值时,或者在所述第2差超过所述预先决定的第2基准值时,判定为存在所述第1压力传感器与所述第2压力传感器中的至少任意一方异常的可能性。
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