DE10354440B4

DE10354440B4 - Fluidleckageerfassungsgerät und Fluidleckageerfassungsverfahren

Info

Publication number: DE10354440B4
Application number: DE10354440A
Authority: DE
Inventors: Shimpei Toyota Miura; Kenji Toyota Kurita; Naohiro Toyota Yoshida; Kenji Toyota Umayahara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2023-11-22
Also published as: US20040099048A1; JP2004170321A; DE10354440A1; US6851298B2; JP4085793B2

Abstract

Fluidleckageerfassungsgerät, das eine Leckage von Fluid in einem System erfasst, das folgendes hat: eine Hochdruckfluidzuführquelle (240; 240a), einen Fluiddurchlass (207, 205), der das Fluid von einem Ende, welches sich an einer stromaufwärtsliegenden Seite nahe der Fluidzuführquelle (240; 240a) befindet, zu dem anderen Ende, welches sich an einer stromabwärtsliegenden Seite befindet, führt, und ein erstes Ventil (211; 211a) und ein zweites Ventil (206), die jeweils von der stromaufwärtsliegenden Seite an einem Zwischenabschnitt des Fluiddurchlasses (207, 205) vorgesehen sind, wobei das Fluidleckageerfassungsgerät folgendes aufweist:
einen Erfassungsabschnitt (210), der einen Druck des Fluids innerhalb eines Erfassungsbereichs zwischen dem ersten Ventil (211; 211a) und dem zweiten Ventil (206) erfasst;
einen Einstellabschnitt (110), der einen Druck innerhalb des Erfassungsbereichs auf einen vorbestimmten Referenzdruck so einstellt, dass ein Druck stromaufwärts des ersten Ventils (221; 211a) höher als der vorbestimmte Referenzdruck ist und ein Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluidleckageerfassungsgerät und auf ein Verfahren zum Erfassen einer Fluidleckage in einem System mit einem Fluiddurchlass, der dem Fluid ermöglicht, dort hindurch zu strömen, und mit einer Vielzahl von an Zwischenabschnitten des Fluiddurchlasses vorgesehenen Ventilen.
Im Allgemeinen ist ein System, das eine Rohrleitung und eine Vielzahl von an dessen Zwischenabschnitten vorgesehene Ventile hat, als Anwendung zur Fluidzufuhr bekannt. Beispielsweise verwendet ein Brennstoffzellensystem ein System zum Zuführen von Wasserstoff und Sauerstoff zu der Brennstoffzelle. Der Fluss des Fluids kann durch Schließen von an Zwischenabschnitten der Rohrleitung vorgesehenen Ventilen unterbrochen werden.
Das vorgenannte System verwendet einen Detektor, der eine Fluidleckage erfasst. Beispielsweise wird ein Unterschied in dem Druck zwischen einer Seite von einem dieser Ventile und dessen anderen Seite verursacht, und das Ventil wird geschlossen, um so festzustellen, ob es eine Änderung in dem Druck zwischen einer Seite und der anderen Seite des Ventils gibt. Wenn dort eine Druckänderung vorhanden ist, kann bestimmt werden, das Fluid von dem Ventil entweicht (leckt).
Bei dem vorstehend genannten Stand der Technik kann die Fluidleckage nur mit Bezug auf ein einzelnes Ventil erfasst werden und kann nicht mit Bezug auf mehrere Ventile gleichzeitig erfasst werden. Sollte eine Vielzahl von Ventilen der Fluidleckageerfassung unterworfen werden, müssen die Druckeinstellung und die Erfassung der Druckänderung, wie dies vorstehend erwähnt wurde, nacheinander durchgeführt werden. Dies macht die Prozedur für eine solche Erfassung mühsam und kompliziert.
Ein weiteres Fluidleckageerfassungsverfahren ist aus der DE 34 45 281 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung zweier Absperrventile werden zunächst die beiden Absperrventile geschlossen und dann wird der Druck im Rohr zwischen den beiden Ventilen mithilfe eines Druckminderers gesenkt. Schließlich wird der Druck im besagten Rohr mithilfe eines Magnetventils auf einen Wert eingestellt, der ca. der Hälfte des Drucks stromaufwärts des ersten Ventils entspricht (siehe 2). Nun wird bei geschlossenen Absperrventilen der Druckverlauf im Leitungsabschnitt überwacht und daraus geschlossen, ob in einem der beiden Ventile eine Undichtigkeit vorliegt.
Gemäß einer weiteren aus der DE 37 08 471 A1 bekannten Dichtigkeitskontrolle wird sich einer zulässigen Leckrate der zu überprüfenden Ventile bedient, und die Entscheidung darüber, ob ein Leck in einem der Ventile vorliegt, wird daraus abgeleitet, ob ein Druckabfall bzw. -anstieg vorliegt, der nicht aus der zulässigen Leckrate herrührt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Gerät und ein Verfahren zu schaffen, die eine Leckage von in einem System mit einem Fluiddurchlass und einer Vielzahl von Ventilen strömenden Fluid einfach und schnell erfassen.
Diese Aufgabe wird mit einem Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2 und einem Fluidleckageerfassungverfahren gemäß Anspruch 10 oder 11 gelöst.
Gemäß einer Alternative ist das Fluidleckageerfassungsgerät so aufgebaut, dass es das erste Ventil, das in einem offenen Zustand gehalten wurde, schließt und nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne ab dem Schließen des ersten Ventils zusätzlich das zweite Ventil schließt, das in einem offenen Zustand gehalten wurde.
Dies macht es möglich, die Druckeinstellung durch das Gerät mit einem einfachen Aufbau zu ermöglichen. Die erforderliche Druckeinstellung kann durch Verschieben der Zeitgebung zum Schließen des ersten Ventils von der Zeitgebung zum Schließen des zweiten Ventils realisiert werden.
Gemäß einer anderen Alternative ist das Fluidleckageerfassungsgerät so aufgebaut, dass es das erste Ventil nach dem Schließen des zweiten Ventils schließt und das geschlossene zweite Ventil danach so betätigt, dass der Druck innerhalb des Erfassungsbereichs zu dem vorbestimmten Referenzdruck wird.
Dies macht es möglich, die Druckeinstellung sogar in dem System durchzuführen, in dem der Druck stromabwärts des zweiten Ventils und der Druck in dem Erfassungsbereich zeitweilig gleich sind. Ein solches System kann jenes beinhalten, in welchem das zweite Ventil an einem Mittelabschnitt des Fluiddurchlasses mit einer kleiner Querschnittsfläche vorgesehen ist oder bei dem die Kapazität des Fluiddurchlasses in dem Erfassungsbereich klein ist. Die vorstehend erwähnte Druckeinstellung kann auf das System angewendet werden, das sich von dem vorstehend erwähnten System unterscheidet.
Es kann einen Fall geben, in dem das Fluid von einem Rissabschnitt des Fluiddurchlasses in dem Erfassungsbereich entweicht. Das Erfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass es nur die Leckage des ersten und zweiten Ventils erfasst. Wahlweise kann es so aufgebaut sein, dass es nur die Leckage des ersten Ventils und des Fluiddurchlasses erfasst.
Es kann jede Art von Fluid auf die Erfindung angewendet werden, so lange es durch den Fluiddurchlass strömt. Es kann gasförmig, beispielsweise als Propangas, Wasserstoff, Sauerstoff und dergleichen oder flüssig, beispielsweise als Benzin, Erdöl und jeglicher Art von Wasser, wie zum Beispiel Abwasser vorliegen.
Das System mit dem Fluiddurchlass und den Ventilen kann so aufgebaut sein, dass es Wasserstoff oder Sauerstoff zu der Brennstoffzelle oder zu einem Kühlwasserkreislauf zuführt. Es ist nicht auf das eine System beschränkt, welches für die Brennstoffzelle vorgesehen ist, sondern kann sich auf verschiedene Arten von Geräten beziehen. Es kann so aufgebaut sein, dass es beispielsweise Kraftstoff, Reinigungsfluid, Schmieröl und dergleichen zuführt.
Das erste Ventil und das zweite Ventil können an einem stromaufwärtsliegenden Endabschnitt und/oder an einem stromabwärtsliegenden Endabschnitt des Fluiddurchlasses vorgesehen sein.
Das Erfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass es gleichzeitig jede Leckage von drei oder mehreren Ventilen erfasst. In dem System, in dem drei oder mehrere Ventile in Reihe an dem Fluiddurchlass vorgesehen sind, kann gleichzeitig jede Leckage von drei oder mehreren Ventilen erfasst werden, wenn jeder Druck in dem Erfassungsbereich stromaufwärts und stromabwärts von zwei willkürlichen benachbarten Ventilen so gesetzt ist, dass das vorstehend erwähnte Verhältnis dazwischen eingehalten wird.
Das Fluidleckageerfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass die Fluidleckage an dem ersten Ventil vorliegt, wenn der erfasste Druck des Fluids innerhalb des Erfassungsbereichs höher als der vorbestimmte Referenzwert wird.
Dies macht es möglich, die Fluidleckage des ersten Ventils gleichzeitig mit der Erfassung der Fluidleckage des zweiten Ventils und des Fluiddurchlasses in dem Erfassungsbereich zu erfassen. Wenn der durch Abziehen des Referenzdrucks von dem Druck in dem Erfassungsbereich erhaltene Druck gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, dass der Druck zugenommen hat. Die Zunahme des Drucks kann bestimmt werden, wenn der Zunahmegrad des Drucks in dem Erfassungsbereich gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird oder wenn der Abnahmegrad des Drucks gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.
Das Fluidleckageerfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass es erfasst, dass für eines von dem zweiten Ventil und dem Fluiddurchlass innerhalb des Erfassungsbereichs die Fluidleckage vorliegt, wenn der erfasste Druck des Fluids innerhalb des Erfassungsbereichs niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck wird.
Dies macht es möglich, die Fluidleckage des zweiten Ventils oder des Fluiddurchlasses in dem Erfassungsbereich gleichzeitig mit der Erfassung der Fluidleckage des ersten Ventils zu erfassen. Wenn der durch Abziehen des Drucks innerhalb des Erfassungsbereichs von dem Referenzdruck erhaltene Wert gleich oder höher als ein vorbestimmter Druck wird, kann bestimmt werden, dass der Druck abgenommen hat. Wenn der Abnahmegrad des Drucks innerhalb des Erfassungsbereichs gleich oder größer als der vorbestimmte Wert oder der Zunahmegrad gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, kann bestimmt werden, dass der Druck abgenommen hat.
Die vorstehend erwähnten Werte können auf Grundlage eines Änderungsbetrags gesetzt werden, der in dem Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in dem Zustand verursacht wird, in dem das Fluid von dem ersten oder dem zweiten Ventil entweicht.
Der Druck in dem Erfassungsbereich, der Druck stromaufwärts des ersten Ventils und der Druck stromabwärts des zweiten Ventils können in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Druck auf eine willkürliche Weise, wie nachstehend beschrieben ist, eingestellt werden.
Das Fluidleckageerfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass es bestimmt, dass an dem ersten Ventil die Fluidleckage vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das erste Ventil geschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil geschlossen ist, höher als ein vorbestimmter Druck ist.
Dies macht es möglich, die Fluidleckage des ersten Ventils schnell zu erfassen, ohne die Druckeinstellung vollenden zu müssen. Der vorbestimmte Druck kann auf den Wert gesetzt werden, der im Bereich zwischen dem Druck stromaufwärts des ersten Ventils und dem Referenzdruck liegt.
Das Fluidleckageerfassungsgerät kann so aufgebaut sein, dass es bestimmt, dass die Fluidleckage in einem von dem zweiten Ventil und dem Fluiddurchlass in dem Erfassungsbereich vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil geschlossen ist, zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil betätigt wird, niedriger als ein vorbestimmter Druck wird.
Dies macht es möglich, die Fluidleckage des zweiten Ventils schnell zu erfassen, ohne dass ein Vollenden der Druckeinstellung nötig ist. Der vorbestimmte Druck kann auf den Wert gesetzt sein, der im Bereich zwischen dem Druck stromaufwärts des ersten Ventils und dem Referenzdruck liegt.
In dem Fluidleckageerfassungsgerät ist stromabwärts des zweiten Ventils ein Fluidverwendungsmechanismus vorgesehen, der mit dem Fluid betrieben wird, und die Steuereinrichtung dient dazu, den Fluidverwendungsmechanismus zum Verringern eines Drucks stromabwärts des zweiten Ventils zu betreiben.
Dies macht es sowohl möglich, die Druckeinstellung einfach durchzuführen, als auch zu verhindern, dass das Fluid während der Druckeinstellung verschwendet wird. Wenn es wahrscheinlich ist, dass das Fluid einen ungünstigen Einfluss auf die Umgebung hat, wie es zum Beispiel bei Wasserstoff der Fall ist, wird der Mechanismus, der das Fluid verwendet, so betrieben, dass das Fluid nicht in die Atmosphäre ausgelassen wird.
Der vorstehende Mechanismus, der das Fluid verwendet, kann in verschiedenen Ausführungen vorliegen, um beispielsweise das Fluid zu konsumieren, anzusammeln, zu absorbieren oder auszulassen. Er kann in der Form der Brennstoffzelle oder einer Verbrennungsvorrichtung vorliegen, die Gas, wie zum Beispiel Propangas, verbrennt. Es kann auch der Tank sein, der das Fluid ansammelt. Er kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Feststoff sein, wie zum Beispiel Metallhybrid (als wasserstoffabsorbierende Legierung), der das Fluid absorbiert. Wahlweise kann er die Auslassvorrichtung sein, die dazu dient, das Fluid in die Atmosphäre auszulassen.
In dem Fluidleckageerfassungsgerät kann der Fluidverwendungsmechanismus als eine Brennstoffzelle ausgebildet sein und das Fluid kann Wasserstoff sein.
In dem Fluidleckageerfassungsgerät ist der Erfassungsbereich des Fluiddurchlasses an ein Zuführrohr zum dazu Zuführen des Fluids angeschlossen, das Zuführrohr ist mit einem Rückschlagventil versehen, das einen Rückfluss des Fluids von dem Erfassungsbereichs zu dem Zuführrohr verhindert, und ein Rückflussverhinderungsabschnitt ist vorgesehen, um einen Druck des Fluids innerhalb des Zuführrohrs vor der Leckagebestimmung zu verringern.
Dies macht es möglich, die Druckeinstellung durchzuführen und Druckänderungen in dem Erfassungsbereich infolge des von dem Zuführrohr strömenden Fluids zu verhindern. Als ein Ergebnis kann die Fluidleckage präzise durchgeführt werden.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
1 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ein Ablaufdiagramm zeigt, das eine erste Hälfte der Steuerroutine zum Erfassen einer Fluidleckage wiedergibt;
3 ein Ablaufdiagramm zeigt, das eine zweite Hälfte der Steuerroutine zum Erfassen der Fluidleckage wiedergibt;
4 ein Zeitgebungsdiagramm ist, das die Routine zum Erfassen der Fluidleckage zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Steuerroutine zum Erfassen der Fluidleckage gemäß einem modifizierten Beispiel wiedergibt;
6 ein Zeitgebungsdiagramm ist, das die Routine zum Erfassen der Fluidleckage gemäß dem modifizierten Beispiel zeigt;
7 eine schematische Ansicht ist, die das Brennstoffzellensystem zeigt, das einen Regulator an einem Zwischenabschnitt einer Rohrleitung hat; und
8 eine schematische Ansicht ist, die das Brennstoffzellensystem einschließlich eines zweiten Wasserstofftanks zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf die nachstehenden Gesichtspunkte beschrieben:

A: Struktur;
B: Steuerroutine;
C: modifiziertes Beispiel 1; und
D: modifiziertes Beispiel 2.

A: Struktur
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Brennstoffzellensystem 100 als ein Ausführungsbeispiel eines Fluidleckageerfassungsgeräts der Erfindung zeigt. Das Brennstoffzellensystem hat ein Energieerzeugungssystem 120, eine Rohrleitung 200 zum Beschicken/Auslassen von Wasserstoff und Sauerstoff mit Bezug auf das Energieerzeugungssystem 120 und eine Steuereinheit 110, die das Energieerzeugungssystem 120 und die Rohrleitung 200 steuert. Das Brennstoffzellensystem 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat die Funktion die eine Wasserstoffleckage von der Rohrleitung 200 erfasst. Das Brennstoffzellensystem 100 gemäß der Erfindung kann auf das Elektrofahrzeug angewandt werden.
Das Energieerzeugungssystem 120 hat einen Brennstoffzellen-Stapel (FC-Stapel) (eine Brennstoffzelle) 121, einen Motor 122 und eine Speicherzelle 123. Der Brennstoffzellen-Stapel 121 empfängt eine Zufuhr von Wasserstoff und Sauerstoff von der Rohrleitung 200, um so einer chemischen Reaktion zum Erzeugen von Energie ausgesetzt zu sein. Der Brennstoffzellen-Stapel 121 empfängt eine Zufuhr von Wasserstoff von einem Rohr 205 und Luft als sauerstoffenthaltendes Gas von einem Rohr 221. Ein Kathodenabgas wird von einem Rohr 222 ausgelassen und ein Anodenabgas wird von einem Rohr 220 ausgelassen. Ein Teil des Wasserstoffs, der zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121 zugeführt wurde, jedoch zur Energieerzeugung nicht verwendet wurde, wird mit dem Anodenabgas gemischt und von dem Rohr 220 ausgelassen. Von der chemischen Reaktion resultierendes Wasser wird hauptsächlich von dem Rohr 222 ausgelassen.
Die durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 erzeugte Energie wird dem Motor 122 oder der Speicherzelle 123 zugeführt. Die Speicherzelle 123 speichert zeitweise die durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 erzeugte Energie. Der Motor 122 erzeugt eine Bewegungsenergie unter Verwendung der durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 erzeugten Energie oder der in der Speicherzelle 123 gespeicherten Energie.
Eine Einlassöffnung 201 des Rohrs 200 hat einen Filter, durch den Luft in die Rohrleitung 200 eingelassen wird. Die eingelassene Luft wird durch einen Kompressor 200 komprimiert und die komprimierte Luft wird durch einen Luftbefeuchter 203 befeuchtet und zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121 zugeführt.
Von dem Rohr 222 ausgelassene Luft des Brennstoffzellen-Stapels 121 wird über einen Schalldämpfer 213 in die Atmosphäre ausgelassen.
Ein Wasserstofftank 240 speichert Hochdruckwasserstoff und der gespeicherte Wasserstoff wird über Rohre 207, 205 zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121 zugeführt. Der Wasserstofftank 240 ist über ein Quellenventil 211 mit dem Rohr 207 verbunden. Ein Ventil 206 ist zwischen der Rohrleitung 207 und 205 angeordnet. Der Wasserstofffluss kann durch jeweiliges Schließen der Ventile 211, 206 unterbrochen werden. Wasserstoff kann von dem Wasserstofftank 240 zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121 zugeführt werden, indem beide Ventile 211, 206 geöffnet werden. Ein Druckmessgerät 210, das in der Lage ist, den Wasserstoffdruck innerhalb des Rohrs 207 zu erfassen, ist darin vorgesehen.
Der von dem Rohr ausgelassene Wasserstoff wird durch die Pumpe 213 zu dem Rohr 207 durch das Rückschlagventil 212 rezirkuliert. Das Rückschlagventil 212 hat eine Funktion, um zu verhindern, dass der Wasserstoff von dem Rohr 207 zu dem Rohr 223 zurückströmt. Das Rückschlagventil 212 wird in Antwort auf die Differenz des Drucks zwischen dem Rohr 223 und dem Rohr 207 automatisch geöffnet oder geschlossen. Wenn die Pumpe 213 keinen Druck auf den Wasserstoff in dem Rohr 223 aufbringt, ist das Rückschlagventil 212 geschlossen.
Das Rohr 223 ist mit einem Ventil 214 verbunden. Wenn das Ventil 214 geöffnet ist, strömt der von dem Rohr 220 ausgelassene Wasserstoff in die Atmosphäre, und zwar über eine Verdünnungsvorrichtung 215, die dazu dient, die Konzentration des in die Atmosphäre ausgelassenen Wasserstoffs durch Mischen der von dem Rohr 222 ausgelassener Luft mit dem von dem Rohr 223 ausgelassenem Wasserstoff zu verdünnen.
Die Steuereinheit 110 bildet einen Mikrocomputer einschließlich CPU, ROM und RAM, die zum Steuern eines Betriebs des Brennstoffzellensystems 100 dienen. 1 ist als ein Blockdiagramm gezeigt, das jede durch die Steuereinheit 110 realisierte Funktion wiedergibt. Die entsprechenden Funktionsblöcke werden durch Ausführen der in dem ROM oder RAM der Steuereinheit gespeicherten Steuerprogramme realisiert. Zumindest ein Abschnitt des Funktionsblocks kann durch Hardware realisiert werden.
Die Steuereinheit 110 des Brennstoffzellensystems 100 dient zum Erfassen der Wasserstoffleckage der Ventile 206, 211 durch Realisieren der entsprechenden Funktionsblöcke. Die Steuereinheit 110 steuert den Ventilverschluss/-öffnungsbetrieb der Ventile 206, 211, 214 und anderer Ventile, um die Leckage zu erfassen. Die Steuereinheit 110 steuert den Betrieb des Energieerzeugungssystems 120. Die Ventile 206 und 211 werden als das Auslassventil bzw. das Einlassventil bezeichnet.
Ein Einstellabschnitt 111 steuert den Ventilöffnungs-/-verschlussbetrieb des Auslassventils 206 und des Einlassventils 211 und den Betrieb des Energieerzeugungssystems 120. Der Einstellabschnitt 111 stellt den Wasserstoffdruck in den Rohren 205, 207 auf einen vorbestimmten Druck ein, so dass das Auslassventil 206 und das Einlassventil 211 geschlossen sind. Der Einstellabschnitt 111 stellt den Druck innerhalb des Rohrs 207 so ein, dass er niedriger als der Druck innerhalb des Wasserstofftanks 240 ist und stellt den Druck innerhalb des Rohrs 205 auf einen Druck ein, der noch niedriger als der Druck innerhalb des Rohrs 207 ist.
Genauer gesagt stoppt der Einstellabschnitt 111 den Betrieb der Pumpe 213 und öffnet das Ventil 214, um so den Druck innerhalb des Rohrs 223 zu verringern, um zu verhindern, dass das Rückschlagventil 212 in der darauffolgenden Druckeinstellzeitspanne geöffnet wird. Der Wasserstoff innerhalb des Rohrs 205 wird durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 verbraucht und das Auslassventil 206 und das Einlassventil 211 werden so betrieben, dass sie den Druck einstellen. Der Einstellabschnitt 111 führt die Druckeinstellung auf die nachstehend beschriebene Weise aus.
Ein Erfassungsabschnitt 112 erfasst den Wasserstoffdruck in dem Rohr 207 mit Hilfe eines Druckmessgeräts 210. Die Druckeinstellung kann durch den Einstellabschnitt 111 auf Grundlage des Drucks in dem Rohr 207 durchgeführt werden, der durch den Erfassungsabschnitt 112 gemessen wurde.
Ein Diagnoseabschnitt 113 erfasst die Wasserstoffleckage des Auslassventils 206 und/oder des Einlassventils 211 während der Druck durch den Erfassungsabschnitt 112 erfasst wird. Die Druckänderung innerhalb des Rohrs 207 wird in einem Zustand erfasst, in dem es dem Einstellabschnitt 111 ermöglicht ist, die Druckeinstellung innerhalb der Rohre 205, 207 durchzuführen. Wenn der Druck innerhalb des Rohrs 207 zunimmt, wird bestimmt, dass das Einlassventil 211 ein Leck hat. Wenn der Druck innerhalb des Rohrs 207 abnimmt, wird bestimmt, dass das Auslassventil 206 ein Leck hat.
B: Steuerroutine
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine erste Hälfte der Steuerroutine für die Leckageerfassung wiedergibt. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine zweite Hälfte der Steuerroutine für die Leckageerfassung wiedergibt. 4 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das die Prozedur zur Leckageerfassung wiedergibt. Der Diagnoseabschnitt 113 bestimmt die Wasserstoffleckage aus dem Auslassventil 206 und dem Einlassventil 211 durch Ausführen der in 2, 3 und 4 gezeigten Steuerroutinen. Es wird angenommen, dass die Leckageerfassung ausgeführt wird, wenn das Brennstoffzellensystem 100 gestoppt ist, so dass es nicht durch den vorstehend erwähnten Leckageerfassungsprozess beeinflusst wird.
Unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm aus 2 stoppt in Schritt Sa01 der Einstellabschnitt 111 den Betrieb der Pumpe 213 und öffnet das Ventil 213 in Antwort auf einen Befehl des Diagnoseabschnitts 113, um so den Druck innerhalb des Rohrs 223 zu verringern. Dieser Ablauf wird ausgeführt, um zu verhindern, dass das Rückschlagventil 212 im Verlauf der nachfolgenden Druckeinstellung geöffnet wird.
In Schritt Sa02 öffnet der Einstellabschnitt 111 das Auslassventil 206 und das Einlassventil 211, um dem Energieerzeugungssystem 120 zu ermöglichen, seinen Betrieb zu starten. Die Zufuhr von Wasserstoff von dem Rohr 205 zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121 wird gestartet. Bei einer Zeitgebung Sc1 des in 4 gezeigten Zeitgebungsdiagramms wird der Schritt Sa02 ausgeführt.
Der vorstehend erwähnte Leckageerfassungsprozess wird in dem Zustand ausgeführt, in dem das Brennstoffzellensystem 100 gestoppt ist. Dem entsprechend wird durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 erzeugte Energie nicht zu dem Motor 122 sondern zu der Speicherzelle 123 zugeführt. Die zu der Speicherzelle 123 zugeführte Energie kann nach Vollendung der Leckageerfassung zum Aktivieren des Motors 122 verwendet werden.
In Schritt Sa03 schließt der Einstellabschnitt 111 das Einlassventil 211. Dies kann den Wasserstofffluss von dem Wasserstofftank 240 zu dem Rohr 207 stoppen. Im Ergebnis fängt jeder Druck in den Rohren 207, 205 damit an, abzunehmen. In Schritt Sa03 wird die Wasserstoffverbrauchsmenge so eingestellt, dass der Druck in dem Rohr 207 innerhalb einer geeigneten Zeitspanne verringert wird und die Energieerzeugung durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 wird zudem eingestellt. Schritt Sa03 wird bei einer Zeitgebung Sc2 des Zeitgebungsdiagramms aus 4 ausgeführt. Die Erfindung ist als nicht auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt zu betrachten, in welchem die Energieerzeugungsmenge zur Zeitgebung Sc2 verringert wird. Wahlweise kann die Energieerzeugungsmenge bei einem konstanten Wert gehalten werden oder kann erhöht werden.
Nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne ab dem Schließbetrieb des Einlassventils 211 wird das Auslassventil 206 bei Schritt Sa04 geschlossen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann auf eine Zeit gesetzt werden, die dafür benötigt wird, den Druck in dem Rohr 207 ausreichend höher als den Atmosphärendruck aber ausreichend niedriger als den Druck in dem Wasserstofftank 240 zu machen. Der Schritt Sa04 wird bei einer Zeitgebung Sc3 des in 4 gezeigten Zeitgebungsdiagramms ausgeführt.
Der Diagnoseabschnitt 113 bestimmt den Ventilverschlussbetrieb des Auslassventils 206 ebenso wie den Druck in dem Rohr 207 über den Erfassungsabschnitt 112 in Schritt Sa05. Wenn das Einlassventil 211 ein Wasserstoffleck hat, wird der Grad der Druckabnahme in dem Rohr 207 zur Zeitgebung von Sc2 bis Sc3 kleiner als der Grad der Druckabnahme in dem Fall, in dem keine Wasserstoffleckage vorhanden ist. Dies liegt daran, dass die Wasserstoffzufuhr in das Rohr 207 auf Grund der Leckage fortgeführt wird.
In Schritt Sa06 wird bestimmt, ob der Druck innerhalb des Rohrs 207 einen vorbestimmten Referenzdruck überschreitet. Wenn in Schritt Sa06 JA erhalten wird, d. h., wenn bestimmt wird, dass der Druck in dem Rohr 207 den Referenzdruck überschreitet, schreitet der Ablauf zu Schritt Sa11 vor, wo der Energieerzeugungsbetrieb des Energieerzeugungssystems 120 gestoppt wird. Der Ablauf schreitet weiter zu Schritt Sb31 des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms vor, wo die Leckage des Einlassventils 211 bestimmt wird. Der Referenzdruck wird so gesetzt, dass er den Bereich des Drucks innerhalb des Rohrs 207, der in Schritt Sa05 zu messen ist, in dem Fall überschreitet, in dem an dem Ventil 211 keine Leckage vorliegt.
Die in Schritten Sa05, Sa06 ausgeführte Leckageerfassung kann vor dem Schließen des Auslassventils 206 in Schritt Sa04 ausgeführt werden.
Wenn in Schritt Sa06 NEIN erhalten wird, d. h., wenn bestimmt wird, dass der Druck in dem Rohr 207 den Referenzdruck nicht überschreitet, schreitet der Ablauf zu Schritt Sa07 vor, um ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne t abzuwarten. Während der vorbestimmten Zeitspanne t wird der Druck in dem Rohr 205 auf Grund des Wasserstoffverbrauchs des Brennstoffzellen-Stapels 121 verringert. Die vorbestimmte Zeitspanne t ist auf die Zeit gesetzt, die notwendig ist, bis der Druck in dem Rohr 205 ausreichend niedriger als der Druck in dem Rohr 207 wird, beispielsweise um den Atmosphärendruck ausreichend zu erreichen.
Der Druck in dem Rohr 207 wird niedriger als der Druck in dem Wasserstofftank 240 und der Druck in dem Rohr 205 wird noch niedriger als der Druck in dem Rohr 207. Dann wird die Druckeinstellung abgebrochen. In Schritt Sa12 wird der Energieerzeugungsbetrieb des Energieerzeugungssystems 120 bei einer Zeitgebung Sc4 des in 4 gezeigten Zeitgebungsdiagramms gestoppt.
Im Schritt Sb1 des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms wird die Druckänderung in dem Rohr 207 zu einer Zeitgebung Sc5 erfasst, nach dem eine vorbestimmte Zeitspanne s ab der Zeitgebung Sc4 verstrichen ist. Genauer gesagt wird ein Druckänderungsbetrag in dem Rohr 207 zur Zeitgebung von Sc4 bis Sc5 erfasst.
In Schritt Sb2 wird der erfasste Druckänderungsbetrag zur Zeitgebung von Sc4 bis Sc5 mit einem vorbestimmten Referenzänderungsbetrag v verglichen. Wenn ein absoluter Wert des Druckänderungsbetrags gleich oder kleiner als der Referenzänderungsbetrag v ist, schreitet der Ablauf zu Schritt Sb32, wo bestimmt wird, dass weder an dem Auslassventil 206 noch an dem Einlassventil 211 eine Leckage vorliegt. Wenn der absolute Wert des Druckänderungsbetrags den Referenzänderungsbetrag v überschreitet, schreitet der Ablauf zu Schritt Sb31 oder Sb33 vor, wo bestimmt wird, dass sowohl an dem Auslassventil 206 als auch an dem Einlassventil 211 eine Leckage vorliegt. Wenn der Druck in dem Rohr 207 so ansteigt, dass sein absoluter Wert den Referenzänderungsbetrag v überschreitet, wird in Schritt Sb31 bestimmt, dass in dem Einlassventil 211 eine Leckage vorliegt. Wenn der Druck in dem Rohr 207 so abnimmt, dass sein absoluter Wert den Referenzänderungsbetrag v überschreitet, wird in Schritt Sb33 bestimmt, dass in dem Auslassventil 206 eine Leckage vorliegt.
Die vorbestimmte Zeit s wird auf die Zeit gesetzt, die dafür nötig ist, dass der Druck in dem Rohr 207 gleich oder größer als der Referenzänderungsbetrag v in dem Fall wird, in dem an dem Einlassventil 211 oder an dem Auslassventil 206 die Leckage vorliegt.
Das Brennstoffzellensystem 100 macht es möglich, die Wasserstoffleckage sowohl in dem Einlassventil 211 als auch in dem Auslassventil 206 gleichzeitig, einfach und schnell zu erfassen. Gemäß der Druckeinstellung in den Rohren 205, 207, wie mit Bezug auf die Ablaufdiagramme aus 2 und 3 beschrieben ist, kann eine erforderliche Druckeinstellung einfach und schnell mit einer unkomplizierten Struktur realisiert werden. Da der Wasserstoff in dem Rohr 205 durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 verbraucht wird, kann eine Wasserstoffverschwendung oder ein Auslassen des Wasserstoffs in die Atmosphäre verhindert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wasserstoff in dem Rohr 205 durch den Brennstoffzellen-Stapel 121 verbraucht. Der Wasserstoffverbrauch ist jedoch nicht auf den vorstehend erwähnten Fall beschränkt. Beispielsweise kann das Rohr 205 an einen Wasserstofftank oder das Metallhydrid (wasserstoffabsorbierende Legierung) an Stelle des Brennstoffzellen-Stapels 121 angeschlossen sein. Wahlweise kann Wasserstoff in dem Rohr 205 verbraucht, gespeichert oder durch den Wasserstofftank, das Metallhydrid und dergleichen absorbiert werden.
Das Fluid muss nicht als Wasserstoff vorliegen, sondern kann in verschiedenen Arten von Fluiden vorliegen, um so auf verschiedene Systemarten angewendet zu werden. Beispielsweise kann das Fluid als Gas, wie zum Beispiel Propangas, Sauerstoff und als Flüssigkeit, wie zum Beispiel Benzin, Erdöl, Reinigungsflüssigkeit, sauberes Wasser, Abwasser und dergleichen vorliegen.
In dem Ausführungsbeispiel wird eine Leckage gleichzeitig in beiden Ventilen erfasst. Es kann auch so aufgebaut sein, dass es jegliche Leckage in drei oder mehreren Ventilen gleichzeitig erfasst. Beispielsweise kann es aufgebaut sein, um jegliche Leckage sowohl in einer Vielzahl von Ventilen zum Durchlassen von Wasserstoff in das Rohr 207 als auch in einer Vielzahl von Ventilen zum Auslassen des Wasserstoffs von dem Rohr 207 gleichzeitig zu erfassen.
C: Modifiziertes Beispiel 1
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine zur Leckageerfassung gemäß einem modifizierten Beispiel der Erfindung wiedergibt. 6 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das die Steuerroutine zur Leckageerfassung gemäß dem modifizierten Beispiel wiedergibt.
Die Schritte Sa01 und Sa02 des in 5 gezeigten Ablaufdiagramms sind die gleichen wie jenen des in 2 gezeigten Ablaufdiagramms. Nach dem Druckabfall in dem Rohr 223 startet das Energieerzeugungssystem 120 seinen Energieerzeugungsbetrieb.
In Schritt Sd03 schließt der Einstellabschnitt 111 das Auslassventil 206 zur Zeitgebung Se2. Dies kann den Druck in dem Rohr 205 verringern, während der Druck in dem Rohr 207 stromaufwärts des Auslassventils 206 bei einem hohen Wert beibehalten wird.
In Schritt Sd04 wird das Einlassventil 211 zur Zeitgebung Sei geschlossen. In Schritt Sd05 wird das Auslassventil 206 bei einer Zeitgebung Se4 geöffnet. Dann fängt der Druck in dem Rohr 207 an abzunehmen. Wenn der Druck in dem Rohr 207 so abnimmt, dass er einen vorbestimmten Druck erreicht, wird das Auslassventil 206 in Schritt Sd06 zu einer Zeitgebung Se5 geschlossen. Der vorbestimmte Druck wird auf den Wert gesetzt, der ausreichend höher als der Atmosphärendruck aber ausreichend niedriger als der Druck in dem Wasserstofftank 240 ist.
In Schritt Sa07 wird der Verlauf einer vorbestimmten Zeitspanne m abgewartet und die Einstellung jedes Drucks in den Rohren 205 und 207 auf einen Sollzustand wird zur Zeitgebung Se6 vollendet. In Schritt Sa12, der gleich zu dem in dem Ablaufdiagramm aus 2 gezeigten Schritt ist, wird der durch das Energieerzeugungssystem 120 durchgeführte Energieerzeugungsbetrieb gestoppt. Schritt Sb1 und die nachfolgenden in dem Ablaufdiagramm aus 3 gezeigten Schritte werden nach der Ausführung des Schritts Sa12 ausgeführt. Die vorbestimmte Zeitspanne m ist die Zeitspanne, die benötigt wird, damit der Druck im Rohr 205 ausreichend niedriger als der Druck in dem Rohr 207 wird oder damit er ausreichend den Atmosphärendruck erreicht.
Gemäß der Steuerroutine für die Leckageerfassung des modifizierten Beispiels kann die Solldruckeinstellung selbst dann realisiert werden, wenn das Rohrsystem 200 so aufgebaut ist, dass es die beiden Drücke sowohl in dem Rohr 205 als auch in dem Rohr 207 beispielsweise mit einer kleinen Durchlasskapazität oder einer kleinen Querschnittsfläche zeitweise gleich macht.
Wenn der Druck in dem Rohr 207 in der Zeitspanne von dem Zeitpunkt zum Schließen des Auslassventils 206 in Schritt Sd03 des in 5 gezeigten Ablaufdiagramms bis zum Zeitpunkt, bei dem das Auslassventil 206 in Schritt Sd05 wieder geöffnet wird, abnimmt, kann bestimmt werden, dass die Leckage an dem Auslassventil 206 vorliegt.
Die Art der Einstellung des Drucks in den Rohren 205 und 207 kann unterschiedliche Formen annehmen. Beispielsweise kann der Druck in den Rohren 205 und 207 in dem Zustand eingestellt werden, in dem jeder Druck in diesen Rohren 205 und 207 nahe dem Atmosphärendruck ist und lediglich der Wasserstofftank 240 bei einem hohen Druck vorliegt, indem das Einlassventil 211 und das Auslassventil 206 betätigt werden.
D: Modifiziertes Beispiel 2
In Schritt Sb33 des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms wird die Leckage in dem Auslassventil 206 bestimmt. Jedoch kann die durch den Rissabschnitt in dem Rohr 207 verursachte Leckage in Schritt Sb33 des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms bestimmt werden. Dies macht es möglich, sowohl die Leckage in dem Einlassventil 211 als auch in dem Rohr 207 gleichzeitig und schnell zu erfassen. Die Leckage in dem Rohr 207 kann lediglich in Schritt Sb33 bestimmt werden. Wahlweise können in Schritt Sb33 die Leckage in dem Rohr 207 und die Leckage in dem Auslassventil 206 gleichzeitig bestimmt werden.
7 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems 100a mit einem Regulator 900, der an einem Zwischenabschnitt des Rohrs 207 vorgesehen ist. 7 zeigt lediglich das System zum Zuführen von Wasserstoff zu dem Brennstoffzellen-Stapel 121, und andere Elemente der Struktur sind die Gleichen wie jene des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels. Der Regulator 900 dient dazu, durch Betrieb den Druck zwischen Regulator 900 und dem Auslassventil 206 gleich zu machen.
Es ist vorzuziehen, das Druckmessgerät 210 an einem Abschnitt stromaufwärts des Regulators vorzusehen, d. h. zwischen dem Regulator 900 und dem Wasserstofftank 240.
In dem vorstehend erwähnten Zustand werden das Einlassventil 211 und das Auslassventil 206 so betrieben, dass der mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel beschriebene Druckzustand realisiert wird. Es ist vorzuziehen, den Referenzdruck innerhalb des Erfassungsbereichs auf den Wert zu setzen, der gleich oder höher als der Solldruck an einem Abschnitt stromabwärts des Regulators 900 ist. Wenn die Leckage an irgendeinem von dem Einlassventil 211, dem Auslassventil 206 und dem dazwischen vorgesehenen Rohr 207 vorliegt, kann die Druckänderung durch das Druckmessgerät 210 selbst unter der durch den Regulator 900 durchgeführten Druckeinstellung erfasst werden. Dies macht es möglich die vorstehend erwähnte Leckage zu erfassen.
Die vorstehend erwähnte Anordnung kann auf den Fall angewendet werden, in dem eine Vielzahl von Wasserstofftanks vorgesehen ist. 8 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems 100b, das einen zweiten Wasserstofftank 240a hat. Der zweite Wasserstofftank 240a dient zum Speichern von Wasserstoff für das Rohr 207 über ein Ventil 211a. Die Steuereinheit 110 steuert einen Betrieb des Ventils 211a des zweiten Wasserstofftanks 240a ebenso wie den des Ventils 211 des ersten Wasserstofftanks 240.
Bei dem Aufbau des in 8 gezeigten Systems kann die Druckeinstellung verschiedene Formen annehmen. Beispielsweise können die Ventile 211, 211a bei gleichen Zeitgebungen oder bei unterschiedlichen Zeitgebungen geöffnet oder geschlossen werden. Es kann so aufgebaut sein, dass nur eines der Ventile 211 und 211a betätigt wird, indem das andere in einem geschlossenen Zustand gehalten wird.
Wenn in zumindest einem der Ventile 211, 211a eine Leckage vorliegt, kann eine Druckänderung bestimmt werden, die die selbe wie die auf Grund der Leckage des Einlassventils 211 ist. Dies macht es möglich, zu bestimmen, dass die Leckage bei zumindest einem der Ventile 211, 211a vorliegt. Die vorstehend erwähnte Bestimmung kann mit Bezug auf die Leckage aus dem Auslassventil 206 oder aus dem Rohr 207 gleichzeitig durchgeführt werden.
Das Erfassungsgerät und das Erfassungsverfahren wurden mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel wird lediglich zum Zweck verwendet, die Erfindung nachvollziehbar zu machen und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung darauf zu beschränken. Die Erfindung kann geändert oder modifiziert werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
In einem Fluidleckageerfassungsgerät wird Wasserstoff von einem Wasserstofftank (240) zu einem Brennstoffzellen-Stapel (121) einer Brennstoffzelle (120) über erste und zweite Rohre (207, 205) zugeführt. Ein Einlassventil 211 ist zwischen dem Wasserstofftank und dem ersten Rohr (207) vorgesehen und ein Auslassventil (206) ist zwischen dem ersten Rohr (207) und dem zweiten Rohr (205) vorgesehen. Eine Steuereinheit (110) dient dazu, den Ventilöffnungs- und Ventilverschlussbetrieb des Einlass- und des Auslassventils (211) bzw. (206) zu steuern. Diese Ventile (211, 206) sind in einem Zustand geschlossen, in dem der Druck innerhalb des Wasserstofftanks (240) niedriger als der Druck innerhalb des ersten Rohrs (207) und der Druck innerhalb des zweiten Rohrs (205) niedriger als der Druck innerhalb des ersten Rohrs (207) gemacht ist, indem diese Ventile betätigt werden. Danach wird die Zunahme oder die Abnahme des Drucks innerhalb des ersten Rohrs (207) durch ein Druckmessgerät (210) erfasst, so dass die Leckage in dem Einlassventil (211) oder dem Auslassventil (206) bestimmt wird. Dies macht es möglich, sowohl die Leckage in dem Einlassventil (211) als auch in dem Auslassventil (206) gleichzeitig zu erfassen.

Claims

Fluidleckageerfassungsgerät, das eine Leckage von Fluid in einem System erfasst, das folgendes hat: eine Hochdruckfluidzuführquelle (240; 240a), einen Fluiddurchlass (207, 205), der das Fluid von einem Ende, welches sich an einer stromaufwärtsliegenden Seite nahe der Fluidzuführquelle (240; 240a) befindet, zu dem anderen Ende, welches sich an einer stromabwärtsliegenden Seite befindet, führt, und ein erstes Ventil (211; 211a) und ein zweites Ventil (206), die jeweils von der stromaufwärtsliegenden Seite an einem Zwischenabschnitt des Fluiddurchlasses (207, 205) vorgesehen sind, wobei das Fluidleckageerfassungsgerät folgendes aufweist: einen Erfassungsabschnitt (210), der einen Druck des Fluids innerhalb eines Erfassungsbereichs zwischen dem ersten Ventil (211; 211a) und dem zweiten Ventil (206) erfasst; einen Einstellabschnitt (110), der einen Druck innerhalb des Erfassungsbereichs auf einen vorbestimmten Referenzdruck so einstellt, dass ein Druck stromaufwärts des ersten Ventils (221; 211a) höher als der vorbestimmte Referenzdruck ist und ein Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und zwar jeweils durch Betätigen des ersten Ventils und des zweiten Ventils; und einen Bestimmungsabschnitt (110), der die Leckage des Fluids auf Grundlage einer Änderung in dem erfassten Druck bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellabschnitt (110) das erste Ventil (211) schließt, das in einem geöffneten Zustand gehalten wurde, und nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne vom Schließen des ersten Ventils verstrichen ist, ferner das zweite Ventil (206) schließt, das in einem geöffneten Zustand gehalten wurde.
Fluidleckageerfassungsgerät, das eine Leckage von Fluid in einem System erfasst, das folgendes hat: eine Hochdruckfluidzuführquelle (240; 240a), einen Fluiddurchlass (207, 205), der das Fluid von einem Ende, welches sich an einer stromaufwärtsliegenden Seite nahe der Fluidzuführquelle (240; 240a) befindet, zu dem anderen Ende, welches sich an einer stromabwärtsliegenden Seite befindet, führt, und ein erstes Ventil (211; 211a) und ein zweites Ventil (206), die jeweils von der stromaufwärtsliegenden Seite an einem Zwischenabschnitt des Fluiddurchlasses (207, 205) vorgesehen sind, wobei das Fluidleckageerfassungsgerät folgendes aufweist: einen Erfassungsabschnitt (210), der einen Druck des Fluids innerhalb eines Erfassungsbereichs zwischen dem ersten Ventil (211; 211a) und dem zweiten Ventil (206) erfasst; einen Einstellabschnitt (110), der einen Druck innerhalb des Erfassungsbereichs auf einen vorbestimmten Referenzdruck so einstellt, dass ein Druck stromaufwärts des ersten Ventils (221; 211a) höher als der vorbestimmte Referenzdruck ist und ein Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und zwar jeweils durch Betätigen des ersten Ventils und des zweiten Ventils; und einen Bestimmungsabschnitt (110), der die Leckage des Fluids auf Grundlage einer Änderung in dem erfassten Druck bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellabschnitt (110) das erste Ventil (211; 211a) nach dem Schließen des zweiten Ventils (206) schließt und das geschlossene zweite Ventil danach so betätigt, dass der Druck innerhalb des Erfassungsbereichs zu dem vorbestimmten Referenzdruck wird.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Bestimmungsabschnitt (110) bestimmt, dass die Fluidleckage an dem ersten Ventil (211; 211a) vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs höher als der vorbestimmte Referenzwert wird.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Bestimmungsabschnitt (110) bestimmt, dass die Fluidleckage an dem zweiten Ventil (206) oder dem Fluiddurchlass (207) innerhalb des Erfassungsbereichs vorliegt, wenn der erfasste Druck des Fluids innerhalb des Erfassungsbereichs niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck wird.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei der Bestimmungsabschnitt (110) bestimmt, dass die Fluidleckage in dem ersten Ventil (211; 211a) vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das erste Ventil geschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil (206) geschlossen ist, höher als ein vorbestimmter Druck ist.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei der Bestimmungsabschnitt (110) bestimmt, dass die Fluidleckage an dem zweiten Ventil (206) oder dem Fluiddurchlass (207) in dem Erfassungsbereich vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil geschlossen ist, zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil betätigt wird, niedriger als ein vorbestimmter Druck wird.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner einen Fluidverwendungsmechanismus (120) aufweist, der stromabwärts des zweiten Ventils (206) vorgesehen ist, um mit dem Fluid betrieben zu werden, und wobei der Einstellabschnitt (110) dazu dient, den Fluidverwendungsmechanismus zum Verringern eines Drucks stromabwärts des zweiten Ventils (206) zu betätigen.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei der Fluidverwendungsmechanismus (120) eine Brennstoffzelle aufweist und das Fluid Wasserstoff aufweist.
Fluidleckageerfassungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner folgendes aufweist: ein Zuführrohr (220), das mit dem Erfassungsbereich verbunden ist und das das Fluid dorthin zuführt; ein Rückschlagventil (212), das mit dem Zuführrohr (220) versehen ist, und das einen Rückfluss des Fluids von dem Erfassungsbereich zu dem Zuführrohr (220) verhindert; und einen Rückflussverhinderungsabschnitt (213), der vorgesehen ist, um einen Fluiddruck innerhalb des Zuführrohrs (220) vor der Leckagebestimmung zu verringern.
Fluidleckageerfassungsverfahren zum Erfassen einer Fluidleckage in einem System mit einer Hochdruckfluidzuführquelle (240; 240a), einem Fluiddurchlass (207, 205), der das Fluid von einem Ende, das sich an der stromaufwärtsliegenden Seite nahe der Fluidzuführquelle (240; 240a) befindet, zu dem anderen Ende, das sich an einer stromabwärtsliegenden Seite befindet, durchlässt, und einem ersten Ventil (211; 211a) und einem zweiten Ventil (206), die jeweils von der stromaufwärtsliegenden Seite an einem Zwischenabschnitt des Fluiddurchlasses (207, 205) vorgesehen sind, wobei das Fluidleckageerfassungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte aufweist: Erfassen eines Fluiddrucks innerhalb eines Erfassungsbereichs zwischen dem ersten Ventil (211; 211a) und dem zweiten Ventil (206); Einstellen eines Drucks innerhalb des Erfassungsbereichs auf einen vorbestimmten Referenzdruck, so dass ein Druck stromaufwärts des ersten Ventils (211; 211a) höher als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und ein Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und zwar jeweils durch Betätigen des ersten und des zweiten Ventils; und Bestimmen der Fluidleckage auf Grundlage einer Änderung in dem erfassten Druck, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (211; 211a), das in einem geöffneten Zustand gehalten wurde, geschlossen wird und ferner das zweite Ventil (206), das in einem geöffneten Zustand gehalten wurde, nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne ab dem Schließen des ersten Ventils geschlossen wird.
Fluidleckageerfassungsverfahren zum Erfassen einer Fluidleckage in einem System mit einer Hochdruckfluidzuführquelle (240; 240a), einem Fluiddurchlass (207, 205), der das Fluid von einem Ende, das sich an der stromaufwärtsliegenden Seite nahe der Fluidzuführquelle (240; 240a) befindet, zu dem anderen Ende, das sich an einer stromabwärtsliegenden Seite befindet, durchlässt, und einem ersten Ventil (211; 211a) und einem zweiten Ventil (206), die jeweils von der stromaufwärtsliegenden Seite an einem Zwischenabschnitt des Fluiddurchlasses (207, 205) vorgesehen sind, wobei das Fluidleckageerfassungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte aufweist: Erfassen eines Fluiddrucks innerhalb eines Erfassungsbereichs zwischen dem ersten Ventil (211; 211a) und dem zweiten Ventil (206); Einstellen eines Drucks innerhalb des Erfassungsbereichs auf einen vorbestimmten Referenzdruck, so dass ein Druck stromaufwärts des ersten Ventils (211; 211a) höher als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und ein Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck ist, und zwar jeweils durch Betätigen des ersten und des zweiten Ventils; und Bestimmen der Fluidleckage auf Grundlage einer Änderung in dem erfassten Druck, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (211; 211a) nach dem Schließen des zweiten Ventils (206) geschlossen wird und das geschlossene zweite Ventil (206) danach so betrieben wird, dass der Druck innerhalb des Erfassungsbereichs nach dem Schließen des ersten Ventils zu dem vorbestimmten Referenzdruck wird.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei bestimmt wird, dass die Fluidleckage an dem ersten Ventil (211; 211a) vorliegt, wenn der erfasste Druck des Fluids innerhalb des Erfassungsbereichs höher als der vorbestimmte Referenzwert wird.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei bestimmt wird, dass die Fluidleckage an dem zweiten Ventil (206) oder dem Fluiddurchlass innerhalb des Erfassungsbereichs vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs niedriger als der vorbestimmte Referenzdruck wird.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß Anspruch 10, wobei bestimmt wird, dass an dem ersten Ventil (211; 211a) die Fluidleckage vorliegt, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das erste Ventil (211; 211a) geschlossen wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil (206) geschlossen wird, höher als sein vorbestimmter Druck ist.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei bestimmt wird, dass die Fluidleckage an dem zweiten Ventil (206) oder dem Fluiddurchlass in dem Erfassungsbereich vorhanden ist, wenn der erfasste Druck innerhalb des Erfassungsbereichs in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil geschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil betätigt wird, niedriger als ein vorbestimmter Druck wird.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei ein stromabwärts des zweiten Ventils (206) vorgesehener Fluidverwendungsmechanismus (120) mit dem Fluid betätigt wird, um einen Druck stromabwärts des zweiten Ventils (206) zu verringern.
Fluidleckageerfassungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei ein Rückfluss des Fluids von dem Erfassungsbereich zu einem daran angeschlossenen Zuführrohr (220) zum Zuführen des Fluids verhindert wird und ein Druck des Fluids innerhalb des Zuführrohrs (220) vor der Leckagebestimmung verringert wird.