DE112021006173T5

DE112021006173T5 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE112021006173T5
Application number: DE112021006173.9T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-09-07
Also published as: US20230299311A1; JP7452396B2; JP2022085632A; CN116547840A; WO2022113684A1

Abstract

Ein Batteriesystem (10) kühlt eine Batterievorrichtung durch Zuführen eines Kühlmittels zu der Batterievorrichtung. Das Batteriesystem (10) enthält einen Kühlmittel-Strömungspfad (30), durch welchen das Kühlmittel zirkuliert, eine Kühlmittelpumpe (40), um einen Fluss des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfade hindurchtritt, zu steuern, um das Kühlmittel zwischen der Batterievorrichtung und dem Kühlmittel-Strömungspfad zu zirkulieren, einen Differenzdruck-Sensor (80), um einen Differenzdruck zwischen einem Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Zufuhröffnung (21a) von dem Kühlmittel-Strömungspfad zu der Batterievorrichtung hindurchtritt, und einem Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Abführungsöffnung (21b) von der Batterievorrichtung zu dem Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu erfassen, und eine Bestimmungseinheit (50), um basierend auf einem Vergleich zwischen dem Differenzdruck, der von Differenzdruck-Sensor erlangt wird, und einem geschätzten Wert, der vorab gespeichert ist, zu bestimmen, ob eine Leckage des Kühlmittels vorliegt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-197410 , eingereicht am 27. November 2020, deren Offenbarung hierin vollinhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batteriesystem für das Kühlen einer Batterie.
Hintergrund
Konventionell wird ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, das die Leckage eines Kühlmittels einer Brennstoffzelle genau erfassen kann (Patentliteratur 1). In dem Brennstoffzellensystem von Patentliteratur 1 wird ein Kühlmittel, das in einem Kühlmittel-Abführungspfad fließt, für das Erfassen der Leckage des Kühlmittels zu einem Radiator-Strömungspfad kanalisiert. Anschließend wird der Leistungsverbrauch einer Kühlmittelpumpe gemessen, wobei die Leckage basierend auf dem Leistungsverbrauch erfasst wird. Durch das Strömen des Kühlmittels durch den Radiator-Strömungspfad können Blasen, die in dem Kühlmittel vermischt sind, atomisiert bzw. zerstäubt werden. Demzufolge kann eine Pulsation der Leistungsversorgung verringert werden, wobei die Leckage des Kühlmittels genauer erfasst werden kann.
Literatur im Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP2018-41688A
Kurzfassung der Erfindung
In dem Brennstoffzellensystem von Patentliteratur 1 muss das Kühlmittel, das in dem Kühlmittel-Abführungspfad fließt, für das Erfassen der Leckage des Kühlmittels zu dem Radiator-Strömungspfad kanalisiert werden. Selbst falls es hinsichtlich einer Temperaturanpassung des Kühlmittels nicht notwendig ist, dass das Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad fließt, muss das Kühlmittel daher zu dem Radiator-Strömungspfad für das Erfassen der Leckage des Kühlmittels kanalisiert werden. In diesem Fall kann die Temperatur des Kühlmittels durch das Fließen des Kühlmittels zu dem Radiator-Strömungspfad nicht geeignet angepasst werden. Wenn das Kühlmittel nicht zu dem Radiator-Strömungspfad fließen kann, wie etwa wenn die Lufttemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt oder bevor ein Öffnungsgrad eines Ventils für das Fließen des Kühlmittels zu dem Radiator-Strömungspfad vollständig offen ist, kann die Leckage des Kühlmittels zudem nicht erfasst werden. Ferner kann die Leckage an einem Abschnitt, welchen das Kühlmittel nicht durchläuft, wenn das Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad zu der Zeit der Erfassung des Kühlmittels fließt, wie etwa wenn das Kühlmittel aus einem Bypass-Strömungspfad leckt bzw. ausläuft, nicht erfasst werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde hinsichtlich der vorherigen Probleme erstellt, wobei es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, ein Batteriesystem vorzusehen, welches eine Abnormität konstant überwachen kann.
Mittel zum Lösen des vorherigen Problems ist ein Batteriesystem, um eine Batterievorrichtung zu kühlen, indem ein Kühlmittel zu der Batterievorrichtung zugeführt wird. Das Batteriesystem enthält einen Kühlmittel-Strömungspfad, durch welchen das Kühlmittel zirkuliert, eine Kühlmittelpumpe, um einen Fluss des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu steuern, um das Kühlmittel zwischen der Batterievorrichtung und dem Kühlmittel-Strömungspfad zu zirkulieren, einen Differenzdruck-Sensor um ein Differenzdruck zwischen einem Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Zufuhröffnung von dem Kühlmittel-Strömungspfad zu der Batterievorrichtung hindurchtritt, und einem Druck des Kühlmittels, das von einer Kühlmittel-Abführungsöffnung von der Batterievorrichtung zu dem Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu erfassen, und eine Bestimmungseinheit, um basierend auf einem Vergleich zwischen dem Differenzdruck, der von dem Differenzdruck-Sensor erlangt wird, und einem geschätzten Wert, der vorab gespeichert ist, zu bestimmen, ob eine Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Die gesamte Menge des Kühlmittels tritt durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung und die Kühlmittel-Abführungsöffnung hindurch. Bei der vorherigen Konfiguration erfasst der Differenzdruck-Sensor daher den Differenzdruck zwischen dem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung hindurchtritt und dem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung hindurchtritt, wobei die Bestimmungseinheit die Leckage des Kühlmittels basierend auf dem Vergleich zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Wert bestimmt. Daher kann die Abnormität, beispielsweise die Leckage des Kühlmittels, des Batteriesystems immer bestimmt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorherigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende genaue Beschreibung, die unter Bezug der beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, klarer. Es zeigt:

1 ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem zeigt;
2 ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess zeigt;
3 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Kühlmittel-Strömungsrate und einem Differenzdruck zeigt;
4 (a) ein Zeitdiagramm, das eine Änderung im Differenzdruck zeigt, (b) ein Zeitdiagramm, das eine Änderung in der Drehzahl und dem Leistungsverbrauch zeigt, und (c) ein Zeitdiagramm, das eine Leckagemenge eines Kühlmittels zeigt;
5 ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Kühlmittel-Strömungsrate und einem Kühlmittel-Druck zeigt;
8 ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
9 ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
10 ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
11 ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
12 ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt; und
13 ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.

Genaue Beschreibung
Im Folgenden werden die Ausführungsformen mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Bei den folgenden Ausführungsformen und Modifikationen werden Teile, die gleich oder äquivalent zueinander sind, durch die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen angegeben, wobei jeweils auf die Beschreibung der Teile, die durch die gleichen Bezugszeichen angegeben sind, verwiesen wird.
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Diagramm, das ein Brennstoffzellensystem 10 als ein Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Das Brennstoffzellensystem 10 enthält eine Brennstoffzelle 20 als eine Batterievorrichtung, einen Kühlmittel-Strömungspfad 30, durch welchen ein Kühlmittel fließt, eine Kühlmittelpumpe 40, welche in dem Kühlmittel-Strömungspfad 30 angeordnet ist und das Kühlmittel zirkuliert, und eine Steuervorrichtung 50, welche das Brennstoffzellensystem 10 steuert. Der Kühlmittel-Strömungspfad 30 ist mit der Brennstoffzelle 20 verbunden. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine wässrige Lösung, die Ethylenglykol enthält.
Die Brennstoffzelle 20 ist beispielsweise eine Leistungserzeugungsquelle eines Fahrzeugs und enthält einen Brennstoffzellenstapel, der durch eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff Leistung erzeugt. Genauer ausgedrückt, nimmt die Brennstoffzelle 20 Wasserstoff von einem Wasserstofftank, der mit Wasserstoff gefüllt ist, und Sauerstoff von der Atmosphäre auf, um Leistung zu erzeugen. Die Brennstoffzelle 20 enthält einen zelleninternen Strömungspfad 21, in welchem das Kühlmittel fließt. Das Kühlmittel in dem zell internen Strömungspfad 21 kühlt Wärme, die während der Leistungserzeugung erzeugt wird.
Der Kühlmittel-Strömungspfad 30 weist beispielsweise eine röhrenförmige Form auf. Der Kühlmittel-Strömungspfad 30 enthält einen Kühlmittel-Zufuhrpfad 31, der mit der Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 verbunden ist, einen Kühlmittel-Abführungspfad 32, der mit der Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b der Brennstoffzelle 20 verbunden ist, einen Radiator-Strömungspfad 33, der den Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 und den Kühlmittel-Abführungspfad 32 verbindet, und einen Bypass-Strömungspfad 34, der hinsichtlich des Radiator-Strömungspfads 33 parallel angeordnet ist.
Der Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 ist ein Strömungspfad zum Zuführen des Kühlmittels zu der Brennstoffzelle 20. Ein Ende des Kühlmittel-Zufuhrpfads 31 ist mit einer Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a zum Zuführen des Kühlmittels zu der Brennstoffzelle 20 verbunden. Das andere Ende des Kühlmittel-Zufuhrpfads 31 ist mit einem Ende 33a des Radiator-Strömungspfads 33 und einem Ende 34a des Bypass-Strömungspfads 34 verbunden. Eine Kühlmittelpumpe 40 ist an dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 angeordnet.
Die Kühlmittelpumpe 40 ist eine Pumpe, die das Kühlmittel zwischen dem Kühlmittel-Strömungspfad 30 und der Brennstoffzelle 20 zirkuliert. Eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung der Kühlmittelpumpe 40 sind mit dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 verbunden. Die Kühlmittelpumpe 40 fördert das von dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 fließende Kühlmittel von der Einströmöffnung über die Auslassöffnung zu dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31. Die Kühlmittelpumpe 40 wird durch die Steuervorrichtung 50 gesteuert. Ein Pumpensensor 41 ist an der Kühlmittelpumpe 40 angebracht. Der Pumpensensor 41 erlangt Informationen über die Drehzahl und den Leistungsverbrauch der Kühlmittelpumpe 40 und gibt Informationen die Steuervorrichtung 50 aus.
Der Kühlmittel-Abführungspfad 32 ist ein Strömungspfad, durch welchen das Kühlmittel von der Brennstoffzelle 20 abgeführt wird. Ein Ende des Kühlmittel-Abführungspfads 32 ist mit einer Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b verbunden, durch welche das Kühlmittel von der Brennstoffzelle 20 abgeführt wird. Das andere Ende des Kühlmittel-Abführungspfads 32 ist mit dem Radiator-Strömungspfad 33 und dem Bypass-Strömungspfad 34 über ein Drehventil 70 verbunden. Ein erster Temperatursensor 42 ist nahe der Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b des Kühlmittel-Abführungspfads 32 angeordnet. Der erste Temperatursensor 42 erfasst die Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurchtritt. Im Folgenden wird die Kühlmitteltemperatur als eine erste Kühlmitteltemperatur bezeichnet. Der erste Temperatursensor 42 ist mit der Steuervorrichtung 50 verbunden und gibt die erfasste erste Kühlmitteltemperatur zu der Steuervorrichtung 50 aus.
Der Radiator-Strömungspfad 33 ist ein Strömungspfad, durch welchen das Kühlmittel strömt, das dem Radiator 60 zugeführt wird oder durch welchen das Kühlmittel von dem Radiator 60 zugeführt (abgeführt) wird. Ein Ende 33a des Radiator-Strömungspfads 33 ist mit dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 verbunden und das andere Ende ist mit dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 über das Drehventil 70 verbunden. Ein Radiator 60 ist in dem Radiator-Strömungspfad 33 angeordnet. Ein zweiter Temperatursensor 43 ist in dem Radiator-Strömungspfad 33 angeordnet. Der zweite Temperatursensor 43 ist von dem Radiator 60 in Richtung des Kühlmittel-Zufuhrpfads 31 verschoben. Der zweite Temperatursensor 43 erfasst eine Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels, das von dem Radiator 60 zugeführt oder abgeführt wird. Im Folgenden wird die Kühlmitteltemperatur als eine zweite Kühlmitteltemperatur bezeichnet. Der zweite Temperatursensor 43 ist mit der Steuervorrichtung 50 verbunden und gibt die erfasste zweite Kühlmitteltemperatur an die Steuervorrichtung 50 aus.
Der Radiator 60 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das durch den Radiator-Strömungspfad 33 fließt, und einer Außenluft austauscht. Genauer ausgedrückt, gibt das strömende Kühlmittel Wärme an die Außenluft ab, wenn das Kühlmittel von dem Radiator-Strömungspfad 33 in den Radiator 60 fließt. Anschließend fließt das gekühlte Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad 33 aus (fließt dorthin zurück).
Der Radiator 60 weist beispielsweise eine Struktur, bei welcher das Kühlmittel durch enge Röhren fließt, oder eine Struktur, welche das Kühlmittel in mäanderförmigen Röhren fließt, auf, um den Oberflächenkontakt zwischen dem Kühlmittel, das im Inneren fließt, und der Außenluft zu erhöhen. Der Radiator 60 enthält ein Radiatorgebläse 61. Das Radiatorgebläse 61 bläst die Außenluft zu dem Radiator 60. Das Radiatorgebläse 61 wird durch die Steuervorrichtung 50 gesteuert. Wie in 1 gezeigt, kann, muss aber nicht ein Neben-Radiator 62 parallel zu dem Radiator-Strömungspfad 33 vorgesehen sein.
Der Bypass-Strömungspfad 34 ist parallel mit dem Radiator-Strömungspfad 33 vorgesehen. Ein Ende 34a des Bypass-Strömungspfads 34 ist mit dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 über das Drehventil 70 verbunden. Ein Ionenaustauscher 44 zum Entfernen von Verunreinigungsionen in dem Kühlmittel ist mit dem Bypass-Strömungspfad 34 verbunden. Der Ionenaustauscher 44 kann, muss aber nicht vorgesehen sein.
Das Drehventil 70 ist eine Ventilvorrichtung, die das Kühlmittel, das durch den Kühlmittel-Abführungspfad 32 zu dem Bypass-Strömungspfad 34 oder dem Radiator-Strömungspfad 33 fließt, verteilt. Das Drehventil 70 wird durch die Steuervorrichtung 50 gesteuert. Beispielsweise fließt das Kühlmittel nicht von dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 zu dem Radiator-Strömungspfad 33, wenn das Drehventil 70 vollständig zu dem Bypass-Strömungspfad 34 geöffnet ist, wobei die gesamte Menge des Kühlmittels zu dem Bypass-Strömungspfad 34 fließt. Auf der anderen Seite fließt das Kühlmittel nicht von dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 zu dem Bypass-Strömungspfad 34, wenn das Drehventil 70 vollständig zu dem Radiator-Strömungspfad 33 geöffnet ist, wobei die gesamte Menge des Kühlmittels zu dem Radiator-Strömungspfad 33 fließt. Durch Anpassen eines Öffnungsgrads des Drehventils 70 kann zudem ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Abführungspfad 32 fließt, in den Bypass-Strömungspfad 34 fließen, wobei der restliche Teil in den Radiator-Strömungspfad 33 fließen kann. Wie das Kühlmittel verteilt wird, ist zudem durch Anpassen des Öffnungsgrads des Drehventils sich möglich.
Ein Differenzdruck-Sensor 80 ist in dem Kühlmittel-Strömungspfad 30 vorgesehen. Der Differenzdruck-Sensor 80 erfasst einen Differenzdruck zwischen einem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a von dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 zu der Brennstoffzelle 20 hindurchtritt, und einem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b von Brennstoffzelle 20 zu dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 fließt. Der Differenzdruck, der durch den Differenzdruck-Sensor 80 erfasst wird, wird zu der Steuervorrichtung 50 ausgegeben.
Die Steuervorrichtung 50 enthält einen Mikrocontroller, der eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (d. h., eine CPU), einen Nur-Lese- Speicher (d. h. einen ROM), einen Direktzugriffsspeicher (d. h., einen RAM) und dergleichen enthält. Der RAM speichert verschiedene Typen von Informationen, die durch den Pumpensensor 41, den ersten Temperatursensor 42 und den zweiten Temperatursensor 43 erlangt werden. Die Steuervorrichtung 50 führt verschiedene Funktionen zum Steuern des Brennstoffzellensystems 10 basierend auf einem Programm, das in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist, aus.
Beispielsweise steuert die Steuervorrichtung 50 die Kühlmittelpumpe 40, um das Kühlmittel zwischen der Brennstoffzelle 20 und dem Kühlmittel-Strömungspfad 30 zu zirkulieren. Wenn das Kühlmittel zirkuliert wird, steuert die Steuervorrichtung 50 den Öffnungsgrad des Drehventils 70 basierend auf der ersten Kühlmitteltemperatur und der zweiten Kühlmitteltemperatur, die von dem ersten Temperatursensor 42 und dem zweiten Temperatursensor 43 erlangt werden. Daher wird das Kühlmittel, das von der Brennstoffzelle 20 abgeführt wird, geeignet gekühlt, wobei die Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels, das zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, angepasst wird. Ferner steuert die Steuervorrichtung 50 die Kühlmittelpumpe 40, um eine Strömungsrate des Kühlmittels, das zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einer Wärmemenge, die von der Brennstoffzelle 20 erzeugt wird. Daher wird die Brennstoffzelle 20 durch das Abgeben von Wärme, die während der Leistungserzeugung erzeugt wird, gekühlt und kann eine geeignete Leistungserzeugung fortsetzen.
Zudem weist die Steuervorrichtung 50 eine Funktion als eine Bestimmungseinheit auf, die eine Leckage des Kühlmittels bestimmt (erfasst). Ein Erfassungsprozess zum Erfassen der Leckage des Kühlmittels wird mit Bezug zu 2 beschrieben. Die Steuervorrichtung 50 führt den Erfassungsprozess zu jedem vorbestimmten Durchführungszyklus durch.
Die Steuervorrichtung 50 erlangt den Differenzdruck von dem Differenzdruck-Sensor 80 (Schritt S101). Die Steuervorrichtung 50 erlangt die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 und erlangt die erste Kühlmitteltemperatur von dem ersten Temperatursensor 42 (Schritt S102).
Die Steuervorrichtung 50 spezifiziert einen geschätzten Differenzdruckwert basierend auf der Drehzahl und der ersten Kühlmitteltemperatur (Schritt S 103). Genauer ausgedrückt, schätzt die Steuervorrichtung 50 die Strömungsrate (Kühlmittel-Strömungsrate [L/m]) des gesamten Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad 30 zirkuliert, aus der Drehzahl. Ein Kennfeld, das Zusammenhänge L1 bis L3 zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem geschätzten Differenzdruckwert angibt, wie es in 3 gezeigt ist, ist in dem ROM der Steuervorrichtung 50 gespeichert. Das Kennfeld wird durch ein Experiment oder dergleichen erlangt und vorab gespeichert. Da sich der Zusammenhang zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem geschätzten Differenzdruckwert abhängig von der ersten Kühlmitteltemperatur ändert, ist der Zusammenhang zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem geschätzten Differenzdruckwert für jede erste Kühlmitteltemperatur gespeichert. In 3 ist der Zusammenhang L1, wenn die erste Kühlmitteltemperatur T1 ist, durch eine gestrichelte Linie angegeben, ist der Zusammenhang L2, wenn die erste Kühlmitteltemperatur T2 (> T1) ist, durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie angegeben, und ist der Zusammenhang L3, wenn die erste Kühlmitteltemperatur T3 (> T2) ist, durch eine durchgezogene Linie angegeben. In 3 gibt es drei Typen von Kühlmitteltemperaturen, wobei dies willkürlich geändert werden kann.
Die Steuervorrichtung 50 spezifiziert den Zusammenhang L1 bis L3 zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem geschätzten Differenzdruckwert aus dem Kennfeld basierend auf der erlangten ersten Kühlmitteltemperatur. Anschließend spezifiziert die Steuervorrichtung 50 den geschätzten Differenzdruckwert aus der geschätzten Kühlmittel-Strömungsrate mit Bezug zu den spezifizierten Zusammenhängen L1 bis L3.
Anschließend vergleicht die Steuervorrichtung 50 den Differenzdruck, der von dem Differenzdruck-Sensor 80 erlangt wird, mit dem geschätzten Differenzdruckwert, der in Schritt S103 spezifiziert ist, um zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels vorliegt (Schritt S104). Genauer ausgedrückt, vergleicht die Steuervorrichtung 50 in Schritt S104 den Differenzdruck mit dem geschätzten Differenzdruckwert, berechnet eine Differenz zwischen beiden, und bestimmt, ob die Differenz gleich oder größer als ein erster Schwellwert ist, wobei dabei bestimmt wird, ob die Leckage des Kühlmittels vorliegt. D. h., wenn die Differenz gleich oder größer als der erste Schwellwert ist, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Es sei bemerkt, dass die Steuervorrichtung 50 in Schritt S 104 den Differenzdruck mit dem geschätzten Differenzdruckwert in vorbestimmten Abständen bzw. Intervallen während eines vorbestimmten Beobachtungszeitraums vergleichen, einen integrierten Differenzwert durch Integrieren der Differenzen berechnen, bestimmen, ob der integrierte Differenzwert gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert ist, und basierend auf dem Ergebnis bestimmen kann, dass die Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Zudem kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S 104 1 oder lokale Minimumwerte der erlangten Differenz während eines vorbestimmten Beobachtungszeitraums erlangen, und kann eine Bestimmung vornehmen, indem die lokalen Minimumwerte mit dem geschätzten Differenzdruckwert verglichen werden.
Ferner kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S 104 den Minimumwert der Differenz für jede Zeiteinheit während des Beobachtungszeitraums erlangen und den Minimumwert mit dem geschätzten Differenzdruckwert vergleichen, um die Bestimmung vorzunehmen. Zu dieser Zeit kann, wie vorher beschrieben, die Differenz integriert werden, um einen integrierten Differenzwert zu berechnen und die Bestimmung kann basierend auf dem integrierten Differenzwert vorgenommen werden.
Wenn bestimmt wird, dass eine Leckage des Kühlmittels vorliegt (Schritt S104: JA), führt die Steuervorrichtung 50 eine Fehlerverarbeitung zum Umgang mit der Leckage des Kühlmittels durch, wie etwa das Aufleuchten einer Warnlampe, um mitzuteilen, dass eine Leckage des Kühlmittels vorliegt (Schritt S105). Anschließend ist der Erfassungsprozess abgeschlossen. Auf der anderen Seite beendet die Steuervorrichtung 50 den Erfassungsprozess, wenn bestimmt wird, dass keine Leckage des Kühlmittels vorliegt (Schritt S104: NEIN).
Mit Bezug zu 4 wird beschrieben, wie sich der Differenzdruck oder dergleichen ändert, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, und zu welchen Zeitpunkten die Leckage des Kühlmittels erfasst werden kann. In 4(a) ist der Differenzdruck durch eine durchgezogene Linie angegeben. In 4(b) sind die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie und die Leistungsversorgung durch eine durchgezogene Linie angegeben. 4(c) zeigt die Leckagemenge des Kühlmittels. Eine horizontale Achse in 4 stellt die Zeit dar.
Wie in 4(b) gezeigt, ist die Drehzahl nach einem Zeitpunkt t0 konstant. Wie in 4(c) gezeigt, verringert sich der Differenzdruck, wie in 4(a) gezeigt, stark, wenn die Leckage des Kühlmittels zu einem Zeitpunkt tl auftritt. Auf der anderen Seite verringert sich zu einem Zeitpunkt 11 der Leistungsverbrauch leicht.
Danach verringert sich der Differenzdruck graduell, während er pulsiert. D. h., ein Minimumwert oder ein lokaler Minimumwert pro Zeiteinheit verringert sich graduell. Ähnlich verringert sich der Leistungsverbrauch graduell, während er pulsiert. Die Drehzahl pulsiert ebenso leicht.
Wie vorher beschrieben, verringert sich der Leistungsverbrauch zunächst nicht stark, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, sondern verringert sich graduell mit einer Verzögerung. Da sich der Leistungsverbrauch graduell verringert, während die Pulsation des Leistungsverbrauchs auftritt, ist die Bestimmung zu dieser Zeit schwierig. Auf der anderen Seite verringert sich der Differenzdruck relativ schnell und stark, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt. Danach, nachdem sich der Differenzdruck stark verringert hat, beginnt die Pulsation des Differenzdrucks mit einer Verzögerung. Wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, kann die Steuervorrichtung 50 daher die Leckage basierend auf dem Differenzdruck rasch erfassen.
Die erste Ausführungsform kann die folgenden Effekte vorsehen.
Unabhängig davon, wie das Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad 33 und dem Bypass-Strömungspfad 34 verteilt wird, sind der Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a hindurchtritt, und der Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurchtritt, irrelevant. D. h., unabhängig davon, wie das Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad 33 und dem Bypass-Strömungspfad 34 verteilt wird, tritt die gesamte Menge des Kühlmittels durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a und die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurch.
Daher erfasst der Differenzdruck-Sensor 80 den Differenzdruck zwischen dem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a hindurchtritt, und den Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurchtritt, wobei die Steuervorrichtung 50 die Leckage des Kühlmittels basierend auf dem Vergleich zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Differenzdruckwert bestimmt. Daher kann eine Abnormität, beispielsweis die Leckage des Kühlmittels, des Kraftstoffzellensystems 10 immer bestimmt werden. Wie in 4 gezeigt, verringert sich ferner der Differenzdruck stark im Vergleich zum Leistungsverbrauch, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt. Daher ist die schnelle Erfassung der Leckage des Kühlmittels möglich.
Wie in 4 gezeigt, verringert sich der Differenzdruck, während er pulsiert, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt. Abhängig vom Erfassungszeitpunkt des Differenzdrucks besteht daher die Möglichkeit, dass der Differenzdruck erlangt wird, wenn der Differenzdruck hoch ist, wobei eine fehlerhafte Bestimmung vorgenommen wird. Daher kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S 104 den Differenzdruck und den geschätzten Differenzdruckwert zu den vorbestimmten Abständen während des Beobachtungszeitraums vergleichen, einen integrierten Differenzwert durch Integrieren der Differenzen berechnen, bestimmen, ob der integrierte Differenzwert gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert ist, und basierend auf dem Ergebnis bestimmen, dass die Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Alternativ kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S104 1 oder lokale Minimumwerte der erlangten Differenz während des Beobachtungszeitraums erlangen, und kann eine Bestimmung vornehmen, indem die lokalen Minimumwerte mit dem geschätzten Differenzdruckwert verglichen werden. Ferner kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S104 den Minimumwert der Differenz für jede Zeiteinheit während des Beobachtungszeitraums erlangen und den Minimumwert mit dem geschätzten Differenzdruckwert vergleichen, um die Bestimmung vorzunehmen. Wie vorher beschrieben, kann die Differenz zu diesem Zeitpunkt integriert werden, um einen integrierten Differenzwert zu berechnen, und die Bestimmung kann basierend auf dem integrierten Differenzwert vorgenommen werden. Durch Ausführen irgendeiner dieser Verfahren in Schritt S 104, kann die Verringerung der Bestimmungsgenauigkeit unterdrückt werden, selbst falls sich der Differenzdruck verringert, während er pulsiert, wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt.
Der geschätzte Differenzdruckwert ist gemäß der ersten Kühlmitteltemperatur und der Drehzahl eingestellt. Genauer ausgedrückt, schätzt die Steuervorrichtung 50 die Kühlmittel-Strömungsrate aus der Drehzahl und spezifiziert den Zusammenhang L1 bis L3 zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem geschätzten Differenzdruckwert aus dem Kennfeld, das in 3 veranschaulicht ist, basierend auf der ersten Kühlmitteltemperatur. Anschließend spezifiziert die Steuervorrichtung 50 den geschätzten Differenzdruckwert aus der geschätzten Kühlmittel-Strömungsrate mit Bezug zu den spezifizierten Zusammenhängen L1 bis L3. Selbst wenn sich die erste Kühlmitteltemperatur oder die Drehzahl ändern, wird daher die Leckage des Kühlmittels unter Verwendung des geschätzten Differenzdruckwerts entsprechend der Änderung bestimmt, wobei dadurch eine fehlerhafte Bestimmung unterdrückt werden kann. Selbst wenn sich die Drehzahl ändert, ist es ferner nicht notwendig, die Drehzahl für die Beobachtung auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit einzustellen, da der geschätzte Differenzdruckwert, der der Änderung entspricht, verwendet wird. D. h., die Steuervorrichtung 50 kann die Leckage des Kältemittels bzw. Kühlmittels immer bestimmen.
Die Steuervorrichtung 50 nimmt die Bestimmung basierend auf der Differenz zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Differenzdruckwert vor. Daher muss die Steuervorrichtung 50 keinen Größenzusammenhang zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Differenzdruckwert bestimmen, um die Leckage des Kühlmittels zu bestimmen, wobei die Verarbeitung vereinfacht wird. Ferner kann ein Druckverlust im Vergleich zu einem Fall verringert werden, in welchem ein Strömungsratensensor für das Messen der Kühlmittel-Strömungsrate im Inneren des Kühlmittel-Strömungspfadss 30 vorgesehen ist. Da eine Änderung im Kühlmittel-Druck früher als die Änderung in der Kühlmittel-Strömungsrate erfasst werden kann, kann ferner die Leckage des Kühlmittels schneller erfasst werden.
Zweite Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform wird die Leckage des Kühlmittels basierend auf dem Differenzdruck zwischen dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 hindurchtritt, und dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurchtritt, erfasst. Bei einer zweiten Ausführungsform wird ein Druck des Kühlmittels an irgendeinem Abschnitt eines Kühlmittel-Strömungspfads 30 erfasst, wobei eine Leckage des Kühlmittels basierend auf einem erfassten Kühlmittel-Druck erfasst wird. Dies wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, ist ein erster Drucksensor 91 in einem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 des Kühlmittel-Strömungspfads 30 vorgesehen. Der erste Drucksensor 91 erfasst einen ersten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in einer Umgebung einer Einströmöffnung einer Kühlmittelpumpe 40 in dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 hindurchtritt. Der erste Kühlmittel-Druck, der durch den ersten Drucksensor 91 erfasst wird, wird zu einer Steuervorrichtung 50 ausgegeben.
Ein Erfassungsprozess zum Erfassen der Leckage des Kühlmittels bei der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug zu 6 beschrieben. Die Steuervorrichtung 50 führt den Erfassungsprozess in jedem vorbestimmten Durchführungszyklus durch. Die Steuervorrichtung 50 erlangt den ersten Kühlmittel-Druck von dem ersten Drucksensor 91 (Schritt S201). Die Steuervorrichtung 50 erlangt die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 und erlangt eine Temperatur (im Folgenden eine zweite Kühlmitteltemperatur) des Kühlmittels in dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 von einem zweiten Temperatursensor 43 (Schritt S202).
Die Steuervorrichtung 50 spezifiziert einen Druckschätzwert (im Folgenden ein erster Druckschätzwert) eines ersten Kühlmittel-Drucks des Kühlmittels, das in einer Umgebung der Einströmöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt, basierend auf der Drehzahl und der zweiten Kühlmitteltemperatur (Schritt S203). Genauer ausgedrückt, schätzt die Steuervorrichtung 50 eine Kühlmittel-Strömungsrate aus der Drehzahl. Ein Kennfeld, das den Zusammenhang L11 bis L13 zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem ersten Druckschätzwert angibt, wie in 7 gezeigt, ist in dem ROM der Steuervorrichtung 50 gespeichert. Das Kennfeld wird durch ein Experiment oder dergleichen erlangt und wird vorab gespeichert. Da sich der Zusammenhang zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem ersten Druckschätzwert abhängig von der zweiten Kühlmitteltemperatur ändert, wird der Zusammenhang zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem ersten Druckschätzwert für jede zweite Kühlmitteltemperatur gespeichert. In 7 ist der Zusammenhang L11, wenn die zweite Kühlmitteltemperatur eine Temperatur T11 ist, durch eine gestrichelte Linie angegeben, ist der Zusammenhang L12, wenn die zweite Kühlmitteltemperatur eine Temperatur T12 (> T11) ist, durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie angegeben, und ist der Zusammenhang L13, wenn die zweite Kühlmitteltemperatur eine Temperatur T13 (> T12) ist, durch eine durchgezogene Linie angegeben. In 7 sind drei Typen von Kühlmitteltemperaturen angegeben, wobei diese willkürlich geändert werden können.
Die Steuervorrichtung 50 spezifiziert den Zusammenhang L11 bis L13 zwischen der Kühlmittel-Strömungsrate und dem ersten Druckschätzwert aus dem Kennfeld basierend auf der erlangten zweiten Kühlmitteltemperatur. Anschließend spezifiziert die Steuervorrichtung 50 den ersten Druckschätzwert aus der geschätzten Kühlmittel-Strömungsrate mit Bezug zu den spezifizierten Zusammenhängen L11 bis L13.
Anschließend vergleicht die Steuervorrichtung 50 den ersten Kühlmittel-Druck, der von dem ersten Drucksensor 91 erlangt wird, mit dem ersten Druckschätzwert, der in Schritt S203 spezifiziert wird, und bestimmt, ob eine Abnormität vorliegt (Schritt S204). Obwohl eine Differenz zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem Differenzdruck vorliegt, und eine Differenz zwischen dem ersten Druckschätzwert und dem geschätzten Differenzdruckwert vorliegt, ist das Bestimmungsverfahren im Wesentlichen gleich wie bei der Beschreibung des Schritts S104, die vorher beschrieben wurde, und daher wird die Beschreibung von Schritt S104 stattdessen verwendet und hier auf eine genaue Beschreibung verzichtet.
Wenn bestimmt wird, dass eine Abnormität vorliegt (Schritt S204: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob der erste Kühlmittel-Druck niedriger als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S205). Wenn bestimmt wird, dass der erste Kühlmittel-Druck niedriger als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S204: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt und führt eine Fehlerverarbeitung zum Umgang mit der Leckage des Kühlmittels durch (Schritt S206). Anschließend ist der Erfassungsprozess abgeschlossen. Wenn der erste Kühlmittel-Druck ein negativer Druck ist, kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S206 eine Leckagestelle basierend auf einem Betrag des negativen Drucks schätzen. D. h., ein Druck an der Leckagestelle ist der gleiche wie ein atmosphärischer Druck (normalerweise 0 kPa), und je länger ein Abstand von der Leckagestelle zu dem ersten Drucksensor 91 ist, desto größer ist der negative Druck. Daher kann eine Position der Leckagestelle durch Abschätzen des Abstands von der Leckagestelle zu dem ersten Drucksensor 91 basierend auf dem Betrag des negativen Drucks geschätzt werden.
Auf der anderen Seite bestimmt die Steuervorrichtung 50, wenn bestimmt wird, dass der erste Kühlmittel-Druck höher als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S205: NEIN), dass irgendeine Abnormität aufgetreten ist und führt eine Fehlerverarbeitung durch (Schritt S207). Anschließend ist der Erfassungsprozess abgeschlossen. Es wird angenommen, dass irgendeine Abnormität auftritt, beispielsweise eine Abnormität, bei welcher der Kühlmittel-Strömungspfad 30 an irgendeiner Position blockiert ist, eine Abnormität, bei welcher das Drehventil 70 fixiert ist, oder eine Abnormität, bei welcher Kavitation auftritt. Wenn bestimmt wird, dass keine Abnormität auftritt (Schritt S204: NEIN), beendet die Steuervorrichtung 50 den Erfassungsprozess.
Die zweite Ausführungsform kann die folgenden Effekte vorsehen.
Unabhängig davon, wie das Kühlmittel zu dem Radiator-Strömungspfad 33 und dem Bypass-Strömungspfad 34 verteilt wird, tritt das gesamte Kühlmittel durch die Einströmöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurch. Daher erfasst die Steuervorrichtung 50 den ersten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in der Umgebung der Einströmöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt, und bestimmt eine Abnormität basierend auf dem ersten Kühlmittel-Druck. Daher kann die Steuervorrichtung 50 immer bestimmen, ob das Kühlmittel normal zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird. Da nur der erste Kühlmittel-Druck erfasst wird, kann die Konfiguration im Vergleich zu einer Konfiguration beim Erfassen des Differenzdrucks ferner vereinfacht werden.
Zudem kann in Schritt S204, ähnlich zu dem Schritt S 104, unter Verwendung eines integrierten Differenzwerts, eines Minimumwerts, oder eines lokalen Minimumwerts die Verringerung der Bestimmungsgenauigkeit unterdrückt werden, selbst wenn sich der erste Kühlmittel-Druck während des Pulsierens verringert, wenn die Kühlmittel-Leckage auftritt.
Der erste Druckschätzwert wird gemäß der zweiten Kühlmitteltemperatur und der Drehzahl eingestellt. Selbst wenn sich die zweite Kühlmitteltemperatur oder die Drehzahl ändern, kann daher eine fehlerhafte Bestimmung unter Verwendung des ersten Druckschätzwerts, der der Änderung entspricht bzw. folgt, unterdrückt werden. Selbst wenn sich die Drehzahl ändert, ist es zudem nicht notwendig, die Drehzahl auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit für die Beobachtung einzustellen, da der erste Druckschätzwert, der der Änderung entspricht, verwendet wird. D. h., die Steuervorrichtung 50 kann die Leckage des Kältemittels immer bestimmen.
In Schritt S206, wenn der erste Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in der Umgebung der Einströmöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt, der negative Druck ist, kann die Steuervorrichtung 50 die Leckagestelle basierend auf dem Betrag des negativen Drucks schätzen. Wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, kann daher problemlos eine Reparatur ausgeführt werden. Wenn bestimmt wird, dass der erste Kühlmittel-Druck höher als der erste Druckschätzwert ist, kann die Steuervorrichtung 50 zudem bestimmen, dass irgendeine von einer Abnormität, dass der Kühlmittel-Strömungspfad 30 an irgendeiner Stelle blockiert ist, einer Abnormität, dass das Drehventil 70 festhängt, und einer Abnormität, dass Kavitation auftritt, aufgetreten ist. Daher kann ein abnormer Abschnitt problemlos spezifiziert werden.
Dritte Ausführungsform
Bei einer dritten Ausführungsform wird, im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform, ein Druck eines Kühlmittels erfasst, das in einer Umgebung einer Auslassöffnung eine Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt. Im Folgenden werden hauptsächlich die Unterschiede zur zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 8 gezeigt, ist ein zweiter Drucksensor 92 in einem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 des Kühlmittel-Strömungspfads 30 vorgesehen. Der zweite Drucksensor 92 erfasst einen zweiten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in einer Umgebung der Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 in dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 hindurchtritt. Der zweite Kühlmittel-Druck, der durch den zweiten Drucksensor 92 erfasst wird, wird zu einer Steuervorrichtung 50 ausgegeben.
Ein Erfassungsprozess zum Erfassen einer Leckage eines Kühlmittels bei der dritten Ausführungsform wird mit Bezug zu 9 beschrieben. Die Schritte S301 bis S304 enthalten eine Differenz zwischen dem ersten Kältemittel-Druck und dem zweiten Kältemittel-Druck und eine Differenz zwischen dem ersten Druckschätzwert und dem zweiten Druckschätzwert, jedoch sind andere Beschreibungen im Wesentlichen die gleichen wie die bei der zweiten Ausführungsform, wobei auf deren Beschreibung verzichtet wird. Ein zweiter Druckschätzwert ist ein Druckschätzwert des zweiten Kühlmittel-Drucks des Kühlmittels, das in der Umgebung der Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt.
Wenn bestimmt wird, dass eine Abnormität vorliegt (Schritt S304: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob der zweite Kühlmittel-Druck niedriger als der zweite Druckschätzwert ist (Schritt S305). Wenn bestimmt wird, dass der zweite Kühlmittel-Druck niedriger als der zweite Druckschätzwert ist (Schritt S305: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage des Kühlmittels oder der Ausfall der Kühlmittelpumpe 40 aufgetreten sind und führt eine Fehlerverarbeitung für den Umgang mit der Abnormität durch (Schritt S306).
Auf der anderen Seite bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass irgendeine Abnormität aufgetreten ist, wenn bestimmt wird, dass der zweite Kühlmittel-Druck höher als der zweite Druckschätzwert ist (Schritt S305: NEIN), und führt eine Fehlerverarbeitung durch (Schritt S307). Die Abnormität wird als eine Abnormität, bei welcher der Kühlmittel-Strömungspfad 30 verstopft ist, oder als eine Abnormität, bei welcher das Drehventil 70 fixiert ist, angenommen. Wenn bestimmt wird, dass keine Abnormität vorliegt (Schritt S304: NEIN), beendet die Steuervorrichtung 50 den Erfassungsprozess.
Die dritte Ausführungsform kann die folgenden Effekte vorsehen.
Unabhängig davon, wie das Kühlmittel zu einem Radiator-Strömungspfad 33 und einem Bypass-Strömungspfad 34 verteilt wird, tritt das gesamte Kühlmittel durch die Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurch. Daher erfasst die Steuervorrichtung 50 den zweiten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in der Umgebung der Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt, und bestimmt eine Abnormität basierend auf dem zweiten Kühlmittel-Druck. Daher kann die Steuervorrichtung 50 immer bestimmen, ob das Kühlmittel normal zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird. Da nur der zweite Kühlmittel-Druck erfasst wird, kann die Konfiguration ferner im Vergleich zu einer Konfiguration beim Erfassen des Differenzdrucks vereinfacht werden.
Zudem kann in Schritt S304, ähnlich zu dem Schritt S 104, unter Verwendung eines integrierten Differenzwerts, eines Minimumwerts, oder eines lokalen Minimumwerts, eine Verringerung der Bestimmungsgenauigkeit unterdrückt werden, selbst wenn sich der zweite Kühlmittel-Druck während des Pulsierens verringert, wenn die Kühlmittel- Leckage auftritt.
Der zweite Druckschätzwert wird gemäß der zweiten Kühlmitteltemperatur und der Drehzahl eingestellt. Daher kann eine fehlerhafte Bestimmung unter Verwendung des zweiten Druckschätzwerts, der der Änderung entspricht, unterdrückt werden, selbst wenn sich die zweite Kühlmitteltemperatur oder die Drehzahl ändern. Selbst wenn sich die Drehzahl ändert, ist es zudem nicht notwendig die Drehzahl auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit für die Beobachtung einzustellen, da der zweite Druckschätzwert, der der Änderung entspricht, verwendet wird. D. h., die Steuervorrichtung 50 kann die Leckage des Kältemittels immer bestimmen.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Kühlmittel-Druck höher als der zweite Druckschätzwert ist, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, dass eine Abnormität, bei welcher der Kühlmittel-Strömungspfad 30 an irgendeiner Stelle verstopft ist, oder eine Abnormität, bei welcher das Drehventil 70 festhängt, auftritt. Daher kann ein abnormer Abschnitt problemlos spezifiziert werden.
Vierte Ausführungsform
Bei einer vierten Ausführungsform wird im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform ein Druck eines Kühlmittels, das in einer Umgebung einer Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a einer Brennstoffzelle 20 hindurchtritt, erfasst. Im Folgenden werden hauptsächlich die Unterschiede zur zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 10 gezeigt, ist ein dritter Drucksensor 93 in einem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 eines Kühlmittel-Strömungspfads 30 vorgesehen. Der dritte Drucksensor 93 erfasst einen Druck des Kühlmittels, das in der Umgebung der Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 im Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 hindurchtritt. Im Folgenden wird der Druck als ein dritter Kühlmittel-Druck bezeichnet. Der dritte Kühlmittel-Druck, der durch den dritten Drucksensor 93 erfasst wird, wird zu einer Steuervorrichtung 50 ausgegeben.
Ein Erfassungsprozess zum Erfassen einer Leckage des Kühlmittels bei der vierten Ausführungsform wird mit Bezug zu 11 beschrieben. Die Schritte S401 bis S404 enthalten eine Differenz zwischen einem ersten Kühlmittel-Druck und dem dritten-Kühlmitteldruck und eine Differenz zwischen einem ersten Druckschätzwert und einem dritten Druckschätzwert, jedoch sind weitere Beschreibungen im Wesentlichen gleich zu denen der zweiten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung davon verzichtet wird. Der dritte Druckschätzwert ist ein Druckschätzwert des dritten Kühlmittel-Drucks des Kühlmittels, das in der Umgebung der Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 hindurchtritt.
Wenn bestimmt wird, dass eine Abnormität vorliegt (Schritt S404: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob der dritte Kühlmittel-Druck niedriger als der dritte Druckschätzwert ist (Schritt S405). Wenn bestimmt wird, dass der dritte Kühlmittel-Druck niedriger als der dritte Druckschätzwert ist (Schritt S405: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt und führt eine Fehlerverarbeitung für den Umgang mit der Leckage des Kühlmittels durch (Schritt S406). In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 50 zudem spezifizieren, dass die Leckage des Kühlmittels zwischen der Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 und der Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 auftritt. Zudem kann die Steuervorrichtung 50 schätzen, dass ein Strömungsrate des Kühlmittels, das zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, niedrig ist.
Auf der anderen Seite bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass irgendeine Abnormität aufgetreten ist und führt eine Fehlerverarbeitung durch (Schritt S407), wenn bestimmt wird, dass der dritte Kühlmittel-Druck höher als der dritte Druckschätzwert ist (Schritt S405: NEIN). Die Abnormität wird als eine Abnormität, bei welcher der Kühlmittel-Strömungspfad 30 verstopft ist, oder als eine Abnormität, bei welcher das Drehventil 70 fixiert ist, angenommen. Wenn bestimmt wird, dass keine Abnormität vorliegt (Schritt S404: NEIN), beendet die Steuervorrichtung 50 den Erfassungsprozess.
Gemäß der vierten Ausführungsform können Effekte, die gleich zu den Effekten der dritten Ausführungsform sind, erreicht werden. Bei der vierten Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 50 zudem spezifizieren, dass die Leckage des Kühlmittels zwischen der Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 und der Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 auftritt, wenn bestimmt wird, dass der Kühlmittel-Druck niedriger als der dritte Druckschätzwert ist. Zudem kann die Steuervorrichtung 50 schätzen, dass eine Strömungsrate des Kühlmittels, das zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, niedrig ist.
Fünfte Ausführungsform
Bei der fünften Ausführungsform wird die Leckage des Kühlmittels basierend auf dem Differenzdruck zwischen dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung 21a der Brennstoffzelle 20 hindurchtritt, und dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Abführungsöffnung 21b hindurchtritt. Bei der fünften Ausführungsform werden Drücke des Kühlmittels in drei Abschnitten eines Kühlmittel-Strömungspfads 30 erfasst, wobei eine Leckage des Kühlmittels basierend auf den erfassten Kühlmittel-Drücken erfasst wird. Dies wird nachstehend im Detail beschrieben.
Wie in 12 gezeigt, ist ein erster Drucksensor 91 in einem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 des Kühlmittel-Strömungspfads 30 vorgesehen. Der erste Drucksensor 91 erfasst einen ersten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das in einer Umgebung einer Einströmöffnung einer Kühlmittelpumpe 40 in dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 hindurchtritt. Ein vierter Drucksensor 94 ist in einem Radiator-Strömungspfad 33 vorgesehen. Der vierte Drucksensor 94 erfasst einen Druck des Kühlmittels, das in einer Umgebung eines Endabschnitts eines Kühlmittel-Zufuhrpfads 31 des Radiators 60 in dem Radiator-Strömungspfad 33 hindurchtritt. Der vierte Drucksensor 94 ist von dem Radiator 60 in Richtung des Kühlmittel-Zufuhrpfads 31 verschoben. Im Folgenden wird der Druck als ein vierter Kältemittel-Druck bezeichnet.
Ein fünfter Drucksensor 95 ist in einem Bypass-Strömungspfad 34 vorgesehen. Der fünfte Drucksensor 95 erfasst einen Druck des Kühlmittels, das nahe an einem Endabschnitt an dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31 (der Endabschnitt entgegengesetzt zu dem Drehventil 70) in dem Bypass-Strömungspfad 34 hindurchtritt. Im Folgenden wird der Druck als ein fünfter Kühlmittel-Druck bezeichnet. Jeder erfasste Kühlmittel-Druck wird zu der Steuervorrichtung 50 ausgegeben.
Ein Erfassungsprozess zum Erfassen einer Leckage des Kühlmittels bei der fünften Ausführungsform wird mit Bezug zu 13 beschrieben. Die Steuervorrichtung 50 führt den Erfassungsprozess zu jedem vorbestimmten Durchführungszyklus durch.
Die Steuervorrichtung 50 erlangt die entsprechenden Kühlmittel-Drücke von dem ersten Drucksensor 91, dem vierten Drucksensor 94 und dem fünften Drucksensor 95 (Schritt S501). Zudem erlangt die Steuervorrichtung 50 eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 und erlangt eine zweite Kühlmitteltemperatur (Schritt S502).
Die Steuervorrichtung 50 spezifiziert den ersten Druckschätzwert basierend auf der Drehzahl und die zweite Kühlmitteltemperatur auf die gleiche Weise wie in Schritt S203 bei der zweiten Ausführungsform (Schritt S503). Anschließend vergleicht die Steuervorrichtung 50 den ersten Kühlmittel-Druck mit dem ersten Druckschätzwert auf die gleiche Weise wie in Schritt S204, und bestimmt, ob eine Abnormität vorliegt (Schritt S504).
Wenn bestimmt wird, dass eine Abnormität vorliegt (Schritt S504: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob der erste Kühlmitteldruck niedriger als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S505). Wenn bestimmt wird, dass der erste Kühlmittel-Druck niedriger als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S505: JA), bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt, berechnet einen Differenzdruck zwischen den entsprechenden Kühlmittel-Drücken, die in Schritt S501 erlangt werden, und schätzt eine Leckagestelle des Kühlmittels basierend auf dem Differenzdruck (Schritt S506). In Schritt S506 vergleicht die Steuervorrichtung 50 einen Differenzdruck zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem vierten Kühlmittel-Druck mit einem Differenzdruck zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem fünften Kühlmittel-Druck, um Verteilungsbeträge (geschätzte Verteilungsbeträge) zwischen einer Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Radiator-Strömungspfad 33 hindurchtritt, und einer Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Bypass-Strömungspfad 34 hindurchtritt, zu schätzen. Ferner spezifiziert die Steuervorrichtung 50 die tatsächlichen Verteilungsbeträge basierend auf einem Öffnungsgrad des Drehventils 70.
Anschließend vergleicht die Steuervorrichtung 50 die geschätzten Verteilungsbeträge mit den tatsächlichen Verteilungsbeträgen und wenn ein Verhältnis der Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Radiator-Strömungspfad 33 hindurchtritt, niedrig ist, schätzt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage an einem Abschnitt des Radiator-Strömungspfads 33 auftritt. Auf der anderen Seite schätzt die Steuervorrichtung 50, dass die Leckage an irgendeinen Abschnitt des Bypass-Strömungspfads 34 auftritt, wenn das Verhältnis der Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Bypass-Strömungspfad 34 hindurchtritt, niedrig ist. Wenn sich die geschätzten Verteilungsbeträge und die tatsächlichen Verteilungsbeträge nicht ändern, schätzt die Steuervorrichtung 50 ferner, dass die Leckage in irgendeinem von dem Kühlmittel-Zufuhrpfad 31, dem Kühlmittel-Abführungspfad 32 und dem zelleninternen Strömungspfad 21 auftritt. Die geschätzte Stelle wird benachrichtigt oder in einer externen Vorrichtung oder dergleichen gespeichert. Wenn der erste Kühlmittel-Druck ein negativer Druck ist, kann die Steuervorrichtung 50 in Schritt S506 einen Abstand zu der Leckagestelle basierend auf einem Betrag des negativen Drucks auf die gleiche Weise wie in Schritt S206 schätzen. Danach wird ein Fehlerprozess für den Umgang mit der Leckage des Kühlmittels durchgeführt (Schritt S507).
Auf der anderen Seite bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass irgendeine Abnormität aufgetreten ist und führt eine Fehlerverarbeitung durch (Schritt S508), wenn bestimmt wird, dass der erste Kühlmittel-Druck höher als der erste Druckschätzwert ist (Schritt S505: NEIN). Es wird angenommen, dass irgendeine Abnormität auftritt, die beispielsweise eine Abnormität, bei welcher der Kühlmittel-Strömungspfad 30 an irgendeiner Stelle blockiert ist, eine Abnormität, bei welcher das Drehventil 70 fixiert ist, oder eine Abnormität, bei welcher Kavitation auftritt, ist. Wenn bestimmt wird, dass keine Abnormität vorliegt (Schritt S504: NEIN), beendet die Steuervorrichtung 50 den Erfassungsprozess.
Bei der fünften Ausführungsform können zusätzlich zu den Effekten, die gleich zu denen der zweiten Ausführungsform sind, die folgenden Effekte erreicht werden. D. h., wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt, kann die Steuervorrichtung 50 basierend auf dem Differenzdruck zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem vierten Kühlmittel-Druck und dem Differenzdruck zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem fünften Kühlmittel-Druck schätzen, ob die Leckage des Kühlmittels an irgendeiner Position des Kühlmittel-Strömungspfads 30 auftritt. Demzufolge können die Zeit und der Aufwand für eine Reparatur verringert werden. Wenn der Abstand zu der Leckagestelle basierend auf einem Betrag des negativen Drucks geschätzt wird, kann zudem die Leckage problemlos spezifiziert werden.
Weitere Ausführungsformen
Bei den vorherigen Ausführungsformen ändert sich ein Druck eines Kühlmittels entsprechend, wenn eine Drehzahl verändert wird. Aus diesem Grund kann sich die Bestimmungsgenauigkeit in einem Fall, in welchem eine Abnormität, wie etwa eine Leckage des Kühlmittels, basierend auf einem Differenzdruck oder einem Kühlmittel-Druck bestimmt wird, verringern, falls ein Änderungszeitpunkt der Drehzahl und ein Bestimmungszeitpunkt miteinander überlappen. Bei den vorherigen Ausführungsformen kann daher ein Beobachtungszeitraum, bei welchem die Drehzahl konstant ist, eingestellt werden, wenn eine Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass eine Abnormität, die die Leckage des Kühlmittels oder dergleichen umfasst, auftritt, wobei die Steuervorrichtung 50 bestimmen kann, ob eine Abnormität erneut in dem Beobachtungszeitraum auftritt. Dementsprechend kann die Bestimmungseffizienz verbessert werden.
Wenn die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad 30 fließt, nahe 0 ist, ist bei der ersten Ausführungsform der Differenzdruck ebenso nahe 0. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 50 fälschlicherweise bestimmen, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt, selbst falls die Leckage des Kühlmittels nicht auftritt. Bei der ersten Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 50 daher die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 temporär erhöhen, den Differenzdruck erneut erlangen, und bestimmen ob die Leckage des Kühlmittels auftritt, wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt, wenn der Differenzdruck gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. D. h., durch Erhöhen der Drehzahl erhöht sich die Kühlmittel-Strömungsrate, wobei sich der Differenzdruck ebenso erhöht. Daher kann die Bestimmungsgenauigkeit verbessert werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Wert des Differenzdrucks selbst klein und die Differenz vom Differenzdruck wird klein, selbst wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Zahl ist, d. h., wenn die Strömungsrate des Kühlmittels gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Betrag ist, wie in 3 und dergleichen gezeigt. D. h., die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung erhöht sich. Daher kann die Steuervorrichtung 50 bei der ersten Ausführungsform die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 temporär erhöhen, den Differenzdruck erneut erlangen, und bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels auftritt, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist. D. h., durch Erhöhen der Drehzahl, erhöht sich die Kühlmittel-Strömungsrate, wobei sich der Differenzdruck ebenso erhöht. Daher kann die Bestimmungsgenauigkeit verbessert werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Wert des Differenzdrucks selbst klein und die Differenz vom Differenzdruck wird klein, selbst wenn die Leckage des Kühlmittels auftritt, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist, d. h., wenn die Strömungsrate des Kühlmittels gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Betrag ist, wie in 3 und dergleichen gezeigt. D. h., die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung erhöht sich. Daher können in Schritt S104 verschiedene Schwellwerte (der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert) gemäß der Drehzahl korrigiert werden. D. h., die verschiedenen Schwellwerte können korrigiert werden, um kleiner zu sein, wenn die Drehzahl kleiner ist. Dementsprechend kann die Bestimmungseffizienz verbessert werden.
In Schritt S104 der ersten Ausführungsform können die verschiedenen Schwellwerte (der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert) gemäß der ersten Kühlmitteltemperatur korrigiert werden. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Bestimmung infolge einer Differenz bei der ersten Kühlmitteltemperatur unterdrückt werden.
Bei der zweiten bis fünften Ausführungsform wird ein Wert des Kühlmittel-Drucks selbst klein, und die Differenz von dem Kühlmittel-Druck wird klein, selbst wenn eine Abnormität auftritt, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist, d. h., wenn die Strömungsrate des Kühlmittels gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Betrag ist, wie in 7 und dergleichen gezeigt. D. h., die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung erhöht sich. Wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass eine Abnormität aufgetreten ist, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist, kann die Steuervorrichtung 50 daher die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 40 temporär erhöhen, den Kühlmittel-Druck erneut erlangen, und bestimmen, ob eine Abnormität aufgetreten ist. D. h., durch Erhöhen der Drehzahl, erhöht sich die Kühlmittel-Strömungsrate, wobei sich der Kühlmittel-Druck ebenso erhöht. Daher kann die Bestimmungsgenauigkeit verbessert werden.
Bei der zweiten bis fünften Ausführungsform wird ein Wert des Kühlmittel-Drucks selbst klein, und die Differenz des Kühlmittel-Drucks wird klein, selbst wenn eine Abnormität auftritt, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist, d. h., wenn die Strömungsrate des Kühlmittels gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Betrag ist, wie in 7 und dergleichen gezeigt. D. h., die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung erhöht sich. Daher können die verschiedenen Schwellwerte (der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert) in den Schritten S204, S304, S404, und S504 gemäß der Drehzahl korrigiert werden. D. h. die verschiedenen Schwellwerte können korrigiert werden, um kleiner zu sein, wenn die Drehzahl kleiner ist. Dementsprechend kann die Bestimmungseffizienz verbessert werden.
In den Schritten S204, S304, S404, und S504 der zweiten bis fünften Ausführungsformen können die verschiedenen Schwellwerte (der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert) gemäß der zweiten Kühlmitteltemperatur korrigiert werden. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Bestimmung infolge einer Differenz bei der zweiten Kühlmitteltemperatur unterdrückt werden.
In Schritt S104, Schritt S204, Schritt 304, Schritt 404 und Schritt S504 der vorherigen Ausführungsformen, kann der lokale Minimumwert mittels Differenzierens spezifiziert werden.
Bei der ersten Ausführungsform fluktuiert der Druck des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Abführungspfad 32 hindurchtritt, im Allgemeinen nicht wesentlich und stellt einen stabilen Zustand dar, wenn keine Abnormität auftritt. Daher wird der Druck des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Abführungspfad 33 hindurchtritt, durch einen Drucksensor oder dergleichen erfasst. Anschließend, wenn der Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Abführungspfad 32 hindurchtritt, bei der Kühlmittel-Strömungsrate fluktuiert, oder wenn der Kühlmittel-Druck in einem Bereich des atmosphärischen Drucks (innerhalb eines vorbestimmten Bereichs) verbleibt, kann die Steuervorrichtung 50 schätzen, dass eine Abnormität (ein Ausfall oder eine Unterbrechung) des Differenzdruck-Sensors 80 aufgetreten ist. In einem solchen Fall kann die Steuervorrichtung 50 die Drehzahl erhöhen, um genauer zu bestimmen, ob eine Abnormität in dem Differenzdruck-Sensor 80 aufgetreten ist.
Bei den vorherigen Ausführungsformen können der erste Drucksensor 91 und der zweite Drucksensor 92 den ersten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das durch die Einströmöffnung hindurchtritt, und den zweiten Kühlmittel-Druck des Kühlmittels, das durch die Auslassöffnung der Kühlmittelpumpe 40 hindurchtritt, erlangen, einen Differenzdruck zwischen dem ersten Kühlmittel-Druck und dem zweiten Kühlmittel-Druck berechnen, und einen Ausfall der Kühlmittelpumpe 40 basierend auf dem Differenzdruck bestimmen. Ob die Strömungsrate des Kühlmittels, das zu der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, ausreichend ist, kann basierend auf dem Differenzdruck bestimmt werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Bestimmung basierend auf dem Vergleich zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Differenzdruckwert vorgenommen. Als weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 50 jedoch bestimmen, dass die Leckage in einem Fall aufgetreten ist, in welchem der Differenzdruck um einen Bestimmungsschwellwert oder mehr scharf abgefallen ist, selbst wenn die Drehzahl gleich ist. Der Bestimmungsschwellwert kann gemäß der Drehzahl und der Kühlmitteltemperatur eingestellt sein.
Bei der zweiten Ausführungsform wird die Bestimmung basierend auf dem Vergleich zwischen dem Kühlmittel-Druck und dem Druckschätzwert vorgenommen. Als weiteres Beispiel bestimmt die Steuervorrichtung 50 jedoch, dass die Leckage unter einer Bedingung aufgetreten ist, bei welcher der Kühlmittel-Druck um einen Bestimmungsschwellwert oder mehr scharf abgefallen ist, selbst wenn die Drehzahl gleich ist. Der Bestimmungsschwellwert kann gemäß der Drehzahl und der Kühlmitteltemperatur eingestellt sein.
Bei der fünften Ausführungsform können die Kühlmittel-Drücke an vier oder mehr Stellen erfasst werden, können ein Differenzdruck zwischen den erfassten Kühlmittel-Drücken berechnet werden, und kann die Kühlmittel-Leckagestelle geschätzt werden.
Wenn die Steuervorrichtung 50 schätzt, dass die geschätzte Leckagestelle in einem von dem Radiator-Strömungspfad 33 und dem Bypass-Strömungspfad 34 auftritt, kann die Steuervorrichtung 50 bei der fünften Ausführungsform das Drehventil 70 derart steuern, dass das gesamte Kühlmittel in den anderen Strömungspfad fließt, für welchen geschätzt wird, dass die Leckagestelle nicht auftritt. Dementsprechend können die Abnormitätsverarbeitung (Leistungserzeugungsbeschränkung oder dergleichen) der Kraftstoffzelle 20 verzögert werden.
Bei der fünften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 50 das Drehventil 70 durch Korrigieren der Verteilungsbeträge basierend auf einer Abweichung der Kühlmitteltemperatur (eine Abweichung zwischen einem eingestellten Wert und einer tatsächlichen Temperatur) und einer Verknappung der Verteilungsbeträge basierend auf der Leckage steuern, wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die Leckage des Kühlmittels auftritt. Beispielsweise können die Verteilungsbeträge zu dem Radiator-Strömungspfad 33 derart korrigiert werden, dass sich die Verteilungsbeträge erhöhen, wenn die Kühlmitteltemperatur höher als ein eingestellter Wert ist, weil eine Leckage in dem Radiator-Strömungspfad 33 auftritt und die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Radiator-Strömungspfad 33 fließt, klein ist. Dementsprechend kann die Abnormitätsverarbeitung (Leistungserzeugungsbeschränkung oder dergleichen) der Brennstoffzelle 20 verzögert werden.
Obwohl die Offenbarung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es so zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen und Strukturen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Während die verschiedenen Elemente in verschiedenen Kombinationen und Konfiguration gezeigt sind, welche beispielhaft sind, sind zudem weitere Kombinationen und Konfiguration, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element umfassen, ebenso innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020197410 [0001]
JP 2018041688 A [0004]

Claims

Batteriesystem (10), das konfiguriert ist, eine Batterievorrichtung (20) zu kühlen, indem ein Kühlmittel zu der Batterievorrichtung zugeführt wird, wobei das Batteriesystem aufweist: einen Kühlmittel-Strömungspfad (30), durch welchen das Kühlmittel zirkuliert; eine Kühlmittelpumpe (40), die konfiguriert ist, einen Fluss des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu steuern, um das Kühlmittel zwischen der Batterievorrichtung und dem Kühlmittel-Strömungspfad zu zirkulieren; einen Differenzdruck-Sensor (80), der konfiguriert ist, einen Differenzdruck zwischen einem Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Zufuhröffnung (21a) von dem Kühlmittel-Strömungspfad zu der Batterievorrichtung hindurchtritt, und einem Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Abführungsöffnung (21b) von der Batterievorrichtung zu dem Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, erfasst; und eine Bestimmungseinheit (50), die konfiguriert ist, basierend auf einem Vergleich zwischen einem Differenzdruck, der von dem Differenzdruck-Sensor erlangt wird, und einem geschätzten Wert, der vorab gespeichert ist, zu bestimmen, ob eine Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Batteriesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: Differenzen zu erhalten, wobei jede davon eine Differenz zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Wert ist und durch Vergleichen des Differenzdrucks, der von dem Differenzdruck-Sensor erlangt wird, mit dem geschätzten Wert, der vorab gespeichert ist, erhalten wird; einen integrierten Differenzwert durch Integrieren der Differenzen zu berechnen; und basierend auf dem integrierten Differenzwert zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Batteriesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, den geschätzten Wert mit einem Minimumwert aus den Differenzdrücken, die durch den Differenzdruck-Sensor innerhalb eines vorbestimmten Beobachtungszeitraums erfasst werden, zu vergleichen.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe zu erhöhen und anschließend neu zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels aufgetreten ist, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt hat, dass die Leckage des Kühlmittels unter einer Bedingung bestimmt wurde, bei welcher die Drehzahl der Kühlmittelpumpe gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Anzahl ist, oder unter einer Bedingung, bei welcher eine Differenz zwischen dem Differenzdruck und dem geschätzten Wert gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend einen Temperatursensor (42), der konfiguriert ist eine Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels zu erfassen, wobei der geschätzte Wert gemäß der Kühlmitteltemperatur und einer Drehzahl der Kühlmittelpumpe eingestellt ist.
Batteriesystem (10), das konfiguriert ist, eine Batterievorrichtung (20) zu kühlen, indem ein Kühlmittel zu der Batterievorrichtung zugeführt wird, wobei das Batteriesystem aufweist: einen Kühlmittel-Strömungspfad (30), durch welchen das Kühlmittel zirkuliert; eine Kühlmittelpumpe (40), die konfiguriert ist, einen Fluss des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu steuern, um das Kühlmittel zwischen der Batterievorrichtung und dem Kühlmittel-Strömungspfad zu zirkulieren; einen Drucksensor (91, 92, 93), der konfiguriert ist, einen Druck des Kühlmittels, das durch den Kühlmittel-Strömungspfad hindurchtritt, zu erfassen; und eine Bestimmungseinheit (50), die konfiguriert ist, basierend auf dem Druck, der durch den Drucksensor erlangt wird, zu bestimmen, ob eine Leckage des Kühlmittels vorliegt.
Batteriesystem gemäß Anspruch 6, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest einen Druck des Kühlmittels, das durch einen Auslass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, zu erfassen, und die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, basierend auf dem Druck des Kühlmittels, das durch den Auslass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels und eine Abnormität bei der Kühlmittelpumpe vorliegen.
Batteriesystem gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest einen Druck des Kühlmittels, das durch eine Kühlmittel-Zufuhröffnung von dem Kühlmittel-Strömungspfad zu der Batterievorrichtung hindurchtritt, zu erfassen und die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, basierend auf dem Druck des Kühlmittels, das durch die Kühlmittel-Zufuhröffnung hindurchtritt, zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels vorliegt und ob eine Strömungsrate des Kühlmittels, das zu der Batterievorrichtung zugeführt wird, geeignet ist.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest einen Druck des Kühlmittels, das durch einen Einlass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, zu erfassen, und die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, basierend auf dem Druck des Kühlmittels, das durch den Einlass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, zu bestimmen, ob die Leckage des Kühlmittels vorliegt, und eine Leckagestelle zu schätzen.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest einen Druck des Kühlmittels, das durch einen Einlass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, und einen Druck des Kühlmittels, das durch einen Auslass der Kühlmittelpumpe hindurchtritt, zu erfassen, und die Bestimmungseinheit konfiguriert ist, eine Abnormität der Kühlmittelpumpe basierend auf dem Druck des Kühlmittels, das durch den Einlass hindurchtritt, und dem Druck des Kühlmittels, das durch den Auslass hindurchtritt, zu spezifizieren.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest Drücke des Kühlmittels an drei oder mehr Erfassungspunkten des Kühlmittel-Strömungspfads zu erfassen, und die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: Differenzdrücke zwischen den Erfassungspunkten basierend auf den erfassten Drücken zu berechnen; und eine Leckagestelle basierend auf den Differenzdrücken zwischen den Erfassungspunkten zu schätzen.
Batteriesystem gemäß Anspruch 11, wobei der Kühlmittel-Strömungspfad einen Radiator-Strömungspfad (33) enthält, der einen Radiator (60) enthält, ein Bypass-Strömungspfad (34) parallel zum Radiator-Strömungspfad vorgesehen ist, das Batteriesystem ferner aufweist: eine Ventilvorrichtung (70), die konfiguriert ist, das Kühlmittel, das von der Batterievorrichtung zu dem Radiator-Strömungspfad und dem Bypass-Strömungspfad abgeführt wird, zu verteilen; und eine Steuervorrichtung (50), die konfiguriert ist, die Ventilvorrichtung zu steuern, und die Steuervorrichtung die Ventilvorrichtung derart steuert, dass das gesamte Kühlmittel in einem von den Strömungspfaden, die der Radiator-Strömungspfad und der Bypass-Strömungspfad sind, fließt, wenn die Bestimmungseinheit geschätzt hat, dass die Leckagestelle in keinem Pfad innerhalb der Batterievorrichtung und nicht in einem von den Strömungspfaden jedoch in dem anderen von den Strömungspfaden vorliegt.
Batteriesystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei der Kühlmittel-Strömungspfad einen Radiator-Strömungspfad (33) enthält, der einen Radiator enthält, und ein Bypass-Strömungspfad parallel zu dem Radiator-Strömungspfad vorgesehen ist, das Batteriesystem aufweist: eine Ventilvorrichtung, die konfiguriert ist, das Kühlmittel, das von der Batterievorrichtung zu dem Radiator-Strömungspfad und dem Bypass-Strömungspfad abgeführt wird, zu verteilen; und eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, die Ventilvorrichtung zu steuern, wobei der Drucksensor konfiguriert ist, zumindest Drücke von dem Kühlmittel an drei oder mehr Erfassungspunkten des Kühlmittel-Strömungspfads zu erfassen, die Bestimmungseinheit konfiguriert ist: Differenzdrücke zwischen den Erfassungspunkten basierend auf den erfassten Drücken zu berechnen; und Verteilungsbeträge des Kühlmittels, das durch den Radiator-Strömungspfad und den Bypass-Strömungspfad fließt, basierend auf den Differenzdrücken zwischen den Erfassungspunkten zu schätzen, die Steuervorrichtung konfiguriert ist, die Ventilvorrichtung durch Korrigieren der Verteilungsbeträge basierend auf einer Abweichung der Kühlmitteltemperatur und einer Verknappung einer Kühlmittel-Strömungsrate basierend auf einer Leckage zu steuern.