JP2017134929A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of properly detecting hydrogen while discharging hydrogen leaked from one of a fuel tank, a fuel cell and piping from a housing.SOLUTION: Fuel tanks 4, a fuel cell 5 and piping 6 are housed together in a housing 2. The housing 2 includes: a side plate 11; and a ceiling board 12 which is provided on the top surface of the side plate 11 and inclined upward toward the other end 11b from one end 11a of the top surface of the side plate 11 and in which, between an inner peripheral surface 12a of an upper end 12A in an inclination direction and the top surface of the other end 11b of the side plate 11, an opening 13 is formed communicating the inside and the outside of the housing 2. Hydrogen detection sensors 8A, 8B are installed on the inner peripheral surface 12a of the upper end 12A in the inclination direction of the ceiling board 12.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、水素を原料として発電する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system that generates power using hydrogen as a raw material.

燃料電池は、含酸素の空気と水素とが供給されることにより、発電を行い、発電した電力を利用して電動機を駆動することにより、車両等の自動車を走行させる。燃料電池を備えた燃料電池システムは、水素が貯留される燃料タンクや、燃料タンクから燃料電池に水素を供給するための燃料供給管等で主に構成されている。   A fuel cell generates electric power by supplying oxygen-containing air and hydrogen, and drives an electric motor using the generated electric power to drive an automobile such as a vehicle. A fuel cell system including a fuel cell mainly includes a fuel tank in which hydrogen is stored, a fuel supply pipe for supplying hydrogen from the fuel tank to the fuel cell, and the like.

水素は、可燃性を有することから、自動車等の車両に搭載される燃料電池システムでは、水素漏れを検知するための水素検出センサが設けられている。従来の水素検出センサを備えた燃料電池システムとしては、燃料電池スタックを収納する燃料電池用ケースを備え、燃料電池用ケースの上部に空気より軽い水素を捕集する捕集部が形成され、この捕集部に水素を検出する水素検出センサが取付けられたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Since hydrogen is flammable, a fuel cell system mounted on a vehicle such as an automobile is provided with a hydrogen detection sensor for detecting hydrogen leakage. As a conventional fuel cell system equipped with a hydrogen detection sensor, a fuel cell case for storing a fuel cell stack is provided, and a collection part for collecting hydrogen lighter than air is formed on the upper part of the fuel cell case. One in which a hydrogen detection sensor for detecting hydrogen is attached to a collection part is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−367648号公報JP 2002-367648 A

しかしながら、特許文献1に記載された燃料電池システムにあっては、燃料電池ケースの内部には燃料電池スタックが収容されているだけである。これにより、水素検出センサによって燃料電池スタックから漏出する水素しか検出することができず、燃料電池に接続される水素タンクや、水素タンクと燃料電池スタックとを接続する配管から漏出する水素を検出することができない。   However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, only the fuel cell stack is accommodated inside the fuel cell case. Thereby, only hydrogen leaking from the fuel cell stack can be detected by the hydrogen detection sensor, and hydrogen leaking from the hydrogen tank connected to the fuel cell and the pipe connecting the hydrogen tank and the fuel cell stack is detected. I can't.

また、燃料電池ケースは、密閉空間であり、燃料電池ケースに充満した水素を燃料電池ケースから外部に排出することができず、燃料電池ケースの内部において水素の濃度が高くなるおそれがある。   Further, the fuel cell case is a sealed space, and hydrogen filled in the fuel cell case cannot be discharged from the fuel cell case to the outside, and there is a possibility that the hydrogen concentration inside the fuel cell case becomes high.

本発明は、燃料タンク、燃料電池および配管のいずれかから漏出した水素を筐体から排出しながら、水素を的確に検出することができる燃料電池システムを提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of accurately detecting hydrogen while discharging hydrogen leaked from any one of a fuel tank, a fuel cell, and piping from a casing.

本発明は、水素が貯留される燃料タンクと、水素と酸素とが反応することで発電する燃料電池と、前記燃料タンクと前記燃料電池とを接続し、前記燃料タンクに貯留される水素を前記燃料電池に供給する配管と、水素を検出する複数の水素検出センサと、前記水素検出センサからの検出情報に基づいて前記燃料電池の運転を制御する制御部とを備えた燃料電池システムであって、前記燃料タンク、前記燃料電池および前記配管が収容された筐体を有し、前記筐体が、側板と、前記側板の上面に設けられ、前記側板の上面の一端部から他端部に向かって上方に傾斜し、傾斜方向の上端部の内周面と前記側板の他端部の上面との間に、前記筐体の内部と外部とを連通する開口が形成されている天井板とを備え、前記天井板の傾斜方向の上端部の内周面に、前記複数の水素検出センサが設置されている。   The present invention connects a fuel tank in which hydrogen is stored, a fuel cell that generates power by reacting hydrogen and oxygen, the fuel tank and the fuel cell, and the hydrogen stored in the fuel tank is A fuel cell system comprising: a pipe that supplies fuel cells; a plurality of hydrogen detection sensors that detect hydrogen; and a control unit that controls operation of the fuel cell based on detection information from the hydrogen detection sensors. A housing in which the fuel tank, the fuel cell, and the piping are accommodated, the housing being provided on a side plate and an upper surface of the side plate, from one end of the upper surface of the side plate toward the other end. And a ceiling plate in which an opening is formed between the inner peripheral surface of the upper end portion in the tilt direction and the upper surface of the other end portion of the side plate so as to communicate the inside and the outside of the housing. The upper end of the ceiling panel in the inclined direction The face, the plurality of hydrogen detecting sensor is arranged.

本発明によれば、燃料タンク、燃料電池および配管のいずれかから漏出した水素を筐体から排出しながら、水素を的確に検出することができる。   According to the present invention, hydrogen can be accurately detected while discharging hydrogen leaking from any of the fuel tank, the fuel cell, and the piping from the casing.

図1は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの正面図である。FIG. 1 is a front view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のII−II方向矢視断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図3は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムが実行するシステム制御処理フローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a system control process executed by the fuel cell system according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの水素濃度の大きさと電源のON/OFFの関係を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the magnitude of the hydrogen concentration and the ON / OFF of the power supply in the fuel cell system according to one embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムが実行する他のシステム制御処理フローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of another system control process executed by the fuel cell system according to the embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの水素濃度の大きさと、水素検出センサの出力値の最大値と最小値との差の大きさと、電源のON/OFFの関係とを示すタイミングチャートである。FIG. 6 shows the relationship between the magnitude of the hydrogen concentration of the fuel cell system according to one embodiment of the present invention, the magnitude of the difference between the maximum value and the minimum value of the output value of the hydrogen detection sensor, and the ON / OFF of the power source. It is a timing chart which shows.

以下、本発明に実施の形態に係る燃料電池システムについて、図面を用いて説明する。
図1〜図6は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムを示す図である。
Hereinafter, a fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 are diagrams showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。
燃料電池システム1は、例えば、モータを駆動源とする電気自動車に搭載されている。 図1、図2において、燃料電池システム1は、筐体2と制御装置3とを備えている。筐体2には 3つの燃料タンク4と、燃料電池5と、配管6と、制御弁7A〜7Cと、一対の水素検出センサ8A、8Bとが纏めて収容されている。
First, the configuration will be described.
The fuel cell system 1 is mounted on, for example, an electric vehicle using a motor as a drive source. 1 and 2, the fuel cell system 1 includes a housing 2 and a control device 3. The housing 2 accommodates three fuel tanks 4, a fuel cell 5, a pipe 6, control valves 7A to 7C, and a pair of hydrogen detection sensors 8A and 8B.

燃料タンク4は、例えば、内部に貯留空間が形成されるように中空状に構成された図示しないライナと、ライナの外面を覆う補強層とを有し、貯留空間には高圧の水素が充填されている。燃料タンク4は、例えば、ガソリンスタンド等に設置される水素供給ステーションから水素ガスが補給可能である。   The fuel tank 4 includes, for example, a liner (not shown) configured to be hollow so that a storage space is formed therein, and a reinforcing layer that covers the outer surface of the liner, and the storage space is filled with high-pressure hydrogen. ing. The fuel tank 4 can be replenished with hydrogen gas from, for example, a hydrogen supply station installed at a gas station or the like.

燃料電池5は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電を行う。燃料電池5は、電解質膜を備えており、電解質膜を図示しないアノード電極と図示しないカソード電極とで両側から挟み込んで形成された図示しないセルが複数積層されたスタックとして構成されている。   The fuel cell 5 generates power by an electrochemical reaction between the anode gas and the cathode gas. The fuel cell 5 includes an electrolyte membrane, and is configured as a stack in which a plurality of cells (not shown) formed by sandwiching an electrolyte membrane from both sides of an anode electrode (not shown) and a cathode electrode (not shown) are stacked.

燃料電池5において、アノード電極にはアノードガスとして水素が、カソード電極にはカソードガスとして酸素を含んだ空気がそれぞれ供給されることで、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが電解質を透過してカソード電極に移動し、カソード電極で酸素と電気化学反応して発電する。   In the fuel cell 5, hydrogen as an anode gas is supplied to the anode electrode and air containing oxygen as the cathode gas is supplied to the cathode electrode, so that hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode permeate the electrolyte. Then, it moves to the cathode electrode and generates electricity by electrochemical reaction with oxygen at the cathode electrode.

燃料電池5は、化学反応によって発電された電力を図示しないインバータを介して図示しない走行用のモータや図示しないバッテリに供給する。   The fuel cell 5 supplies electric power generated by a chemical reaction to a traveling motor (not shown) or a battery (not shown) via an inverter (not shown).

配管6は、燃料タンク4と燃料電池5とを接続しており、燃料タンク4に貯留される水素を燃料電池5のアノード電極に供給する。制御弁7A〜7Cは、それぞれ燃料タンク4に設けられており、それぞれの燃料タンク4から燃料電池5に供給される水素の量を調整したり、それぞれの燃料タンク4の出口を閉じて燃料タンク4から燃料電池5の水素を供給することを停止する。   The pipe 6 connects the fuel tank 4 and the fuel cell 5, and supplies hydrogen stored in the fuel tank 4 to the anode electrode of the fuel cell 5. The control valves 7A to 7C are provided in the fuel tanks 4 respectively, adjust the amount of hydrogen supplied from the respective fuel tanks 4 to the fuel cells 5, or close the outlets of the respective fuel tanks 4 to fuel tanks. 4 stops supplying hydrogen of the fuel cell 5.

燃料電池5のカソード電極には図示しない酸素用の配管によって空気が送り込まれる。この酸素用の配管は、筐体2の内部から筐体2の外部に延びており、外部から取り入れた酸素を含んだ空気を燃料電池5のカソード電極に送り込む。   Air is fed into the cathode electrode of the fuel cell 5 through an oxygen pipe (not shown). This oxygen pipe extends from the inside of the housing 2 to the outside of the housing 2, and sends air containing oxygen taken from the outside to the cathode electrode of the fuel cell 5.

水素検出センサ8A、8Bは、筐体2の内部で燃料タンク4、燃料電池5および配管6のいずれかから漏出した水素の濃度を検出し、検出結果を制御装置3に出力する。本実施の形態の制御装置3は、本発明の制御部を構成する。   Hydrogen detection sensors 8 </ b> A and 8 </ b> B detect the concentration of hydrogen leaked from any of the fuel tank 4, the fuel cell 5, and the pipe 6 inside the housing 2, and output the detection result to the control device 3. The control device 3 of the present embodiment constitutes a control unit of the present invention.

水素検出センサ8A、8Bは、例えば、白金等の触媒が付着された図示しない検出素子と、触媒が付着されていない図示しない温度補償素子とを備えており、漏出した水素が触媒に接触すると、触媒の燃焼により、検出素子の温度が温度補償素子よりも上がることで、検出素子と温度補償素子の間に電気抵抗値に差が生じ、電気抵抗値に基づいて水素の濃度を検出する。   The hydrogen detection sensors 8A and 8B include, for example, a detection element (not shown) to which a catalyst such as platinum is attached and a temperature compensation element (not shown) to which the catalyst is not attached, and when leaked hydrogen comes into contact with the catalyst, Due to the combustion of the catalyst, the temperature of the detection element rises above the temperature compensation element, so that a difference occurs in the electrical resistance value between the detection element and the temperature compensation element, and the hydrogen concentration is detected based on the electrical resistance value.

水素検出センサ8A、8Bの構成は、触媒燃焼式に限らず、半導体式、固体電解質式、熱電式、光学式等のいずれの種類のものであってもよく、特に、限定されるものではない。   The configuration of the hydrogen detection sensors 8A and 8B is not limited to the catalytic combustion type, and may be any type of semiconductor type, solid electrolyte type, thermoelectric type, optical type, etc., and is not particularly limited. .

制御装置3は、マイクロコンピュータから構成されており、車両の運転状態に応じて制御弁7A〜7Cを可変制御する。また、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの検出情報に基づいて制御弁7A〜7Cを閉じて燃料タンク4から燃料電池5に水素を供給することを停止する。   The control device 3 is composed of a microcomputer, and variably controls the control valves 7A to 7C according to the driving state of the vehicle. Further, the control device 3 closes the control valves 7A to 7C based on the detection information of the hydrogen detection sensors 8A and 8B and stops supplying hydrogen from the fuel tank 4 to the fuel cell 5.

筐体2は、四角形状の底板10と、底板10の外周端から上方に延びる直方体状の側板11と、側板11の上面に設けられた四角形状の天井板12とを備えている。
天井板12は、側板の上面の一端部11aから他端部11bに向かって上方に傾斜している。天井板12の傾斜方向の上端部12Aの内周面12aと側板11の他端部11bの上面との間には開口13が形成されており、開口13は、筐体2の内部と外部とを連通している。
The housing 2 includes a rectangular bottom plate 10, a rectangular parallelepiped side plate 11 extending upward from an outer peripheral end of the bottom plate 10, and a rectangular ceiling plate 12 provided on the upper surface of the side plate 11.
The ceiling plate 12 is inclined upward from one end portion 11a on the upper surface of the side plate toward the other end portion 11b. An opening 13 is formed between the inner peripheral surface 12a of the upper end portion 12A in the inclined direction of the ceiling plate 12 and the upper surface of the other end portion 11b of the side plate 11. Is communicated.

水素検出センサ8A、8Bは、天井板12の傾斜方向の上端部12Aの内周面12aに設けられており、上端部12Aの幅方向に離隔して設置されている。   The hydrogen detection sensors 8A and 8B are provided on the inner peripheral surface 12a of the upper end portion 12A in the inclination direction of the ceiling board 12, and are separated from each other in the width direction of the upper end portion 12A.

それぞれの燃料タンク4には図示しない圧力センサが設けられており、圧力センサの検出結果は、制御装置3に出力される。制御装置3は、圧力センサからの検出情報に基づいて燃料タンク4に貯留される水素量を推定する。   Each fuel tank 4 is provided with a pressure sensor (not shown), and the detection result of the pressure sensor is output to the control device 3. The control device 3 estimates the amount of hydrogen stored in the fuel tank 4 based on detection information from the pressure sensor.

制御装置3は、圧力センサの検出結果が予め定められた閾値を超えた場合に、制御弁7A〜7Cのいずれか1つを開放して制御弁7A〜7Cのいずれか1つが開放された燃料タンク4から燃料電池5に水素を供給する。   When the detection result of the pressure sensor exceeds a predetermined threshold value, the control device 3 opens one of the control valves 7A to 7C and opens one of the control valves 7A to 7C. Hydrogen is supplied from the tank 4 to the fuel cell 5.

制御装置3は、圧力センサの検出結果が予め定められた閾値以下となった場合には、その圧力センサを有する燃料タンク4の水素量が燃料電池5に供給される量を確保できないものと判断する。   When the detection result of the pressure sensor falls below a predetermined threshold value, the control device 3 determines that the amount of hydrogen in the fuel tank 4 having the pressure sensor cannot be secured to the fuel cell 5. To do.

制御装置3は、水素量の低減した燃料タンク4の制御弁7A〜7Cのいずれか1つを閉じ、圧力センサの検出結果が閾値を超えると、燃料タンク4の制御弁7A〜7Cのいずれか1つを開放して、制御弁7A〜7Cのいずれか1つが開放された燃料タンク4から燃料電池5に水素を供給する。   The control device 3 closes any one of the control valves 7A to 7C of the fuel tank 4 in which the amount of hydrogen is reduced, and when the detection result of the pressure sensor exceeds a threshold value, any of the control valves 7A to 7C of the fuel tank 4 One is opened, and hydrogen is supplied to the fuel cell 5 from the fuel tank 4 in which any one of the control valves 7A to 7C is opened.

制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bから出力される出力値が、予め定められた閾値を超えたら、開放されている制御弁7A〜7Cのいずれかを閉じて燃料電池5の運転を停止する。   When the output value output from the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceeds a predetermined threshold value, the control device 3 closes one of the opened control valves 7A to 7C and stops the operation of the fuel cell 5. To do.

次に、作用を説明する。
本実施の形態の燃料タンク4、燃料電池5および配管6は、筐体2に纏めて収納されている。筐体2は、側板11と、側板11の上面に設けられ、側板11の上面の一端部11aから他端部11bに向かって上方に傾斜し、傾斜方向の上端部12Aの内周面12aと側板11の他端部11bの上面との間に、筐体2の内部と外部とを連通する開口13が形成され天井板12とを備え、天井板12の傾斜方向の上端部12Aの内周面12aに水素検出センサ8A、8Bが設置されている。
これにより、燃料タンク4、燃料電池5および配管6の少なくとも1つから水素が漏れている場合に、水素は、天井板12の内周面12aに沿って開口13に向かって上昇する。
Next, the operation will be described.
The fuel tank 4, the fuel cell 5, and the pipe 6 according to the present embodiment are housed together in the housing 2. The housing 2 is provided on the side plate 11 and the upper surface of the side plate 11, and is inclined upward from one end portion 11a of the upper surface of the side plate 11 toward the other end portion 11b, and the inner peripheral surface 12a of the upper end portion 12A in the inclined direction. An opening 13 is formed between the upper surface of the other end portion 11b of the side plate 11 to communicate the inside and the outside of the housing 2, and the ceiling plate 12 is provided. The inner periphery of the upper end portion 12A in the inclined direction of the ceiling plate 12 Hydrogen detection sensors 8A and 8B are installed on the surface 12a.
Thereby, when hydrogen leaks from at least one of the fuel tank 4, the fuel cell 5 and the pipe 6, the hydrogen rises toward the opening 13 along the inner peripheral surface 12 a of the ceiling plate 12.

開口13から筐体2の外方に流出する水素は、水素検出センサ8A、8Bによって検出され、水素検出センサ8A、8Bによって検出された情報は、制御装置3に出力される。   Hydrogen flowing out of the housing 2 from the opening 13 is detected by the hydrogen detection sensors 8A and 8B, and information detected by the hydrogen detection sensors 8A and 8B is output to the control device 3.

これにより、燃料タンク4、燃料電池5および配管6のいずれかから漏出した水素を筐体2から排出しながら、筐体2の最適な位置に設置された水素検出センサ8A、8Bで水素を的確に検出しつつ、水素が筐体2の内部に滞留することを防止することができる。   As a result, while the hydrogen leaking from any of the fuel tank 4, the fuel cell 5 and the pipe 6 is discharged from the casing 2, the hydrogen detection sensors 8A and 8B installed at the optimum positions of the casing 2 can accurately detect the hydrogen. It is possible to prevent hydrogen from staying inside the housing 2 while detecting the above.

図3に示すフローチャートおよび図4に示すタイムチャートに基づいてシステム制御処理を説明する。なお、図3に示すフローチャートは、制御装置3によって実行されるシステム制御処理のフローチャートである。   System control processing will be described based on the flowchart shown in FIG. 3 and the time chart shown in FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 3 is a flowchart of a system control process executed by the control device 3.

図3において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bによる水素の測定を開始する(ステップS1)。次いで、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bからの検出情報に基づき、水素検出センサ8A、8Bの出力値が予め定められた閾値Aを超えたか否かを判別する(ステップS2)。   In FIG. 3, the control device 3 starts measuring hydrogen by the hydrogen detection sensors 8A and 8B (step S1). Next, the control device 3 determines whether or not the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceed a predetermined threshold A based on the detection information from the hydrogen detection sensors 8A and 8B (step S2).

ステップS2において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの出力値が閾値A以下であるものと判断した場合には、燃料電池5の運転を継続して(ステップS3)、ステップS1に処理を戻す。   In step S2, when it is determined that the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B are equal to or less than the threshold value A, the control device 3 continues the operation of the fuel cell 5 (step S3), and the process proceeds to step S1. To return.

一方、ステップS2において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bのいずれかの出力値が閾値Aを超えたものと判断した場合には、図4に示すように燃料電池システム1の電源をOFFにすることにより、燃料電池5の運転を停止して(ステップS4)、今回の処理を終了する。なお、燃料電池5の運転を停止した場合に、ランプやブザー等によって運転者に報知してもよい。
燃料電池システム1の電源をOFFにすると、現在開いている制御弁7A〜7Cのいずれかが閉じられて燃料タンク4から燃料電池5に水素が供給されない。
On the other hand, when the control device 3 determines in step S2 that the output value of any of the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceeds the threshold value A, the power source of the fuel cell system 1 is turned on as shown in FIG. By turning it off, the operation of the fuel cell 5 is stopped (step S4), and the current process is terminated. When the operation of the fuel cell 5 is stopped, the driver may be notified by a lamp, a buzzer, or the like.
When the power supply of the fuel cell system 1 is turned off, any of the currently opened control valves 7A to 7C is closed, and hydrogen is not supplied from the fuel tank 4 to the fuel cell 5.

このように本実施の形態の燃料電池システム1によれば、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bから出力される出力値が、予め定められた閾値Aを超えたら、燃料電池5の運転を停止するので、筐体2から水素が過度に漏出することを防止して燃料電池システム1の安全性を高めることができる。   Thus, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the control device 3 operates the fuel cell 5 when the output values output from the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceed a predetermined threshold A. Therefore, hydrogen can be prevented from leaking excessively from the housing 2 and the safety of the fuel cell system 1 can be improved.

また、本実施の形態の燃料電池システム1によれば、天井板12の傾斜方向の上端部12Aの内周面12aに一対の水素検出センサ8A、8Bを設置したので、筐体2の最適な位置に水素検出センサ8A、8Bを設置することができる。
これにより、燃料タンク4、燃料電池5および配管6のいずれかから漏出した水素をより一層、的確に検出することができる。
Further, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, since the pair of hydrogen detection sensors 8A and 8B are installed on the inner peripheral surface 12a of the upper end portion 12A in the inclination direction of the ceiling plate 12, the optimum housing 2 is provided. Hydrogen detection sensors 8A and 8B can be installed at the positions.
Thereby, hydrogen leaking from any one of the fuel tank 4, the fuel cell 5, and the pipe 6 can be detected more accurately.

なお、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bから出力される出力値の最大値と最小値との差が、予め定められた判定値を超え、判定値を超えた時間が一定時間経過したら、開放されている制御弁7A〜7Cのいずれかを閉じて燃料電池5の運転を停止するようにしてもよい。   Note that the control device 3 determines that the difference between the maximum value and the minimum value of the output values output from the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceeds a predetermined determination value, and a certain time elapses after the determination value is exceeded. The operation of the fuel cell 5 may be stopped by closing any of the opened control valves 7A to 7C.

このシステム制御処理を図5に示すフローチャートおよび図6に示すタイムチャートに基づいて説明する。なお、図5に示すフローチャートは、制御装置3によって実行されるシステム制御処理のフローチャートである。   This system control processing will be described based on the flowchart shown in FIG. 5 and the time chart shown in FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 5 is a flowchart of a system control process executed by the control device 3.

図5において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bによる水素の測定を開始する(ステップS11)。次いで、制御装置3は、図6に示すように、水素検出センサ8A、8Bからの検出情報に基づき、水素検出センサ8A、8Bの出力値の最大値maxと最小値minとの差が予め定められた判定値Bを超え、判定値Bを超えた時間が一定時間tを経過したか否かを判別する(ステップS12)。   In FIG. 5, the control device 3 starts measuring hydrogen by the hydrogen detection sensors 8A and 8B (step S11). Next, as shown in FIG. 6, the control device 3 determines in advance the difference between the maximum value max and the minimum value min of the output values of the hydrogen detection sensors 8A, 8B based on the detection information from the hydrogen detection sensors 8A, 8B. It is determined whether or not the time that exceeds the determined determination value B and exceeds the determined value B has passed a predetermined time t (step S12).

ステップS12において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの出力値の最大値maxと最小値minとの差が予め定められた判定値Bを超え、判定値Bを超えた時間が一定時間tを経過したものと判断した場合には、図6に示すように、燃料電池システム1の電源をOFFにすることにより、燃料電池5の運転を停止して(ステップS15)、今回の処理を終了する。この場合には、水素検出センサ8A、8Bの出力値が閾値Aを超えなくても燃料電池5の運転を停止する。   In step S12, the control device 3 determines that the difference between the maximum value max and the minimum value min of the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceeds a predetermined determination value B, and the time exceeding the determination value B is a fixed time. If it is determined that t has elapsed, as shown in FIG. 6, the fuel cell system 1 is turned off to stop the operation of the fuel cell 5 (step S15), and the current process is performed. finish. In this case, the operation of the fuel cell 5 is stopped even if the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B do not exceed the threshold value A.

なお、燃料電池5の運転を停止した場合に、ランプやブザー等によって運転者に報知してもよい。
燃料電池システム1の電源をOFFにすると、現在開いている制御弁7A〜7Cのいずれかが閉じられて燃料タンク4から燃料電池5に水素が供給されない。
When the operation of the fuel cell 5 is stopped, the driver may be notified by a lamp, a buzzer, or the like.
When the power supply of the fuel cell system 1 is turned off, any of the currently opened control valves 7A to 7C is closed, and hydrogen is not supplied from the fuel tank 4 to the fuel cell 5.

ステップS12において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの出力値の最大値maxと最小値minとの差が予め定められた判定値Bを超えていない、若しくは、判定値Bを超えた時間が一定時間tを経過していないものと判断した場合には水素検出センサ8A、8Bの出力値が予め定められた閾値Aを超えたか否かを判別する(ステップS13)。   In step S12, the control device 3 determines that the difference between the maximum value max and the minimum value min of the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B does not exceed the predetermined determination value B or exceeds the determination value B. If it is determined that the predetermined time t has not elapsed, it is determined whether or not the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B have exceeded a predetermined threshold A (step S13).

ステップS13において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの出力値が閾値A以下であるものと判断した場合には、燃料電池5の運転を継続して(ステップS14)、ステップS11に処理を戻す。   In step S13, when it is determined that the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B are equal to or less than the threshold value A, the control device 3 continues the operation of the fuel cell 5 (step S14), and the process proceeds to step S11. To return.

ステップS13において、制御装置3は、水素検出センサ8A、8Bの出力値が閾値Aを超えたものと判断した場合には、図6に示すように、燃料電池システム1の電源をOFFにすることにより、燃料電池5の運転を停止して(ステップS15)、今回の処理を終了する。   In step S13, when it is determined that the output values of the hydrogen detection sensors 8A and 8B exceed the threshold value A, the control device 3 turns off the power supply of the fuel cell system 1 as shown in FIG. Thus, the operation of the fuel cell 5 is stopped (step S15), and the current process is terminated.

このように本実施の形態の燃料電池システムにおいて、制御装置3が、水素検出センサ8A、8Bから出力される出力値の最大値と最小値との差が、予め定められた判定値を超え、判定値を超えた時間が一定時間経過したら、開放されている制御弁7A〜7Cのいずれかを閉じて燃料電池5の運転を停止するようにしてもよい。   As described above, in the fuel cell system of the present embodiment, the control device 3 causes the difference between the maximum value and the minimum value of the output values output from the hydrogen detection sensors 8A and 8B to exceed a predetermined determination value, When the time exceeding the determination value elapses for a certain time, one of the opened control valves 7A to 7C may be closed to stop the operation of the fuel cell 5.

このようにすれば、水素検出センサ8A、8Bの故障を検出して、燃料電池5の運転を直ちに停止することができ、燃料電池システム1の安全性をより効果的に向上できる。
これに加えて、燃料電池システム1の電源投入時のイニシャルチェックや断線チェックを行うことができる。
In this way, the failure of the hydrogen detection sensors 8A and 8B can be detected and the operation of the fuel cell 5 can be stopped immediately, and the safety of the fuel cell system 1 can be improved more effectively.
In addition to this, an initial check and a disconnection check when the fuel cell system 1 is powered on can be performed.

さらに、水素検出センサ8A、8Bから出力される出力値の最大値と最小値との差が、予め定められた判定値を超えない場合には燃料電池5の運転を停止しないので、水素検出センサ8A、8Bの誤作動に起因して燃料電池5の運転が停止されてしまうことを防止できる。このため、燃料電池システム1の信頼性が低下することを防止できる。   Further, since the operation of the fuel cell 5 is not stopped when the difference between the maximum value and the minimum value of the output values output from the hydrogen detection sensors 8A and 8B does not exceed a predetermined determination value, the hydrogen detection sensor It is possible to prevent the operation of the fuel cell 5 from being stopped due to the malfunction of 8A and 8B. For this reason, it can prevent that the reliability of the fuel cell system 1 falls.

なお、本実施の形態の燃料電池システム1は、車両に搭載されているが、航空機、船舶、ロボット等の移動体に適用することが可能であり、これらに限定されるものでもない。   In addition, although the fuel cell system 1 of this Embodiment is mounted in the vehicle, it is applicable to moving bodies, such as an aircraft, a ship, and a robot, It is not limited to these.

本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

1...燃料電池システム、2...筐体、3...制御装置(制御部)、4...燃料タンク、5...燃料電池、6...配管、8A,8B...水素検出センサ、11...側板、11a...一端部、11b...他端部、12...天井板、12A...上端部、12a...内周面、13...開口   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Housing | casing, 3 ... Control apparatus (control part), 4 ... Fuel tank, 5 ... Fuel cell, 6 ... Piping, 8A, 8B. .. Hydrogen detection sensor, 11 ... side plate, 11a ... one end, 11b ... other end, 12 ... ceiling plate, 12A ... upper end, 12a ... inner peripheral surface, 13 ... opening

Claims (3)

水素が貯留される燃料タンクと、水素と酸素とが反応することで発電する燃料電池と、前記燃料タンクと前記燃料電池とを接続し、前記燃料タンクに貯留される水素を前記燃料電池に供給する配管と、水素を検出する複数の水素検出センサと、前記水素検出センサからの検出情報に基づいて前記燃料電池の運転を制御する制御部とを備えた燃料電池システムであって、
前記燃料タンク、前記燃料電池および前記配管が収容された筐体を有し、
前記筐体が、側板と、前記側板の上面に設けられ、前記側板の上面の一端部から他端部に向かって上方に傾斜し、傾斜方向の上端部の内周面と前記側板の他端部の上面との間に、前記筐体の内部と外部とを連通する開口が形成されている天井板とを備え、
前記天井板の傾斜方向の上端部の内周面に、前記複数の水素検出センサが設置されていることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel tank in which hydrogen is stored, a fuel cell that generates electricity by reaction of hydrogen and oxygen, the fuel tank and the fuel cell are connected, and hydrogen stored in the fuel tank is supplied to the fuel cell A fuel cell system comprising: a pipe to be operated; a plurality of hydrogen detection sensors for detecting hydrogen; and a control unit for controlling operation of the fuel cell based on detection information from the hydrogen detection sensor,
A housing in which the fuel tank, the fuel cell, and the pipe are accommodated;
The housing is provided on a side plate and an upper surface of the side plate, and is inclined upward from one end portion of the upper surface of the side plate toward the other end portion. A ceiling plate in which an opening communicating the inside and the outside of the housing is formed between the upper surface of the unit,
The fuel cell system, wherein the plurality of hydrogen detection sensors are installed on an inner peripheral surface of an upper end portion in an inclination direction of the ceiling board.
前記制御部は、前記複数の水素検出センサから出力される出力値が、予め定められた閾値を超えたら、前記燃料電池の運転を停止することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit stops the operation of the fuel cell when output values output from the plurality of hydrogen detection sensors exceed a predetermined threshold value. . 前記制御部は、前記複数の水素検出センサから出力される出力値の最大値と最小値との差が、予め定められた判定値を超え、前記判定値を超えた時間が一定時間経過したら、前記燃料電池の運転を停止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。   The control unit, when the difference between the maximum value and the minimum value of the output value output from the plurality of hydrogen detection sensors exceeds a predetermined determination value, and when the time exceeding the determination value has elapsed for a certain period of time, The fuel cell system according to claim 1, wherein the operation of the fuel cell is stopped.
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