JP4715138B2 - Fuel cell system for abnormality detection processing - Google Patents
Fuel cell system for abnormality detection processing Download PDFInfo
- Publication number
- JP4715138B2 JP4715138B2 JP2004264008A JP2004264008A JP4715138B2 JP 4715138 B2 JP4715138 B2 JP 4715138B2 JP 2004264008 A JP2004264008 A JP 2004264008A JP 2004264008 A JP2004264008 A JP 2004264008A JP 4715138 B2 JP4715138 B2 JP 4715138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- abnormality detection
- fuel cell
- abnormality
- time
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims description 106
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 87
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 63
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 58
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 53
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 19
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池システム起動時の異常検出に関する。 The present invention relates to abnormality detection when a fuel cell system is activated.
燃料電池システムは、水素ガスを用いるものであるため、遮断弁の故障等による水素ガスの漏洩が無いか等のシステム異常検出処理を定期的に行う必要がある。このような異常検出処理は、システムの起動時等に実施される。例えば、特開平7−170613号公報には、燃料電池の始動時に安全性確認を実施し、安全性が確認された後に燃料電池の出力を上昇させる技術が開示されている(特許文献1)。 Since the fuel cell system uses hydrogen gas, it is necessary to periodically perform system abnormality detection processing such as whether there is leakage of hydrogen gas due to a failure of the shutoff valve or the like. Such an abnormality detection process is performed when the system is started. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-170613 discloses a technique for performing safety confirmation when starting a fuel cell and increasing the output of the fuel cell after the safety is confirmed (Patent Document 1).
また運転中における異常検出処理は、例えば、特開平10−103547号公報に記載されているように、系に圧力充填してガス漏れ検査が繰り返し実施されていた(特許文献3)。このようなガス漏れ検査方法による異常検出は、ガス管等の圧力変化を監視するものであるため、ある程度の処理時間の長さが必要である。
しかしながら、電気自動車等の移動体に搭載されるような燃料電池システムでは、燃料電池システムの停止処理をした直後に再起動されるようなことがたびたび生じる。このような再起動時に必ずシステム起動時処理の一貫としてガス漏れ検出等の異常検出処理を行うものとすれば、過剰に異常検出処理に時間が費やされ、速やかなシステム再起動ができない場合がある。 However, in a fuel cell system that is mounted on a moving body such as an electric vehicle, the fuel cell system is often restarted immediately after the stop processing of the fuel cell system. If an abnormality detection process such as gas leak detection is always performed as part of the system startup process at the time of such a restart, excessive time may be spent on the abnormality detection process and a quick system restart may not be possible. is there.
例えば、燃料電池システムの運転中に定期的に異常検出処理が繰り返されており、燃料電池システムの停止処理が異常検出処理直後に実施され、また直ぐシステムの再起動がされたような場合、前回の異常検出からは時間が殆ど経過していないにも拘わらず、再び異常検出処理のための待ち時間が増えることになる。 For example, if the abnormality detection process is periodically repeated during operation of the fuel cell system, the stop process of the fuel cell system is performed immediately after the abnormality detection process, and the system is restarted immediately, the previous time In spite of the fact that almost no time has elapsed since the detection of the abnormality, the waiting time for the abnormality detection process increases again.
そこで、本発明は、再起動時に短時間に発電を開始できる燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of starting power generation in a short time when restarting.
上記目的を達成するための本発明の燃料電池システムは、システム起動時に異常検出処理をする燃料電池システムであって、システムの停止および起動を指令する制御手段と、システム内の異常を検出する異常検出手段と、システムの停止指令から所定時間内にシステムが起動された場合には、システム起動時の異常検出処理を禁止する手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel cell system of the present invention is a fuel cell system that performs an abnormality detection process at the time of system startup, and includes control means for commanding stop and activation of the system, and an abnormality for detecting an abnormality in the system detection means, when the system is started from a system stop command within a predetermined time period, characterized in that it comprises a means for inhibiting the abnormality detection processing of system startup.
この構成によれば、システム起動時の異常検出処理に先立って、直前のシステム停止指令から一定の時間が経過しているか否かが判断され、経過時間が所定時間以内である場合、すなわちシステム停止から短時間の再起動であった場合には異常検出処理を実施しないので、発電開始までの時間を短縮可能である。 According to this configuration, prior to the abnormality detection process at the time of system startup, it is determined whether or not a certain period of time has elapsed since the immediately preceding system stop command. Since the abnormality detection process is not performed in the case of a short restart, the time until the start of power generation can be shortened.
異常検出処理を禁止する手段は、当該システムの停止指令から所定時間内に当該システムが起動された場合であって、最後の異常検出において当該システムの異常が検出されていなかった場合には、当該システム起動時の異常検出を禁止する。 The means for prohibiting the abnormality detection process is when the system is started within a predetermined time from the stop command of the system, and when the abnormality of the system is not detected in the last abnormality detection, Prohibit error detection at system startup.
システム停止の直前に実施された異常検出において燃料電池システムに異常が検出されておらず、システム停止後すぐに再起動された場合、システムは異常が検出される状態とはなっていない。この構成によれば、システム停止から所定時間以内に再起動された場合で、前回の異常検出において異常が無い点検出されていれば、起動時の異常検出をしないので、発電開始までの時間を短縮可能である。逆に、前回の異常検出において異常が検出された場合には起動時の異常検出をするものとすれば、ガス漏れ等が発生している蓋然性の高い場合に、迅速に異常を検出することができる。 If no abnormality is detected in the fuel cell system in the abnormality detection performed immediately before the system is stopped, and the system is restarted immediately after the system is stopped, the system is not in a state where an abnormality is detected. According to this configuration, when the system is restarted within a predetermined time after the system is stopped and no abnormal point is detected in the previous abnormality detection, the abnormality at the time of activation is not detected. It can be shortened. Conversely, if an abnormality is detected in the previous abnormality detection, if abnormality is detected at startup, abnormalities can be detected quickly when there is a high probability that a gas leak has occurred. it can.
ここで、異常検出手段が当該システム内の異常を検出する周期は所定時間と等しいことが考えられる。異常検出の周期は、ガス漏れ等のシステム異常が生じた場合にそれを初期に検知し安全策を講じるために妥当な期間に設定されている。特に異常な状態が検出されていない燃料電池システムでは、この周期より短い期間で連続して異常検出をすることは過剰な検査である。この点、本構成によれば、システム停止前の最後の異常検出からこの周期に相当する期間が経過しているか否かで異常検出の有無が判断されるので、過剰な検査を防止可能であり、発電開始までの時間を短縮可能である。 Here, the period in which the abnormality detecting means detects an abnormality in the system is considered to be correct equal and predetermined time. The period of abnormality detection is set to an appropriate period in order to detect the system abnormality such as gas leak and to take safety measures at the initial stage. In particular, in a fuel cell system in which an abnormal state is not detected, it is an excessive inspection to detect an abnormality continuously in a period shorter than this period. In this regard, according to this configuration, since the presence or absence of abnormality detection is determined based on whether or not a period corresponding to this cycle has elapsed since the last abnormality detection before the system stopped, excessive inspection can be prevented. The time until the start of power generation can be shortened.
ここで異常検出手段は、燃料ガス配管内の圧力を制御することによって燃料ガス漏れを検出するものである。このような圧力制御による異常検出は圧力変化を監視してガス漏れを検知するものであるため、比較的ガス漏れ検出に時間がかかる。このような圧力を制御することによる異常検出において本発明の起動時の発電開始までの時間を短縮する効果が大きい。 Here, the abnormality detection means detects the fuel gas leak by controlling the pressure in the fuel gas pipe. Since such abnormality detection by pressure control is to detect a gas leak by monitoring a pressure change, it takes a relatively long time to detect the gas leak. In detecting an abnormality by controlling such a pressure, the effect of shortening the time until the start of power generation at the start of the present invention is great.
本発明によれば、燃料電池システムの起動時にシステム停止前の異常検出から所定時間経過していない場合には起動時の異常検出を省略するように構成したので、燃料ガス漏れを検出する際にシステム内の空気の流れを抑制するように構成したので、発電開始までの時間を短縮し、迅速な燃料電池システム稼働が可能である。 According to the present invention, when the fuel cell system is started up, when the predetermined time has not elapsed since the abnormality detection before the system stop, the abnormality detection at the time of startup is omitted. Since it is configured to suppress the flow of air in the system, it is possible to shorten the time until the start of power generation and to operate the fuel cell system quickly.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されることなく種々に変形して実施可能である。
図1に、本発明のシステム起動方法を実施可能に構成された燃料電池システムを搭載した自動車に関する実施形態のシステムブロック図を示す。図1に示すように、本自動車は、燃料電池スタック10に、燃料ガスである水素ガスを供給する水素ガス供給系1、酸化ガスである空気を供給する空気供給系2、燃料電池スタック10を冷却する冷却系3、これらの系を制御し本発明の異常検出方法を実施するための制御部40を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are exemplifications of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments and can be variously modified and implemented.
FIG. 1 shows a system block diagram of an embodiment relating to an automobile equipped with a fuel cell system configured to be able to implement the system activation method of the present invention. As shown in FIG. 1, the automobile includes a hydrogen gas supply system 1 for supplying hydrogen gas as a fuel gas, an
燃料電池スタック10は、単セルという発電構造体を複数積層したスタック構造を備える。各単セルは、MEA(Membrane Electrode Assembly)といわれる発電体を、水素ガス、空気、冷却水の流路が設けられたセパレータ一対によって挟み込んだ構造を備えている。MEAは高分子電解質膜をアノード及びカソードの二つの電極を挟み込んで構成されている。アノードはアノード用触媒層を多孔質支持層状に設けてあり、カソードはカソード用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。
The
水素ガス供給系1は、水素ガスの供給源から順に、水素タンク11、元(遮断)弁SV1、調圧弁RG、燃料電池入口遮断弁SV2、燃料電池スタック10を経て燃料電池出口遮断弁SV3、気液分離器12及び遮断弁SV4、水素ポンプ13、パージ遮断弁SV5、並びに逆止弁RVを備えている。圧力センサP1は、区間SV1〜SV2(RG)間の圧力変化を検出し、センサP2は、区間SV2〜SV3間の圧力変化を検出する。センサP3は、循環系の圧力変化を検出する。本実施形態では、各遮断弁を遮断させて閉鎖された管の内圧変化によって水素ガス漏れを検知する異常検出方法を実施するが、客室等に設けたガス濃度センサによって水素ガスの濃度を検出し、水素ガスの漏洩を検知可能に構成してもよい。
The hydrogen gas supply system 1 includes, in order from a hydrogen gas supply source, a
水素タンク11は、高圧水素タンクとしての構造を有する。高圧水素タンクに代えて、水素吸蔵合金を用いた水素タンク、改質ガスによる水素供給機構、液体水素タンクから水素を供給するタンク、液化ガス燃料を貯蔵するタンク等を適用可能である。
The
元弁SV1は、水素タンク11からの水素ガス供給の有無を制御する。燃料電池入口遮断弁SV2は、遮断弁SV2より上流側である調圧弁RGまでの配管を遮断する。燃料電池スタック10に供給された水素ガスは、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの燃料ガス流路を流れて、MEAのアノードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池出口遮断弁SV3は、遮断弁SV3から燃料電池入口遮断弁SV2までを遮断する。遮断弁SV1〜SV3は、燃料電池スタック10内のガス漏れ判定時や停止時、ガス漏れによる異常検出時に遮断される。気液分離器12は、通常運転時において燃料電池スタック10の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を水素オフガス中から除去し、遮断弁SV4を通じて外部に放出する。水素ポンプ13は、遮断弁SV2、SV3、逆止弁RVを経る水素ガスの循環経路において水素ガスを強制循環させる。パージ遮断弁SV5は、パージ時に開放されるが、通常の運転状態及び配管内ガス漏れ判定時には遮断されている。逆止弁RVは水素ガスの逆流を防止する。パージ遮断弁SV5からパージされた水素オフガスは図示しない希釈器を含む排気系で処理される。
The main valve SV1 controls the presence or absence of hydrogen gas supply from the
空気供給系2は、エアクリーナ21、コンプレッサ22、加湿器23等を備えている。エアクリーナ21は、外気を浄化して燃料電システムに取り入れる。コンプレッサ22は、取り入れられた空気を制御部20の制御に従って圧縮し供給する空気量や空気圧を変更するようになっている。加湿器23は圧縮された空気に対し、空気オフガスと水分の交換を行って適度な湿度を加える。燃料電池スタック10に供給された空気は、マニホールド経由で各単セルに供給され、セパレータの空気流路を流れて、MEAのカソードにおいて電気化学反応を生じるようになっている。燃料電池スタック10から排出された空気オフガスは図示しない希釈器においてパージ遮断弁SV5からの水素オフガスを希釈して排気系に排出される。
The
冷却系3は、ラジエタ31、ファン32、及び冷却ポンプ33を備え、冷却液が燃料電池スタック10内部に循環供給されるようになっている。具体的には冷却液は燃料電池スタック10内に入るとマニホールド経由で各単セルに供給されセパレータの冷却液流路を発電による熱を奪うように流れる。
The
制御部40は、RAM、ROM、インターフェース回路等を汎用コンピュータとしての構成を備えている。制御部40は、内蔵ROM等に格納されているソフトウェアプログラムを順次実行することにより、主として水素ガス供給系1、空気供給系2、冷却系3を含む燃料電池システム全体を制御する他、当該燃料電池システムに本発明の異常検出方法を実施させることが可能になっている。制御部40には、ユーザが操作するキーに対応して生成されるIGオン信号(電気系統オン信号)CIG、STオン信号(発電オン信号)CSTが入力されている。
The
図2及び図3のフローチャートを参照しながら本実施形態における異常検出方法を説明する。当該フローチャートは、本発明の異常検出方法の単なる例示である。図2は、本燃料電池システム運転時における異常検出処理の周期を説明するフローチャートである。図3は、本発明に係るシステム起動時における異常検出処理、いわゆるイニシャルチェックの動作を説明するフローチャートである。 The abnormality detection method according to this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The flowchart is merely an example of the abnormality detection method of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for explaining the cycle of the abnormality detection process during operation of the fuel cell system. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of abnormality detection processing, so-called initial check, at the time of system startup according to the present invention.
この異常検出方法は、本燃料電池システムの停止指令から所定時間T内にこの燃料電池システムが起動された場合には、当該燃料電池システム起動時の異常検出処理を禁止することを特徴としている。また本異常検出方法では、本燃料電池システムの停止指令から所定時間T内に当該システムが起動された場合であって、最後の異常検出において当該燃料電池システムの異常が検出されていなかった場合には、当該システム起動時の異常検出を禁止するも特徴としている。 This abnormality detection method is characterized in that, when this fuel cell system is activated within a predetermined time T from the stop command for this fuel cell system, the abnormality detection process at the time of activation of the fuel cell system is prohibited. Further, in this abnormality detection method, when the system is activated within a predetermined time T from the stop command of the fuel cell system, and no abnormality of the fuel cell system is detected in the last abnormality detection. Is also characterized by prohibiting abnormality detection at the time of system startup.
図2に示すように、当該燃料電池システムが運転中であって発電を継続している間、前回のシステム異常検出処理から一定の時間Tが経過したか否かが検査される(S1)。そして前回の異常検出処理から時間Tが経過した場合(S1:YES)、すなわち周期Tごとに、システム異常検査処理が実行される(S2)。この処理は、本燃料電池システムが停止するまで実行されるので、ユーザの操作により、または、システムの要求によって燃料電池システムの停止指令が出るまで実行される。ここで、制御部40には不揮発性の電源によってバックアップされたシステムクロックの情報が入力されており、少なくともシステム停止命令が出された時刻が絶対時間として不揮発メモリに記録されるようになっている。
As shown in FIG. 2, while the fuel cell system is in operation and continues to generate power, it is inspected whether or not a certain time T has elapsed since the previous system abnormality detection process (S1). When the time T has elapsed from the previous abnormality detection process (S1: YES), that is, every period T, the system abnormality inspection process is executed (S2). Since this process is executed until the fuel cell system is stopped, it is executed until a stop command for the fuel cell system is issued by a user operation or a system request. Here, the information of the system clock backed up by the nonvolatile power source is input to the
異常検出方法(ガス漏れ検知方法)には種々の方法が存在するが、本実施形態では、圧力変化によるガス漏れ検知を実施するよう構成されている。圧力変化によるガス漏れ検知は、例えば配管内の圧力減少または流量増加を測定してガス漏れを判定するものである。この方法では、遮断弁SV1〜SV3を開放して水素ガス供給系1に水素ガスを所定時間供給して一定の飽和圧力または積算流量にしてから総ての遮断弁を閉弁し、経過時間とともに圧力センサP1〜P3で検出される圧力や流量がどのように変化するかを監視する。一定値以上の圧力減少や流量増加が観察された場合にはガス漏れが発生していると判定することが可能である。このような圧力変化によるガス漏れ検知は、圧力変化を監視するものであるため確実なガス漏れ検知方法であるが待ち時間が必要であるため、一定の検査時間が必要である。このため、本実施形態では、システム起動時にガス漏れ検知が不必要だと判断される条件の場合にはガス漏れ検知を省略可能になっている。 Various methods exist for the abnormality detection method (gas leak detection method). In the present embodiment, the gas leak detection based on the pressure change is performed. The gas leak detection based on the pressure change is to determine a gas leak by measuring, for example, a pressure decrease or a flow rate increase in the pipe. In this method, the shut-off valves SV1 to SV3 are opened and hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas supply system 1 for a predetermined time to obtain a constant saturation pressure or integrated flow rate, and then all the shut-off valves are closed. It monitors how the pressure and flow rate detected by the pressure sensors P1 to P3 change. When a pressure decrease or flow rate increase above a certain value is observed, it can be determined that a gas leak has occurred. Such gas leak detection by pressure change is a reliable gas leak detection method because it monitors pressure change. However, since a waiting time is required, a certain inspection time is required. For this reason, in the present embodiment, the gas leak detection can be omitted in the condition that it is determined that the gas leak detection is unnecessary at the time of starting the system.
なお、圧力変化によるガス漏れ検知の他に、ガス濃度センサによって水素ガスが所定のしきい値以上の濃度に達しているか否かを判定することでガス漏れの存在を検知するように構成してもよい。このガス濃度センサによるガス漏れ検知は、しきい値異常の水素ガス濃度が連続して一定回数検出された場合に水素ガスが漏れていると判断するものである。 In addition to detecting gas leaks due to pressure changes, the gas concentration sensor is configured to detect the presence of gas leaks by determining whether or not hydrogen gas has reached a concentration equal to or higher than a predetermined threshold. Also good. This gas leak detection by the gas concentration sensor determines that hydrogen gas is leaking when the hydrogen gas concentration with an abnormal threshold value is continuously detected a certain number of times.
さて、燃料電池システムの停止指令が出され、所定のシステム停止シーケンスが実行され、当該システムの運転が停止したとする。ユーザが当該システムを再起動させようとしてキーを操作すると、それに対応してIGオン信号(電気系統オン信号)CIG、STオン信号(発電オン信号)CSTが生成され制御部40に入力される。通常は、システム安全性を確認する異常検出がイニシャルチェックの一環として実行されるが、本実施形態では、前回のシステム停止から短い期間で再起動された場合には、次の処理により異常検出処理を省略するように動作する。
Now, assume that a fuel cell system stop command is issued, a predetermined system stop sequence is executed, and the operation of the system is stopped. When the user operates a key to restart the system, an IG on signal (electric system on signal) C IG and an ST on signal (power generation on signal) C ST are generated and input to the
図3に示すように、制御部40はイニシャルチェックの冒頭で、前回のシステム停止指令からの経過時間tを算出する(S10)。前回のシステム停止指令の時刻は制御部40内の不揮発性メモリに記録されているため、制御部40は、現在の時刻をシステムクロックに問い合わせ、不揮発メモリに記録されている前回のシステム停止指令の時刻を減算することにより、前回のシステム停止からの経過時間を計算する。
As shown in FIG. 3, the
ここで最近のシステム異常検出処理において異常が無かった場合には、システム起動時にガス漏れ等のシステム異常が発生している蓋然性が低いと考えられ、発電開始前に再び異常検出処理をする必要性が低い。そのため、まず制御部40は、前回のシステム異常検出で異常が検出されたか否かを調べる(S11)。そして前回のシステム異常検出処理で異常が無かった場合(S11:YES)、ステップS10で計算した前回のシステム停止指令からの経過時間tが一定の時間、ここでは前記異常検出処理の実行周期Tより短いか否かを検査する(S12)。
If there is no abnormality in recent system abnormality detection processing, it is considered that there is a low probability that a system abnormality such as gas leakage has occurred at system startup, and it is necessary to perform abnormality detection processing again before starting power generation. Is low. Therefore, first, the
そして前回のシステム停止指令からの経過時間が運転時の異常検出周期Tより短い場合(S12:YES)、すなわち極めて短い停止の後に直ぐ再起動されたような場合には、イニシャルチェックにおけるガス漏れ検知等の異常検出を省略して、直ぐにシステム起動許可処理(S13)に移行する。このシステム起動許可処理は、燃料電池スタック10に発電を開始させるための準備処理であり、水素ガス系1においては各遮断弁を開放して水素ポンプ13を起動して所定量の燃料ガスを燃料電池スタック10に供給し、酸化ガス系2においては、コンプレッサ22を駆動して空気を燃料電池スタック10に供給するものである。
When the elapsed time from the previous system stop command is shorter than the abnormality detection cycle T during operation (S12: YES), that is, when the engine is restarted immediately after a very short stop, gas leak detection in the initial check The abnormality detection such as the above is omitted, and the process immediately proceeds to the system activation permission process (S13). This system activation permission process is a preparation process for causing the
発電可能になれば、発電処理に移行させる(S14)。発電処理では、負荷条件に応じた動作点が求められ、燃料電池スタック10によって電力を発生させ、トラクションモータを駆動させたり、バッテリーに発電電力を充電させたりするものである。
If power generation becomes possible, the process proceeds to power generation processing (S14). In the power generation process, an operating point corresponding to the load condition is obtained, and electric power is generated by the
さて、ステップS11において、システム停止時に実行された最近のシステム異常検出処理において異常が検出されていた場合(S11:NO)、すなわち燃料ガスが漏れている可能性が指摘されていた場合、このまま燃料電池スタック10に発電させることは好ましくない。このため、このように異常が存在する蓋然性の高い場合には、前回のシステム停止指令からの経過時間がどのようなものであっても、例えばシステム停止後直ぐに再起動された場合であっても、念のためにシステム異常検査処理を実行する(S15)。その結果、システムに結局異常が無かったと判定されれば(S16:YES)、システム起動許可処理(S13)、そして発電処理(S14)に移動することができる。
Now, in step S11, if an abnormality has been detected in a recent system abnormality detection process executed when the system is stopped (S11: NO), that is, the possibility that the fuel gas is leaking has been pointed out, the fuel remains as it is. It is not preferable that the
また、システム異常検出処理(S15)によりシステム異常が発見された場合には(S16:NO)、ガス漏れ等の異常が検出されているので、システム停止処理(S17)を実行する。このシステム停止処理(S17)は、必要なら遮断弁を遮断し、ユーザに対する警告表示を行うものである。 Further, when a system abnormality is detected by the system abnormality detection process (S15) (S16: NO), an abnormality such as a gas leak is detected, so the system stop process (S17) is executed. This system stop process (S17) shuts off the shut-off valve if necessary, and displays a warning to the user.
一方、システム停止指令時のシステム異常検出処理において異常が無かった場合であっても(S11:YES)、システム停止指令から周期T以上の時間が経過していた場合には、システム内に万一ガス漏れが発生していたとすれば、その燃料ガスが蓄積している可能性がある。このため、システム停止指令からの再起動が周期T以上であれば、通常のイニシャルチェック処理と同様にシステム異常検査処理を実行し(S15)、この結果に応じた処理を実行する(S16〜)。 On the other hand, even if there is no abnormality in the system abnormality detection process at the time of the system stop command (S11: YES), if a time longer than the period T has elapsed from the system stop command, If a gas leak has occurred, the fuel gas may have accumulated. Therefore, if the restart from the system stop command is equal to or longer than the period T, the system abnormality inspection process is executed in the same manner as the normal initial check process (S15), and the process corresponding to the result is executed (S16 ~). .
図4に、本実施形態における処理を説明するタイムチャートを示す。図4に示すように、図2のフローチャートによれば通常運転時には、周期Tごとにシステム異常検出処理が繰り返される。図4では、時刻t1とt2とにシステム異常検出処理が実行されている。 FIG. 4 shows a time chart for explaining processing in the present embodiment. As shown in FIG. 4, according to the flowchart of FIG. In FIG. 4, system abnormality detection processing is executed at times t1 and t2.
ここで時刻t2のシステム異常検出処理の直後の時刻t3にシステム停止指令が出されたとすると、必要な停止処理の後、時刻t4にシステムが完全に停止する。時刻t5において、ユーザがシステム停止直後に直ぐ、システムを再起動したとすると、図3のフローチャートに従う起動時処理1が時刻t6に行われる。 If a system stop command is issued at time t3 immediately after the system abnormality detection process at time t2, the system is completely stopped at time t4 after the necessary stop process. If the user restarts the system immediately after the system stops at time t5, startup processing 1 according to the flowchart of FIG. 3 is performed at time t6.
この起動時処理1では、システム停止処理からの経過時間が周期Tよりも短い(t6−t3<T)ので、システム異常検出処理が省略され、この場合には直ぐに発電処理に移行することになる。一方、再起動されたタイミングが時刻t7であった場合、システム停止処理からの経過時間が周期T以上である(t8−t3>T)。したがってこの場合にはシステム異常検出処理が実行されるのである。 In the startup process 1, since the elapsed time from the system stop process is shorter than the period T (t6-t3 <T), the system abnormality detection process is omitted, and in this case, the process immediately proceeds to the power generation process. . On the other hand, when the restart timing is time t7, the elapsed time from the system stop process is equal to or longer than the period T (t8−t3> T). Therefore, in this case, the system abnormality detection process is executed.
ここで、上記実施形態では、前回のシステム停止処理からの経過時間を計算していたが、最近のシステム異常検出処理からの時刻(例えば図4では時刻t2)からの経過時間を計算するようにプログラムしてもよい。 Here, in the above embodiment, the elapsed time from the previous system stop process is calculated. However, the elapsed time from the latest system abnormality detection process (for example, time t2 in FIG. 4) is calculated. May be programmed.
以上、本実施形態によれば、システム起動時の異常検出処理に先立って、直前のシステム停止指令から一定の時間Tが経過しているか否かが判断され、経過時間が時間Tより短い場合、すなわちシステム停止から短時間の再起動であった場合には異常検出処理を実施しないので、発電開始までの時間を短縮可能である。 As described above, according to the present embodiment, prior to the abnormality detection process at the time of system startup, it is determined whether or not a certain time T has elapsed from the immediately preceding system stop command, and when the elapsed time is shorter than the time T, That is, in the case of a short restart after the system is stopped, the abnormality detection process is not performed, so that the time until the start of power generation can be shortened.
また本実施形態によれば、システム停止指令から時間Tより短い経過時間で再起動された場合で、前回の異常検出において異常が無い点検出されていれば、起動時の異常検出をしないので、発電開始までの時間を短縮可能である。 Further, according to the present embodiment, when restarting at an elapsed time shorter than the time T from the system stop command, if no point is detected in the previous abnormality detection, abnormality detection at the time of activation is not performed. The time until the start of power generation can be shortened.
(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。例えば、実施形態では、取り扱う燃料ガスとして水素ガスを例にして説明しているが、ガス漏れに対して注意すべき高濃度の水素ガス(水素リッチガス)を含む改質ガスや、メタノールなどの燃料ガス(可燃ガス)であってもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and applied. For example, in the embodiment, hydrogen gas is described as an example of the fuel gas to be handled. However, a reformed gas containing high-concentration hydrogen gas (hydrogen-rich gas) to be careful about gas leakage, or a fuel such as methanol Gas (combustible gas) may be used.
また、本発明は、車両、船舶、航空機などの移動体のみならず、ビル、家屋などの閉空間に定置された燃料電池システムにも適用することが出来る。つまり、燃料電池システムが自動車等の移動体に搭載されるか否かに拘わらず、システム停止からの再起動が短い時間にされる可能性のあるシステム一般に適用することが可能である。 Further, the present invention can be applied not only to a moving body such as a vehicle, a ship, and an aircraft, but also to a fuel cell system placed in a closed space such as a building or a house. That is, the present invention can be applied to a general system in which the restart from the system stop may be performed in a short time regardless of whether the fuel cell system is mounted on a moving body such as an automobile.
さらに、上記実施形態では「異常検出」として燃料ガス漏れ検査を例示していたが本発明の「異常検出」はこれに限定されることはない。例えば、弁の開閉が正常に行われているか否かの弁開閉検査、漏電が存在するか否かの漏電検査等であってもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the fuel gas leakage inspection is exemplified as “abnormality detection”, but “abnormality detection” of the present invention is not limited to this. For example, a valve opening / closing inspection as to whether or not the valve is normally opened and closed, a leakage inspection as to whether or not a leakage exists, and the like may be used.
1 水素ガス供給系、2 空気供給系、3 冷却系、4 制御系、10 燃料電池スタック、11 水素タンク、12 気液分離器、13 水素ポンプ、20 制御部、21 エアクリーナ、22 コンプレッサ、23 加湿器、31 ラジエタ、32 ファン、33 冷却ポンプ、40 制御部、CIG 電源系統オン信号、CST 発電オン信号、RG 調圧弁、RV 逆止弁、SV1 元弁、SV2 燃料電池入口遮断弁、SV3 燃料電池出口遮断弁、SV4 遮断弁、SV5 パージ遮断弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen gas supply system, 2 Air supply system, 3 Cooling system, 4 Control system, 10 Fuel cell stack, 11 Hydrogen tank, 12 Gas-liquid separator, 13 Hydrogen pump, 20 Control part, 21 Air cleaner, 22 Compressor, 23 Humidification , 31 radiator, 32 fan, 33 cooling pump, 40 control unit, C IG power system on signal, C ST power generation on signal, RG pressure regulating valve, RV check valve, SV1 main valve, SV2 fuel cell inlet shutoff valve, SV3 Fuel cell outlet shutoff valve, SV4 shutoff valve, SV5 purge shutoff valve
Claims (4)
前記システムの停止および起動を指令する制御手段と、
前記システム内の異常を検出する異常検出手段と、
前記システムの停止指令から所定時間内に前記システムが起動された場合には、前記システム起動時の異常検出処理を禁止する手段と、を備える
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system that performs abnormality detection processing at system startup,
Control means for commanding stop and start of the system;
And abnormality detecting means for detecting an abnormality in the system,
If the system within a predetermined time from the stop command of the system is started, the fuel cell system characterized <br/> that and means for inhibiting the abnormality detection processing of the system startup.
前記システムの停止指令から所定時間内に前記システムが起動された場合であって、最後の前記異常検出において前記システムの異常が検出されていなかった場合には、前記システム起動時の異常検出を禁止する、
請求項1に記載の燃料電池システム。 The means for prohibiting the abnormality detection process is:
In a case where the system within a predetermined time from the stop command of the system is started, when an abnormality of the system at the end of the abnormality detection has not been detected, it prohibits the system startup abnormality detection To
The fuel cell system according to claim 1.
請求項1または2に記載の燃料電池システム。 Period the abnormality detecting means detects an abnormality in the system, correct equal said predetermined time,
The fuel cell system according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池システム。 The abnormality detection means detects fuel gas leakage by controlling the pressure in the fuel gas pipe.
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004264008A JP4715138B2 (en) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | Fuel cell system for abnormality detection processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004264008A JP4715138B2 (en) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | Fuel cell system for abnormality detection processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006079981A JP2006079981A (en) | 2006-03-23 |
JP4715138B2 true JP4715138B2 (en) | 2011-07-06 |
Family
ID=36159251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004264008A Expired - Lifetime JP4715138B2 (en) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | Fuel cell system for abnormality detection processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4715138B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007114425A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel battery system |
JP5063927B2 (en) * | 2006-04-24 | 2012-10-31 | アイシン精機株式会社 | Freezing prevention device for fuel cell system |
JP5406426B2 (en) | 2006-09-28 | 2014-02-05 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell system |
JP5618525B2 (en) * | 2009-11-27 | 2014-11-05 | 京セラ株式会社 | Fuel cell device |
JP5542883B2 (en) * | 2012-08-20 | 2014-07-09 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell system |
JP6957980B2 (en) * | 2017-05-26 | 2021-11-02 | 株式会社アイシン | Fuel cell system |
DE102017210859A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Robert Bosch Gmbh | Method for self-checking driving functions of an autonomous or semi-autonomous vehicle |
CN113903960B (en) * | 2021-08-24 | 2023-06-16 | 东风汽车集团股份有限公司 | Fault diagnosis method, device, equipment and medium for fuel cell system |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57196017A (en) * | 1981-05-25 | 1982-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | Concentrated controlling system for gas units |
JPH02179434A (en) * | 1988-12-29 | 1990-07-12 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Checking method of leak in double cutoff gas valve |
JPH07170613A (en) * | 1993-07-08 | 1995-07-04 | Daimler Benz Ag | Fuel cell vehicle and starting method therefor |
JPH10103547A (en) * | 1996-10-01 | 1998-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas-blast circuit breaking device |
JP2002023873A (en) * | 2000-07-12 | 2002-01-25 | Tokai Rika Co Ltd | Interrupting device |
JP2002198075A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Toyota Motor Corp | Start-up control device for fuel cell system |
JP2004172025A (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2005251603A (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Honda Motor Co Ltd | Method for abnormal stop of fuel gas manufacturing device |
-
2004
- 2004-09-10 JP JP2004264008A patent/JP4715138B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57196017A (en) * | 1981-05-25 | 1982-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | Concentrated controlling system for gas units |
JPH02179434A (en) * | 1988-12-29 | 1990-07-12 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Checking method of leak in double cutoff gas valve |
JPH07170613A (en) * | 1993-07-08 | 1995-07-04 | Daimler Benz Ag | Fuel cell vehicle and starting method therefor |
JPH10103547A (en) * | 1996-10-01 | 1998-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas-blast circuit breaking device |
JP2002023873A (en) * | 2000-07-12 | 2002-01-25 | Tokai Rika Co Ltd | Interrupting device |
JP2002198075A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Toyota Motor Corp | Start-up control device for fuel cell system |
JP2004172025A (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2005251603A (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Honda Motor Co Ltd | Method for abnormal stop of fuel gas manufacturing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006079981A (en) | 2006-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4028544B2 (en) | Fuel cell system and fuel gas path failure detection method in the system | |
US20080044691A1 (en) | Fuel cell system with purging and method of operating the same | |
JP4715103B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4804507B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
WO2006048983A1 (en) | Fuel cell system | |
JP2006294554A (en) | Fuel cell system, driving method of the same, and fuel cell vehicle | |
WO2005096428A1 (en) | Fuel cell system and method of controlling the same | |
JP5034186B2 (en) | Fuel cell system, gas leak detection device, and gas leak detection method | |
JP6183414B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007165103A (en) | Fuel cell system, its operation method, and movable body | |
JP4715138B2 (en) | Fuel cell system for abnormality detection processing | |
JP4353296B2 (en) | FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL START-UP METHOD | |
JP2007035436A (en) | Fuel cell system and its starting method | |
JP4788989B2 (en) | Fuel cell system | |
JP6156272B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4363475B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5211875B2 (en) | Fuel cell system and fuel cell system abnormality diagnosis method | |
JP5082790B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2010118289A (en) | Fuel cell system | |
JP2007005266A (en) | Fuel cell system and its gas leak detection method | |
JP4211000B2 (en) | Gas leak judgment device | |
JP2006216310A (en) | Gas leakage detection device | |
JP4764916B2 (en) | Fuel cell system and method for starting fuel cell system | |
JP5333730B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009094000A (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070517 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110105 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110314 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4715138 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 3 |