燃料電池系統(tǒng)及氫氣泄漏檢測方法
【專利說明】燃料電池系統(tǒng)及氫氣泄漏檢測方法
[0001 ] 本申請主張?jiān)?014年11月13日提出申請的申請番號2014-230633號的日本專利申請的優(yōu)先權(quán),并將其公開的全部通過參照而援引于本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)和氫氣泄漏檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0003 ]在以往的燃料電池系統(tǒng)中,例如JP2010-2 38495A記載那樣,在燃料電池的起動(dòng)時(shí),在對與燃料電池連接的氫氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行加壓并密封的狀態(tài)下,通過檢測氫氣的壓力下降,來判定氫氣的泄漏。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]【發(fā)明要解決的課題】
[0005]然而,在所述現(xiàn)有技術(shù)中,在空氣向氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)混入的情況下,為了氣體泄漏檢測而放入氫氣時(shí),氫與空氣中的氧化合而產(chǎn)生燃燒反應(yīng),氫氣的壓力下降。因此,在所述現(xiàn)有技術(shù)中,存在盡管氫氣循環(huán)系統(tǒng)沒有氣體泄漏仍誤檢測為有氣體泄漏的課題。作為空氣混入到氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的情況,例如,將燃料電池系統(tǒng)放置長時(shí)間(例如20天以上)不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況對應(yīng)于此。這是因?yàn)?,在放置期間,空氣從空氣系統(tǒng)透過燃料電池單電池而進(jìn)入氫氣循環(huán)系統(tǒng)。
[0006]【用于解決課題的方案】
[0007]本發(fā)明為了解決上述的課題的至少一部分而作出,可以作為以下的方式來實(shí)現(xiàn)。
[0008](I)本發(fā)明的一方式涉及具備燃料電池的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)可以具備:氫氣循環(huán)系統(tǒng),向所述燃料電池供給氫氣,并且使從所述燃料電池排出的氫氣與所述被供給的氫氣合流;氫氣供給閥,控制向所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)供給的氫氣的供給量;壓力檢測部,檢測所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部的壓力;初期加壓部,在所述燃料電池起動(dòng)時(shí),暫時(shí)打開所述氫氣供給閥而對所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行加壓;及再加壓-氣體泄漏檢測部,在所述初期加壓部進(jìn)行加壓之后,在由所述壓力檢測部檢測出的壓力中觀察到規(guī)定的下降時(shí),打開所述氫氣供給閥而再次對所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行加壓,在加壓后的規(guī)定的時(shí)機(jī),基于由所述壓力檢測部檢測出的壓力,檢測從所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)的氫氣泄漏。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng),通過初期加壓部對氫氣循環(huán)系統(tǒng)加壓,由此混入到氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的空氣與氫氣發(fā)生燃燒反應(yīng)而被去除。然后,通過再加壓-氣體泄漏檢測部,進(jìn)行再加壓,檢測氫氣泄漏。因此,能夠防止空氣混入到氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)引起的氫氣泄漏的誤檢測。
[0009](2)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中,可以是,所述規(guī)定的時(shí)機(jī)是所述燃料電池的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng),能夠在燃料電池的起動(dòng)時(shí),僅進(jìn)行基于初期加壓部的加壓的預(yù)判定,在燃料電池的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí),正式地進(jìn)行氣體泄漏檢測。因此,不會發(fā)生由于氣體泄漏檢測而使燃料電池的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)開始延遲的情況。
[0010](3)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中,可以是,所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)具備:氫氣供給流路,用于使由所述氫氣供給閥供給的所述氫氣流向所述燃料電池;及循環(huán)流路,用于使從所述燃料電池排出的所述氫氣循環(huán)到所述氫氣供給流路。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng),能夠檢測從由氫氣供給流路、燃料電池內(nèi)的氫氣流路及循環(huán)流路構(gòu)成的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的氣體泄漏。
[0011](4)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中,可以具備:空氣系統(tǒng),包括用于向所述燃料電池供給空氣的流路及閥;空氣壓縮機(jī),向所述空氣系統(tǒng)送入空氣;空氣壓力檢測部,檢測所述空氣系統(tǒng)的內(nèi)部的壓力;轉(zhuǎn)速控制部,提高所述空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速,并將所述空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速在規(guī)定期間維持在規(guī)定轉(zhuǎn)速;及故障檢測部,基于由所述空氣壓力檢測部檢測出的壓力的在所述規(guī)定期間的變動(dòng),來檢測所述閥的故障。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng),在對于給壓力傳感器的檢測結(jié)果造成影響而言充分的(即具有壓力靈敏度的)空氣量下,能夠檢測閥的故障檢測,因此在空氣系統(tǒng)中能夠檢測故障。
[0012](5)本發(fā)明的另一方式涉及一種氫氣泄漏檢測方法,是燃料電池系統(tǒng)的氫氣泄漏檢測方法,所述燃料電池系統(tǒng)具備:燃料電池;氫氣循環(huán)系統(tǒng),向所述燃料電池供給氫氣,并且使從所述燃料電池排出的氫氣與所述被供給的氫氣合流;氫氣供給閥,控制向所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)供給的氫氣的供給量;及壓力檢測部,檢測所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部的壓力。氫氣泄漏檢測方法可以包括如下工序:在所述燃料電池起動(dòng)時(shí),暫時(shí)打開所述氫氣供給閥而對所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行加壓;及在所述加壓后,在由所述壓力檢測部檢測出的壓力中觀察到規(guī)定的下降時(shí),打開所述氫氣供給閥而再次對所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行加壓,在加壓后的規(guī)定的時(shí)機(jī),基于由所述壓力檢測部檢測出的壓力,檢測從所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)的氫氣泄漏。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的氫氣泄漏檢測方法,與所述方式的燃料電池系統(tǒng)同樣,能夠防止空氣向氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)混入時(shí)的誤檢測。
[0013]本發(fā)明也可以通過燃料電池系統(tǒng)或氫氣泄漏檢測方法以外的各種方式實(shí)現(xiàn)。能夠以具備燃料電池系統(tǒng)的車輛、用于實(shí)現(xiàn)與氫氣泄漏檢測方法的各工序?qū)?yīng)的功能的計(jì)算機(jī)程序、記錄有該計(jì)算機(jī)程序的非暫時(shí)性的記錄介質(zhì)(non-transitory storage medium)等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的燃料電池車輛的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0015]圖2是表示氫氣泄漏檢測用的起動(dòng)時(shí)處理的流程圖。
[0016]圖3是表示氫氣泄漏檢測用的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)處理的流程圖。
[0017]圖4是表示起動(dòng)時(shí)處理及發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)處理的執(zhí)行時(shí)的各種狀態(tài)或參數(shù)的時(shí)效變化的說明圖。
[0018]圖5是表示空氣系統(tǒng)故障檢測處理的執(zhí)行時(shí)的各種狀態(tài)或參數(shù)的時(shí)效變化的說明圖。
[0019]【標(biāo)號說明】
[0020]10…燃料電池
[0021]20…燃料電池車輛
[0022]30...燃料電池系統(tǒng)
[0023]40…燃料電池組
[0024]41…單電池
[0025]43…電壓傳感器
[0026]50…氫氣供給排出機(jī)構(gòu)
[0027]51…氫罐
[0028]52...氫氣供給流路
[0029]53...氫氣循環(huán)流路
[0030]54...氫氣排出流路[0031 ]55…噴射器
[0032]56…壓力傳感器
[0033]57…氣循環(huán)栗
[0034]58…流放閥
[0035]60...空氣供給排出機(jī)構(gòu)
[0036]61…空氣供給路
[0037]62…空氣壓縮機(jī)
[0038]63…分流截止閥
[0039]65…壓力傳感器
[0040]66...空氣排出路
[0041]67…壓力調(diào)整截止閥
[0042]69…旁通路
[0043]70…冷卻水循環(huán)機(jī)構(gòu)
[0044]71...散熱器
[0045]72…冷卻水循環(huán)栗
[0046]80…電力供給機(jī)構(gòu)
[0047]90…驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0048]91…電動(dòng)機(jī)
[0049]92...驅(qū)動(dòng)輪
[0050]100…控制單元[0051 ]102…初期加壓部
[0052]104…再加壓-氣體泄漏檢測部
[0053]110…起動(dòng)開關(guān)
[0054]P…氫氣壓
[0055]Pair…空氣壓
[0056]Pl…初期壓力
[0057]P2…終期壓力
[0058]Fl…預(yù)判定標(biāo)志
[0059]F2...正式判定標(biāo)志
【具體實(shí)施方式】
[0060]接下來,說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0061]Α.整體結(jié)構(gòu):
[0062]圖1是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的燃料電池車輛20的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。燃料電池車輛20是四輪機(jī)動(dòng)車,具備燃料電池系統(tǒng)30、電力供給機(jī)構(gòu)80及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)90。
[0063]燃料電池系統(tǒng)30具備燃料電池組40、氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50、空氣供給排出機(jī)構(gòu)60、冷卻水循環(huán)機(jī)構(gòu)70及控制單元100。
[0064]燃料電池組40是通過氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電的單元,層疊多個(gè)單電池41而形成。單電池41由陽極、陰極、電解質(zhì)、隔板等構(gòu)成。燃料電池組40能夠應(yīng)用各種類型,在本實(shí)施方式中,使用固體高分子型。
[0065]氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50向燃料電池組40供給及排出氫氣。氫氣是指富含氫的氣體,沒有限定為純氫。氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50具備氫罐51、氫氣供給流路52、氫氣循環(huán)流路53、氫氣排出流路54。
[0066]氫罐51貯存高壓的氫氣。氫氣供給流路52是用于將氫罐51的氫氣向燃料電池10供給的管路。氫