燃料電池系統(tǒng)、車輛及開閉閥的驅(qū)動不良判定方法
【專利說明】燃料電池系統(tǒng)、車輛及開閉閥的驅(qū)動不良判定方法
[0001]本申請主張在2014年10月24日提出的日本專利申請2014-217126的優(yōu)先權，并將其內(nèi)容作為參照而援引于此。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)、車輛及開閉閥的驅(qū)動不良判定方法。
【背景技術】
[0003]燃料電池系統(tǒng)每當將積存于燃料氣體罐的氫氣向燃料電池供給時，利用調(diào)壓閥將氣體壓力減壓調(diào)整成規(guī)定的供給壓力。為了這樣的減壓調(diào)整，已知有在燃料氣體罐的蓋子中，除了開閉閥之外還內(nèi)置有調(diào)壓閥和壓力傳感器的結(jié)構(gòu)。以上述的結(jié)構(gòu)為前提，提出了將罐蓋子的壓力傳感器的檢測氣體壓力使用于調(diào)壓閥的驅(qū)動不良判定或開閉閥的驅(qū)動不良判定(例如，參照日本特開2006-108024號公報)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在上述的專利文獻中提出的判定手法以單一的燃料氣體罐為前提，因此無法將同樣的判定手法原封不動地應用于具備多個燃料氣體罐的結(jié)構(gòu)。這是因為，在進行從多個燃料氣體罐同時供給燃料氣體這樣的罐運用的情況下，會想到如下的事態(tài)。假設多個燃料氣體罐的各開閉閥的出口側(cè)合流且經(jīng)由燃料供給管而與調(diào)壓閥連接，且在該燃料供給管設有壓力傳感器時，若由于某些原因而燃料氣體罐的罐蓋子的開閉閥發(fā)生開閥不良，則難以對其進行檢測。這是因為，從其他的燃料氣體罐經(jīng)由燃料供給管向燃料電池供給燃料氣體，盡管沒有來自罐蓋子的開閉閥不良的燃料氣體罐的燃料氣體供給，但燃料供給管中的比調(diào)壓閥靠上游側(cè)的罐側(cè)供給氣體壓力被壓力傳感器感測。這樣的話，僅通過燃料供給管中的比調(diào)壓閥靠上游側(cè)的罐側(cè)供給氣體壓力的話，會發(fā)生無法判定開閉閥不良、未開閥的故障和未閉閥的故障的情況，開閥不良判定的可靠性降低。由此，要求一種能夠?qū)崿F(xiàn)從燃料氣體罐的氣體流路的開放.阻斷的開閉閥的不良判定的可靠性降低進行抑制的判定手法。
[0005]為了實現(xiàn)上述的課題的至少一部分，本發(fā)明可以作為以下的方式來實施。
[0006](I)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)具備:燃料電池，接受燃料氣體的供給而發(fā)電；多個燃料氣體罐，相對于該燃料電池并列連接；開閉閥，對應于每個該燃料氣體罐設置，實現(xiàn)罐內(nèi)氣體向所述燃料電池的放出或阻斷；供給氣體壓力傳感器，檢測從所述多個燃料氣體罐同時向所述燃料電池供給燃料氣體時的罐側(cè)供給氣體壓力；第一消耗量計算部，監(jiān)控所述燃料電池的發(fā)電狀況，基于所述燃料電池的發(fā)電量而累計計算從所述多個燃料氣體罐中的各燃料氣體罐成為規(guī)定的基準氣體壓力的基準氣體壓力時刻起的燃料氣體消耗量；第二消耗量計算部，基于從所述基準氣體壓力向所述供給氣體壓力傳感器檢測到的所述罐側(cè)供給氣體壓力的氣體壓力變化而累計計算從所述基準氣體壓力時刻起的燃料氣體消耗量；及閥驅(qū)動判定部，通過將所述第一消耗量計算部累計計算出的燃料氣體消耗量與所述第二消耗量計算部累計計算出的燃料氣體消耗量進行比較，來判定與每個所述燃料氣體罐對應的所述開閉閥的開閥驅(qū)動不良的有無。
[0007]上述方式的燃料電池系統(tǒng)每當開閉閥的開閥驅(qū)動的不良判定時，使用從基準氣體壓力時刻起的兩個燃料氣體消耗量。這兩個燃料氣體消耗量是基于燃料電池的發(fā)電量而第一消耗量計算部累計計算出的燃料氣體消耗量(以下，稱為第一氣體消耗量)和基于從基準氣體壓力時刻的基準氣體壓力向供給氣體壓力傳感器檢測到的罐側(cè)供給氣體壓力的壓力推移而第二消耗量計算部累計計算出的燃料氣體消耗量(以下，稱為第二氣體消耗量)。
[0008]第一氣體消耗量是基于燃料電池的發(fā)電量的計算值，因此根據(jù)從多個燃料氣體罐同時供給燃料氣體起通過向燃料電池實際供給的燃料氣體進行的發(fā)電量來求出。由此，無論是從多個燃料氣體罐全部供給燃料氣體的狀況，還是僅從多個燃料氣體罐中的一部分的燃料氣體罐供給燃料氣體的狀況，都能求出第一氣體消耗量。
[0009]隨著從燃料氣體罐向燃料電池的氣體供給的進展，在各個燃料氣體罐中，積存氣體量和氣體壓力降低。此時，向燃料電池供給的燃料氣體的氣體量與供給氣體壓力傳感器檢測的罐側(cè)供給氣體壓力之間的關系基本上遵從氣體的狀態(tài)方程式，因此依賴于燃料氣體的溫度及體積?？傻玫礁鶕?jù)供給氣體壓力傳感器檢測到的罐側(cè)供給氣體壓力的變化而運算出的燃料氣體的消耗量作為第二氣體消耗量。并且，若與多個燃料氣體罐的各罐對應的開閉閥的開閥驅(qū)動沒有不良，則該第二氣體消耗量與基于燃料電池的發(fā)電量的第一氣體消耗量相比沒有變化。由此，基于從基準氣體壓力的壓力推移而累計計算出的第二氣體消耗量與第一氣體消耗量一致，即使不同也只是供給氣體壓力傳感器被容許的檢測誤差范圍或氣體供給管路的路徑中被容許的泄漏量范圍引起的偏差。
[0010]另一方面，在任一燃料氣體罐的開閉閥存在開閥驅(qū)動不良的情況下的壓力推移如下。從多個燃料氣體罐同時開始供給燃料氣體的氣體供給開始最初從開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良的其他的燃料氣體罐以基準氣體壓力供給燃料氣體。由此，氣體供給開始時的氣體壓力在任一燃料氣體罐的開閉閥存在開閥驅(qū)動不良的情況下和在開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良的情況下沒有不同。然而，當氣體供給進展時，沒有從開閉閥存在開閥驅(qū)動不良的燃料氣體罐的氣體供給，或者氣體供給減少，相應地從開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良的燃料氣體罐的氣體供給量增加，開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良的燃料氣體罐的氣體殘存量和罐氣體壓力與沒有不良的情況相比急劇減少。因此，在燃料氣體的消耗發(fā)生了一定進展的狀態(tài)下，將第二氣體消耗量與第一氣體消耗量進行比較時，兩者與開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良的情況截然不同。其結(jié)果是，根據(jù)上述方式的燃料電池系統(tǒng)，通過第一氣體消耗量與第二氣體消耗量的比較，能夠高可靠性地判定開閉閥的開閥驅(qū)動不良的有無。這種情況下，可以僅進行某一燃料氣體罐的開閉閥存在開閥驅(qū)動不良的判定，也可以僅進行在任意的開閉閥都沒有開閥不良的判定。當然，還可以進行兩方的判定。無論哪一判定，都能夠抑制判定的可靠性的降低。需要說明的是，兩氣體消耗量的比較可以通過求出兩氣體消耗量的差分的絕對值即氣體消耗量差分，并將該氣體消耗量差分與預先確定的規(guī)定的閾值比較來進行。此時，在氣體消耗量差分小于閾值的情況下，可以判定為與每個所述燃料氣體罐對應設置的所述開閉閥沒有開閥驅(qū)動不良。
[0011](2)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，所述基準氣體壓力時刻是向所述多個燃料氣體罐中的各燃料氣體罐進行的氣體填充完成的氣體填充時，所述規(guī)定的氣體壓力是所述氣體填充時的氣體填充壓力。這樣的話，在將各個燃料氣體罐填充至氣體填充壓力的氣體填充時以后，能夠確?？煽啃缘剡M行沒有開閉閥的開閥驅(qū)動不良的判定或開閉閥存在開閥驅(qū)動不良的判定。
[0012](3)在上述任一方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一消耗量計算部和所述第二消耗量計算部中的任一方累計計算出的燃料氣體消耗量未達到規(guī)定的氣體消耗量的狀況下，所述閥驅(qū)動判定部不執(zhí)行基于所述兩燃料氣體消耗量的比較而進行的所述開閉閥有無開閥驅(qū)動不良的判定。這樣的話，存在如下的優(yōu)點。當任一燃料氣體罐的開閉閥存在開閥驅(qū)動的不良時，如已述那樣從該罐不進行氣體供給，或者氣體供給減少，相應地供給氣體壓力傳感器檢測的罐側(cè)供給氣體壓力從基準氣體壓力提前降低，其降低的程度隨著氣體供給的繼續(xù)而變大。這樣的話，在燃料氣體消耗量未達到規(guī)定的氣體消耗量的狀況下，罐側(cè)供給氣體壓力雖說降低，但是其降低程度有時會進入傳感器等的誤差范圍，因此第一氣體消耗量與第二氣體消耗量的氣體消耗量差分有時會收納于規(guī)定的閾值范圍。反之，在燃料氣體消耗量達到了規(guī)定的氣體消耗量以后，罐側(cè)供給氣體壓力的降低程度變大，因此若任一燃料氣體罐的開閉閥存在開閥驅(qū)動不良，則更容易發(fā)生第一氣體消耗量與第二氣體消耗量的氣體消耗量差分變大而無法收納于規(guī)定的閾值范圍內(nèi)的情況。其結(jié)果是，根據(jù)該方式的燃料電池系統(tǒng)，僅在累計計算出的燃料氣體消耗量達到了規(guī)定的氣體消耗量以后進行開閥驅(qū)動的判定，因此能夠避免雖然開閉閥的開閥驅(qū)動存在不良但是誤判定為沒有開閥驅(qū)動不良這樣的不謹慎的判定，能夠高實效性地抑制判定的可靠性的降低。
[0013](4)根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種搭載有燃料電池的車輛。該車輛搭載有上述的任一方式的燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)具備接受燃料氣體的供給而發(fā)電的燃料電池，并向該燃料電池供給燃料氣體。由此，根據(jù)該方式的車輛，當利用燃料電池的發(fā)電電力進行車輛行駛時，能夠抑制開閉閥的開閥驅(qū)動判定的可靠性的降低。
[0014](5)根據(jù)本發(fā)明的又一方式，提供一種開閉閥的驅(qū)動不良判定方法。該開閉閥的驅(qū)動不良判定方法是實現(xiàn)罐內(nèi)氣體從燃料氣體罐向燃料電池的放出或阻斷的開閉閥的驅(qū)動不良判定方法，包括:檢測從相對于所述燃料電池并列連接的多個所述燃料氣體罐同時向所述燃料電池供給的燃料氣體的罐側(cè)供給氣體壓力的工序；第一消耗量計算工序，監(jiān)控所述燃料電池的發(fā)電狀況，基于所述燃料電池的發(fā)電量而累計計算從所述多個燃料氣體罐中的各燃料氣體罐進行了氣體填充的氣體填充時起的燃料氣體消耗量；第二消耗量計算工序，基于從所述氣體填充時的氣體填充壓力向所述檢測到的罐側(cè)供給氣體壓力的氣體壓力變化而累計計算從所述氣體填充時起的燃料氣體消耗量；及閥驅(qū)動判定工序，通過將在所述第一消耗量計算工序中累計計算出的燃料氣體消耗量與在所述第二消耗量計算工序中累計計算出的燃料氣體消耗量進行比較，來判定與每個所述燃料氣體罐對應的所述開閉閥的開閥驅(qū)動不良的有無。
[0015]根據(jù)上述方式的開閉閥的驅(qū)動不良判定方法，在將各個燃料氣體罐填充至氣體填充壓力的氣體填充時以后，能夠確?？煽啃缘刈鞒鲩_閉閥沒有開閥驅(qū)動不良