燃料电池系统、车辆及开闭阀的驱动不良判定方法
【专利说明】燃料电池系统、车辆及开闭阀的驱动不良判定方法
[0001]本申请主张在2014年10月24日提出的日本专利申请2014-217126的优先权，并将其内容作为参照而援引于此。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统、车辆及开闭阀的驱动不良判定方法。
【背景技术】
[0003]燃料电池系统每当将积存于燃料气体罐的氢气向燃料电池供给时，利用调压阀将气体压力减压调整成规定的供给压力。为了这样的减压调整，已知有在燃料气体罐的盖子中，除了开闭阀之外还内置有调压阀和压力传感器的结构。以上述的结构为前提，提出了将罐盖子的压力传感器的检测气体压力使用于调压阀的驱动不良判定或开闭阀的驱动不良判定(例如，参照日本特开2006-108024号公报)。
【发明内容】
[0004]在上述的专利文献中提出的判定手法以单一的燃料气体罐为前提，因此无法将同样的判定手法原封不动地应用于具备多个燃料气体罐的结构。这是因为，在进行从多个燃料气体罐同时供给燃料气体这样的罐运用的情况下，会想到如下的事态。假设多个燃料气体罐的各开闭阀的出口侧合流且经由燃料供给管而与调压阀连接，且在该燃料供给管设有压力传感器时，若由于某些原因而燃料气体罐的罐盖子的开闭阀发生开阀不良，则难以对其进行检测。这是因为，从其他的燃料气体罐经由燃料供给管向燃料电池供给燃料气体，尽管没有来自罐盖子的开闭阀不良的燃料气体罐的燃料气体供给，但燃料供给管中的比调压阀靠上游侧的罐侧供给气体压力被压力传感器感测。这样的话，仅通过燃料供给管中的比调压阀靠上游侧的罐侧供给气体压力的话，会发生无法判定开闭阀不良、未开阀的故障和未闭阀的故障的情况，开阀不良判定的可靠性降低。由此，要求一种能够对实现从燃料气体罐的气体流路的开放.阻断的开闭阀的不良判定的可靠性降低进行抑制的判定手法。
[0005]为了实现上述的课题的至少一部分，本发明可以作为以下的方式来实施。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池，接受燃料气体的供给而发电；多个燃料气体罐，相对于该燃料电池并列连接；开闭阀，对应于每个该燃料气体罐设置，实现罐内气体向所述燃料电池的放出或阻断；供给气体压力传感器，检测从所述多个燃料气体罐同时向所述燃料电池供给燃料气体时的罐侧供给气体压力；第一消耗量计算部，监控所述燃料电池的发电状况，基于所述燃料电池的发电量而累计计算从所述多个燃料气体罐中的各燃料气体罐成为规定的基准气体压力的基准气体压力时刻起的燃料气体消耗量；第二消耗量计算部，基于从所述基准气体压力向所述供给气体压力传感器检测到的所述罐侧供给气体压力的气体压力变化而累计计算从所述基准气体压力时刻起的燃料气体消耗量；及阀驱动判定部，通过将所述第一消耗量计算部累计计算出的燃料气体消耗量与所述第二消耗量计算部累计计算出的燃料气体消耗量进行比较，来判定与每个所述燃料气体罐对应的所述开闭阀的开阀驱动不良的有无。
[0007]上述方式的燃料电池系统每当开闭阀的开阀驱动的不良判定时，使用从基准气体压力时刻起的两个燃料气体消耗量。这两个燃料气体消耗量是基于燃料电池的发电量而第一消耗量计算部累计计算出的燃料气体消耗量(以下，称为第一气体消耗量)和基于从基准气体压力时刻的基准气体压力向供给气体压力传感器检测到的罐侧供给气体压力的压力推移而第二消耗量计算部累计计算出的燃料气体消耗量(以下，称为第二气体消耗量)。
[0008]第一气体消耗量是基于燃料电池的发电量的计算值，因此根据从多个燃料气体罐同时供给燃料气体起通过向燃料电池实际供给的燃料气体进行的发电量来求出。由此，无论是从多个燃料气体罐全部供给燃料气体的状况，还是仅从多个燃料气体罐中的一部分的燃料气体罐供给燃料气体的状况，都能求出第一气体消耗量。
[0009]随着从燃料气体罐向燃料电池的气体供给的进展，在各个燃料气体罐中，积存气体量和气体压力降低。此时，向燃料电池供给的燃料气体的气体量与供给气体压力传感器检测的罐侧供给气体压力之间的关系基本上遵从气体的状态方程式，因此依赖于燃料气体的温度及体积。可得到根据供给气体压力传感器检测到的罐侧供给气体压力的变化而运算出的燃料气体的消耗量作为第二气体消耗量。并且，若与多个燃料气体罐的各罐对应的开闭阀的开阀驱动没有不良，则该第二气体消耗量与基于燃料电池的发电量的第一气体消耗量相比没有变化。由此，基于从基准气体压力的压力推移而累计计算出的第二气体消耗量与第一气体消耗量一致，即使不同也只是供给气体压力传感器被容许的检测误差范围或气体供给管路的路径中被容许的泄漏量范围引起的偏差。
[0010]另一方面，在任一燃料气体罐的开闭阀存在开阀驱动不良的情况下的压力推移如下。从多个燃料气体罐同时开始供给燃料气体的气体供给开始最初从开闭阀没有开阀驱动不良的其他的燃料气体罐以基准气体压力供给燃料气体。由此，气体供给开始时的气体压力在任一燃料气体罐的开闭阀存在开阀驱动不良的情况下和在开闭阀没有开阀驱动不良的情况下没有不同。然而，当气体供给进展时，没有从开闭阀存在开阀驱动不良的燃料气体罐的气体供给，或者气体供给减少，相应地从开闭阀没有开阀驱动不良的燃料气体罐的气体供给量增加，开闭阀没有开阀驱动不良的燃料气体罐的气体残存量和罐气体压力与没有不良的情况相比急剧减少。因此，在燃料气体的消耗发生了一定进展的状态下，将第二气体消耗量与第一气体消耗量进行比较时，两者与开闭阀没有开阀驱动不良的情况截然不同。其结果是，根据上述方式的燃料电池系统，通过第一气体消耗量与第二气体消耗量的比较，能够高可靠性地判定开闭阀的开阀驱动不良的有无。这种情况下，可以仅进行某一燃料气体罐的开闭阀存在开阀驱动不良的判定，也可以仅进行在任意的开闭阀都没有开阀不良的判定。当然，还可以进行两方的判定。无论哪一判定，都能够抑制判定的可靠性的降低。需要说明的是，两气体消耗量的比较可以通过求出两气体消耗量的差分的绝对值即气体消耗量差分，并将该气体消耗量差分与预先确定的规定的阈值比较来进行。此时，在气体消耗量差分小于阈值的情况下，可以判定为与每个所述燃料气体罐对应设置的所述开闭阀没有开阀驱动不良。
[0011](2)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述基准气体压力时刻是向所述多个燃料气体罐中的各燃料气体罐进行的气体填充完成的气体填充时，所述规定的气体压力是所述气体填充时的气体填充压力。这样的话，在将各个燃料气体罐填充至气体填充压力的气体填充时以后，能够确保可靠性地进行没有开闭阀的开阀驱动不良的判定或开闭阀存在开阀驱动不良的判定。
[0012](3)在上述任一方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一消耗量计算部和所述第二消耗量计算部中的任一方累计计算出的燃料气体消耗量未达到规定的气体消耗量的状况下，所述阀驱动判定部不执行基于所述两燃料气体消耗量的比较而进行的所述开闭阀有无开阀驱动不良的判定。这样的话，存在如下的优点。当任一燃料气体罐的开闭阀存在开阀驱动的不良时，如已述那样从该罐不进行气体供给，或者气体供给减少，相应地供给气体压力传感器检测的罐侧供给气体压力从基准气体压力提前降低，其降低的程度随着气体供给的继续而变大。这样的话，在燃料气体消耗量未达到规定的气体消耗量的状况下，罐侧供给气体压力虽说降低，但是其降低程度有时会进入传感器等的误差范围，因此第一气体消耗量与第二气体消耗量的气体消耗量差分有时会收纳于规定的阈值范围。反之，在燃料气体消耗量达到了规定的气体消耗量以后，罐侧供给气体压力的降低程度变大，因此若任一燃料气体罐的开闭阀存在开阀驱动不良，则更容易发生第一气体消耗量与第二气体消耗量的气体消耗量差分变大而无法收纳于规定的阈值范围内的情况。其结果是，根据该方式的燃料电池系统，仅在累计计算出的燃料气体消耗量达到了规定的气体消耗量以后进行开阀驱动的判定，因此能够避免虽然开闭阀的开阀驱动存在不良但是误判定为没有开阀驱动不良这样的不谨慎的判定，能够高实效性地抑制判定的可靠性的降低。
[0013](4)根据本发明的另一方式，提供一种搭载有燃料电池的车辆。该车辆搭载有上述的任一方式的燃料电池系统，所述燃料电池系统具备接受燃料气体的供给而发电的燃料电池，并向该燃料电池供给燃料气体。由此，根据该方式的车辆，当利用燃料电池的发电电力进行车辆行驶时，能够抑制开闭阀的开阀驱动判定的可靠性的降低。
[0014](5)根据本发明的又一方式，提供一种开闭阀的驱动不良判定方法。该开闭阀的驱动不良判定方法是实现罐内气体从燃料气体罐向燃料电池的放出或阻断的开闭阀的驱动不良判定方法，包括:检测从相对于所述燃料电池并列连接的多个所述燃料气体罐同时向所述燃料电池供给的燃料气体的罐侧供给气体压力的工序；第一消耗量计算工序，监控所述燃料电池的发电状况，基于所述燃料电池的发电量而累计计算从所述多个燃料气体罐中的各燃料气体罐进行了气体填充的气体填充时起的燃料气体消耗量；第二消耗量计算工序，基于从所述气体填充时的气体填充压力向所述检测到的罐侧供给气体压力的气体压力变化而累计计算从所述气体填充时起的燃料气体消耗量；及阀驱动判定工序，通过将在所述第一消耗量计算工序中累计计算出的燃料气体消耗量与在所述第二消耗量计算工序中累计计算出的燃料气体消耗量进行比较，来判定与每个所述燃料气体罐对应的所述开闭阀的开阀驱动不良的有无。
[0015]根据上述方式的开闭阀的驱动不良判定方法，在将各个燃料气体罐填充至气体填充压力的气体填充时以后，能够确保可靠性地作出开闭阀没有开阀驱动不良