燃料电池系统及氢气泄漏检测方法
【专利说明】燃料电池系统及氢气泄漏检测方法
[0001 ] 本申请主张在2014年11月13日提出申请的申请番号2014-230633号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统和氢气泄漏检测方法。
【背景技术】
[0003 ]在以往的燃料电池系统中，例如JP2010-2 38495A记载那样，在燃料电池的起动时，在对与燃料电池连接的氢气循环系统进行加压并密封的状态下，通过检测氢气的压力下降，来判定氢气的泄漏。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]然而，在所述现有技术中，在空气向氢气循环系统内混入的情况下，为了气体泄漏检测而放入氢气时，氢与空气中的氧化合而产生燃烧反应，氢气的压力下降。因此，在所述现有技术中，存在尽管氢气循环系统没有气体泄漏仍误检测为有气体泄漏的课题。作为空气混入到氢气循环系统内的情况，例如，将燃料电池系统放置长时间(例如20天以上)不运转的情况对应于此。这是因为，在放置期间，空气从空气系统透过燃料电池单电池而进入氢气循环系统。
[0006]【用于解决课题的方案】
[0007]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式来实现。
[0008](I)本发明的一方式涉及具备燃料电池的燃料电池系统。燃料电池系统可以具备:氢气循环系统，向所述燃料电池供给氢气，并且使从所述燃料电池排出的氢气与所述被供给的氢气合流;氢气供给阀，控制向所述氢气循环系统供给的氢气的供给量;压力检测部，检测所述氢气循环系统的内部的压力;初期加压部，在所述燃料电池起动时，暂时打开所述氢气供给阀而对所述氢气循环系统进行加压;及再加压-气体泄漏检测部，在所述初期加压部进行加压之后，在由所述压力检测部检测出的压力中观察到规定的下降时，打开所述氢气供给阀而再次对所述氢气循环系统进行加压，在加压后的规定的时机，基于由所述压力检测部检测出的压力，检测从所述氢气循环系统的氢气泄漏。根据该结构的燃料电池系统，通过初期加压部对氢气循环系统加压，由此混入到氢气循环系统内的空气与氢气发生燃烧反应而被去除。然后，通过再加压-气体泄漏检测部，进行再加压，检测氢气泄漏。因此，能够防止空气混入到氢气循环系统内引起的氢气泄漏的误检测。
[0009](2)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述规定的时机是所述燃料电池的发电运转开始时。根据该燃料电池系统，能够在燃料电池的起动时，仅进行基于初期加压部的加压的预判定，在燃料电池的发电运转开始时，正式地进行气体泄漏检测。因此，不会发生由于气体泄漏检测而使燃料电池的发电运转开始延迟的情况。
[0010](3)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述氢气循环系统具备:氢气供给流路，用于使由所述氢气供给阀供给的所述氢气流向所述燃料电池;及循环流路，用于使从所述燃料电池排出的所述氢气循环到所述氢气供给流路。根据该燃料电池系统，能够检测从由氢气供给流路、燃料电池内的氢气流路及循环流路构成的氢气循环系统的气体泄漏。
[0011](4)在所述方式的燃料电池系统中，可以具备:空气系统，包括用于向所述燃料电池供给空气的流路及阀；空气压缩机，向所述空气系统送入空气；空气压力检测部，检测所述空气系统的内部的压力;转速控制部，提高所述空气压缩机的转速，并将所述空气压缩机的转速在规定期间维持在规定转速;及故障检测部，基于由所述空气压力检测部检测出的压力的在所述规定期间的变动，来检测所述阀的故障。根据该燃料电池系统，在对于给压力传感器的检测结果造成影响而言充分的(即具有压力灵敏度的)空气量下，能够检测阀的故障检测，因此在空气系统中能够检测故障。
[0012](5)本发明的另一方式涉及一种氢气泄漏检测方法，是燃料电池系统的氢气泄漏检测方法，所述燃料电池系统具备:燃料电池;氢气循环系统，向所述燃料电池供给氢气，并且使从所述燃料电池排出的氢气与所述被供给的氢气合流;氢气供给阀，控制向所述氢气循环系统供给的氢气的供给量;及压力检测部，检测所述氢气循环系统的内部的压力。氢气泄漏检测方法可以包括如下工序:在所述燃料电池起动时，暂时打开所述氢气供给阀而对所述氢气循环系统进行加压;及在所述加压后，在由所述压力检测部检测出的压力中观察到规定的下降时，打开所述氢气供给阀而再次对所述氢气循环系统进行加压，在加压后的规定的时机，基于由所述压力检测部检测出的压力，检测从所述氢气循环系统的氢气泄漏。根据该结构的氢气泄漏检测方法，与所述方式的燃料电池系统同样，能够防止空气向氢气循环系统内混入时的误检测。
[0013]本发明也可以通过燃料电池系统或氢气泄漏检测方法以外的各种方式实现。能够以具备燃料电池系统的车辆、用于实现与氢气泄漏检测方法的各工序对应的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质(non-transitory storage medium)等方式实现。
【附图说明】
[0014]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆的概略结构的说明图。
[0015]图2是表示氢气泄漏检测用的起动时处理的流程图。
[0016]图3是表示氢气泄漏检测用的发电运转开始时处理的流程图。
[0017]图4是表示起动时处理及发电运转开始时处理的执行时的各种状态或参数的时效变化的说明图。
[0018]图5是表示空气系统故障检测处理的执行时的各种状态或参数的时效变化的说明图。
[0019]【标号说明】
[0020]10…燃料电池
[0021]20…燃料电池车辆
[0022]30...燃料电池系统
[0023]40…燃料电池组
[0024]41…单电池
[0025]43…电压传感器
[0026]50…氢气供给排出机构
[0027]51…氢罐
[0028]52...氢气供给流路
[0029]53...氢气循环流路
[0030]54...氢气排出流路[0031 ]55…喷射器
[0032]56…压力传感器
[0033]57…氣循环栗
[0034]58…流放阀
[0035]60...空气供给排出机构
[0036]61…空气供给路
[0037]62…空气压缩机
[0038]63…分流截止阀
[0039]65…压力传感器
[0040]66...空气排出路
[0041]67…压力调整截止阀
[0042]69…旁通路
[0043]70…冷却水循环机构
[0044]71...散热器
[0045]72…冷却水循环栗
[0046]80…电力供给机构
[0047]90…驱动机构
[0048]91…电动机
[0049]92...驱动轮
[0050]100…控制单元[0051 ]102…初期加压部
[0052]104…再加压-气体泄漏检测部
[0053]110…起动开关
[0054]P…氢气压
[0055]Pair…空气压
[0056]Pl…初期压力
[0057]P2…终期压力
[0058]Fl…预判定标志
[0059]F2...正式判定标志
【具体实施方式】
[0060]接下来，说明本发明的实施方式。
[0061]Α.整体结构:
[0062]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆20的概略结构的说明图。燃料电池车辆20是四轮机动车，具备燃料电池系统30、电力供给机构80及驱动机构90。
[0063]燃料电池系统30具备燃料电池组40、氢气供给排出机构50、空气供给排出机构60、冷却水循环机构70及控制单元100。
[0064]燃料电池组40是通过氢与氧的电化学反应而发电的单元，层叠多个单电池41而形成。单电池41由阳极、阴极、电解质、隔板等构成。燃料电池组40能够应用各种类型，在本实施方式中，使用固体高分子型。
[0065]氢气供给排出机构50向燃料电池组40供给及排出氢气。氢气是指富含氢的气体，没有限定为纯氢。氢气供给排出机构50具备氢罐51、氢气供给流路52、氢气循环流路53、氢气排出流路54。
[0066]氢罐51贮存高压的氢气。氢气供给流路52是用于将氢罐51的氢气向燃料电池10供给的管路。氢