燃料电池系统、检测该系统中气体泄漏的方法、和移动体的制作方法

专利名称：燃料电池系统、检测该系统中气体泄漏的方法、和移动体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统， 一种用于检测这样的系统中气体 泄漏的方法，以及一种移动体。
背景技术：
目前，燃料电池系统已被提出并且开始实际应用，所述燃料电池 系统通过反应性气体(燃气和氧化性气体)的电化学反应产生电能。在这 样的燃料电池系统中，对于反应性气体，快速、精确地在气体通路中 检测气体泄漏是十分重要的。例如，在公开的日本专利申请No.2003-308866中，提出了一种这 样的技术，其中，当燃料电池的电力负载较小时，燃料电池停止产生 电能，在燃料电池系统的气体循环供应系统中形成预定的封闭空间， 并且基于此封闭空间内的压力状态检测燃气的泄漏。此外，在公开的日本专利申请No.2004-170321中，提出了一种这 样的技术，其中，封闭空间形成在燃料电池系统的气体循环供给系统 内，此封闭空间的上游侧的压力设置成大于此封闭空间内的压力，此 空间的下游侧的压力设置成小于此封闭空间内的压力，并且，基于此 封闭空间内的压力变化，检测此状态下燃气的泄漏。发明内容在公开的日本专利申请No.2003-308866所描述的技术中，基于封 闭空间内的压力状态检测气体泄漏，但是即使在燃料电池停止产生电 能的情况下，反应性气体也暂时流过气体通路。所以，即使在气体通 路中不存在任何气体泄漏时，封闭空间内也可能发生压力变化。
此外，在公开的日本专利申请No.2003-308866中，当检测气体泄 漏时，封闭空间需要形成在气体通路中，但是，有时不能可靠地形成 封闭空间，这取决于系统。在这种情况下，因为气流进入作为检测对 象的封闭空间，因此作为检测对象的封闭空间内的压力状态发生变化， 并且干扰气体泄漏的检测。此外，在公开的日本专利申请No.2004-170321中，当封闭空间内 的压力变得低于预定压力时，其不能确定气体泄漏是发生在封闭空间 下游侧的阀处，还是发生在封闭空间除阀之外的管路处。如上所述，在仅基于封闭空间内的压力状态进行气体泄漏检测的 系统中，存在误检测的问题，并且存在泄漏部分不能确定的问题。鉴于以上情况，开发了本发明，并且目的是改善在燃料电池系统 内气体泄漏检测的精度。为解决上述问题，根据本发明的燃料电池系统具有燃料电池， 反应性气体提供给燃料电池以产生电力；气体通路，其与燃料电池连 通；多个阀，设置在气体通路的中途，并且在气体通路中形成多个相 邻的封闭空间；第一压力传感器，其测量作为气体泄漏检测目标的第 一封闭空间的压力；第二压力传感器，其测量第二封闭空间的压力， 第二封闭空间与第一封闭空间的下游侧相邻；以及检测装置，其用于 在第二封闭空间的压力降低至低于第一封闭空间的压力的情况下，基 于第一压力传感器的压力测量结果和第二压力传感器的压力测量结 果，检测第一封闭空间内的气体泄漏。根据这样的构造，由于作为第一封闭空间的气体泄漏模式，不仅 可以测量作为气体泄漏检测目标的第一封闭空间的压力下降(压力变 化)，而且可以测量与第一封闭空间下游侧相邻的第二封闭空间的压力
上升(压力变化)，因此不仅可以检测出由于限定第一封闭空间一部分的 气体通路管路的壁表面裂缝所引起的气体泄漏(外部漏泄)，而且可以检 测出由于阀(密封部件)的阀关闭异常(例如密封缺陷)所引起的至第二封 闭空间的气体泄漏(内部泄漏)，其中所述阀用于在气体通路中形成第一 封闭空间。因此，与仅仅使用仅基于第一封闭空间中的压力状态的来 检测气体泄漏的常规气体泄漏检测系统相比，本发明可以改善气体泄 漏检测的精度。此处，意味着"反应性气体"不仅包括提供至燃料电池的燃气，还 包括提供至燃料电池的氧化性气体。"气体通路"是提供至燃料电池的反 应性气体的气体供应通路、气体循环通路和气体排出通路中的至少一 个。作为气体泄漏检测目标的气体通路是燃气侧的气体通路和氧化性气体侧的气体通路中的至少一个，或者是它们两个。因此，在上述构 造中，"检测第一封闭空间内的气体泄漏"是指在燃气侧气体通路和氧化 性气体侧气体通路中的一个区域的至少一部分内检测气体泄漏。应当 注意的是，"气体泄漏"是指，由于沿着气体通路设置的阀的异常(例如， 故障)、管路或类似部件的损坏所引起的来自相对于第一封闭空间的气 体通路的气体渗漏。例如，当第一封闭空间的压力下降值为预定阈值或更大，并且第二封闭空间的压力升高值是预定阈值或更大时，检测装置检测来自设 置在第一封闭空间和第二封闭空间之间的阀的气体泄漏。优选地，系统进一步包括第三压力传感器，其设置在第三封闭空 间内，所述第三封闭空间在下游侧与第二封闭空间相邻。在此情况下， 在第一封闭空间的压力下降值为预定阈值或更大，并且第二封闭空间 的压力升高值小于预定阈值的情况下，在第三封闭空间的压力降低至 低于第二封闭空间的压力的状态下，检测装置基于新封闭空间的压力 测量结果检测来自第一封闭空间而不是阀的气体泄漏，其中所述新封 闭空间包括第一封闭空间和第二封闭空间。 根据这样的构造，当作为气体泄漏检测目标的下游侧与第一封闭 空间相邻的第二封闭空间的压力升高时，由于两个封闭空间允许相互 连通以致可以检测来自一个封闭空间的气体泄漏(异常)，可以容易、快 速地检测整个系统内的气体泄漏。此外，在燃料系统中，检测装置设置成检测包括至少一个减压阀 的封闭空间的气体泄漏。此外，根据本发明的移动体包括燃料电池系统。当釆用这样的构造时，由于设置具有较高的气体泄漏检测精度的 燃料电池系统，因此可以改善移动体的安全性。另外，用于在根据本发明的燃料电池系统中检测气体泄漏的方法 是一种用于检测燃料电池系统内气体泄漏的方法，其中所述燃料电池 系统包括燃料电池和气体通路，反应性气体被提供给燃料电池以产生 电能，气体通路连通至燃料电池，并且在气体通路内形成多个邻接的 封闭空间，所述方法包括第一步骤将与作为气体泄漏检测对象的 至少一个封闭空间的下游侧相邻的另一个封闭空间的压力降低至小于 该一个封闭空间的压力；第二步骤判断在预定时间内该一个目标封 闭空间的压力下降值是否为预定阈值或更大；以及第三步骤在第二 步中执行肯定的判断时，判断所述另一个封闭空间的压力是否已经升 高。根据这样的方法，在与作为气体泄漏检测目标的至少一个封闭空 间的下游侧相邻的另一个封闭空间的压力降低至小于该一个封闭空间 的压力的情况下，判断该一个封闭空间内的压力状态(判断预定时间内 压力下降值是否为预定阈值或更大)，并且判断所述另一个封闭空间内 的压力状态(判断压力是否己经升高)，以致可以容易、可靠地检测该封 闭空间内的气体泄漏。即，当该一个封闭空间的压力状态异常(预定时 间内压力下降值是预定阈值或更大)并且所述在下游侧连接该一个封闭 空间的另一个封闭空间内的压力状态正常(压力没有升高)时，可以判定 来自气体通路的气体泄漏由于在该一个封闭空间内的气体管路的壁表 面裂缝或类似情况所引起。另一方面，当所述另一个封闭空间内的压 力状态异常(压力升高)时，可以判定由于形成封闭空间的阀(密封装置) 的阀封闭异常，气体从该一个封闭空间泄漏至所述另一个封闭空间， 即，在气体通路中发生气体泄漏。因此，可以改善气体泄漏检测精度。在用于检测燃料电池系统内气体泄漏的方法中，优选地，当在第 三步骤中执行肯定的判断时，包括该一个封闭空间和所述另一个封闭 空间的新封闭空间被设置成重复第一步骤至第三步骤。在此情况下，当该一个封闭空间的压力状态异常(预定时间内压力 下降值是预定阈值或更大)并且所述在下游侧与所述一个封闭空间连接 的另一个封闭空间内的压力状态异常(压力升高)时，可以允许两个封闭 空间相互连通，以致可以检测来自一个封闭空间的气体泄漏(异常)。因 此，可以在整个系统中容易、快速地检测气体泄漏。


图1是示出了根据本发明第一实施例的燃料电池系统的构造的方框图；图2示出了根据本发明第一实施例的系统控制主程序； 图3示出了根据本发明第一实施例的系统控制中在系统开始时的 气体泄漏判定处理程序；图4示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的常规发电控制程序；图5示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的负载驱动判定 控制程序；图6至25示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的气体泄漏
判定处理程序；图26和27示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的辅机控 制程序；图2S示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的系统停止处 理程序；图29示出了根据本发明第一实施例的系统控制中的异常停止处 理程序；以及图30至34示出了根据本发明第二实施例的系统控制中气体泄漏 判定处理程序。
具体实施方式
(第一实施例)下面，将参照附图描述用于实现本发明的优选实施例。下列实施 例仅仅是本发明的一种构造形式，本发明并不限于此实施例并且是实 用的。首先，参照图1描述根据本发明实施例的燃料电池系统10的构造。 应当注意的是，在此实施例中，将要描述这样的实例，即其中，燃料 电池系统10作为发电系统安装在燃料电池车辆(燃料电池混合动力车 辆；FCHV)上，但是，此系统也可作为发电系统安装在除车辆或固定 的发电系统以外的移动体上(例如，船，飞机，机器人等。)燃料电池系统10包括燃料电池20、连接至燃料电池20的燃气供 应系统和氧化性气体供应系统、以及冷却燃料电池20的冷却系统。燃 料电池20包括堆叠结构，其中多个电池单元分层堆叠，并且由例如固 态聚合物电解质燃料电池或类似物组成。连接至燃料电池20的燃气供应系统通常是指气体管路、阀等类似 物，它们沿着将燃气供给至燃料电池20的通路设置。如图1所示，系 统包括燃气供给源30、燃气供给通路31、燃气循环通路32和阳极废
气通道33。在本发明中，燃气供给通路31、燃气循环通路32和阳极 废气通道33中的至少一部分对应于气体通路的一种实施方式。燃气供给源30由氢储存源如高压氢罐或氢储存罐、改质单元等类 似物组成，其中改质单元将改质材料改质成富氢气体等。燃气供给通 路31是用于将从燃气供给源30中排出的燃气引导至燃料电池20阳极 的气体通路。如图1所示，从上游侧至下游侧，气体通路依次设置有 罐阀H201，高压调节器H9，低压调节器HIO，氢供给阀H200和FC 入口阀H21。在高压调节器H9中，被压縮至高压状态的燃气的压力被 减压至中等压力，并且，在低压调节器H10中被进一步减压至低压(常 用工作压力)。应当注意的是，在本发明中，高压调节器H9和低压调 节器H10相应于减压阀的一种实施方式。燃气循环通路32是回流气体通路，用于允许在阳极未反应的燃气 回流至燃料电池20。如图1所示，从上游侧至下游侧，通路依次设置 有FC出口阀H22、氢泵63和止回阀H52。从燃料电池20排出的低压 未反应燃气通过氢泵63适当地增压，并且被引导至燃气供给通路31。 止回阀H52阻止燃气从燃气供给通路31逆流至燃气循环通路32。阳 极废气通道33是用于将从燃料电池20排出的氢废气排出至系统外部 的气体通路。如图1所示，通路上设置有排气阀H51。上述的罐阀H201、氢供给阔H200、 FC入口阀H21、 FC出口阀 H22和排气阀H51为截止阀，用于相对于气体通路31供给燃气至气体 通道33和燃料电池20，或者是切断燃气，并且，例如，它们由电磁阀 组成。对于这样的电子阀，例如，优选为通/断阀、线性阀，其中，线 性阔的阀开度可以通过PWM控制或类似控制进行线性调节。应当注意的是，FC入口阀H21、 FC出口阀H22和止回阀H52可 以省去。氢供给阀H200可以省去。 燃气供应系统由四个部分组成高压部分(罐阀H201至氢供给阀H200的部分)，低压部分(氢供给阀H200至FC入口阀H21)，FC部分(组 入口阀H21至FC出口阀H22)和循环部分(FC出口阀H22至止回阀 H52)。在此实施例中，各部分(高压部分，低压部分，FC部分和循环部 分)形成有封闭空间，并且，对各个封闭空间进行气体泄漏检测。在此 实施例中，当在特定的封闭空间内检测气体泄漏时，假定在一个新的 封闭空间内进行气体泄漏检测，所述新的封闭空间由此特定的封闭空 间和与之相邻的封闭空间组成。此外，作为另一种实施方式，封闭空间可以包括两个部分高压 部分和低压部分。在此情况下，低压部分由此实施例的低压部分(氢供 给阀H200至FC入口阀H21)、 FC部分和循环部分组成。各部分设置有压力传感器P6， P7， P9， P61， P5， PlO和Pll，其测量燃气压力。压力传感器P6测量燃气供给源30的燃气供给压力。 压力传感器P7测量高压调节器H9的次级压力。压力传感器P9测量低 压调节器H10的次级压力。压力传感器P61测量燃气供给通路31的低 压部分的压力。压力传感器P5测量组入口处的压力。压力传感器PIO 测量氢泵63在输入端侧(上游侧)的压力。压力传感器Pll测量氢循环 泵63在输出端侧(下游侧)的压力。应当注意的是，取决于阀的数量(封 闭空间的数量)，压力传感器的位置和数量可以进行适当的变化。连接至燃料电池20的氧化性气体供应系统通常是指气体管路、阀 等类似物，它们沿着将氧化性气体供给至燃料电池20的通路设置。如 图l所示，系统包括空气压縮机(氧化性气体供给源)40、氧化性气体供 给通路41和阴极废气通道42。如图1所示，空气压縮机40压縮通过空气过滤器61从外部收集 的空气，并且将压縮空气作为氧化性气体供给至燃料电池20的阴极。 经过燃料电池20的电池反应后的氧废气流过阴极废气通道42，并且从 系统中排出。氧废气包含由于燃料电池20内的电池反应所产生的水， 因此具有高湿度状态。增湿模块62执行低湿度氧化性气体和高湿度氧废气之间的水份交换，以适当地湿润供给至燃料电池20的氧化性气体， 其中所述低湿度氧化性气体流过氧化性气体供给通路41，所述高湿度 氧废气流过阴极废气通道42。如图l所示，通过压力调节阀A4调节供给至燃料电池20的氧化 性气体的背压，其中所述压力调节阀A4环绕阴极废气通道42的阴极 出口设置。阴极废气通道42在下游侧与稀释单元64连通，以供给氧 废气至稀释单元64。稀释单元64还在下游侧连接至阳极废气通道33， 并且用于混和氧废气和氢废气以及用氧废气稀释氢废气，并随后将气 体从系统中排出。如图1所示，冷却燃料电池20的冷却系统包括冷却水通路71、 循环泵C1、散热器C2、旁通阀C3和热交换器70。循环泵C1经由冷 却水通路71循环流过燃料电池20的制冷剂。冷却水通路71设置有旁 路通道72，其引导制冷剂至热交换器70，而没有任何制冷剂流过散热 器C2。风扇C13旋转以降低散热器C2内冷却剂的温度。热交换器70包括加热器70a，并且接收来自燃料电池20的电力供 应以加热加热器70a，从而升高冷却剂的温度。通过接通/断开继电器 Rl、 R2,可以控制从燃料电池20到热交换器70的电力供应。散热器 C2在上游侧设置有旁通阀C3，并且设置成调节旁通阀C3的开度以控 制朝向散热器C2和热交换器70流动的冷却剂的流率，因此可以调节 冷却剂温度。如图1所示，燃料电池20内产生的直流电的一部分的电压通过 DC/DC变换器53降低，并且电池(蓄电装置)54被充电。牵引逆变器 51和辅助逆变器52将燃料电池20以及电池54中的一个或两个提供的 直流电转换成交流电，以分别提供交流电至牵引电动机M3和辅助电动
机M4。 一般地，辅助电动机M4通常指驱动氢泵63的电动机M2和驱 动空气压縮机40的电动机M1等类似物。应当注意的是，各种各样的 二次电池(锂离子电池，镍氢电池)和电容器可以取代电池54用作蓄电 装置。如图l所示，基于加速度传感器55所检测到的加速器开度、车辆 速度传感器56检测的车辆速度等类似参数，控制部分50获得系统需 求功率(车辆行驶功率和辅机功率之和)，其中所述加速度传感器55检 测车辆的加速需求，并且，控制部分50控制燃料电池系统10，以致燃 料电池20的输出功率与目标功率相匹配。具体地说，控制部分50调 节电动机M1的转速，以调节待供给的氧化性气体的数量，其中电动机 Ml驱动空气压缩机40。此外，该部分控制燃气供应系统的各种阀的开 启/关闭，并且调节驱动氢泵63的电动机M2的转速，以调节待供给的 燃气量。控制部分50还控制DC/DC变换器53，以调节燃料电池20的工作点(输出电压，输出电流)，并且执行调节功能，以致燃料电池20 的输出功率与目标功率相匹配。此外，对于形成在燃气供应系统的各部分(高压部分，低压部分， FC部分和循环部分)内的各个封闭空间，控制部分50检测燃气泄漏。 在此情况下，控制部分50在这样的状态下检测一个封闭空间的气体泄 漏，即，与做为气体泄漏检测目标的该一个封闭空间的下游侧所邻接 的另一个封闭空间的压力下降。当作为气体检测目标的那一个封闭空 间的下游侧的压力升高时，控制部分50检测一个新的封闭空间的气体 泄漏，所述新的封闭空间由此封闭空间和与此封闭空间在下游侧相邻 的另一个封闭空间所组成。即，在本发明中，控制部分50用作检测装 置的一种实施方式。下面，参照图2至29描述通过根据本发明实施例的燃料电池系统 10的控制部分50所执行的系统控制。
首先，参照图2所示的流程图描述通过燃料电池系统10的控制部 分50所执行的系统控制的概要(主程序)，其后的子程序将参照图3至29所示的流程图进行描述。首先，当燃料电池系统10开始工作(S101;是)，控制部分50判断 燃气供应系统的气体泄漏(S102)。此处，当判定不存在任何气体泄漏而 且可以正常发电时(S102;是)，执行通常的发电控制(S104)，并且随后 执行负载驱动判定控制(S104')。当以这样的方式延续通常的工作并且满 足预定的间歇工作起始条件时(S105;是)，发电停止，并且控制部分 50判断燃气供应系统的气体泄漏(S106)。此处，间歇工作是一种这样 的工作模式，即，在例如怠速期间、低速行驶期间、再生制动期间及 类似场合的低负载期间，燃料电池20的发电暂时停止，并且行驶时电 能由电池54提供。随后，当燃料电池20产生剩余电能时，执行辅机控制以增加辅机 的电力消耗(S107)。然后，当执行系统停止时(S108;是)，控制部分50 判断燃气供应系统(S109)的气体泄漏，并且执行系统停止程序(SllO)。 当检测到气体泄漏时(S111;是)，执行异常停止程序(S112)。应当注意 的是，可以在S104'的负载驱动判定控制之后执行S107的辅机控制。下面将描述相应的子程序。图3是示出了在系统开始时的气体泄 漏判定处理程序(S102)的流程图。当这样的气体泄漏判定处理程序被调 用时，控制部分50开启罐阀H201、氢供给阀H200、 FC入口阀H21 和FC出口阀H22,并且通过燃气供给通路31供给燃气至燃料电池 20(S201)。随后，控制部分50判断设置在燃气供应系统中的所有压力传感器 P5至P6的压力值是否为预定压力值Pjl至Pj7或在其之上(S202)。当 所有的压力传感器P5至P6达到预定压力值Pjl至Pj7或位于其之上， 并且燃气供给通路31和燃气循环通路32的压力升高到这样的程度，即，使得执行气体泄漏判定(S202;是)时，控制部分50关闭罐阀H201、 氢供给阀H200、 FC入口阀H21和FC出口阀H22(S203)。这些阀被关 闭，因此，燃气供给通路31和燃气循环通路32中的各部分(高压部分， 低压部分，FC部分和循环部分)内形成封闭空间。从以此方式形成封闭空间的时刻后经过预定时间tl时(S204)，控 制部分50将压力传感器P5至P6的压力值存储为P5P至P6P(S205)。 此外，当在形成封闭空间后经过预定时间t2时(S206)，经过预定时间 t2后，控制部分50计算存储的压力值P5P至P6P与压力传感器P5至 P6所测量的压力值之间的差压AP5至AP6(S207)。此处，获得差压AP5 至AP6相当于预定时间内(t2-tl)的压降。控制部分50判断相应的差压AP5至AP6是否为预定压力值Pj8 至Pjl4或在其以上(S208)。当全部的差压AP5至AP6为预定压力值Pj8 至Pjl4或在其之下时(S208;否)，假定没有气体泄漏，因此系统起动 完成以开始正常发电(S209)。另一方面，当差压AP5至AP6中的一个 为预定压力值Pj8至Pjl4或位于其之上时(S208;是)，控制部分50断 定存在气体泄漏(S210)。图4是示出了通常的发电控制程序(S104)的流程图。当这样的通常 发电控制程序被调用时，控制部分50开启燃气供应系统的阀(罐阀 H201，氢供给阀H200, FC入口阀H21和FC出口阀H22)(S301)。随 后，基于加速器开度、车辆速度或类似参数，控制部分计算车辆需求 功率(系统需求功率)(S302)，并且确定燃料电池20的输出功率和电池 54的输出功率之间的比例(S303)。控制部分50参照燃料电池发电量-空气当量关系图控制电动机M1的转速，以致氧化性气体以所需求的流 率供给至燃料电池20(S304)。此外，控制部分50参照燃料电池发电量 -氢当量关系图控制燃气供应系统的阀和电动机M2的车速，以致燃气 以所需求的流率供给至燃料电池20(S305)。随后，控制部分50参照燃 料电池发电量-燃气排出频率关系图控制排气阀H51的开启/关闭(S306)。图5是示出了将在通常发电控制程序结束后执行的负载驱动判定 控制程序(S104')的流程图。当这样的负载驱动判定控制程序被调用时， 控制部分50参照由电池传感器57所提供的检测信号和SOC-电池温度 图，计算电池54可以提供至负载(例如，诸如电动机M1、 M2之类的 电力消耗装置)的功率值(电池可释放功率)W3(Slla)。随后，控制部分 50基于加速器开度、车辆速度等类似参数计算车辆需求功率(系统需求 功率)PPW(S21)，并且判断电池可释放功率W3是否是车辆需求功率 PPW或更大(即，从电池54是否能提供不少于系统需求功率的功率至 负载))(S31)。当控制部分50可以获得肯定的结果时(S31;是)，控制部 分允许从通常工作模式转换至间歇工作模式(S41)，并且，开始这样的 控制，即只利用电池54驱动负载。另一方面，当控制部分50可能获 得否定的结果时(S31;否)，控制部分禁止从通常工作模式转换至间歇 工作模式(S51)，并且，利用燃料电池20和电池54共同驱动负载。上 述通常发电控制程序和负载驱动判定控制程序以预定的时间间隔重复 执行。图6至25是示出了间歇工作或系统停止期间的气体泄漏判定处理 程序(S106， S109)的流程图。当这样的气体泄漏判定处理程序被调用时， 控制部分50执行高压部分压力判定(S401)。压力判定是判断各部分的 压力是否达到气体泄漏判定所需的压力。如图6所示，首先，控制部 分50开启罐阀H201(S402)。当通过压力传感器P6测量得到的压力为 预定阈值P6B或更大时，并且此状态持续时间超过预定阀开启时间 ta(S403;是)，控制部分关闭罐阀H201(S404)。另一方面，当压力传感 器P6测量得到的压力小于预定阈值P6B时，或者是当压力传感器P6 测量得到的压力为预定阈值P6B或更大，但是该状态的持续时间没有 超过预定的阀开启时间ta(S403;否)时，罐阀H201开启(S405)。随后，控制部分控制由高压部分和低压部分构成的部分(高压部分/低压部分)的压力判定(S406)。如图6所示，首先，控制部分50开启罐 阀H201和氢供给阀H200(S407)。当通过压力传感器P6检测得到的压 力为预定阈值P6B或更大，并且此状态持续时间超过预定的阀开启时 间ta(S408;是)时，控制部分关闭罐阀H201(S409)。另一方面，当压力 传感器P6测量得到的压力小于预定阈值P6B，或者是当压力传感器P6 测量得到的压力为预定阈值P6B或更大，但是该状态的持续时间没有 超过预定的阀开启时间ta(S408;否)时，罐阀H201开启(S410)。随后，控制部分执行由高压部分、低压部分和FC部分构成的部分 (高压/低压、FC部分)的压力判定(S411)。如图7所示，首先，控制部 分50开启罐阀H201、氢供给阀H200和FC入口阀H21(S412)。当通 过压力传感器P6检测得到的压力为预定阈值P6B或更大，并且此状态 持续时间超过预定的阀开启时间ta(S4413;是)时，控制部分关闭罐阀 H201(S414)。另一方面，当压力传感器P6测量得到的压力小于预定阈 值P6B，或者是当压力传感器P6测量得到的压力为预定阈值P6B或更 大，但是该状态的持续时间没有超过预定的阀开启时间ta(S413;否) 时，罐阀H201开启(S415)。随后，控制部分执行由高压部分、低压部分、FC部分和循环部分 构成的部分(高压/低压、FC、循环部分)的压力判定(S416)。如图7所示， 首先，控制部分50开启罐阀H201、氢供给阔H200、 FC入口阀H21 和FC出口阀H22(S417)。当通过压力传感器P6检测得到的压力为预 定阈值P6B或更大，并且此状态持续时间超过预定的阀开启时间 ta(S418;是)时，控制部分关闭罐阀H201(S419)。另一方面，当压力传 感器P6测量得到的压力小于预定阈值P6B，或者是当压力传感器P6 测量得到的压力为预定阈值P6B或更大，但是该状态的持续时间没有 超过预定的阀开启时间ta时(S418;否)，罐阀H201开启(S420)。随后，控制部分执行由低压部分和FC部分构成的部分(低压、FC 部分)的压力判定(S421)。如图8所示，首先，控制部分50开启罐阀H201、氢供给阀H200和FC入口阀H21(S422)。当通过压力传感器P6 检测得到的压力为预定阈值P6B或更大，并且此状态持续时间超过预 定的阀开启时间ta时(S423;是)，控制部分关闭罐阀H201和氢供给阀 H200(S424)。另一方面，当压力传感器P6测量得到的压力小于预定阈 值P6B，或者是当压力传感器P6测量得到的压力为预定阈值P6B或更 大，但是该状态的持续时间没有超过预定的阀开启时间ta时(S423;否)， 罐阀H201和氢供给阀H200开启(S425)。随后，控制部分执行由低压部分、FC部分和循环部分构成的部分 (低压、FC和循环部分)的压力判定(S426)。如图8所示，首先，控制部 分50开启罐阀H201、氢供给阀H200、 FC入口阀H21和FC出口阀 H22(S427)。当通过压力传感器P6检测得到的压力为预定阈值P6B或 更大，并且此状态持续时间超过预定的阀开启时间ta时(S428;是)， 控制部分关闭罐阀H201和氢供给阀H200(S429)。另一方面，当压力传 感器P6测量得到的压力小于预定阈值P6B，或者是当压力传感器P6 测量得到的压力为预定阈值P6B或更大，但是该状态的持续时间没有 超过预定的阀开启时间ta时(S428;否)，罐阀H201和氢供给阀H200 开启(S430)。随后，控制部分执行由FC部分和循环部分构成的部分(FC、循环 部分)的压力判定(S431)。如图9所示，首先，控制部分50开启罐闽 H201、氢供给阀H200、 FC入口阀H21和FC出口阀H22(S432)。当通 过压力传感器P6检测得到的压力为预定阈值P6B或更大，并且此状态 持续时间超过预定的阀开启时间ta时(S433;是)，控制部分关闭罐阔 H201、氢供给阀H200和FC入口阀H21(S434)。另一方面，当压力传 感器P6测量得到的压力小于预定阈值P6B，或者是当压力传感器P6 测量得到的压力为预定阈值P6B或更大，但是该状态的持续时间没有 超过预定的阀开启时间ta时(S433;否)，罐阀H201、氢供给阀H200 和FC入口阀H21开启(S435)。
随后，控制部分50执行高压部分的排出判定(S436)。排出判定将 判断是否将排出燃气。如图10所示，首先，控制部分基于压力传感器 P6测量得到的压力和高压部分的目标压力P6A之间的差压，计算用于 将高压部分的压力与目标压力P6A相匹配所需求的燃气消耗量(S437)。 随后，控制部分从排气阀H51在一次排气时间的排气量和高压部分容 量之间的比值计算减压度APQ(S438)。在高压部分的压力和目标压力 P6A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形下(S439;是)，当 燃气排出时，高压部分的压力降低至低于目标压力P6A，由此禁止排 气(S440)。另一方面，在高压部分的压力和目标压力P6A之间的差压 超过APQ+预定值(容差)的情形下(S439;是)，即使燃气排出时，高压 部分的压力不是目标压力P6A或更小，由此允许排气(S441)。随后，控制部分执行低压部分的排气判定(S442)。如图10所示， 首先，控制部分基于压力传感器P61测量得到的压力和低压部分的目 标压力P61A之间的差压，计算用于将低压部分的压力与目标压力P61A 相匹配所需求的燃气消耗量(S443)。随后，控制部分从排气阀H51的一 次排气量和低压部分容量之间的比值计算减压度APQ(S444)。在低压部 分的压力和目标压力P61A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的 情形下(S445;是)，当燃气排出时，低压部分的压力降低至低于目标压 力P61A，由此禁止排气(S446)。另一方面，在低压部分的压力和目标 压力P61A之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S445;否)，即 使燃气排出时，低压部分的压力不是目标压力P61A或更小，因此允许 排气(S447)。随后，控制部分50执行FC部分的排气判定(S448)。如图11所示， 首先，控制部分基于压力传感器P6测量得到的压力和FC部分的目标 压力P5A之间的差压，计算用于将FC部分的压力与目标压力P5A相 匹配所需求的燃气消耗量(S449)。随后，控制部分从排气阀H51的一次 排气量和FC部分容量之间的比值计算减压度APQ(S450)。在FC部分 的压力和目标压力P5A之间的差压是厶PQ+预定值(容差)或更小的情形
下(S451;是)，当燃气排出时，FC部分的压力降低至低于目标压力P5A，由此禁止排气(S452)。另一方面，在FC部分的压力和目标压力P5A之 间的差压超过APQ+预定值的情形下(S451;否)，即使燃气排出时，FC 部分的压力不是目标压力P5A或更小，因此允许排气(S453)。随后，控制部分50执行循环部分的排气判定(S454)。如图ll所示， 首先控制部分禁止发电(S455)。然后，在控制部分从排气阀H51的一次 排气量和循环部分容量的比值计算减压度APQ(S456)，并且循环部分的 压力和目标压力P10A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形 下(S457;是)，当燃气排出时，循环部分的压力降低至低于目标压力 P10A，由此禁止排气(S458)。另一方面，在循环部分的压力和目标压 力P10A之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S457;否)，即使 燃气排出时，循环部分的压力不是目标压力P10A或更小，由此允许排 气(S459)。随后，控制部分执行由高压部分和低压部分构成的部分(高压部分 /低压部分)的排气判定(S460)。如图12所示，首先，控制部分基于压力 传感器P6测量得到的压力和高压/低压部分的目标压力P6A之间的差 压，计算将高压部分/低压部分的压力与目标压力P6A相匹配所需求的 燃气消耗量(S461)。随后，控制部分从排气阀H51的一次排气量和高压 /低压部分容量之间的比值计算减压度APQ(S462)。在高压/低压部分的 压力和目标压力P6A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形下 (S463;是)，当燃气排出时，高压/低压部分的压力降低至低于目标压 力P6A，由此禁止排气(S464)。另一方面，在高压/低压部分的压力和 目标压力P6A之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S463;是)， 即使燃气排出时，高压/低压部分的压力不是目标压力P6A或更小，由 此允许排气(S465)。然后，控制部分执行由高压部分、低压部分和FC部分构成的部分 (高压/低压、FC部分)的排气判定(S466)。如图12所示，首先，控制部
分基于压力传感器P6测量得到的压力和高/低压、FC部分的目标压力P6A之间的差压，计算用于将高/低压、FC部分的压力与目标压力P6A 相匹配所需求的燃气消耗量(S467)。随后，控制部分从排气阀H51的一 次排气量和高/低压、FC部分的容量之间的比值计算减压度APQ(S468)。 在高/低压、FC部分的压力和目标压力P6A之间的差压是APQ+预定值 (容差)或更小的情形下(S469;是)，当燃气排出时，高/低压、FC部分 的压力降低至低于目标压力P6A，由此禁止排气(S470)。另一方面，在 高/低压、FC部分的压力和目标压力P6A之间的差压超过APQ+预定值 (容差)的情形下(S469;是)，即使燃气排出时，高/低压、FC部分的压 力不是目标压力P6A或更小，由此允许排气(S471)。随后，控制部分执行由高压部分、低压部分、FC部分和循环部分 构成的部分(高压/低压、FC、循环部分)的排气判定(S472)。如图13所 示，首先，控制部分基于压力传感器P6测量得到的压力和高压/低压、 FC、循环部分的目标压力P6A之间的差压，计算将高压/低压、FC、 循环部分的压力与目标压力P6A相匹配所需求的燃气消耗量的(S473)。 随后，控制部分从排气阀H51的一次排气量和高压/低压、FC、循环部 分的容量之间的比值计算减压度APQ(S474)。在高压/低压、FC、循环 部分的压力和目标压力P6A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的 情形下(S475;是)，当燃气排出时，高压/低压、FC、循环部分的压力 降低至低于目标压力P6A，由此禁止排气(S476)。另一方面，在高压/ 低压、FC、循环部分的压力和目标压力P6A之间的差压超过APQ+预 定值(容差)的情形下(S475;是)，即使燃气排出时，高压/低压、FC、循 环部分的压力不是目标压力P6A或更小，并因此允许排气(S477)。然后，控制部分执行由低压部分和FC部分构成的部分(低压、FC 部分)的排气判定(S478)。如图13所示，首先，控制部分基于压力传感 器P61测量得到的压力和低压、FC部分的目标压力P61A之间的差压， 计算将低压、FC部分的压力与目标压力P61A相匹配所需求的燃气消 耗量(S479)。随后，控制部分从排气阔H51的一次排气量和低压、FC 部分的容量之间的比值计算减压度APQ(S480)。在低压、FC部分的压 力和目标压力P61A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形下 (S481;是)，当燃气排出时，低压、FC部分的压力降低至低于目标压 力P61A，由此禁止排气(S482)。另一方面，在低压、FC部分的压力和 目标压力P61A之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S481; 否)，即使燃气排出时，低压、FC部分的压力也不是目标压力P61A或 更小，并由此允许排气(S483)。随后，控制部分执行由低压部分、FC部分和循环部分构成的部分 (低压、FC、循环部分)的排气判定(S484)。如图14所示，首先，控制 部分基于压力传感器P61测量得到的压力和低压、FC、循环部分的目 标压力P61A之间的差压，计算将低压、FC、循环部分的压力与目标 压力P61A相匹配所需求的燃气消耗量(S485)。随后，控制部分从排气 阀H51的一次排气量和低压、FC、循环部分的容量之间的比值计算减 压度APQ(S486)。在低压、FC、循环部分的压力和目标压力P61A之间 的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形下(S487;是)，当燃气排出 时，低压、FC、循环部分的压力降低至低于目标压力P61A，由此禁止 排气(S488)。另一方面，在低压、FC、循环部分的压力和目标压力P61A 之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S487;否)，即使燃气排 出时，低压、FC、循环部分的压力也不是目标压力P61A或更小，并 且由此允许排气(S489)。然后，控制部分执行由FC部分和循环部分构成的部分(FC、循环 部分)的排气判定(S490)。如图14所示，首先，控制部分基于压力传感 器P5测量得到的压力和FC、循环部分的目标压力P5A之间的差压， 计算将FC、循环部分的压力与目标压力P5A相匹配所需求的燃气消耗 量(S491)。随后，控制部分从排气阀H51的一次排气量和FC、循环部 分的容量之间的比值计算减压度APQ(S492)。在FC、循环部分的压力 和目标压力P5A之间的差压是APQ+预定值(容差)或更小的情形下 (S493;是)，当燃气排出时，FC、循环部分的压力降低至低于目标压力 P5A，由此禁止排气(S494)。另一方面，在FC、循环部分的压力和目 标压力P5A之间的差压超过APQ+预定值(容差)的情形下(S493;否)， 即使燃气排出时，FC、循环部分的压力也不是目标压力P5A或更小， 并因此允许排气(S495)。如图15所示，当各部分的排气判定结束时，控制部分50获得由 于燃料电池20消耗了在步骤S437、 S443、 S449、 S461、 S467、 S473、 S479、 S485和S491中获得的燃气所产生的发电量(S496)。此外，控制 部分50参照燃料电池发电量-空气当量关系图调节电动机Ml的转速， 以致获得需求发电量所需要的氧化性气体供给至燃料电池20(S497)。 然后，当氢供给阀H200开启时(S498;是)，控制部分50参照燃料电池 发电量-氢当量关系图调节燃气供应系统的阀和电动机M2的转速，以 致获得需求发电量所需要的燃气以适当流率供给至燃料电池20(S499)。 此外，控制部分50参照燃料电池发电量-排气频率关系图控制排气阀 H51的开启/关闭(S500)。另一方面，当氢供给阀H200关闭时(S498;否)，控制部分50停 止氢泵63(S501)，并且，参照燃料电池发电量-排气频率关系图控制排 气阀H51的开启/关闭(S502)。为了开启/关闭排气阀H51，基于排气阀 H51的主压力、次级压力和阀开启时间计算一次排气量(S503)。此处， 可以根据压力传感器P11测量得到的压力值获得排气阀H51的主压力。 可以根据从阴极废气通道42中流过的废氧气的流率获得排气阀H51的 次级压力。当电池54的荷电状态(SOC)指示预定值(例如，80%至90%)或更大 时(S504;是)，控制部分50不能在电池54中储存由燃气消耗所产生的 电能，由此控制部分50减小燃料电池20的发电量，并增加燃气的排 气量(S505)。当燃气的排气频率大于预定频率时(S506;是)，从系统中 排出的燃气的浓度增加。因此，空气压縮机40的转速增加，以便减少 所排出的燃料气体的浓度，流过阴极废气通道42的废氧气的流率增加，
并且，将通过稀释单元64稀释的所排出的燃料气体的浓度减小(S507)。如上所述，通过燃气的发电和排气操作，燃气被消耗(S496至 S507)，燃气供应系统各部分的压力可以快速下降。更具体地说，由于 燃气的发电和排气操作，高压部分、低压部分和FC部分的压力可以通 过燃气消耗来降低，并且循环部分的压力可以通过燃气的排气操作来 降低。应当注意的是，为了降低压力，不执行排气操作，可以只执行 由于发电而形成的燃气消耗。下面，将详细描述气体泄漏判定。在各部分的气体泄漏判定中， 设置在燃气供应系统内的阀关闭，形成封闭空间(基本上密封的空间) 并且测量封闭空间的压力下降容差，从而进行判定。首先描述高压部分的气体泄漏判定(S508)。如图16所示，当压力 传感器P6测量得到的压力是目标压力P6A或更小时(S509;是)，因为 其表明高压部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控制部 分50关闭氢供给阀H200(S510)。因此，高压部分进入密封状态，从而 形成封闭空间。然后，控制部分50判断设置在氢供给阀H200下游侧 的压力传感器P61测量得到的压力是否降低至小于预定压力 PJA1(S511)。预定压力PJA1是用于判断氢供给阀H200是否可靠关闭 的压力。当压力传感器P61测量得到的压力是预定压力PJA1或更小时 (S511;是)，为执行高压部分的气体泄漏判定，判断从氢供给阀H200 关闭时起是否经过预定时间t3(S512)。当已经过预定时间t3时(S512; 是)，将压力传感器P6测量得到的压力存储为P6P(S513)。此外，判断从氢供给阀H200关闭时起是否已经过预定时间 t4(S514)。当已经过预定时间t4时(S514;是)，计算存储的压力P6P和 压力传感器P6测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP6(S515)。此处， 当差压AP6是预定压力Pjl5(预定阈值)或更大时(S516;是)，允许由高 压部分和低压部分组成的部分(高压/低压部分)的泄漏判定(S517)，并
且，禁止高压部分的泄漏判定(S518)。另一方面，当差压厶P6小于预定
压力Pjl5时(S516;否)，控制部分50允许低压部分的气体泄漏判定 (S519)，并且禁止高压部分的泄漏判定(S518)。应当注意的是，当压力 传感器P61测量得到的压力超过预定压力PJ八1时(S511;否)，当从氢 供给阀H200关闭时起还没有经过预定时间t3时(S512;否)，或者是当 还没经过预定时间t4时(S514;否)，控制部分50转入下面的低压部分 的气体泄漏判定。
下面描述低压部分的气体泄漏判定(S520)。如图17所示，当控制 部分50判定压力传感器P61测量得到的压力是目标压力P61A或更小 时(S521;是)，因为其表明低压部分的压力达到适合于气体泄漏判定的 压力，因此控制部分50关闭FC入口阀H21(S522)。因此，低压部分进 入密封状态，从而形成封闭空间。然后，控制部分判断设置在FC入口 阀H21下游侧的压力传感器P5、 Pll测量得到的压力是否分别降低至 小于预定压力PJA2、 PJA3(S523)。预定压力PJA2、 PJA3是用于判断 FC入口阀H21是否可靠关闭的压力。当压力传感器P5、 Pll测量得到 的压力分别是预定压力PJA2、 PJA3或更小时(S523;是)，为执行低压 部分的气体泄漏判定，判断从FC入口阀H21关闭时起是否已经过预定 时间t5(S524)。当已经过预定时间t5时(S524;是)，压力传感器P61 测量得到的压力被存储为P61P(S525)。
此外，判断从FC入口阀H21关闭时起是否已经过预定时间 t6(S526)。当已经过预定时间t6时(S526;是)，计算存储的压力P61P 和压力传感器P61测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP61(S527)。 此处，当差压AP61是预定压力Pjl6或更大时(S528;是)，允许由低压 部分和FC部分组成的部分(低压、FC部分)的泄漏判定(S529)，并且， 禁止低压部分的泄漏判定(S530)。另一方面，当差压AP61小于预定压 力Pjl6时(S528;否)，控制部分50允许FC部分的气体泄漏判定(S531)， 并且禁止低压部分的泄漏判定(S530)。应当注意的是，当压力传感器 P5、 Pll测量得到的压力超过预定压力PJA2、 PJA3(S523;否)，当从
FC入口阀H21关闭时起还没有经过预定时间t5时(S524;否)，或者是 当还没经过预定时间t6时(S526;否)，控制部分50转入下面的FC部 分的气体泄漏判定。
下面描述FC部分的气体泄漏判定(S532)。如图18所示，当控制 部分50判定压力传感器P5测量得到的压力是目标压力P5A或更小时 (S533;是)，因为其表明FC部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压 力，因此控制部分50关闭FC出口阀H22(S524)。因此，FC部分进入 密封状态，从而形成封闭空间。然后，控制部分50判断设置在FC出 口阀H22下游侧的压力传感器P10测量得到的压力是否降低至小于预 定压力PJA4(S535)。预定压力PJA4是用于判断FC出口阀H22是否可 靠关闭的压力。当压力传感器P10测量得到的压力是预定压力PJA4或 更小时(S535;是)，为执行FC部分的气体泄漏判定，判断从FC出口 阀H22关闭时起是否已经过预定时间t7(S536)。当已经过预定时间t7 时(S536;是)，将压力传感器P5测量得到的压力存储为P5P(S537)。
此外，判断从FC出口阀H22关闭时起是否已经过预定时间 t8(S538)。当已经过预定时间t8时(S538;是)，计算存储的压力P5P和 压力传感器P5测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP5(S539)。此处， 当差压厶P5是预定压力Pjl7或更大时(S540;是)，允许由FC部分和 循环部分组成的部分(FC、循环部分)的泄漏判定(S541)))))))))))，并且， 禁止FC部分的泄漏判定(S542)。另一方面，当差压AP5小于预定压力 Pjl7时(S540;否)，控制部分50允许循环部分的气体泄漏判定(S543)， 并且禁止FC部分的泄漏判定(S542)。应当注意的是，当压力传感器P10 测量得到的压力超过预定压力PJA4时(S535;否)，当从FC出口阀H22 关闭时起还没有经过预定时间t7时(S536;否)，或者是当还没经过预 定时间t8时(S538;否)，控制部分50转入下面的循环部分的气体泄漏 判定。
下面描述循环部分的气体泄漏判定(S544)。如图19所示，当控制
部分50判定压力传感器P10测量得到的压力是目标压力P10A或更小 时(S545;是)，因为其表明循环部分的压力达到适合于气体泄漏判定的 压力，控制部分50禁止发电(S546)。此时，禁止排气阀开启，以使循 环部分进入密封状态，从而形成封闭空间。然后，为执行循环部分的 气体泄漏判定，判断从发电被禁止起是否已经过预定时间t9(S547)。当 已经过预定时间t9时(S547;是)，将压力传感器P10测量得到的压力 存储为P10P(S548)。
此外，判断从发电被禁止时起是否已经过预定时间tlO(S549)。当 已经过预定时间t10时(S549;是)，计算存储的压力P10P和压力传感 器P10测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP10(S550)。此处，当差 压AP10是预定压力Pjl8或更大时(S551;是)，判断气体渗漏来自循环 部分(S552)，并且控制部分转入下面的高压/低压部分的气体泄漏判定。 至于气体泄漏的原因，考虑FC出口阀H22和止回阀H52的开启故障、 燃气循环通路32损坏等类似情况。另一方面，当差压AP10小于预定 阈值压力Pjl8时(S551;否)，控制部分50禁止循环部分的气体泄漏判 定(S553)，并且转入下面的高压/低压部分的气体泄漏判定。应当注意 的是，当从发电被禁止时起还没经过预定时间t9时(S547;否)，或者 是当还没有经过预定时间t10时(S549;否)，控制部分50转入下面的 高压/低压部分的气体泄漏判定。
下面描述由高压部分和低压部分组成的高压/低压部分的气体泄 漏判定(S554)。如图20所示，当控制部分50判定压力传感器P6测量 得到的压力是目标压力P6AB或更小时(S555;是)，因为其表明高压/ 低压部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控制部分50关 闭FC入口阀H21(S556)。因此，高压/低压部分进入密封状态，从而形 成封闭空间。然后，判断设置在FC入口阀H21下游侧的压力传感器 P5、 Pll测量得到的压力是否分别降低至小于预定压力PJA2、 PJA3(S557)。当压力传感器P5、 Pll测量得到的压力分别是预定压力 PJA2、 PJA3或更小时(S557;是)，为执行高压/低压部分的气体泄漏判
定，判断从FC入口阀H21关闭时起是否已经过预定时间tll(S558)。 当已经过预定时间tll时(S558;是)，将压力传感器P6测量得到的压 力存储为P6P(S559)。
此外，判断从FC入口阀H21关闭时起是否已经过预定时间 tl2(S560)。当己经过预定时间t12时(S560;是)，计算存储的压力P6P 和压力传感器P6测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP6(S561)。此 处，当差压厶P6是预定阈值压力Pjl9或更大时(S562;是)，判定由于 密封缺陷而从氢供给阀H200的气体渗漏(S563)。然后，控制部分执行 FC部分的泄漏判定(S564)，并且禁止高压/低压部分的泄漏判定(S565)。 另一方面，当差压AP6超过预定阈值压力Pjl9时(S562;否)，控制部 分50执行如下所述的高/低压、FC部分的气体泄漏判定(S566)，并且 禁止高压/低压部分的泄漏判定(S565)。应当注意的是，当压力传感器 P5、 Pll测量得到的压力超过预定压力PJA2、 PJA3时(S557;否)，当 从FC入口阀H21关闭时起还没有经过预定时间tll时(S558;否)，或 者是当还没经过预定时间t12时(S560;否)，控制部分50转入下面的 高/低压、FC部分的气体泄漏判定。
下面描述由高压部分、低压部分和FC部分组成的高/低压、FC部 分的气体泄漏判定(S567)。如图21所示，当控制部分50判定压力传感 器P6测量得到的压力是目标压力P6AC或更小时(S558;是)，因为其 表明高/低压、FC部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控 制部分50禁止发电(S569)，并且关闭FC出口阀H22(S570)。因此，高 /低压、FC部分进入密封状态，从而形成封闭空间。然后，判断设置在 FC出口阀H22下游侧的压力传感器PIO、 Pll测量得到的压力是否分 别降低至小于预定压力PJA2、 PJA3(S571)。当压力传感器PIO、 Pll 测量得到的压力分别是预定压力PJA2、 PJA3或更小时(S571;是)，为 执行高/低压、FC部分的气体泄漏判定，判断从FC出口阀H22关闭时 起是否已经过预定时间U3(S572)。当已经过预定时间t13时(S572;是)， 将压力传感器P6测量得到的压力存储为P6P(S573)。
此外，判断从FC出口阀H22关闭时起是否已经过预定时间 tl4(S574)。当已经过预定时间t14时(S574;是)，计算存储的压力P6P 和压力传感器P6测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP6(S575)。此 处，当差压厶P6是预定阈值压力Pj20或更小时(S576;是)，判定由于 密封缺陷而使FC入口阀H21发生气体渗漏(S577)。然后，控制部分执 行如上所述的循环部分的泄漏判定(S578)，并且禁止高/低压、FC部分 的泄漏判定(S573)。另一方面，当差压AP6超过预定阈值压力Pj20时 (S576;否)，控制部分50执行如下所述的高压/低压、FC、循环部分的 气体泄漏判定(S580)，并且禁止高/低压、FC部分的泄漏判定(S579)。 应当注意的是，当压力传感器PIO、 Pll测量得到的压力超过预定压力 PJA2、 PJA3(S571;否)，当从FC出口阀H22关闭时起还没有经过预 定时间t13时(S572;否)，或者是还没经过预定时间tl4时(S574;否)， 控制部分50转入下面的高压/低压、FC、循环部分的气体泄漏判定。
下面描述由高压部分、低压部分、FC部分和循环部分组成的高压 /低压、FC、循环部分的气体泄漏判定(S5S1)。如图22所示，当控制部 分50判定压力传感器P6测量得到的压力是目标压力P6AD或更小时 (S582;是)，因为其表明高压/低压、FC、循环部分的压力达到适合于 气体泄漏判定的压力，因此控制部分50禁止发电(S583)。此时，禁止 排气阀开启，并且高压/低压、FC、循环部分进入密封状态，从而形成 封闭空间。然后，为执行高压/低压、FC、循环部分的气体泄漏判定， 判断从发电被禁止起是否已经过预定时间tl5(S584)。当已经过预定时 间U5时(S584;是)，将压力传感器P6测量得到的压力存储为 P6P(S585)。
此外，判断从发电被禁止时起是否已经过预定时间tl6(S586)。当 已经过预定时间tl6时(S586;是)，计算存储的压力P6P和压力传感器 P6测量得到的压力之间的差压(压降容差)厶P6(S587)。此处，当差压AP6 是预定阈值压力Pj21或更小时(S588;是)，判定由于密封缺陷导致的
自FC出口阀H22的气体泄漏(S589)。然后，控制部分禁止高压/低压、 FC、循环部分有泄漏判定(S5卯)。另一方面，当差压AP6超过预定阈 值压力Pj21时(S588;否)，控制部分50判定气体泄漏(S591)，并且禁 止高/低压、FC、循环部分的泄漏判定(S590)。至于引起气体泄漏的原 因，考虑燃气供给通路31和燃气循环通路32损坏及类似原因(排除氢 供给阀H200、 FC入口阀H21和FC出口阀H22的原因)。应当注意的 是，当从发电被禁止时起还没经过预定时间tl5时(S584;否)，或者是 当还没有经过预定时间t16时(S586;否)，控制部分50转入下面的低 压、FC部分的气体泄漏判定。下面描述由低压部分和FC部分组成的低压、FC部分的气体泄漏 判定(S592)。如图23所示，当控制部分50判定压力传感器P61测量得 到的压力是目标压力P6AB或更小时(S593;是)，因为其表明低压、FC 部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控制部分50禁止发 电(S594),并且关闭FC出口阀H22(S595)。因此，低压、FC部分进入 密封状态，从而形成封闭空间。然后，为执行低压、FC部分的气体泄 漏判定，判断从FC出口阀H22被关闭时起是否经过预定时间 tl7(S597)。当已经过预定时间tl7时(S597;是)，压力传感器P61测量 得到的压力被存储为P61P(S598)。此外，判断从FC出口阀H22被关闭时起是否己经过预定时间 tl8(S599)。当已经过预定时间tl8时(S599;是)，计算存储的压力P61P 和压力传感器P61测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP61(S600)。 此处，当差压AP61是预定阈值压力Pj22或更小时(S601;是)，判定由 于密封缺陷导致的自FC入口阀H21的气体泄漏(S602)。然后，控制部 分执行如上所述的循环部分的泄漏判定(S603)，并且禁止低压、FC部 分的泄漏判定(S604)。另一方面，当差压AP61超过预定阈值压力Pj22 时(S601;否)，控制部分50执行如下所述的低压、FC、循环部分的气 体泄漏判定(S605)，并且禁止低压、FC部分的泄漏判定(S604)。应当注 意的是，当压力传感器PIO、 P11测量得到的压力超过预定压力PJA2、
PJA3时(S596;否)，当从FC出口阔H22关闭时起还没有经过预定时 间t17时(S597;否)，或者是当还没经过预定时间t18时(S599;否)， 控制部分50转入下面的低压、FC、循环部分的气体泄漏判定。下面描述由低压部分、FC部分、循环部分组成的低压、FC、循环 部分的气体泄漏判定(S606)。如图24所示，当控制部分50判定压力传 感器P61测量得到的压力是目标压力P61AC或更小时(S607;是)，因 为其表明低压、FC、循环部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力， 因此控制部分50禁止发电(S608)。此时，禁止排气阀开启，并且低压、 FC、循环部分进入密封状态，从而形成封闭空间。然后，为执行低压、 FC、循环部分的气体泄漏判定，判断从发电被禁止时起是否已经过预 定时间tl9(S609)。当己经过预定时间t19时(S609;是))))))，压力传感 器P61测量得到的压力被存储为P61P(S610)。此外，判断从发电被禁止时起是否已经过预定时间t20(S611)。当 已经过预定时间t20时(S611;是)，计算存储的压力P61P和压力传感 器P61测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP61(S612)。此处，当差 压AP61是预定阈值压力Pj23或更小时(S613;是)，判定由于密封缺陷 自FC出口阀H22的气体泄漏(S614)。然后，控制部分禁止低压、FC、 循环部分的泄漏判定(S615)。另一方面，当差压AP61超过预定阈值压 力Pj23时(S613;否)，控制部分50判定气体泄漏(S616)，并且禁止低 压、FC、循环部分的泄漏判定(S615)。至于引起气体泄漏的原因，考虑 燃气供给通路31和燃气循环通路32的损坏及类似原因(排除氢供给阀 H200、 FC入口阀H21和FC出口阀H22的密封缺陷之外的原因)。应 当注意的是，当从发电被禁止时起还没有经过预定时间t19时(S609; 否)，或者当还没有经过预定时间t20时(S611;否)，控制部分50转入 下面的FC、循环部分的气体泄漏判定。下面描述由FC部分和循环部分组成的FC、循环部分的气体泄漏 判定(S617)。如图25所示，当控制部分50判定压力传感器P5测量得
到的压力是目标压力P5AB或更小时(S618;是)，因为其表明FC、循 环部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控制部分50禁止 发电(S619)。此时，禁止排气阀开启，以使FC、循环部分进入密封状 态，从而形成封闭空间。然后，为执行FC、循环部分的气体泄漏判定， 判断从发电被禁止时起是否已经过预定时间t21(S620)。当已经过预定 时间t21时(S620;是)，将压力传感器P5测量得到的压力存储为 P5P(S621)。此外，判断从发电被禁止时起是否已经过预定时间t22(S622)。当 已经过预定时间t22时(S622;是)，计算存储的压力P5P和压力传感器 P5测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP5(S623)。此处，当差压AP5 是预定阈值压力Pj24或更小时(S624;是)，判定由于密封缺陷自FC出 口阀H22的气体泄漏(S625)。然后，控制部分禁止FC、循环部分的泄 漏判定(S626)。另一方面，当差压厶P5超过预定阈值压力Pj24时(S624; 否)，控制部分50判定发生气体泄漏(S627)，并且禁止FC、循环部分 的泄漏判定(S626)。至于引起气体泄漏的原因，考虑燃气供给通路31 和燃气循环通路32的损坏及类似原因(排除FC入口阀H21和FC出口 阀H22的密封缺陷之外的原因)。应当注意的是，当从发电被禁止时起 还没有经过预定时间t21时(S620;否)，或者是当还没有经过预定时间 t22时(S622;否)，控制部分50转入下一步。图26和27所示的流程图示出了辅机控制程序(S107)。当这样的辅 机控制程序被调用时，如图26所示，控制部分50参照SOC-电池温度 关系图计算相对于电池54的可充电功率W2(S701)。电池54的SOC越 小，可充电功率变得越大。当电池温度低的或高的时，可充电功率减 少。然后，控制部分50基于燃料电池20的发电量PA计算辅机损耗 W3(S702)。随后，判断发电量PA是否超过可充电功率W2和辅机损耗 W3之和(S703)。当发电量PA超过可充电功率W2和辅机损耗W3之和 时(S703;是)，发电量PA倾向于过剩。因此，增加氢泵63的流率，以 增加氢泵63的驱动负载(电力消耗)，或者减小压力调节阀A4的阀开度，
以增加阴极废气通道42的流阻，从而增加空气压縮机40的驱动负载(电 力消耗)(S704)。然后，控制部分50检测燃料电池20的温度状态，并且判断温度 传感器T2测量得到的温度是否为预定温度TH1或更大，或者温度传感 器T31测量得到的温度是否为预定温度TH2或更大(S705)。优选地， 将预定温度TH1、 TH2设定成燃料电池20倾向于耗尽的温度。当温度 传感器T2测量得到的温度是预定温度TH1或更大时，或者是当温度传 感器T31测量得到的温度是预定温度TH2或更大时(S705;是)，控制 部分参照燃料电池发电量-空气当量关系图调节空气压縮机40的转速， 以致提供这样的氧化性气体流率至燃料电池20， g卩，使燃料电池20不 会耗尽(S706)。另一方面，当温度传感器T2测量得到的温度小于预定 温度TH1并且温度传感器T31测量得到的温度小于预定温度TH2时 (S705;否)，即使当提供给燃料电池20的氧化性气体流率增加时，也 认为燃料电池20没有耗尽。因此，空气压縮机40的转速升高，并且 空气压縮机40的驱动负载(电力消耗)增加(S707)。然后，控制部分50增加循环泵Cl的驱动功率(功率消耗)，以增 加冷却剂流率，或者是驱动散热器风扇C13，以增加冷却系统的辅机损 耗(S708)。因此，可以消耗更多的剩余功率，但是有时燃料电池20的 温度降低至低于通常工作温度。控制部分50参照FC冷却水出口温度 T2-辅机功率-外部气温Tout关系图计算温度下降容差ATC。此三维关 系图是图表数据，其中基于燃料电池20的冷却剂温度、冷却辅机(循环 泵C1、散热器风扇C13)的驱动负载和外部气温Tout，预先获得燃料电 池20的温度下降容差。随后，如图27所示，控制部分50参照FC冷却水出口温度T2-ATC-预计冷凝水量关系图估计燃料电池20内产生的冷凝水量(S710)。可以 认为燃料电池20阳极侧几乎充满饱和水蒸气，根据温度下降容差ATC， 可以在一定程度上估计冷凝水量。然后，控制部分50参照冷凝水量- 氢泵增加流率关系图、冷凝水量-空气压缩机增加流率关系图和冷凝水 量-排气频率增加关系图，基于冷凝水量增加氢泵63和空气压縮机40 的转速。当冷凝水量增加时，电池单元的电压由于溢流而下降，因此 待提供的燃气和氧化性气体的数量增加。为尽可能多地将燃气中包含的水份排出，增加排气陶H51的排气频率(S711)。然后，控制部分50检测燃料电池20的温度状态，并且判断温度 传感器T2测量得到的温度是否为预先确定温度TH3或更小，或者温度 传感器T31测量得到的温度是否为预先确定温度TH4或更小(S712)。 优选地，预定温度TH3、 TH4被设定成使燃料电池20的工作温度低于 通常工作温度。当温度传感器T2测量得到的温度是预定温度TH3或更 小时，或者当温度传感器T31测量得到的温度是预定温度TH4或更小 时(S712;是)，为升高冷却剂温度，控制部分50关闭旁通阀C3，断开散 热器风扇C13，并打开继电器R1、 R2(S713)。因此，冷却剂绕过散热 器C2流入热交换器70，并且利用热交换器70，冷却剂的温度升高。 加热器70a接通，因此多余的电能可以被有效地消耗。随后，控制部分50检测辅助逆变器52的温度，并且判断氢泵63 的逆变器温度或空气压縮机40的逆变器温度是否为预定温度TH5或更 小(S714)。优选地，将预定温度TH5设定成这样的温度，即在此温度， 辅助逆变器52的热损耗极大。当氢泵63的逆变器温度或空气压縮机 40的逆变器温度是预定温度TH5或更小时(S714;是)，可以认为辅助 逆变器52的热损耗减小。因此，逆变器频率升高，以增大热损耗(S715)。 另一方面，当氢泵63的逆变器温度和空气压縮机40的逆变器温度是 预定温度TH5或更大时(S714;否)，辅助逆变器52的热损耗很大，由 此逆变器频率维持在通常值(S716)。图28是示出了系统停止处理程序(S110)的流程图。当这样的系统 停止处理程序被调用时，控制部分50判定循环部分的气体泄漏判定是 否已经完成(S801)。当循环部分的气体泄漏判定己经完成时(S801;是)，
控制部分50开启FC入口阀H21和FC出口阀H22，以引导保持在燃 气供给通路31和燃气循环通路32中的燃气至燃料电池20(S802)。同 时，控制部分50旋转空气压缩机40，以提供氧化性气体至燃料电池 20。被引入燃料电池20的燃气通过发电被消耗。此外，控制部分50 以适当的时间间隔开启排气阀H51，为此，燃气被排出，以减少通过 燃料电池20循环的燃气的杂质浓度。然后，判断压力传感器P5测量 得到的压力是否降低至低于目标压力P5AE(S803)。优选地，在系统停 止期间设定目标压力P5AE，以致燃气不会横向泄漏至阴极侧。当压力 传感器P5测量得到的压力降低至低于目标压力P5AE时(S803;是)， 控制部分50关闭FC入口阀H21、 FC出口阀H22和排气阀H51,停止 空气压縮机40和氢泵63，并且停止发电(S804)。图29是示出了异常停止处理程序(S112)的流程图。在上述气体泄 漏判定(S102、 S106和S109)中，当判定气体泄漏时(S210、 S552、 S591、 S616和S627)，调用异常停止处理程序。当此程序被调用时，控制部分 50关闭设置在燃气供应系统内的所有阀，即，罐阀H201、氢供给阀 H200、 FC入口阀H21、 FC出口阀H22和排气阀H51，此外停止空气 压縮机40和氢泵63，并且停止发电(S901)。在根据上述实施例的燃料电池系统10中，在这样的状态下检测一 个封闭空间内的气体泄漏，即，与作为气体泄漏检测目标的至少一个 封闭空间(例如，高压部分的封闭空间)在下游侧相邻的另一个封闭空间 的压力降低。即，不但可以检测作为气体泄漏检测目标的至少一个封 闭空间的压降，而且可以检测与此封闭空间在下游侧相邻的另一个封 闭空间的压力升高。因此，不仅可以检测由于气体通路管路管壁表面 裂缝所引起的气体泄漏(外部漏泄)，而且可以检测由于阀的阀封闭异常 (例如，密封缺陷)所引起的气体泄漏至另一个封闭空间(内部泄漏)，其 中所述气体通路管路限定此一个封闭空间的一部分，所述阀用于在气 体通路内形成此一个封闭空间。因此，与仅仅使用常规的气体检测泄 漏系统仅基于一个封闭空间的压力状态来检测气体泄漏的情况相比，
本发明的气体泄漏检测的精度可以得到改善。 (第二实施例)下面将参照图30至34描述根据本发明第二实施例的燃料电池系 统。在根据当前实施例的燃料电池系统中，改变了根据第一实施例的 燃料电池系统IO的控制部分的构造，并且其他构造基本上与第一实施 例中的情况相同。因此，将主要描述变化的构造，与第一实施例相同 的部件用相同的参考标记表示，并且省去对它们的描述。以与第一实施例的控制部分50中的方式相同的方式，当前实施例的控制部分基于加速器开度或类似参数获得系统需求功率，其中加速器开度通过加速传感器55检测，并且控制部分控制燃料电池系统，以使燃料电池20的输出功率与目标功率相匹配。此外，控制部分控制DC/DC变换器53，以调节燃料电池20的工作点，以使燃料电池20的输出功率与目标功率相匹配。对于形成在燃气供应系统的各部分(高压部分，低压部分，FC部分和循环部分)内的各个封闭空间，当前实施例的控制部分50检测其燃气泄漏。在此情况下，控制部分50在这样的状态下检测一个封闭空间的气体泄漏，其中，作为气体泄漏检测目标 的至少一个封闭空间在下游侧的压力降低，并且，当与此一个封闭空间在下游侧相邻的另一个封闭空间的压力升高时，控制部分判定在此 封闭空间已经发生气体泄漏(特别是阀的阀封闭异常)。另一方面，当与 此一个封闭空间下游侧相邻的另一个封闭空间的压力没有上升时，判 断出是由于燃气供应系统的气体管路的管壁表面裂缝而使气体管路产 生气体泄漏，其中，所述燃气供应系统限定此一个封闭空间。下面，参照30至34描述通过根据本发明实施例的燃料电池系统 的控制部分所执行的系统控制。在当前实施例的系统控制中，第一实 施例中描述的主程序中的涉及间歇工作或系统停止期间的气体泄漏判 定的一部分步骤(图2; S106， S109)发生变化，其它步骤基本上与第一 实施例中的相同。因此将主要描述发生变化的步骤。 首先描述主程序，当燃料电池系统起动时，和第一实施例(图2) 中的方式相同，控制部分执行燃气供应系统的气体泄漏判定(S102)。此 处，当判定不存在任何气体泄漏而且可以正常发电时，执行通常的发电控制(S104)，并且随后执行负载驱动判定控制(S104')。当以这样的方 式延续通常的操作并且满足预定的间歇工作起动条件时(S105;是)，控 制部分停止发电，以执行燃气供应系统的气体泄漏判定(S106)。随后， 执行辅机控制，以便增加辅机的功率消耗(S107)。然后，当执行系统停 止时，控制部分50执行燃气供应系统的气体泄漏判定(S109)，并且执 行系统停止处理(SllO)。当检测到气体泄漏时(S111;是)，执行异常停 止处理(S112)。应当注意的是，在当前实施例中，系统起动时的气体泄漏判定处 理程序、通常的发电控制程序、负载驱动判定控制程序、辅机控制程 序、系统停止处理程序和异常停止处理程序都基本上与第一实施例中 的相同(图3至5和图26至29)，因此省去对它们的描述。下面，将描述间歇工作或系统停止期间的气体泄漏判定处理程序。 在这样的气体泄漏判定处理程序中，首先，和第一实施例中的方式相 同，执行在气体泄漏判定程序之前的各种处理(各部分的压力判定、排 气判定等类似处理)。由于在气体泄漏判定处理之前的这些多个处理基 本上与第一实施例的相同(图6至15)，因此省去对它们的描述。随后，在执行如图6至15所示的压力判定、排气判定等类似处理 后，在气体泄漏判定之前，控制部分执行如图30所示的阀关闭处理。 阀关闭处理是关闭阀的处理，以在气体通路中形成封闭空间。如图30 所示，当压力传感器P6测量得到的压力是目标压力P6A或更小时 (S1001;是)，因为其表明高压部分的压力达到适合于气体泄漏判定的 压力，因此控制部分关闭氢供给阀H200(S1002)。因此，高压部分进入 密封状态，并且形成封闭空间。随后，当压力传感器P61测量得到的
压力是目标压力P61A或更小时(S1003;是)，因为其表明低压部分的 压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因此控制部分关闭FC入口阀 H21(S1004)。因此，低压部分进入密封状态，并且形成封闭空间。随后， 当压力传感器P5测量得到的压力是目标压力P5A或更小时(S1005; 是)，因为其表明FC部分的压力达到适合于气体泄漏判定的压力，因 此控制部分关闭FC出口阀H22(S1006)。因此，FC部分进入密封状态， 并且形成封闭空间。然后，当压力传感器P10测量得到的压力是目标 压力P10A或更小时(S1007;是)，因为其表明循环部分的压力达到适 合于气体泄漏判定的压力，因此控制部分禁止发电(S1008)。此时，禁 止排气阀开启，以使循环部分进入密封状态，并且形成封闭空间。随后，控制部分50执行如图31所示的气体泄漏判定起始程序。 气体泄漏判定起始程序是在开始气体泄漏判定前执行的预定程序。如 图31所示，控制部分判断设置在氢供给阀H200下游侧的压力传感器 P61测量得到的压力是否降低至小于预定压力PJA1，设置在FC入口阀 H21下游侧的压力传感器P5和Pll测量得到的压力是否分别降低至小 于预定压力PJA2、 PJA3，以及设置在FC出口阀H22下游侧的压力传 感器P10测量得到的压力是否降低至小于预定压力PJA4(S1009)。预定 压力PJA1至PJA4是用于判断阀是否可靠地关闭的压力，并且S1009 是本发明中第一步骤的一种实施方式。然后，当压力传感器P61至P10测量得到的压力分别是预定压力 PJA1至PJA4或更小时(S1009;是)，判断从阀完全关闭并且发电被禁 止时起是否经过了预定时间t3(S1010)。当经过了预定时间t3时(S1010; 是)，压力传感器P6、 P61、 P5和P10测量得到的压力被存储为P6P、 P61P， P5P和P10P(S1011)。然后计算存储的压力P6P至P10P和压力 传感器P6至P10测量得到的压力之间的差压(压降容差)AP6、AP61、AP5 和AP10(S1012)。应当注意的是，当压力传感器P61至P10测量得到的 压力超过预定压力PJA1至PJA4时(S1009;否)，或者当从发电被禁止 时起还没有经过预定时间t3时(S1010;否)，控制部分不存储测量得到
的压力或不计算差压，并且转入下面的高压部分的气体泄漏判定。下面，将描述高压部分的气体泄漏判定(S1013)。如图32所示，控制部分判断从在上述阀关闭程序中的发电被禁止(S1008)时起是否已经 过预定时间t4，并且进一步判断在此预定时间t4内，存储的压力P6P 和压力传感器P6测量得到的压力之间的差压(压力下降值)AP6是否达 到预定压力Pjl5(预定阈值)或更大(S1014)。步骤S1014是本发明中第 二步的一种实施方式。随后，当在预定时间t4内，差压AP6到达预定 压力Pjl5或更大时(S1014;是)，控制部分判断存储的压力P61P和压 力传感器P61测量得到的压力之间的差压AP61是否是预定压力PJB1 或更小(S1015)。此处，预定压力PJB1采用"负"值。当压力传感器P61 测量得到的压力高于存储的压力P61P并且差压AP61为"负"(即，存在 压力升高)且是预定压力PJB1或更小时(S1015;是)，允许高压/低压部 分的气体泄漏判定(S1016)，并且然后禁止高压部分的气体泄漏判定 (S1017)。另一方面，当在预定时间t4内，差压AP6达到预定压力Pjl5或 更大(S1014;是)，并且差压AP61超过预定压力PJB1(即，不存在任何 压力升高)时(S1015;否)，判定在高压部分已经发生气体泄漏(S1018)， 并且禁止高压部分的气体泄漏判定(S1017)。步骤S1015是本发明的第 三步骤的一种实施方式。至于引起高压部分气体泄漏的原因，考虑罐 阀H201或氢供给阀H200的开启故障，调节器H9、 H10或者燃气供给 通路31等类似部件的损坏。应当注意的是，当差压AP6小于预定压力 Pjl5并且已经过预定时间t4时(S1014;否，S1019;是)，禁止高压部 分的气体泄漏判定，不执行任何特殊处理(S1017)。即使还没有经过预 定时间t4(S1019;否)，控制部分转入下面的低压部分的气体泄漏判定。下面，将描述低压部分的气体泄漏判定(S1020)。如图33所示，控 制部分判断从在上述阀关闭程序中的发电被禁止(S1008)时起是否已经 过预定时间t4，并且进一步判断存储的压力PWP和压力传感器P61测
量得到的压力之间的差压AP61是否在此预定时间t4内达到预定压力Pjl6或更大(S1021)。步骤S1021是本发明中第二步的一种实施方式。 随后，当在预定时间t4内，差压AP6到达预定压力Pjl6或更大时 (S1021;是)，控制部分判断存储的压力P5P和压力传感器P5测量得到 的压力之间的差压AP5是否是预定压力PJB2(负值)或更小(S1022)。当 差压AP5是预定压力PJB2或更小时(存在压力升高)(S1022;是)，允许 低压、FC部分的气体泄漏判定(S1023)。然后，控制部分判断存储的压 力P11P和压力传感器Pll测量得到的压力之间的差压AP11是否为预 定压力PJB3(负值)或更小(S1024)。当差压AP11是预定压力PJB3或更 小时(存在压力升高)(S1024;是)，允许低压、FC、循环部分的气体泄 漏判定(S1025)，并且禁止低压部分的气体泄漏判定(S1026)。另一方面，当在预定时间t4内，差压AP6到达预定压力Pjl6或 更大时(S1021;是)，并且差压AP5超过预定压力PJB2(不存在任何压 力升高)时(S1022;否)，不执行低压、FC部分的气体泄漏判定，并且 判断差压AP11是否是预定压力PJB3或更小(S1024)。然后，当差压AP11 超过预定压力PJB3时(不存在任何压力升高)(S1024;否)，判定在低压 部分内已发生气体泄漏(S1027)，并且禁止低压部分的气体泄漏判定 (S1026)。步骤S1022和S1024是本发明的第三步的一种实施方式。至 于引起低压部分气体泄漏的原因，考虑氢供给阀H200或FC入口阀H21 的开启故障，燃气供给通路31及类似部件的损坏。应当注意的是，当 差压AP61小于预定压力Pjl6并且已经过预定时间t4时(S1021;否， S1028;是)，禁止低压部分的气体泄漏判定，不执行任何特殊处理 (S1026)。即使还没有经过预定时间t4(S1028;否)，控制部分也转入下 面的FC部分的气体泄漏判定。下面描述FC部分的气体泄漏判定(S1029)。如图34所示，，控制 部分判断从在上述阀关闭程序中的发电被禁止(S1008)时起是否已经过 预定时间t4,并且进一步判断存储的压力P5P和压力传感器P5测量得 到的压力之间的差压AP5是否在此预定时间t4内达到预定阈值压力Pjl7或更大(S1030)。步骤S1030是本发明中第二步的一种实施方式。 随后，当在预定时间t4内，差压AP5到达预定压力Pjl7或更大时 (S1030;是)，控制部分判断存储的压力P10P和压力传感器P10测量得 到的压力之间的差压AP10的绝对值是否是预定压力PJB4(负值)或更小 (S1031)。当差压AP10的绝对值是预定压力PJB4或更小时(存在压力升 高)(S1031;是)，允许FC、循环部分的气体泄漏判定(S1032)。然后， 控制部分禁止FC部分的气体泄漏判定(S1033)。另一方面，当在预定时间t4内，差压AP5到达预定压力Pjl7或 更大时(S1030;是)，并且差压AP10超过预定压力PJB4(不存在任何压 力升高)时(S1031;否)，判定在FC部分内已发生气体泄漏(S1034)，并 且禁止FC部分的气体泄漏判定(S1033)。步骤S1031是本发明的第三 步的一种实施方式。至于引起FC部分气体泄漏的原因，考虑FC入口 阀H21或FC出口阀H22的开启故障，燃气供给通路31或燃气循环通 路32及类似部件的损坏。应当注意的是，当差压AP5小于预定压力 Pjl7并且已经过预定时间t4时(S1030;否，S1035;是)，禁止FC部分 的气体泄漏判定，不执行任何特殊处理(S1033)。即使还没有经过预定 时间t4(S1035;否)，控制部分转入下面的循环部分的气体泄漏判定。下面描述循环部分的气体泄漏判定(S1036)。如图34所示，控制部 分判断存储的压力P10P和压力传感器P10测量得到的压力之间的差压 AP10是否达到预定阈值压力Pjl8或更大(S1037)。随后，当差压APIO 达到预定压力Pjl8或更大时(S1037;是)，控制部分判定在循环部分内 已发生气体泄漏(S1038)，并且转入下一步骤。至于引起气体泄漏的原 因，考虑FC出口阀H22或止回阀H52的开启故障、燃气循环通路32 的损坏等类似原因。另一方面，当差压AP10小于预定阈值压力Pjl8 时(S1037;否)，控制部分禁止循环部分的气体泄漏判定(S1039)，并且 转入下一步骤。随后，与第一实施例中的方式相同，执行高压/低压部分的气体泄 漏判定，高/低压、FC部分的气体泄漏判定，高/低压、FC、循环部分的气体泄漏判定，低压、FC部分的气体泄漏判定，低压、FC、循环部 分的气体泄漏判定和FC、循环部分的气体泄漏判定。由于高压/低压部 分至FC、循环部分的这些气体泄漏判定基本上与第一实施例中的相同 (图20至25)，因此省去对它们的描述。在根据上述实施例的燃料电池系统中，当与作为气体泄漏检测目 标的一个封闭空间(例如，涉及高压部分的封闭空间)的下游侧相邻的另 一个封闭空间压力升高时，检测一个新封闭空间的气体泄漏，所述新 封闭空间由 一个封闭空间和与此一个封闭空间在下游侧相邻的另一个 封闭空间(涉及低压部分封闭空间)组成。即，允许两个封闭空间相互连 通，由此形成一个封闭空间，以致可以检测到气体泄漏(异常)。因此， 可以在整个系统中容易、快速地执行气体泄漏检测。应当注意的是，在上述实施例中，示出的是这样的实例，其中本 发明应用到用于检测燃气的气体通路的气体泄漏(沿着气体通路布置的 阀的开启故障，气体通路的泄漏)的系统，但是，本发明同样适合于检 测氧化性气体的气体通路的气体泄漏的系统。此外，在上述实施例中，电池被描述为负载驱动源，但是，本发 明同样适合于任何蓄电装置，比如电容器。本发明并不限于蓄电装置， 并且，其同样适合于与燃料电池分开设置的所有负载驱动源。例如， 在除了燃料电池以外还包括燃料箱和发动机的混合电动车辆中，例如 发动机的内燃装置可以用作负载驱动源。在除了燃料电池以外还包括 电能接收装置的机车或类似设备中，电能接收装置可以用作负载驱动 源，其中所述电能接收装置通过供电线缆或类似物接收电能供应。此 外，在除燃料电池之外还包括燃气轮机的飞机或类似设备中，燃气轮 机可以用作负载驱动源。在除燃料电池之外还包括核反应堆的潜水艇 或类似设备中，如核反应堆的核发电装置可以用作负载驱动源。此外， 利用内燃机的驱动力产生电能的发电机(交流发电机)或类似设备可以 用作负载驱动源。可以获得来自任何这些其他负载驱动源的、能够提 供至负载的电能的总和，以判断所获得电能总和是否是系统的需求功 率或更大(图5; Sllb至Slle)。下面描述图5的部件SUb至Slle。当控制部分计算电池可释放功 率W3时，控制部分基于内燃机状态检测传感器(未示出)的检测信号计 算内燃机供给功率W4(Slla—Sllb)。同样地，控制部分基于电能接收 状态传感器、燃气轮机状态检测传感器、核反应堆状态检测传感器等 类似装置(未示出)，分别计算可接收的功率W5、燃气轮机供给功率 W6和核反应堆供给功率W7。然后，控制部分基于加速器开度、车辆 速度等类似参数，计算车辆需求功率PPW，然后判断通过这些其他驱 动源提供的功率之和是否是车辆需求功率PPW或更大(S21—S31)。因 为后续处理与当前实施例中的相似，所以省去对它们的描述。如上所 述，本发明不仅适合独立于燃料电池单独设置一个负载驱动源的场合， 而且适合于设置有多个负载驱动源的场合。工业实用性如上所述，根据本发明，可以改善燃料电池系统的气体泄漏检测 的精度。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括燃料电池，反应性气体供应到所述燃料电池以产生电能；气体通路，与所述燃料电池连通；多个阀，设置在所述气体通路的中途，并且在所述气体通路中形成多个邻接的封闭空间；第一压力传感器，测量作为气体泄漏检测对象的第一封闭空间的压力；第二压力传感器，测量与所述第一封闭空间的下游侧邻接的第二封闭空间的压力；和检测装置，用于在所述第二封闭空间的所述压力降低至低于所述第一封闭空间的所述压力的状态下，基于所述第一压力传感器的压力测量结果和所述第二压力传感器的压力测量结果，来检测所述第一封闭空间内的气体泄漏。
2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其中在所述第一封闭空 间的压力下降值为预定阈值或大于该预定阈值、并且所述第二封闭空 间的压力升高值为预定阈值或大于该预定阈值的情况下，所述检测装 置检测来自设置在所述第一封闭空间和所述第二封闭空间之间的所述 阀的所述气体泄漏。
3. 根据权利要求3所述的燃料电池系统，进一步包括 第三压力传感器，设置在第三封闭空间内，所述第三封闭空间与所述第二封闭空间的下游侧邻接，其中在所述第一封闭空间的压力下降值为预定阈值或大于该预定 阈值、并且所述第二封闭空间的压力升高值小于预定阈值的情况下， 在所述第三封闭空间的所述压力降低至低于所述第二封闭空间的所述 压力的状态下，所述检测装置基于包括所述第一封闭空间和所述第二 封闭空间的新封闭空间的压力测量结果检测来自除了所述阀以外的所 述第 一封闭空间的所述气体泄漏。
4. 根据权利要求1至3中任何一项所述的燃料电池系统，其中所 述检测装置检测包括至少一个减压阀的所述封闭空间的所述气体泄 漏。
5. —种移动体，包括根据权利要求1至3中任何一项所述的燃料 电池系统。
6. —种用于检测燃料电池系统内气体泄漏的方法，所述燃料电池 系统包括燃料电池和气体通路，反应性气体供应到所述燃料电池以产 生电能，所述气体通路与所述燃料电池连通，并且在所述气体通路内形成多个邻接的封闭空间，所述方法包括以下步骤第一步骤将与作为气体泄漏检测对象的至少一个封闭空间的下 游侧邻接的另一个封闭空间的压力降低至低于所述一个封闭空间的压 力；第二步骤判断在预定时间内所述一个封闭空间中的压力下降值 是否为预定阈值或大于该预定阈值；和第三步骤在所述第二步骤中执行肯定判断的情况下，判断所述 另一个封闭空间的压力是否已经升高。
7. 根据权利要求5所述的用于检测燃料电池系统内气体泄漏的方法，其中当在所述第三步骤中执行肯定判断时，包括所述一个封闭空 间和所述另一个封闭空间的新封闭空间被设定成重复所述第一步骤至 第三步骤。
全文摘要
本发明改善了燃料电池系统内的检测气体泄漏的精度。燃料电池系统(10)包括燃料电池(20)和气体通路(燃气供给通路(31)和燃气循环通路(32))，反应性气体被提供至燃料电池(20)以产生电能，气体通路连接至该燃料电池(20)，该气体通路设置有多个相邻的封闭空间，并且燃料电池系统(10)包括检测单元(控制部分(50))，以在与作为气体泄漏检测目标的一个封闭空间的下游侧相邻的另一个封闭空间的压力降低的情况下，检测该一个封闭空间中的气体泄漏。
文档编号H01M8/04GK101213699SQ20068002424
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2005年7月1日
发明者吉田尚弘 申请人:丰田自动车株式会社