燃料电池系统技术方案

在本发明专利技术的燃料电池系统中，在检测氢气泄漏时，关闭用于截止氢气从氢气供给单元向氢气供给流路供给的截止阀，并且使对氢气供给流路内的氢气压力进行减压的调压阀打开，保持为非调压的状态；将该状态称为可检知泄漏状态；在该状态下，作为向燃料电池供给氢气的氢气供给流路内的氢气的状态量，检测出压力及流量中的至少一个；通过分析该状态量在可检知泄漏状态下的变化，检知在氢气供给单元下游侧所产生的氢气泄漏；其结果，在氢气供给流路中设有调压阀的燃料电池系统中，也可高精度地进行氢气泄漏的检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种燃料电池系统，具体涉及到一种检测供给到燃料电池的氢气泄漏的技术。
技术介绍
在向燃料电池供给氢气和氢气以进行发电的燃料电池系统中，为了提高其安全性，对检知向燃料电池阳极供给的氢气的泄漏的技术进行了各种研究。例如，在特开2003-148252号公报所述的技术中，根据相当于由燃料电池发电而消耗的氢气量及从燃料电池排出的未利用的氢气量的和的总氢气量，推测氢气供给流路内的压力下降量，通过比较该推测量及由压力传感器实测的压力下降量，检知氢气供给流路内的氢气泄漏。此外，作为检测氢气泄漏的公知技术，还包括特开平11-108730号公报、特开2003-308868号公报、特开2003-308866号公报等。在这种氢气供给流路中，一般具有用于对从氢气罐供给的高压氢气进行减压的调压阀。在燃料电池的发电中，在调压阀的上游侧和下游侧压力状态不同，因此根据氢气泄漏的发生场所的不同，有时难于通过压力传感器检测出氢气的压力下降量。例如，在调压阀的上游侧设有压力传感器、在调压阀的下游侧产生氢气泄漏时，伴随下游侧发生氢气泄漏的压力变化被调压阀妨碍，难于通过调压阀上游侧设置的传感器高精度地检测其变化。这是因为，调压阀下游侧的氢气泄漏继续进行使调压阀的下游侧的压力下降一定压力以上，调压阀无法变为-->打开状态时，下游侧的影响无法传递至上游侧。
技术实现思路
鉴于以上情况，本专利技术要解决的课题是，即使是在氢气供给流路中设有调压阀的燃料电池系统，也可高精度地进行氢气泄漏的检测。鉴于上述课题，本专利技术的燃料电池系统具有以下构造。即，一种具有燃料电池的燃料电池系统，其具有以下各单元中至少任意一个单元：氢气供给单元，向上述燃料电池供给氢气；氢气供给流路，连接上述氢气供给单元和上述燃料电池；截止阀，截止从上述氢气供给单元向上述氢气供给流路的氢气供给；调压阀，设置在上述氢气供给流路中，对从上述氢气供给单元供给的氢气进行减压；状态量检测单元，作为上述氢气供给流路内的氢气的状态量，检测出压力及流量中的至少一个状态量；状态控制单元，使上述燃料电池系统为可检知泄漏状态，该状态是：关闭上述截止阀，并且打开上述调压阀，保持为非调压状态；和泄漏检知单元，在上述可检知泄漏状态下，通过分析由上述状态量检测单元检测出的上述状态量的举动，检知上述氢气供给单元下游侧所发生的氢气泄漏。根据这种构造的本专利技术的燃料电池系统，在将调压阀保持为打开状态以成为非调压状态的基础上进行氢气泄漏的检测，因此即使氢气泄漏发生在隔着调压阀的状态量检测单元的相反侧，也可高精度地检测伴随该泄漏的压力变化、流量变化。因此可高精度地进行氢气泄漏的检测。在上述构造的燃料电池系统中也可是，-->上述状态量检测单元是检测流量而作为上述氢气的状态量的单元；上述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在上述可检知泄漏状态下，作为上述举动，当由上述状态量检测单元检测出上述氢气向下游方向流动时，判断为在上述状态量检测单元下游侧发生氢气泄漏的单元；和当由上述状态量检测单元检测出上述氢气向上游方向流动时，判断为在上述状态量检测单元上游侧发生氢气泄漏的单元。如果是这种构造，则可根据伴随氢气泄漏的流量变化，推测发生氢气泄漏的位置。在上述构造的燃料电池系统中也可是，上述状态量检测单元是检测压力而作为上述氢气的状态量的单元；上述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在上述可检知泄漏状态下，作为上述举动，当由上述状态量检测单元检测出上述压力上升时，检知从上述关闭后的截止阀向上述氢气供给流路内发生氢气泄漏的单元；和当由上述状态量检测单元检测出上述压力下降时，检知在上述截止阀下游侧发生氢气泄漏的单元。如果是这种构造，则可根据伴随氢气泄漏的压力变化，推测发生氢气泄漏的位置。在上述构造的燃料电池系统中也可是，上述状态量检测单元是同时检测上述流量和上述压力而作为上述氢气的状态量的单元；上述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在上述可检知泄漏状态下，作为上述举动，-->当由上述状态量检测单元检测出上述压力上升并且上述氢气向下游方向流动时，判断为从上述截止阀向上述氢气供给流路内发生氢气泄漏的单元；当由上述状态量检测单元检测出上述压力上升并且上述氢气向上游方向流动时，判断为上述状态量检测单元发生异常的单元；当由上述状态量检测单元检测出上述压力下降并且上述氢气向下游方向流动时，判断为在上述流量检测单元下游侧发生氢气泄漏的单元；和当由上述状态量检测单元检测出上述压力下降并且上述氢气向上游方向流动时，判断为在上述流量检测单元上游侧发生氢气泄漏的单元。如果是这种构造，则可根据伴随氢气泄漏的流量变化和压力变化的组合，推测发生氢气泄漏的位置。在上述构造的燃料电池系统中也可是，上述状态量检测单元是检测上述流量而作为上述氢气的状态量的单元，上述泄漏检知单元具有以下单元：作为上述举动，当由上述状态量检测单元检测出的流量大于从阳极透过上述燃料电池内的电解质膜而到达阴极的标准氢气流量时，判断为发生氢气泄漏的单元。如果是这种构造，则可考虑氢气从阳极透过燃料电池内的电解质膜到达阴极的交叉泄漏(cross leak)现象而检测氢气泄漏的发生。在上述构造的燃料电池系统中也可是，上述泄漏检知单元，测量从上述状态控制单元关闭上述截止阀到上述调压阀打开而变为非调压状态的时间，作为上述举动；上述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：当该时间比未发生氢气泄漏时所需的标准时间短时，判断为发生-->氢气泄漏的单元；和当该时间比上述标准时间长时，判断为氢气从上述截止阀泄漏到上述氢气供给流路的单元。如果是这种构造，则可根据调压阀打开变为非调压状态为止所需的时间，推测氢气泄漏的发生位置。在上述构造的燃料电池系统中也可是，上述状态量检测单元是检测上述流量而作为上述氢气的状态量的单元；上述泄漏检知单元具有以下单元：求出上述调压阀打开而变为非调压状态以后的上述流量的时间变化率，作为上述举动；当该时间变化率小于未发生氢气泄漏时的标准时间变化率时，判断为发生氢气泄漏的单元。如果是这种构造，则可根据调压阀全开以后的氢气流量的时间变化率，检测氢气泄漏的发生。在上述构造的燃料电池系统中也可是，具有压力传感器，检测上述调压阀下游侧的上述氢气供给流路中的氢气压力；上述状态控制单元，在打开上述截止阀而向上述氢气供给流路供给氢气后，当由上述压力传感器检测出的上述调压阀下游侧的压力达到上述调压阀打开而维持非调压状态的预定目标值时，关闭上述截止阀，从而使上述燃料电池系统为上述可检知泄漏状态。如果是这种构造，则可在系统起动时等使截止阀打开的定时下，使调压阀为打开状态，进行氢气泄漏的检测。在上述构造的燃料电池系统中也可是，-->具有压力传感器，检测上述调压阀下游侧的上述氢气供给流路中的氢气压力；上述状态控制单元，在关闭上述截止阀后，消耗上述氢气供给流路内存在的氢气，直至由上述压力传感器检测出的上述调压阀下游侧的压力达到上述调压阀打开而维持非调压状态的预定目标值，从而使上述燃料电池系统为上述可检知泄漏状态。如果是这种构造，则可在系统停止时、间歇运转时等关闭截止阀的定时下，使调压阀为打开状态，进行氢气泄漏的检测。在上述构造的燃料电池系统中也可是，具有：下游侧压力传感器，检测上述调压阀下游侧的上述氢气供给流路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有燃料电池的燃料电池系统，其具有：氢气供给单元，向所述燃料电池供给氢气；氢气供给流路，连接所述氢气供给单元和所述燃料电池；截止阀，截止从所述氢气供给单元向所述氢气供给流路的氢气供给；调压阀，设置在所述氢 气供给流路中，对从所述氢气供给单元供给的氢气进行减压；状态量检测单元，作为所述氢气供给流路内的氢气的状态量，检测出压力及流量中的至少一个状态量；状态控制单元，使所述燃料电池系统为可检知泄漏状态，该状态是：关闭所述截止阀，并且 打开所述调压阀，保持为非调压状态；和泄漏检知单元，在所述可检知泄漏状态下，通过分析由所述状态量检测单元检测出的所述状态量的举动，检知所述氢气供给单元下游侧所发生的氢气泄漏。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-7-27 217119/20051.一种具有燃料电池的燃料电池系统，其具有：氢气供给单元，向所述燃料电池供给氢气；氢气供给流路，连接所述氢气供给单元和所述燃料电池；截止阀，截止从所述氢气供给单元向所述氢气供给流路的氢气供给；调压阀，设置在所述氢气供给流路中，对从所述氢气供给单元供给的氢气进行减压；状态量检测单元，作为所述氢气供给流路内的氢气的状态量，检测出压力及流量中的至少一个状态量；状态控制单元，使所述燃料电池系统为可检知泄漏状态，该状态是：关闭所述截止阀，并且打开所述调压阀，保持为非调压状态；和泄漏检知单元，在所述可检知泄漏状态下，通过分析由所述状态量检测单元检测出的所述状态量的举动，检知所述氢气供给单元下游侧所发生的氢气泄漏。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述状态量检测单元是检测流量而作为所述氢气的状态量的单元；所述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在所述可检知泄漏状态下，作为所述举动，当由所述状态量检测单元检测出所述氢气向下游方向流动时，判断为在所述状态量检测单元下游侧发生氢气泄漏的单元；和当由所述状态量检测单元检测出所述氢气向上游方向流动时，判断为在所述状态量检测单元上游侧发生氢气泄漏的单元。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述状态量检测单元是检测压力而作为所述氢气的状态量的单元；-->所述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在所述可检知泄漏状态下，作为所述举动，当由所述状态量检测单元检测出所述压力上升时，检知从所述关闭后的截止阀向所述氢气供给流路内发生氢气泄漏的单元；和当由所述状态量检测单元检测出所述压力下降时，检知在所述截止阀下游侧发生氢气泄漏的单元。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述状态量检测单元是同时检测所述流量和所述压力而作为所述氢气的状态量的单元；所述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：在所述可检知泄漏状态下，作为所述举动，当由所述状态量检测单元检测出所述压力上升并且所述氢气向下游方向流动时，判断为从所述截止阀向所述氢气供给流路内发生氢气泄漏的单元；    当由所述状态量检测单元检测出所述压力上升并且所述氢气向上游方向流动时，判断为所述状态量检测单元发生异常的单元；当由所述状态量检测单元检测出所述压力下降并且所述氢气向下游方向流动时，判断为在所述流量检测单元下游侧发生氢气泄漏的单元；和当由所述状态量检测单元检测出所述压力下降并且所述氢气向上游方向流动时，判断为在所述流量检测单元上游侧发生氢气泄漏的单元。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述状态量检测单元是检测所述流量而作为所述氢气的状态量的单元，所述泄漏检知单元具有以下单元：作为所述举动，当由所述状态量检测单元检测出的流量大于从阳极透过所述燃料电池内的电解质膜而到达阴极的标准氢气流量时，判断为发生氢气泄漏的单元。-->6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述泄漏检知单元，测量从所述状态控制单元关闭所述截止阀到所述调压阀打开而变为非调压状态的时间，作为所述举动；所述泄漏检知单元具有以下单元中的至少一个：当该时间比未发生氢气泄漏时所需的标准时间短时，判断为发生氢气泄漏的单元；和当该时间比所述标准时间长时，判断为氢气从所述截止阀泄漏到所述氢气供给流路的单元。7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述状态量检测单元是检测所述流量而作为所述氢气的状态量的单元；所述泄漏检知单元具有以下单元：求出所述调压阀打开而变为非调压状态以后的所述流量的时间变化率，作为所述举动；当该时间变化率小于未发生氢气泄漏时的标准时间变化率时，判断为发生氢气泄漏的单元。8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统，其中，具有压力传感器，检测所述调压阀下游侧的所述氢气供给流路中的氢气压力；所述状态控制单元，在打开所述截止阀而向所述氢气供给流路供给氢气后，当由所述压力传感器检测出的所述调压阀下游侧的压力达到所述调压阀打开而维持非调压状态的预定目标值时，关闭所述截止阀，从而使所述燃料电池系统为所述可检知泄漏状态。9.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：末松启吾，横山龙昭，片野刚司，友定伸浩，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]