燃料电池系统及开关阀的诊断方法技术方案

一种燃料电池系统及开关阀的诊断方法，其中该电池系统具有：燃料电池；燃料供给流路，其使从燃料供给源供给的燃料气体流向燃料电池；开关阀，其调整燃料供给流路上游侧的气体状态并将燃料气体供给到下游侧；故障检测单元，其检测开关阀有无关闭故障。该系统还具有：压力传感器，其检测开关阀的上游侧的燃料气体的压力值；判断条件设定单元，其根据由压力传感器所检测出的压力值设定开关阀的关闭故障判断条件。故障检测单元根据由判断条件设定单元设定的关闭故障判断条件来判断开关阀有无关闭故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
以往提出了具有接收反应气体(燃料气体及氧化气体)的供给并 进行发电的燃料电池的燃料电池系统，并已经实用化。在上述燃料电 池系统中， 一般情况下，设有用于使从氢罐等燃料供给源供给的燃料 气体流向燃料电池的燃料供给流路，在燃料供给流路上设有使来自燃 料供给源的燃料气体的供给压力降低到一定值的调压阀(调节器)。 现在又提出了以下技术方案通过在燃料供给流路上设置使燃料气体 的供给压力例如分二级变化的机械式可变调压阔(可变调节器)，从 而根据系统的运转状态改变燃料气体的供给压力。并且，近些年来，还提出了以下技术在燃料电池系统的燃料供 给流路上配置喷射器，通过控制该喷射器的动作状态来调整燃料供给 流路内的燃料气体的供给压力。喷射器是电磁驱动式的开关阔，其通 过按规定的驱动周期直接以电磁驱动力驱动阀芯而使其与阀座分离， 从而可调整气体状态(气体流量、气体压力)。控制装置驱动喷射器 的阀芯来控制燃料气体的喷射时期、喷射时间，从而可控制燃料气体 的流量、压力。近年来，提出了检测该喷射器等的电磁驱动式开关阀 的异常(阔粘连等关闭故障)的技术方案(例如参照日本特开2005-302563号公报)。
技术实现思路
然而，在现有技术中，在判断系统起动时喷射器等电磁驱动式开 关阀是否有关闭故障时，对开关阀进行通电，当该通电时间经过了一4定的基准时间时，进行开关阀的关闭故障判断。在这种现有的关闭故 障判断技术中，作为一定的基准时间，采用了用于获得使开关阀打开 所需的电流的通电时间(冲击电流时间)。但是，在系统停止时，从配置在开关阀上游侧的截止阀、调节器 发生气体泄漏、透气等情况，从而存在开关阀上游侧的燃料气体的压 力值(一次压力)超过设想值而上升的情况。在上述现有的关闭故障 判断技术中，在这种因一次压力上升而使开关阀难于打开的情况下， 当经过了一定的冲击电流时间时， 一律进行关闭故障判断，因此虽然 实际上开关阀未发生关闭故障，但也可能误判为发生了关闭故障，系 统变为无法起动的状态。本专利技术是鉴于以上情况而做出的，其目的在于，在具有开关阀的 燃料电池系统中，即使开关阀上游侧的燃料气体的压力值(一次压力) 上升，也可准确地实现开关阀的关闭故障判断。为了实现上述目的，本专利技术涉及的燃料电池系统，其具有燃料 电池；燃料供给流路，其使从燃料供给源供给的燃料气体流向燃料电 池；开关阀，其调整该燃料供给流路的上游侧的气体状态并将燃料气 体供给到下游侧；以及故障检测单元，其检测该开关阀有无关闭故障， 上述燃料电池系统还具有压力传感器，其检测开关阀的上游侧的燃 料气体的压力值；判断条件设定单元，其根据由压力传感器所检测出 的压力值设定开关阀的关闭故障判断条件，故障检测单元根据由判断 条件设定单元设定的关闭故障判断条件来判断开关阀有无关闭故障。并且，本专利技术涉及的诊断方法是燃料电池系统的开关阀的诊断方 法，该燃料电池系统具有燃料电池；燃料供给流路，其使从燃料供 给源供给的燃料气体流向燃料电池；以及开关阀，其调整该燃料供给 流路的上游侧的气体状态，并将燃料气体供给到下游侧，该方法包括 以下工序第1工序，检测开关阀的上游侧的燃料气体的压力值；第2工序，根据在第1工序中检测出的压力值设定开关阀的关闭故障判断 条件；以及第3工序，根据在第2工序中设定的关闭故障判断条件判 断开关阀有无关闭故障。如果采用上述构造及方法，则即使在开关阀上游侧的燃料气体的 压力值(一次压力)变化的情况下，也可准确地实现开关阀的关闭故 障判断。例如，在因一次压力上升导致开关阀难于打开的情况下，通 过放宽关闭故障判断条件，可抑制对开关阀产生关闭故障的误判。其 结果是，可抑制系统陷入无法起动的状态。此外，气体状态是指 由流量、压力、温度、摩尔浓度等表现的气体状态，尤其包括气体流 量及气体压力中的至少一个。并且，在上述燃料电池系统及诊断方法中，可采用喷射器作为开 关阀。并且，在上述燃料电池系统中，可采用判断条件设定单元，其将 用于获得使喷射器打开所需的电流值的通电时间作为关闭故障判断条 件，当所检测出的压力值超过规定阈值时，对应所检测出的压力值变 更上述通电时间。采用上述构造时，可将用于获得使喷射器打开所需的电流值的通 电时间(冲击电流时间)作为关闭故障判断条件。并且，当喷射器的 上游侧的燃料气体的压力值(一次压力)上升并超过规定阈值时，可 以对应该压力值变更关闭故障判断条件(冲击电流时间)。因此，在 因一次压力上升导致喷射器难于打开的情况下，可准确地实现喷射器 的关闭故障判断。并且，在上述燃料电池系统中，优选采用根据喷射器的温度校正 上述通电时间的判断条件设定单元。如果采用上述构造，则可根据喷射器的温度校正作为关闭故障判 断条件的通电时间(冲击电流时间)。因此，即使在喷射器的温度上 升而使电阻变大、由此导致用于获得使喷射器打开所需的电流的通电 时间比平常长的情况下，也能通过校正关闭故障判断条件(冲击电流 时间)，准确地实现喷射器的关闭故障判断。根据本专利技术，在具有开关阔的燃料电池系统中，即使在开关阀的 上游侧的燃料气体的压力值(一次压力)上升的情况下，也可准确地 实现开关阀的关闭故障判断。附图说明图1是本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统的构成图。 图2是用于说明图1所示的燃料电池系统的控制装置的控制方式 的控制框图。图3是表示图1所示的燃料电池系统的喷射器的关闭故障判断条 件和 一 次压力之间的关系的映射图。图4是用于说明图1所示的燃料电池系统的喷射器的诊断方法的流程图。图5是表示图1所示的燃料电池系统的变形例的构成图。 图6是表示图1所示的燃料电池系统的喷射器的关闭故障判断条 件和一次压力及喷射器的线圈温度之间的关系的映射图。具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统1。在 本实施方式中，说明将本专利技术应用于燃料电池车辆的车载发电系统的 例子。首先，使用图l-图3说明本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统 1的构成。如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池系统1具有接收反 应气体(氧化气体及燃料气体)的供给而产生电力的燃料电池10，并7具有向燃料电池10供给作为氧化气体的空气的氧化气体配管系统2; 向燃料电池10供给作为燃料气体的氢气的氢气配管系统3;集中控制 系统整体的控制装置4等。燃料电池10具有层叠所需个数的单电池而构成的层叠构造，其中 上述单电池接收反应气体的供给而进行发电。由燃料电池IO产生的电力被供给到PCU (Power Control Unit:功率控制单元)11。 PCU11具 有配置在燃料电池10和牵引电机12之间的逆变器、DC — DC转换器 等。并且，在燃料电池10上安装有检测发电过程中的电流的电流传感 器13。氧化气体配管系统2具有空气供给流路21，其将由加湿器20 加湿后的氧化气体(空气)供给到燃料电池10;空气排出流路22，其 将从燃料电池10排出的氧化废气引导到加湿器20;以及排气流路23， 其用于将氧化废气从加湿器21引导到外部。在空气供给流路21中设 有导入大气中的氧化气体并压送到加湿器20的压縮机24。氢气配管系统3具有氢罐30，其作为存储高压氢气的燃料供给 源；氢供给流路31，其作为用于将氢罐30的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其具有：燃料电池；燃料供给流路，其使从燃料供给源供给的燃料气体流向上述燃料电池；开关阀，其调整该燃料供给流路的上游侧的气体状态并将燃料气体供给到下游侧；以及故障检测单元，其检测该开关阀有无关闭故障，　上述燃料电池系统 还具有：压力传感器，其检测上述开关阀的上游侧的燃料气体的压力值；　判断条件设定单元，其根据由上述压力传感器所检测出的上述压力值设定上述开关阀的关闭故障判断条件，　上述故障检测单元根据由上述判断条件设定单元设定的关闭故障判断条件来 判断上述开关阀有无关闭故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-8-25 229770/20061. 一种燃料电池系统，其具有燃料电池；燃料供给流路，其使从燃料供给源供给的燃料气体流向上述燃料电池；开关阀，其调整该燃料供给流路的上游侧的气体状态并将燃料气体供给到下游侧；以及故障检测单元，其检测该开关阀有无关闭故障，上述燃料电池系统还具有压力传感器，其检测上述开关阀的上游侧的燃料气体的压力值；判断条件设定单元，其根据由上述压力传感器所检测出的上述压力值设定上述开关阀的关闭故障判断条件，上述故障检测单元根据由上述判断条件设定单元设定的关闭故障判断条件来判断上述开关阀有无关闭故障。2. 根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，上述开关阀是喷 射器。3. 根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，上述判断条件设 定单元，将用于获得使上述喷射器打开所需的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：片野刚司，山岸典生，堀田明寿，
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]