專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方 法。更具體地說，本發(fā)明涉及檢測并判斷燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄 漏的技術(shù)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在燃料電池系統(tǒng)中，準(zhǔn)確地檢測燃料氣體泄漏并判斷其內(nèi)容(以 下，僅表示為"判斷")非常重要。為了滿足這種要求，提出了這樣一種技術(shù)(例如，參見日本專利特開平8-329965號(hào)公報(bào))，其中由設(shè)置 在包含燃料電池的燃料氣體循環(huán)供給系統(tǒng)(以下，稱作"燃料氣體系 統(tǒng)")中的截止閥等形成多個(gè)封閉空間，檢測上述各個(gè)封閉空間的壓 力變化(例如壓力下降速度)或各截止閥等的前后壓差，由此判斷燃 料氣體泄漏。發(fā)明內(nèi)容但是，上述燃料氣體泄漏判斷技術(shù)在燃料電池系統(tǒng)再起動(dòng)時(shí)存在 不充分的情況。即，在使燃料電池系統(tǒng)暫時(shí)停止并放置后起動(dòng)的情況 下，由交叉泄漏引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)比通常時(shí)高，產(chǎn)生燃料氣 體的泄露量變少的現(xiàn)象，結(jié)果會(huì)過少地評(píng)價(jià)氣體泄漏量。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在燃料電池再起動(dòng)時(shí)、也 能和通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一樣地進(jìn)行高精度的氣體泄漏判斷的燃料電池系統(tǒng)及 燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方法。本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行了研究。對(duì)于基于封閉空間內(nèi)的 壓力變化判斷燃料氣體泄漏的情況，當(dāng)產(chǎn)生上述的過少評(píng)價(jià)時(shí)，會(huì)造 成燃料氣體泄漏判斷的精度不夠。當(dāng)對(duì)此進(jìn)一步研究時(shí)，由于再起動(dòng) 時(shí)燃料電池的氣體壓力暫時(shí)變高(包含暫時(shí)變高的狀態(tài))，如果比較 起動(dòng)時(shí)檢測出的燃料氣體泄漏量與起動(dòng)后、充分進(jìn)行凈化后氫濃度變 高的狀態(tài)下檢測出的燃料氣體泄漏量，則后者的燃料氣體泄漏量多， 可以認(rèn)為這與起動(dòng)時(shí)的過少評(píng)價(jià)有關(guān)。當(dāng)本發(fā)明人進(jìn)一步詳細(xì)研究時(shí)，認(rèn)為有以下問題。即，當(dāng)因交叉 泄漏引起流入燃料極側(cè)的氮的量變多，成為該燃料極側(cè)的封閉空間內(nèi) 的壓力升高的狀態(tài)時(shí)，即使例如由于配管內(nèi)產(chǎn)生的孔而引起異常的氣 體泄漏，也會(huì)由于壓力變化少而形成過少評(píng)價(jià)。從以上的問題來看， 認(rèn)為必需一種在以再起動(dòng)時(shí)的特有現(xiàn)象為前提的同時(shí)用于高精度地進(jìn) 行燃料氣體泄漏的判斷的技術(shù)。因此，本發(fā)明人著眼于包含在燃料電 池的該封閉空間內(nèi)的氮?dú)?，進(jìn)一步反復(fù)進(jìn)行研究，結(jié)果得到了與解決 課題有關(guān)的發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明就是基于這種發(fā)現(xiàn)得到的，本發(fā)明提供了一種燃料電池系 統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方法，其檢測在燃料電池的燃料極側(cè)形成的封 閉空間內(nèi)的壓力變化，根據(jù)該壓力變化的檢測結(jié)果并參照規(guī)定的氣體 泄漏判斷值進(jìn)行上述封閉空間內(nèi)的燃料氣體泄漏的判斷，其中，對(duì)應(yīng) 于上述燃料極的氮的濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行上述 燃料氣體泄漏的判斷。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的燃料氣體泄漏判斷方法，參考燃料極的 氮的濃度，并與其對(duì)應(yīng)地進(jìn)行所需的修正。S卩，對(duì)應(yīng)于燃料極的氮的 濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)來提高燃料氣體泄漏判斷的精度。 這是考慮到燃料電池再起動(dòng)時(shí)燃料極的氮的濃度暫時(shí)變高的情況，因 而對(duì)應(yīng)于該氮濃度對(duì)氣體泄漏判斷值進(jìn)行所需的修正。即，對(duì)應(yīng)于燃 料極的氮的濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這種情況下，優(yōu)選的是，對(duì)應(yīng)于上述氮的濃度改變上述氣體泄漏 判斷值，由此改變上述燃料氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。即使在燃料電池再 起動(dòng)時(shí)因交叉泄漏現(xiàn)象引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)升高，也能通過利 用如本發(fā)明那樣改變后的氣體泄漏判斷值來避免過少評(píng)價(jià)氣體泄漏量 的情況，從而可以應(yīng)對(duì)燃料極的氮濃度暫時(shí)升高的情況?？梢愿鶕?jù)透過燃料電池的電解質(zhì)膜向空氣極側(cè)泄漏的燃料氣體的 透過量、和燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間中的至少任意一方來 推測燃料極的氮的濃度?；蛘?，可以根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池再起 動(dòng)時(shí)的燃料極的壓力、和燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來推測 燃料極的氮的濃度。另外，本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)，其具有接受燃料氣體 的供給并進(jìn)行發(fā)電的燃料電池；將燃料氣體供給該燃料電池或從該燃 料電池排出的燃料氣體系統(tǒng)；設(shè)置在該燃料氣體系統(tǒng)中的調(diào)壓閥；檢 測在上述燃料氣體系統(tǒng)中形成的封閉空間內(nèi)的壓力的壓力傳感器；和 判斷在上述燃料氣體系統(tǒng)中形成的封閉空間內(nèi)的氣體泄漏的氣體泄漏 判斷部。上述氣體泄漏判斷部，根據(jù)上述壓力傳感器檢測出的上述封 閉空間內(nèi)的壓力的變化并參照氣體泄漏來判斷值判斷氣體泄漏，并且， 對(duì)應(yīng)于上述燃料極的氮的濃度改變上述氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行 上述燃料氣體泄漏的判斷。和上述的燃料氣體泄漏判斷方法相同，在該燃料電池系統(tǒng)中參考 到燃料極的氮濃度，并與其對(duì)應(yīng)地改變氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn) 燃料氣體泄漏判斷精度的提高。這是考慮到燃料電池再起動(dòng)時(shí)燃料極的氮濃度暫時(shí)變高的情況，因而與該氮濃度對(duì)應(yīng)地對(duì)氣體泄漏判斷值 進(jìn)行所需的修正。即，改變氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。即使在燃料電池再 起動(dòng)時(shí)因交叉泄漏現(xiàn)象引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)升高，也能通過利 用如本發(fā)明那樣改變判斷標(biāo)準(zhǔn)后的氣體泄漏判斷值來避免過少評(píng)價(jià)氣 體泄漏量的情況。燃料電池系統(tǒng)中的這種氣體泄漏判斷，考慮到燃料電池再起動(dòng)時(shí) 燃料極的氮濃度暫時(shí)變高的情況，因而對(duì)應(yīng)于該氮濃度改變氣體泄漏 的判斷標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選的是，氣體泄漏判斷部通過改變氣體泄漏判斷值而 改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。而且，如上所述地進(jìn)行氣體泄漏判斷的燃料電池系統(tǒng)具有檢測燃 料電池組的溫度的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)、檢測燃料極的壓力的燃 料極壓力檢測機(jī)構(gòu)、和計(jì)測放置時(shí)間的放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)，優(yōu)選的是， 根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的燃料極的 壓力、和燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來推測燃料極的氮的濃 度。


圖l為表示本發(fā)明的一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的框圖。圖2為表示停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組溫度為65。C的情況下、陽極壓力及陽極氮濃度相對(duì)于放置時(shí)間的推移變化的圖。圖3為表示本實(shí)施例的陽極氮濃度的推測流程的圖。 圖4為表示本實(shí)施例的燃料氣體泄漏的判斷流程的圖。 圖5為對(duì)應(yīng)于氮濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)的映射的一個(gè) 例子。圖6為本發(fā)明的氣體泄漏判斷用的功能框圖。
具體實(shí)施方式
下面，基于附圖所示的實(shí)施方式的一個(gè)例子詳細(xì)地說明本發(fā)明的 結(jié)構(gòu)。圖1 圖6表示本發(fā)明的一實(shí)施例。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)10構(gòu)成 下述系統(tǒng)，即，具有接受燃料氣體的供給并進(jìn)行發(fā)電的燃料電池(下
面，稱作"燃料電池組"，在圖中以標(biāo)號(hào)20表示)；將燃料氣體供給該燃料電池組20或從該燃料電池組20排出的燃料氣體系統(tǒng)3;設(shè)置在該燃料氣體系統(tǒng)3中的調(diào)壓閥；檢測在燃料氣體系統(tǒng)3中形成的封閉空間 內(nèi)的壓力的壓力傳感器；及判斷在燃料氣體系統(tǒng)3中形成的封閉空間的氣體泄漏的氣體泄漏判斷部(參照?qǐng)DI)。另外，本實(shí)施例的該燃料電池系統(tǒng)10檢測在燃料電池的燃料極側(cè)形成的封閉空間內(nèi)的壓力變化，根據(jù)該壓力變化的檢測結(jié)果并參照規(guī)定的氣體泄漏判斷值進(jìn)行封閉空 間內(nèi)的燃料氣體泄漏的判斷。下面首先對(duì)燃料電池系統(tǒng)10的整體進(jìn)行簡要說明，然后依次對(duì)用于推測燃料極的氮濃度(在本說明書中將其稱作"燃料極氮濃度") 的結(jié)構(gòu)、用于判斷封閉空間內(nèi)的燃料氣體泄漏的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(整體結(jié)構(gòu))首先，對(duì)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)io進(jìn)行簡要說明。另外，在下面有時(shí)將燃料電池表示為"FC"。圖l表示根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系 統(tǒng)10的大致結(jié)構(gòu)。這里，雖然示出將燃料電池系統(tǒng)10用作燃料電池車 輛(FCHV:燃料電池混合動(dòng)力車)的車載發(fā)電系統(tǒng)的例子，但是，當(dāng) 然也能用作搭載在各種移動(dòng)體(例如船舶或飛機(jī)等)、機(jī)器人等這樣 可自己行走的物體上的發(fā)電系統(tǒng)等。燃料電池單元組(下面，稱作"燃 料電池組"或僅稱作"電池組")20具有以串聯(lián)式疊置多個(gè)單電池而 成的層疊結(jié)構(gòu)，例如，由固體高分子電解質(zhì)型燃料電池等構(gòu)成。而且，本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)10具有與燃料電池組20相連的燃 料氣體循環(huán)供給系統(tǒng)(在本說明書中，將其稱作"燃料氣體系統(tǒng)")3 及氧化氣體供給系統(tǒng)4。其中，燃料氣體系統(tǒng)3將燃料氣體供給燃料電 池組20或從其排出，例如在本實(shí)施例的情況下，包含燃料氣體供給源 30、燃料氣體供給通路31、燃料電池組20、燃料氣體循環(huán)通路32及陽 極廢氣流路33 (參照?qǐng)Dl)。
燃料氣體供給源30，例如由高壓氫罐或儲(chǔ)氫罐等儲(chǔ)氫源構(gòu)成。燃料氣體供給通路31為用于將自燃料氣體供給源30放出的燃料氣體導(dǎo)入 燃料電池組20的陽極(燃料極)的氣體流路，在該氣體流路上從上游 到下游依次配置罐閥H201、高壓調(diào)節(jié)閥H9、低壓調(diào)節(jié)閥HIO、氫供給 閥H200、及FC入口閥H21。被壓縮成高壓的燃料氣體由高壓調(diào)節(jié)閥H9 減壓到中壓，并進(jìn)一步由低壓調(diào)節(jié)閥H10減壓到低壓(通常運(yùn)轉(zhuǎn)壓力)。燃料氣體循環(huán)通路32為用于使未反應(yīng)的燃料氣體回流到燃料電池 組20的返回氣體流路，在該氣體流路上從上游到下游依次配置FC出口 閥H22、氫泵63及止回閥H52。從燃料電池組20排出的低壓的未反應(yīng)燃 料氣體由氫泵63適當(dāng)?shù)丶訅汉蟊粚?dǎo)入燃料氣體供給通路31。止回閥H52 抑制燃料氣體從燃料氣體供給通路31向燃料氣體循環(huán)通路32的逆流。 而且，在該燃料氣體循環(huán)通路32的中途分叉的陽極廢氣流路33為用于 將燃料電池組20排出的廢氫氣排到系統(tǒng)外部的氣體流路，在該氣體流 路上設(shè)置凈化閥H51。另外，上述罐閥H201、氫供給閥H200、 FC入口閥H21、 FC出口閥 H22及排氣閥H51為用于向各氣體流路31 33或燃料電池組20供給燃料 氣體或截?cái)喙┙o的斷流閥。這些斷流閥例如由電磁閥構(gòu)成。作為這種 電磁閥，適合的是例如開關(guān)閥、或者能以PWM控制方式線性地調(diào)節(jié)閥 開度的線性閥等。燃料電池組20的氧化氣體供給系統(tǒng)4包含空氣壓縮機(jī)(氧化氣體供 給源)40、氧化氣體供給通路41及陰極廢氣流路42 (參見圖l)。另外， 空氣壓縮機(jī)40壓縮經(jīng)空氣濾清器61從外界空氣中吸入的空氣，并將該 壓縮空氣作為氧化氣體供給燃料電池組20的陰極(氧極)。供燃料電 池組20的電池反應(yīng)后的廢氧氣流經(jīng)陰極廢氣流路42后排到系統(tǒng)外部。 該廢氧氣由于包含由燃料電池組20中的電池反應(yīng)生成的水分而成為高 濕潤狀態(tài)。加濕模塊62在流經(jīng)氧化氣體供給通路41的低濕潤狀態(tài)的氧 化氣體與流經(jīng)陰極廢氣流路42的高濕潤狀態(tài)的廢氧氣之間進(jìn)行水分交 換，適當(dāng)?shù)丶訚窆┙o燃料電池組20的氧化氣體。供給燃料電池組20的 氧化氣體的背壓由設(shè)置在陰極廢氣流路42的陰極出口附近的壓力調(diào)節(jié) 閥A4進(jìn)行調(diào)整。而且，陰極廢氣流路42在其下游與稀釋器64連通。另 外，陽極廢氣流路33在其下游與該稀釋器64連通，廢氫氣由廢氧氣混 合稀釋后被排到系統(tǒng)外部。燃料電池組20發(fā)電產(chǎn)生的直流電的一部分由DC/DC變流器53降壓 后充電給電池(二次電池)54。牽引逆變器51及輔助逆變器52將由燃 料電池組20和電池54兩者或其一供給的直流電變換為交流電，并將交 流電分別供給牽引馬達(dá)M3和輔機(jī)馬達(dá)M4。順便說一下，輔機(jī)馬達(dá)M4 為用于驅(qū)動(dòng)后述的氫循環(huán)泵63的馬達(dá)M2、驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)40的馬達(dá)M1 等的統(tǒng)稱，因此既有用作馬達(dá)M1的情況，也有用作馬達(dá)M2的情況?？刂撇?0根據(jù)加速傳感器55檢測出的加速器開度、車速傳感器56 檢測出的車速等求出系統(tǒng)需求電能(車輛行走電能和輔機(jī)電能的總 和)，以燃料電池組20和目標(biāo)電能一致的方式控制系統(tǒng)。具體地說， 控制部50調(diào)整用于驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)40的馬達(dá)M1的轉(zhuǎn)速、以調(diào)整氧化氣 體供給量，同時(shí)調(diào)整用于驅(qū)動(dòng)氫泵63的馬達(dá)M2、以調(diào)整燃料氣體供給 量。而且，控制部50控制DC/DC變流器53、以調(diào)整燃料電池組20的運(yùn) 轉(zhuǎn)點(diǎn)(輸出電壓、輸出電流)，以便將燃料電池組20的輸出電力調(diào)整 得與目標(biāo)電力一致。在高壓部(例如，罐閥H201 氫供給閥H200之間)、低壓部(例 如，氫供給閥H200 FC入口閥H21) 、 FC部(例如，電池組入口閥H21 FC出口閥H22)、循環(huán)部(例如，F(xiàn)C出口閥H22 止回闊H52)的各部 分中設(shè)置用于檢測燃料氣體的壓力的壓力傳感器P6、 P7、 P9、 P61、 P5、 PIO、 P11及用于檢測燃料氣體的溫度的溫度傳感器T6、 T7、 T9、 T61、 T5、 TIO。如果對(duì)各壓力傳感器的作用進(jìn)行詳細(xì)說明，則壓力傳感器P6 用于檢測燃料氣體供給源30的燃料氣體供給壓力。壓力傳感器P7用于 檢測高壓調(diào)節(jié)閥H9的二次壓力。壓力傳感器P9用于檢測低壓調(diào)節(jié)閥
H10的二次壓力。壓力傳感器P61用于檢測燃料氣體供給通路31的低壓部的壓力。壓力傳感器P10用于檢測氫循環(huán)泵63的入口側(cè)(上游側(cè))的 壓力。壓力傳感器P11用于檢測氫循環(huán)泵63的出口側(cè)(下游側(cè))的壓力。另外，在該燃料電池系統(tǒng)10中設(shè)置用于檢測陽極(燃料極)的壓 力的燃料極壓力檢測機(jī)構(gòu)。例如，在本實(shí)施例的情況下，作為用于檢 測在燃料氣體系統(tǒng)3中形成的封閉空間內(nèi)的壓力的傳感器而設(shè)置的壓 力計(jì)(下面，稱作"壓力傳感器")P5被用作該燃料極壓力檢測機(jī)構(gòu)。 為了檢測上述FC部(電池組入口閥H21 FC出口閥H22)的壓力，本實(shí) 施例的該壓力傳感器P5設(shè)置在例如電池組入口，更具體地說，設(shè)置在 燃料電池組20和FC入口閥H21之間(參見圖l)。根據(jù)該壓力傳感器P5， 能檢測并掌握該封閉空間(本實(shí)施例的情況中為上述FC部)內(nèi)的壓力 的變化。而且，壓力傳感器P5與ECU13相連，將與檢測出的壓力值有 關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到該ECU13 (參見圖l)。(推測氮濃度的結(jié)構(gòu)) 首先，對(duì)本發(fā)明的推測實(shí)際氮濃度所必需的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖6為根據(jù)本發(fā)明的氣體泄漏判斷用的功能框圖。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具有接受燃料氣體的供給并進(jìn)行發(fā)電的燃 料電池100;將燃料氣體供給該燃料電池100或從其排出的燃料氣體系 統(tǒng)101;設(shè)置在該燃料氣體系統(tǒng)101中的調(diào)壓閥102;檢測在上述燃料氣 體系統(tǒng)101中形成的封閉空間104內(nèi)的壓力的壓力傳感器103;及判斷在 上述燃料氣體系統(tǒng)101中形成的封閉空間104的氣體泄漏的氣體泄漏判 斷部105。特別是，氣體泄漏判斷部105根據(jù)壓力傳感器103檢測出的上 述封閉空間104內(nèi)的壓力變化并參照氣體泄漏判斷值106來判斷氣體泄 漏。也就是說，對(duì)應(yīng)于燃料極的氮的濃度改變上述氣體泄漏的判斷標(biāo) 準(zhǔn)，并進(jìn)行上述燃料氣體泄漏的判斷。這是考慮到燃料電池再起動(dòng)時(shí) 燃料極的氮的濃度暫時(shí)變高的情況，因而與該氮濃度對(duì)應(yīng)地對(duì)氣體泄 漏判斷值進(jìn)行所需的修正。所謂修正是指改變氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這里，優(yōu)選的是，氣體泄漏判斷部105通過改變氣體泄漏判斷值106 來改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。即，如圖6所示，氣體泄漏判斷部105 可通過適當(dāng)?shù)剡x擇多個(gè)氣體泄漏判斷值106來改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判 斷標(biāo)準(zhǔn)。另外，在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選具有檢測燃料電池組的 溫度的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)108、檢測燃料極的壓力的燃料極壓力 檢測機(jī)構(gòu)109、和計(jì)測放置時(shí)間的放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)IIO。這種情況下， 氣體泄漏判斷部105，根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池 再起動(dòng)時(shí)的燃料極的壓力、和燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來 推測燃料極的氮的濃度。接著，在本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)上述本發(fā)明的功能框 圖說明用于推測燃料電池組20的燃料極的氮濃度的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)10中，推測燃料電池組20 的陽極氮濃度(以燃料電池組20中透過電解質(zhì)膜、從陰極到達(dá)陽極的 氮為首的氮在該陽極處的濃度)，作為實(shí)現(xiàn)上述推測功能的一個(gè)例子， 具有檢測燃料電池的電池組溫度的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)ll (圖6的 標(biāo)號(hào)10S)、檢測陽極(燃料極)的壓力的燃料極壓力檢測機(jī)構(gòu)P5 (圖 6的標(biāo)號(hào)109)、計(jì)測放置時(shí)間的放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12(圖6的標(biāo)號(hào)110)、 和ECU13 (圖6的標(biāo)號(hào)105)。下面，對(duì)用于推測陽極氮濃度的詳細(xì)結(jié) 構(gòu)及利用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行的陽極氮濃度推測方法進(jìn)行說明。燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)ll為用于檢測燃料電池的電池組溫度即 燃料電池組20 (圖6的標(biāo)號(hào)100)的溫度的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由用于測定溫
度的部分和傳送與該測定后的溫度相關(guān)的信息的部分構(gòu)成。例如，本 實(shí)施例的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)ll被設(shè)置成檢測出燃料電池組20 的溫度，并將與檢測出的溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給ECU13 (參照?qǐng)Dl)。放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12為用于計(jì)測燃料電池組20的放置時(shí)間、即從燃料電池停止運(yùn)轉(zhuǎn)到再起動(dòng)的時(shí)間的機(jī)構(gòu)，例如，由計(jì)時(shí)器(包含計(jì)算機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘)構(gòu)成。本實(shí)施例的放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12與ECU13相 連(參照?qǐng)Dl)，接收來自ECU13的指令信號(hào)后開始計(jì)測放置時(shí)間，進(jìn) 而接收來自ECU13的指令信號(hào)后結(jié)束計(jì)測。另外，本實(shí)施例的放置時(shí) 間計(jì)測機(jī)構(gòu)12能夠計(jì)測從對(duì)停止?fàn)顟B(tài)的燃料電池組20接通點(diǎn)火開關(guān)而 變成點(diǎn)火開關(guān)接通的狀態(tài)到該燃料電池組20起動(dòng)的時(shí)間(點(diǎn)火開關(guān)接 通持續(xù)時(shí)間)。ECU13為由電子控制裝置(電子控制單元)構(gòu)成的控制機(jī)構(gòu)。本 實(shí)施例的ECU13和上述的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)11、放置時(shí)間計(jì)測 機(jī)構(gòu)12、壓力燃料極壓力檢測機(jī)構(gòu)P5分別相連，以獲取電池組溫度、 放置時(shí)間及與燃料極壓力(陽極壓力)相關(guān)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù) 推測陽極氮濃度(包含透過電解質(zhì)膜、從陰極到達(dá)陽極的氮等在內(nèi)的 氮在該陽極處的濃度)。另外，雖然在圖l中沒有特別詳細(xì)地表示，但 是該ECU13還和控制部50相連，必要時(shí)與推測出的陽極氮濃度對(duì)應(yīng)地 限制燃料電池組20的輸出。另外，在本實(shí)施例中，備有表示放置時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)停止期間的陽極 壓力之間關(guān)系的映射，根據(jù)該映射推測陽極氮濃度。具體地說，備有 表示圖2所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、即在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電池組溫度為規(guī)定溫度例 如65。C的情況下陽極壓力及陽極氮濃度相對(duì)于放置時(shí)間的推移變化的 映射，根據(jù)該映射推測陽極氮濃度。順便說一下，圖中的*標(biāo)記表示陽 極氮濃度(cnc—N2，單位為％) ， X標(biāo)記表示陽極壓力(prs—fci，單位 為kPaA)。如圖2所示，產(chǎn)生如下的變化，艮卩， 一旦燃料電池停止運(yùn)轉(zhuǎn)， 則以X標(biāo)記表示的陽極壓力的值(prs—fci)就急劇降低，在經(jīng)過時(shí)間T1
的時(shí)刻達(dá)到最低值即負(fù)壓的峰值(在圖2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，大約80多kPaA)之后慢慢增加(另外，這里所說的負(fù)壓是以大氣壓為基準(zhǔn)的)。 另一方面，看到這種變化，即，以*標(biāo)記表示的陽極氮濃度(cnc一N2)在中途之前持續(xù)增加，之后平滑地收斂。這里，例如以某一壓力P (參照?qǐng)D2)為基準(zhǔn)，如圖2中清楚地所示， 對(duì)于與該壓力P相當(dāng)?shù)姆胖脮r(shí)間，存在T0、 T2這兩種時(shí)間(即，相互不 同的兩種放置時(shí)間)。這時(shí)，如果以比陽極壓力達(dá)到負(fù)壓峰值的時(shí)間 Tl靠前的時(shí)間(圖2中的T0)處的陽極氮濃度(cnc一N2)作為推測值， 則由于該值處于增加過程中且仍然較小階段的值，所以會(huì)產(chǎn)生誤差， 不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。這時(shí)，作為抑制這種誤差產(chǎn)生的手段之一，可 采取這樣一種手段，即，以比陽極壓力達(dá)到最低值(負(fù)壓峰值)的時(shí) 間T1靠后的時(shí)間(在本實(shí)施例的情況下，為經(jīng)過時(shí)間T2)處的陽極氮 濃度(cnc一N2)作為推測值。但是，在本實(shí)施例中，采取與此不同的 手段。即，在還計(jì)測了放置時(shí)間后的本實(shí)施例的情況下，當(dāng)參照由實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)成的映射(圖2)時(shí)，由于容易判斷由放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12計(jì) 測的放置時(shí)間是在時(shí)間T1 (達(dá)到負(fù)壓峰值的時(shí)間)以前還是以后，所 以通過進(jìn)行這種判斷來求出陽極氮濃度的推測值。在這種情況下，由 于并沒有在T1以前的狀態(tài)，即陽極氮濃度充分增加前的階段的、可以 說是低氮濃度的狀態(tài)時(shí)求取推測值，所以不會(huì)產(chǎn)生誤差。(動(dòng)作的說明)接著，在下面參照?qǐng)D對(duì)本實(shí)施例的陽極氮濃度推測的流程進(jìn)行說 明(參照?qǐng)D3)。首先，本實(shí)施例中的陽極氮濃度的推測流程通過點(diǎn)火開關(guān)斷開而 使燃料電池停止運(yùn)轉(zhuǎn)(IG_OFF)來開始(步驟l)。 一旦燃料電池停止 運(yùn)轉(zhuǎn)，則由燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)ll檢測出停止時(shí)的燃料電池組的 溫度(thm—fcjgoff)，并將該溫度存儲(chǔ)到ECU13中(步驟2)。另夕卜， 開始計(jì)測放置時(shí)間(t一leave)。而且， 一旦接通點(diǎn)火開關(guān)(步驟4所示
的IGJ)N的狀態(tài))，就開始計(jì)測IG—0N計(jì)測時(shí)間(t一igon)、即從點(diǎn)火 開關(guān)接通到燃料電池組20起動(dòng)的時(shí)間(步驟5)。接著，當(dāng)停止后的燃料電池再起動(dòng)時(shí)(步驟6所示的ST—ON)，檢 測氫加壓前的陽極壓力(prsH2—fc—b)(步驟7)。如果那樣，則算出 總放置時(shí)間TR、即上述"放置時(shí)間(tjeave)"與"IG一ON持續(xù)時(shí)間 (t一igon)"的總時(shí)間(TR二t—leave+ t_igon)(步驟8)。如果那樣，則根據(jù)如上所述算出的結(jié)果判斷該總放置時(shí)間TR比放 置時(shí)間T1長還是短，換言之，判斷燃料電池組20的再起動(dòng)時(shí)間在陽極 壓力達(dá)到負(fù)壓峰值以前還是達(dá)到峰值以后?？傊谶@里判斷總放置 時(shí)間TR與放置時(shí)間T1的大小(步驟9)，如果放置時(shí)間T1比總放置時(shí) 間TR大(TR<T1)，則判斷出再起動(dòng)的情況發(fā)生在陽極壓力達(dá)到負(fù)壓 峰值之前，前進(jìn)到步驟IO。在該步驟10中，參照表示氫加壓前的陽極 氮濃度的映射，算出氫加壓前的陽極氮濃度(cncN2—tmp)(步驟IO)。另外，雖然這里參照的映射可以是例如由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本身構(gòu)成 的映射(參照?qǐng)D2)，但是優(yōu)選預(yù)先分成適用于第一氮狀態(tài)(例如，低 氮濃度狀態(tài))的情況的第一映射和適用于比其濃度高的第二氮狀態(tài)的 情況的第二映射。例如，在本實(shí)施例中分成作為表示低氮濃度狀態(tài) 的第一映射的氫加壓前陽極氮濃度映射A (在圖2的時(shí)間t:0 t (=T1) 期間變化的曲線)、和作為表示比其濃度高的高氮濃度狀態(tài)的第二映 射的氫加壓前陽極氮濃度映射B(在圖2的時(shí)間t二Tl以后變化的曲線)。 因此，對(duì)于如上所述TIKT1的情況，由于燃料電池組20在達(dá)到負(fù)壓峰值 前再起動(dòng)，所以參照表示低氮濃度狀態(tài)的映射A計(jì)算陽極氮濃度(步驟 10)。這樣，算出氫加壓前的陽極氮濃度(cncN2—tmp)后，就前進(jìn)到 步驟12。另一方面，如果在步驟9中判斷總放置時(shí)間TR與放置時(shí)間T1的大 小的結(jié)果與上述情況相反，即放置時(shí)間T1比總放置時(shí)間TR小(TR〉T1)，
則判斷出是在陽極壓力達(dá)到負(fù)壓峰值之后再起動(dòng)的，前進(jìn)到步驟ll。 在步驟11中，雖然在計(jì)算氫加壓前的陽極氮濃度(cncN2—tmp)這點(diǎn)上 和上述的步驟10相同，但是，在該步驟11中不是參照映射A、而是參照 映射B (參見圖2)。算出氫加壓前的陽極氮濃度(cncN2—tmp)后，前 進(jìn)到步驟12。接著，在步驟12中，檢測氫加壓后的陽極壓力(prsH2—fc—a)(步 驟12)。然后，計(jì)算出氫加壓后的陽極氮濃度(cncN2)(步驟13)。 如圖3所示，該氫加壓后的陽極氮濃度(cncN2)為cncN2 = cncN2—tmp*prsH2—fc—b/prsH2—fc—a，艮口，求出氫加壓前的陽極氮濃度(cncN2一tmp)和氫加壓后的陽極 壓力(prsH2—fc_b)相乘，再與氫加壓后的陽極壓力(prsH2—fc—a)相除之后得到的值。由此結(jié)束一系列的處理(步驟14)。而且，在如上所述地推測陽極氮濃度的情況下，優(yōu)選的是，在放 置時(shí)間的計(jì)測過程中、將放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)計(jì)測的計(jì)測時(shí)間清零的情 況下，采用使陽極氮濃度成為最大值的方法。如果在由放置時(shí)間計(jì)測 機(jī)構(gòu)12進(jìn)行的時(shí)間計(jì)測過程中、由于某種原因(作為一例，取下輔機(jī) 電池的情況)而使此前的計(jì)測時(shí)間復(fù)位并被清零，則由放置時(shí)間計(jì)測 機(jī)構(gòu)12得到的放置時(shí)間會(huì)比本來的值短，結(jié)果所推測出的值比本應(yīng)該 推測出的陽極氮濃度的真實(shí)值低，有可能由氫缺乏造成發(fā)電不良。對(duì) 此，如果在這種情況下將陽極氮濃度虛設(shè)為最大值，則至少可以避免 如上所述的因氫缺乏造成發(fā)電不良的情況。雖然這種情況中的虛設(shè)值 可以是各種值，但是在本實(shí)施例中，將其設(shè)為陽極氮濃度的值大致收 斂為最大值的值即約為將近80%的值。而且，即使在燃料電池組20的放 置狀態(tài)下放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12被復(fù)位，例如也能由上述ECU13進(jìn)行檢 測或判斷。另外，優(yōu)選的是，具有存儲(chǔ)燃料電池停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的陽極氮濃度的
機(jī)構(gòu)，而且采用停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的該陽極氮濃度和下次起動(dòng)時(shí)(再起動(dòng)時(shí)) 的陽極氮濃度(推測值)中的較大值。例如，在陽極氮濃度高的狀態(tài)下使燃料電池暫時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則之 后馬上再起動(dòng)燃料電池時(shí)，雖然陽極氮濃度不會(huì)特別低，但推測值仍 然會(huì)比真實(shí)值低，從而和上述的情況相同，有可能因氫缺乏造成發(fā)電 不良。對(duì)此，如果預(yù)先存儲(chǔ)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的陽極氮濃度，將該存儲(chǔ)值與推 測值進(jìn)行比較并選擇、采用較高值，則至少可以避免如上所述的因氫 缺乏造成的發(fā)電不良的情況。在本實(shí)施例中，由ECU13存儲(chǔ)停止運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)的陽極氮濃度，并在必要時(shí)將該存儲(chǔ)值和推測值進(jìn)行比較。(泄漏判斷動(dòng)作)接著，對(duì)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)10的、用于判斷封閉空間內(nèi)的燃料氣體泄漏的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)io進(jìn)行上述封閉空間(在本實(shí)施例的情況下是指由電池組入口閥H21和FC出口閥H22這兩個(gè)調(diào)壓閥在燃料 極側(cè)形成的封閉空間)內(nèi)的燃料氣體泄漏的判斷，其檢測出該封閉空 間的壓力變化，并根據(jù)該壓力變化、參照規(guī)定的氣體泄漏判斷值判斷 燃料氣體泄漏。這里，在本實(shí)施例中，必要時(shí)與燃料極的氮濃度對(duì)應(yīng) 地進(jìn)行所需的修正，即，改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并據(jù)此判斷 燃料氣體泄漏。也就是說，由于在燃料電池系統(tǒng)10再起動(dòng)時(shí)、燃料氣 體系統(tǒng)3的封閉空間內(nèi)的氮?dú)鉂舛葧簳r(shí)變高，所以基于這種現(xiàn)象，與該 氮濃度對(duì)應(yīng)地改變氣體泄漏判斷標(biāo)準(zhǔn)。例如，在本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)10中，設(shè)置用于改變氣體泄漏 判斷標(biāo)準(zhǔn)的氣體泄漏判斷部。該氣體泄漏判斷部為根據(jù)壓力傳感器(燃 料極壓力檢測機(jī)構(gòu))檢測出的封閉空間內(nèi)的壓力變化并參照氣體泄漏 判斷值來判斷氣體泄漏的機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，由壓力傳感器P5檢測 出燃料極側(cè)的封閉空間內(nèi)的壓力變化，根據(jù)該檢測結(jié)果在該氣體泄漏 判斷部中判斷氣體泄漏。另外，氣體泄漏判斷部根據(jù)壓力檢測結(jié)果改 變氣體泄漏判斷標(biāo)準(zhǔn)。作為這樣改變標(biāo)準(zhǔn)的具體例子，能舉出直接采 用對(duì)應(yīng)壓力檢測結(jié)果設(shè)定的氣體泄漏判斷值全體、使用將壓力檢測結(jié) 果代入表示標(biāo)準(zhǔn)變化內(nèi)容的數(shù)學(xué)式中而計(jì)算得出的數(shù)值等。雖然對(duì)上述氣體泄漏判斷部具體由什么樣的裝置構(gòu)成未作特別限 定，但是例如在本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)10中，如上所述，與燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)1K放置時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)12及壓力傳感器P5相連的 ECU13可以用作上述氣體泄漏判斷部。接著，參照一個(gè)例子對(duì)由上述結(jié)構(gòu)判斷封閉空間內(nèi)的燃料氣體泄 漏的情況的流程進(jìn)行說明(參照?qǐng)D4、圖5)。例如本實(shí)施例的情況下， 作為供氣體泄漏判斷時(shí)參照的氣體泄漏判斷值，備有圖5所示的映射。 對(duì)于作為氣體泄漏判斷值的一個(gè)示例的該映射(MAPI)，例如氮濃度 N ( % )為0、 20、 40、 60、 80%時(shí)的燃料氣體泄漏量(判斷值)C (L/min) 分別為30、 25、 20、 15、 10，可以說預(yù)先設(shè)定了氣體泄漏的基準(zhǔn)值(參 照?qǐng)D5)。也就是說，與從前不管氮濃度如何均使用同一氣體泄漏判斷 值(例如30 (L/min))的情況相比，在本實(shí)施例中參考封閉空間中的 氮濃度，使用伴隨氮濃度的增加而相應(yīng)減小氣體泄漏判斷值的映射。 另外，對(duì)于氮濃度為除此以外的其他值的情況，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟逖a(bǔ)， 例如在該映射(MAPI)中，在氮濃度N (%)為70的情況下氣體泄漏 判斷值為12.5 (L/min)，在90的情況下判斷值為7.5 (L/min)。在進(jìn)行燃料氣體泄漏判斷時(shí)，首先在燃料電池系統(tǒng)io起動(dòng)時(shí)等(圖 4的步驟21)推測在燃料極側(cè)形成的封閉空間內(nèi)的氮濃度(步驟22)。 當(dāng)推測氮濃度時(shí)，在本實(shí)施例中，根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組20的 溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的陽極的壓力、燃料電池從停止到再起動(dòng)的 放置時(shí)間，有效運(yùn)用上述流程圖(參照?qǐng)D3)及氫加壓前的陽極氮濃度 推測。當(dāng)如上所述地推測出封閉空間內(nèi)的氮濃度后，參照上述映射(圖5 的MAP1)，計(jì)算出與該氮濃度的推測值N (%)對(duì)應(yīng)的泄漏檢測的判 斷值C (L/min)(步驟23)。例如，若氮濃度(推測值)N為20 (%)， 則燃料氣體泄漏判斷值C為25 (L/min);若氮濃度(推測值)N為40 (%)，則燃料氣體泄漏判斷值C為20 (L/min)(參照?qǐng)D5)。這樣計(jì) 算得到的氣體泄漏判斷值C為對(duì)應(yīng)于封閉空間內(nèi)的氮濃度(推測值)改 變判斷標(biāo)準(zhǔn)而得到的判斷值或基準(zhǔn)值。若得到該標(biāo)準(zhǔn)變化后的氣體泄漏判斷值C (步驟23)，則測定基于 壓力變化的燃料氣體泄漏。即，在本實(shí)施例的情況下，由壓力傳感器 P5檢測出由兩個(gè)調(diào)壓閥(FC入口閥H21、 FC出口閥H22)形成的封閉空 間的壓力(被封閉在配管內(nèi)的部分的封閉壓力)的變化，根據(jù)該檢測 結(jié)果測定燃料氣體泄漏量Q (步驟24)。之后，比較該燃料氣體泄漏量 Q和上述燃料氣體泄漏判斷值C。如果比較的結(jié)果為燃料氣體泄漏量Q〈 燃料氣體泄漏判斷值C，則能判斷出燃料氣體泄漏處于正常狀態(tài)(沒有 產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致問題的程度的氣體泄漏的狀態(tài))。這時(shí)，由于參照了參考 氮濃度設(shè)定的燃料氣體泄漏判斷值(更具體地說，隨著氮濃度增加而 減少地發(fā)生變化的判斷值)進(jìn)行判斷，所以不會(huì)在氮濃度暫時(shí)升高的 狀態(tài)下過少評(píng)價(jià)燃料氣體泄漏。另一方面，如果比較燃料氣體泄漏量Q和燃料氣體泄漏判斷值C的 結(jié)果為燃料氣體泄漏量Q〉燃料氣體泄漏判斷值C (步驟25)，則由于燃 料氣體泄漏量Q比用作基準(zhǔn)的判斷值C多，所以可判斷出產(chǎn)生了能夠?qū)?致問題的程度的燃料氣體泄漏。這種情況下判斷為異常并實(shí)施適應(yīng)該 異常狀態(tài)的處理(步驟26)。實(shí)施這種處理后，檢查并判斷是否還產(chǎn) 生了其他氣體泄漏，并確認(rèn)用于起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)燃料電池的規(guī)定項(xiàng)目(步 驟27);如果沒有問題，則繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟28)。這些步驟不是本申 請(qǐng)?zhí)赜械牟襟E(參照?qǐng)D4)。 根據(jù)以上說明的本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)IO，即使燃料電池再起 動(dòng)時(shí)因交叉泄漏現(xiàn)象引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)比通常時(shí)高，也能利 用如上所述地修正后的氣體泄漏判斷值(即，被設(shè)定為不同標(biāo)準(zhǔn)的燃 料氣體泄漏判斷標(biāo)準(zhǔn))來避免過少評(píng)價(jià)氣體泄漏量的情況。這樣，即 使在燃料極的氮濃度暫時(shí)升高的狀況下，也可以進(jìn)行高精度的氣體泄 漏判斷。另外，雖然上述實(shí)施例為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但是不限于 此，可以在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍下進(jìn)行各種變形。例如，雖然在本實(shí)施例中，對(duì)著眼于燃料電池組20的燃料極的氮 濃度、對(duì)應(yīng)燃料極側(cè)的封閉空間中所包含的氮?dú)饬啃拚龤怏w泄漏判斷 值(即，使燃料氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)改變)的形式進(jìn)行了說明，但是 本發(fā)明的實(shí)施方式不限于這種形式?？梢耘e出其它例子，例如，如果 可以檢測出燃料極側(cè)的氫濃度或氫分壓，則也可以根據(jù)它們的檢測結(jié) 果求出氮濃度或氮?dú)饬?。關(guān)鍵的是，若能依據(jù)因交叉泄漏引起燃料極 側(cè)的氮濃度(或氮?dú)饬?暫時(shí)變高這種現(xiàn)象高精度地檢測或推測該氮 濃度，并將該結(jié)果反應(yīng)到燃料氣體泄漏判斷用的基準(zhǔn)值(映射)，則 能以更高的精度進(jìn)行氣體泄漏判斷。而且，雖然在本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)陽極壓力(燃料電池組20的燃料極 的壓力)進(jìn)行燃料氣體泄漏的判斷，但是也可以根據(jù)除此以外的其他 因素進(jìn)行氣體泄漏的判斷，例如可以根據(jù)陽極壓力的變化率(作為一 例，伴隨壓力增加而產(chǎn)生的斜度變化或伴隨壓力減少而產(chǎn)生的斜度變化)判斷。即，在圖2的映射所示的停止時(shí)的壓力變化特性中，在t二Tl 以前顯示出壓力斜度減小的趨勢，另一方面，在t二Tl以后顯示出壓力斜 度增加的趨勢，由此可以在壓力斜度從減小向增加變換的時(shí)刻切換映 射，判斷氣體泄漏。
工業(yè)實(shí)用性在本發(fā)明的燃料氣體泄漏判斷方法中，反映為以下形式著眼于 因交叉泄漏引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)變高這種現(xiàn)象，在高精度地檢 測或推測該氮濃度的基礎(chǔ)上，改變將該結(jié)果用在燃料氣體泄漏判斷中 的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這樣，在燃料電池再起動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行和通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相 同程度的、高精度的氣體泄漏判斷。在本發(fā)明的燃料氣體泄漏判斷方法中，通過參考燃料電池再起動(dòng) 時(shí)燃料極的氮的濃度暫時(shí)變高的情況，與該氮濃度對(duì)應(yīng)地改變氣體泄 漏判斷值，可以高精度地進(jìn)行氣體泄漏判斷。根據(jù)本發(fā)明的燃料氣體泄漏判斷方法，可以根據(jù)燃料氣體的透過 量及燃料電池的放置時(shí)間中的任一方或兩者來推測燃料極的氮濃度， 并據(jù)此高精度地進(jìn)行氣體泄漏判斷。實(shí)際上，由于氫的透過速度和氮 的透過速度不同，所以根據(jù)氫氣向空氣極的透過量難以推測氮濃度， 但是根據(jù)本發(fā)明，由于如上所述地推測氮濃度，所以能進(jìn)行氣體泄漏 判斷。另外，根據(jù)本發(fā)明的燃料氣體泄漏測定方法，可以根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的燃料極的壓力、和燃料 電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來高精度地推測燃料極的氮濃度，并 據(jù)此高精度地進(jìn)行氣體泄漏判斷。同樣地，在本發(fā)明記載的燃料電池系統(tǒng)中，反映為以下形式著 眼于因交叉泄漏引起燃料極側(cè)的氮濃度暫時(shí)變高這種現(xiàn)象，在高精度 地檢測或推測該氮濃度的基礎(chǔ)上，改變將該結(jié)果用在燃料氣體泄漏判 斷中的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這樣，在燃料電池再起動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行和通常運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)相同程度的、高精度的氣體泄漏判斷。在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，通過參考燃料電池再起動(dòng)時(shí)燃料極的氮的濃度暫時(shí)變高的情況，與該氮濃度對(duì)應(yīng)地改變氣體泄漏判斷值， 可以高精度地進(jìn)行氣體泄漏判斷。而且，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，能根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電 池組的溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的燃料極的壓力、和燃料電池從停止 到再起動(dòng)的放置時(shí)間來高精度地推測燃料極的氮濃度，并根據(jù)該推測 結(jié)果高精度地進(jìn)行氣體泄漏判斷。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方法，檢測在燃料電池的燃料極側(cè)形成的封閉空間內(nèi)的壓力變化，根據(jù)該壓力變化的檢測結(jié)果并參照規(guī)定的氣體泄漏判斷值進(jìn)行所述封閉空間內(nèi)的燃料氣體泄漏的判斷，其特征在于對(duì)應(yīng)于所述燃料極的氮的濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行所述燃料氣體泄漏的判斷。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方法， 其特征在于對(duì)應(yīng)于所述氮的濃度改變所述氣體泄漏判斷值，從而改變所述燃 料氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方 法，其特征在于根據(jù)透過燃料電池的電解質(zhì)膜向空氣極側(cè)泄漏的所述燃料氣體的 透過量和所述燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間中的至少任意一方 來推測所述燃料極的氮的濃度。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)的燃料氣體泄漏判斷方 法，其特征在于根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的所述 燃料極的壓力、和所述燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來推測所 述燃料極的氮的濃度。
5. —種燃料電池系統(tǒng)，具有接受燃料氣體的供給而發(fā)電的燃料電 池；將燃料氣體供給該燃料電池或從該燃料電池排出的燃料氣體系統(tǒng)； 設(shè)置在該燃料氣體系統(tǒng)中的調(diào)壓閥；檢測在所述燃料氣體系統(tǒng)中形成 的封閉空間內(nèi)的壓力的壓力傳感器；和判斷在所述燃料氣體系統(tǒng)中形 成的封閉空間內(nèi)的氣體泄漏的氣體泄漏判斷部，其特征在于所述氣體泄漏判斷部，根據(jù)由所述壓力傳感器檢測出的所述封閉 空間內(nèi)的壓力變化并參照氣體泄漏判斷值來判斷氣體泄漏，并且，對(duì) 應(yīng)于所述燃料極的氮的濃度改變所述氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行所 述燃料氣體泄漏的判斷。
6. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于-所述氣體泄漏判斷部，對(duì)應(yīng)于所述氮的濃度改變所述氣體泄漏判斷值，從而改變所述燃料氣體泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 具有檢測燃料電池組的溫度的燃料電池組溫度檢測機(jī)構(gòu)、檢測所述燃料極的壓力的燃料極壓力檢測機(jī)構(gòu)、和計(jì)測所述放置時(shí)間的放置 時(shí)間計(jì)測機(jī)構(gòu)，根據(jù)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池組的溫度、燃料電池再起動(dòng)時(shí)的所述 燃料極的壓力、和所述燃料電池從停止到再起動(dòng)的放置時(shí)間來推測所 述燃料極的氮的濃度。
全文摘要
本發(fā)明即使在燃料電池再起動(dòng)時(shí)，也可以和通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同樣地進(jìn)行高精度的氣體泄漏判斷。判斷在燃料氣體系統(tǒng)(3)中形成的封閉空間內(nèi)的氣體泄漏的氣體泄漏判斷部(例如ECU(13))根據(jù)壓力傳感器(P5)檢測出的該封閉空間內(nèi)的壓力變化并參照氣體泄漏判斷值判斷氣體泄漏，而且，對(duì)應(yīng)于燃料極的氮的濃度改變?nèi)剂蠚怏w泄漏的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這是考慮到燃料電池組(20)再起動(dòng)時(shí)燃料極的氮的濃度會(huì)暫時(shí)變高，因而對(duì)應(yīng)于該氮濃度改變氣體泄漏判斷標(biāo)準(zhǔn)；這時(shí)，優(yōu)選對(duì)應(yīng)于氮的濃度改變氣體泄漏判斷值。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101133509SQ20068000706
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者木崎干士 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社