CN107364349B - 燃料电池车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在检测到不是来自车辆侧的气体泄漏时，避免对用户进行不必要的通知而能够良好地确保该用户的便利性的燃料电池车辆的控制方法。燃料电池车辆(10)的控制方法中，在燃料电池的发电中，在氢传感器(46)检测到氢气的泄漏时，进行向用户的通知。另一方面，在燃料电池的发电中，在判断为是从氢供给站(42)向氢罐(20)填充氢气的状态的情况下，在氢传感器(46)检测到所述氢气的泄漏时，不进行向用户的通知。

Description

燃料电池车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池车辆的控制方法，该燃料电池车辆具备：燃料贮藏容器，其贮藏向燃料电池供给的燃料气体；以及填充用盖盒(Lid box)，其设有从车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的气体填充口。
背景技术
通常，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体在固体高分子电解质膜的一侧的面上配设有阳极电极，且在所述固体高分子电解质膜的另一侧的面上配设有阴极电极。阳极电极及阴极电极分别具有催化剂层(电极催化剂层)和气体扩散层(多孔质碳)。
电解质膜-电极结构体通过由隔板(双极板)夹持而构成发电单元。该发电单元通过层叠规定数目而构成为燃料电池堆，例如搭载于燃料电池电动机动车等燃料电池车辆。
在燃料电池车辆中，例如在车辆的后部(行李箱、地板下)配置有燃料气体罐(氢罐)。此时，为了对来自燃料气体罐的气体泄漏进行检测而进行了各种研究。
例如，专利文献1公开的车辆用氢检测装置具备：对燃料电池车的氢填充口的开闭进行检测的开闭检测机构；设置在所述氢填充口附近且对氢气进行检测的氢传感器；以及无钥匙开门车载机。无钥匙开门车载机取得来自开闭检测机构及氢传感器的信息，并且与操作者携带的无钥匙开门便携机进行通信来至少控制车辆的钥匙的上锁和开锁。
当无钥匙开门车载机通过开闭检测机构检测到氢填充口被打开时，通过氢传感器测定氢气的浓度，在氢气的浓度超出预先决定的阈值的情况下，无钥匙开门车载机与无钥匙开门便携机进行通信，使所述无钥匙开门便携机执行警告动作。
另一方面，在专利文献2公开的燃料电池***中，为了在***起动时确保蓄电装置所需的SOC(充电率)，在***停止时进行对所述蓄电装置充电的操作。此时，在上述的车辆用氢检测装置中，继续进行通过氢传感器检测有无氢泄漏的处理。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-20910号公报
专利文献2：日本特开2007-165055号公报
然而，例如，若在***停止处理开始的状态下、即在进行***发电的状态下用户开始氢填充，则在氢填充时有时氢传感器发挥功能。因此，氢传感器可能会检测到来自氢站侧的喷嘴(填充插塞)的氢泄漏，从而通知用户进行***停止。因此，存在如下这样的问题：虽然实际上在燃料电池车辆侧未发生氢泄漏，但对用户进行了不必要的通知，并且引起了***停止，使该用户的便利性降低。
发明内容
本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种在检测到不是来自车辆侧的气体泄漏时，避免对用户进行不必要的通知而能够良好地确保该用户的便利性的燃料电池车辆的控制方法。
用于解决课题的方案
适用本发明的控制方法的燃料电池车辆具备燃料电池、燃料贮藏容器、填充用盖盒、燃料气体检测器以及控制装置。燃料电池通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应而进行发电，燃料贮藏容器贮藏所述燃料气体。填充用盖盒在内部设有用于从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的气体填充口，并且设有使所述气体填充口相对于所述车辆外部开闭自如的盖构件。燃料气体检测器配置在填充用盖盒内，对燃料气体的泄漏进行检测。从燃料气体检测器向控制装置发送检测信号。
该控制方法中，在燃料电池的发电中或控制装置的动作中，在燃料气体检测器检测到燃料气体的泄漏时，进行向用户的通知。另一方面，在燃料电池的发电中或控制装置的动作中，在判断为是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的情况下，在燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏时，不进行向用户的通知。
另外，在该控制方法中，优选在不进行向用户的通知的情况下，使燃料电池的发电停止。
而且，在该控制方法中，优选在从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体结束时，进行通过燃料气体检测器来检测所述燃料气体的泄漏的处理。
并且，在该控制方法中，优选在从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体结束时，进行燃料电池的停止处理。
另外，在该控制方法中，优选是否是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的判断通过对盖构件的开闭进行检测的盖传感器的状态来进行。
而且，在该控制方法中，优选是否是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的判断通过是否检测到燃料电池车辆移动至预先指定的场所来进行。
并且，在该控制方法中，优选是否是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的判断通过对盖构件进行开闭操作的盖开关的状态来进行。
另外，在该控制方法中，优选是否是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的判断通过对所述燃料贮藏容器内的燃料气体压力进行检测的压力传感器的检测值来进行
并且，在该控制方法中，优选在判断为是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态时，在燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏的情况下，不将异常信息存储于控制装置。
发明效果
根据本发明，在燃料电池的发电中，在是从车辆外部向燃料贮藏容器填充燃料气体的状态的情况下，在燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏时，所述燃料气体的泄漏在氢供给站侧产生。因此，能够阻止尽管在车辆侧未发生燃料气体的泄漏也对用户发出不必要的通知(例如，发生燃料气体泄漏)的情况。因此，在检测到不是来自车辆侧的气体泄漏时，能够避免对用户进行不必要的通知而良好地确保该用户的便利性。
附图说明
图1是示意性地表示适用本发明的实施方式的控制方法的燃料电池车辆的简要整体结构的俯视说明图。
图2是所述燃料电池车辆的主要部分说明图。
图3是构成所述燃料电池车辆的填充用盖盒的内部与填充插塞的连接状态的说明图。
图4是说明所述控制方法的流程图。
符号说明
10…燃料电池车辆 12…燃料电池***
14…燃料电池堆 20…氢罐
23…氢气供给装置 24…氢流通口
26…流体设备 28…开闭阀
29…压力传感器 30…氢供给配管
34…氢填充配管 36…填充用盖盒
38…气体填充口 40…填充插塞
42…氢供给站 44…盖构件
46…氢传感器 48…燃料电池ECU
50…监视器 52…盖传感器
具体实施方式
如图1所示，适用本发明的实施方式的控制方法的燃料电池车辆10例如是燃料电池电动机动车，其搭载燃料电池***12。
燃料电池***12具备燃料电池堆14，所述燃料电池堆14配设在前轮16f、16f的附近的电动机室18内。在后轮16r、16r之间配设有氢罐(燃料贮藏容器)20。需要说明的是，氢罐20可以为一个，也可以具备容量分别不同的两个以上的罐。
燃料电池堆14中将多个燃料电池22沿水平方向(箭头B方向)或重力方向层叠。虽未图示，但燃料电池22例如通过一对隔板夹持电解质膜-电极结构体。电解质膜-电极结构体在固体高分子电解质膜的一侧的面上设有阴极电极，在另一侧的面上设有阳极电极。向阴极电极供给氧化剂气体(例如，空气)，另一方面，向阳极电极供给燃料气体(例如，氢气)，通过所述空气中的氧与所述氢气的电化学反应而进行发电。
除了供给氢气的氢气供给装置23以外，供给空气的空气供给装置(未图示)、以及供给冷却介质的冷却介质供给装置(未图示)也与燃料电池堆14连接。
如图1及图2所示，氢罐20储存高压氢，并且在端部形成有氢流通口(氢导入口及氢导出口)24。流体设备26与氢流通口24连接。流体设备26具有包括开闭阀28在内的阀类以及接头类，并且具备对氢罐20内的氢压力进行检测的压力传感器29。
氢供给配管30的一端部例如经由接头类与流体设备26连接，并且所述氢供给配管30的另一端部与氢气供给装置23连接(参照图1)。在氢供给配管30上与流体设备26接近地配设有调节器32。
氢填充配管34的一端部与流体设备26连接。氢填充配管34的另一端部向燃料电池车辆10的车宽方向(箭头B方向)一侧(例如，左侧后方)延伸，与在填充用盖盒36上配置的外部连接端口即气体填充口38连接。
如图2及图3所示，为了从燃料电池车辆10的外部向氢罐20填充氢气，在气体填充口38上连结填充插塞(站喷嘴)40。填充插塞40设置于氢供给站42，通过手动(或自动)连接。
在填充用盖盒36的前端设有使气体填充口38相对于车辆外部开闭自如的盖构件44。在填充用盖盒36内，在顶板36a配置有氢传感器(燃料气体检测器)46。氢传感器46对氢气的泄漏进行检测，并将其检测信号向燃料电池ECU(控制装置)48发送。在氢传感器46检测到氢气的泄漏时，如图1所示，燃料电池ECU48使监视器50显示(通知)。
如图2及图3所示，在填充用盖盒36内配置有对盖构件44的开闭进行检测的盖传感器52。盖构件44通过用户操作未图示的盖开关而进行开闭，另一方面，盖传感器52对所述盖构件44的开闭状态进行检测，并将其检测信号向燃料电池ECU48发送。
以下，对这样构成的燃料电池车辆10的动作进行说明。
首先，在燃料电池车辆10的运转时，如图1所示，在氢气供给装置23中，从氢罐20导出的氢气在调节器32的作用下通过氢供给配管30而向燃料电池堆14供给。在空气供给装置中，通过未图示的气泵等将空气向燃料电池堆14供给，并且在冷却介质供给装置中，通过未图示的泵等将冷却介质向所述燃料电池堆14供给。
因此，在各燃料电池22中，氢气向阳极电极供给，另一方面，空气向阴极电极供给。因此，在电解质膜-电极结构体中，向阳极电极供给的氢气与向阴极电极供给的空气中的氧在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗，进行发电。由此，向行驶用电动机(未图示)供给电力，使燃料电池车辆10能够行驶。
接下来，在向氢罐20填充氢气时，如图2所示，燃料电池车辆10被移送到氢供给站42。然后，通过用户操作未图示的盖开关来将盖构件44打开。
如图3所示，在氢供给站42的填充插塞40与填充用盖盒36内的气体填充口38连接的状态下，将氢气调整为所希望的流量而向所述气体填充口38供给。因此，氢气通过氢填充配管34而从流体设备26经由氢流通口24向氢罐20填充。
当氢气的填充结束时，填充插塞40从气体填充口38脱离并被从填充用盖盒36取出。然后，通过手动操作或自动操作将盖构件44闭塞。
接下来，以下按照图4所示的流程图对本发明的实施方式的控制方法进行说明。
首先，氢传感器46仅在燃料电池ECU48动作时发挥功能。在从氢供给站42向氢罐20填充氢气时，动力***停止，燃料电池ECU48向燃料电池***12的停止处理转变。因此，在氢气的填充时，燃料电池堆14为发电中、或者仅燃料电池ECU48为动作中，且氢传感器46发挥功能。为了进行故障检测等，燃料电池ECU48有时在发电停止后动作规定的时间。
需要说明的是，在燃料电池***12的停止处理中，燃料电池堆14的阴极流路及阳极流路被封闭。因此，在燃料电池堆14中，被封闭的阴极流路中残留的空气中的氧与被封闭的阳极流路中残留的氢气通过电化学反应而被消耗。由此，在阴极流路中，向氧稀薄而氮丰富、即O2稀薄转变。
另外，在燃料电池***12的停止处理中，为了确保起动时所需的电力，例如进行充电，使得未图示的蓄电池(二次电池等)成为所希望的SOC(充电率)。
因此，在燃料电池堆14的发电中，若氢传感器46检测到规定量以上的氢气的泄漏(步骤S1中为是)，则将该检测信号向燃料电池ECU48发送。在燃料电池ECU48中，判断是否是从氢供给站42(车辆外部)向氢罐20填充氢气中(被填充的状态)(步骤S2)。
在此，是否是填充氢气中的判断通过以下所示的实施例1～实施例4来进行。需要说明的是，实施例1～实施例4可以实施任一个，或者也可以组合两个以上来实施。
在实施例1中，通过对盖构件44的开闭进行检测的盖传感器52的状态来进行判断。即，若通过盖传感器52检测到盖构件44被打开，则判断为是从氢供给站42向氢罐20填充氢气的状态。
在实施例2中，通过是否检测到燃料电池车辆10移动至预先指定的场所来进行判断。具体而言，例如使用GPS(Global Positioning System：全球定位***)。此时，若使用燃料电池车辆10的位置坐标而检测到所述燃料电池车辆10被移送至氢供给站42，则判断为是从氢供给站42向氢罐20填充氢气的状态。
在实施例3中，通过对盖构件44进行开闭操作的盖开关(未图示)的状态来进行判断。当用户对盖开关进行操作时，盖构件44被打开，并且发送所述盖开关的操作信号。因此，基于盖开关的操作信号而判断为是从氢供给站42向氢罐20填充氢气的状态。
在实施例4中，通过对氢罐20内的氢气压力进行检测的压力传感器29的检测值来进行判断。具体而言，若通过压力传感器29检测到氢气压力上升，则判断为是从氢供给站42向氢罐20填充氢气的状态。
如图4所示，若判断为不是向氢罐20填充氢气中(在步骤S2中为否)，则进入步骤S3，在监视器50上进行向用户的通知。通知内容例如为“检测到氢泄漏，请立即到销售店检修”等。然后，进入步骤S4，在燃料电池ECU48中存储异常信息后，进入步骤S5，关闭构成流体设备26的开闭阀28，并且停止燃料电池堆14的发电。
另一方面，若判断为向氢罐20填充氢气中(步骤S2中为是)，则进入步骤S6，判断点火开关是否被接通(ON)。若判断为点火开关被接通(步骤S6中为是)，则进入步骤S7。在步骤S7中，在监视器50上显示例如“动力***始终停止”等警告。
另外，若判断为点火开关被断开(步骤S6中为否)，则绕过步骤S3及步骤S4而进入步骤S5。即，在监视器50上不进行向用户的通知，并且在燃料电池ECU48中不存储异常信息。
在步骤S5中，燃料电池堆14的发电停止，在该状态下，继续向氢罐20填充氢气。并且，在燃料电池堆14的发电停止的状态下，在氢气的填充中且点火开关断开的情况下，在所述氢气的填充结束之后，能够使燃料电池***12的停止处理再次开始。
此时，在再次开始的停止处理中检测到氢气的泄漏的情况下，推定为在燃料电池车辆10侧存在所述氢气的泄漏。
另外，在向氢罐20填充氢气结束之后，在燃料电池ECU48中存储的异常信息被复位。
在该情况下，在本实施方式中，在燃料电池堆14的发电中氢传感器46检测到氢气的泄漏时，进行向用户的通知。另一方面，在燃料电池堆14的发电中，在判断为是从氢供给站42向氢罐20填充氢气的状态的情况下，在氢传感器46检测到所述氢气的泄漏时，不进行向用户的通知。
在向氢罐20填充氢气中的情况下，在氢传感器46检测到所述氢气的泄漏时，所述氢气的泄漏可能不是在燃料电池车辆10侧产生而是在氢供给站42侧产生。因此，不进行向用户的通知，从而能够阻止向该用户发出不必要的通知。因此，在检测到不是来自燃料电池车辆10侧的气体泄漏时，能够避免向用户进行不必要的通知而良好地确保该用户的便利性。
另外，在不进行向用户的通知的情况下，也停止燃料电池堆14的发电。由此，针对氢气的泄漏能够更可靠地确保安全性。
并且，在从氢供给站42向氢罐20填充氢气结束时，进行通过氢传感器46再次检测所述氢气的泄漏的处理。因此，能够确定是否是来自燃料电池车辆10侧的氢气的泄漏。
而且，在从氢供给站42向氢罐20填充氢气结束时，再次开始燃料电池***12的停止处理。因此，能够维持为所希望的停止状态，且能够抑制燃料电池堆14的劣化。
另外，是否是从氢供给站42向氢罐20填充氢气中的判断通过对盖构件44的开闭进行检测的盖传感器52的状态来进行。由此，能够简便地判定是否为向氢罐20填充中。
并且，是否是从氢供给站42向氢罐20填充氢气中的判断通过是否检测到燃料电池车辆10移动至预先指定的场所、即所述氢供给站42来进行。因此，能够简便地判定是否为向氢罐20填充中。
而且，是否是从氢供给站42向氢罐20填充氢气中的判断通过对盖构件44进行开闭操作的盖开关的状态来进行。因此，能够简便地判定是否为向氢罐20填充中。
另外，是否是从氢供给站42向氢罐20填充氢气中的判断通过对所述氢罐20内的氢气压力进行检测的压力传感器29的检测值的上升来进行。由此，能够可靠地判定是否为向氢罐20填充中。
并且，在判断为从氢供给站42向氢罐20填充氢气中时，在氢传感器46检测到所述氢气的泄漏的情况下，不将异常信息存储于燃料电池ECU48。因此，能够阻止留下异常信息而在下一次起动时燃料电池***12的起动被不必要地抑制的情况。

Claims (9)

1.一种燃料电池车辆的控制方法，所述燃料电池车辆具备：
燃料电池，其通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应而进行发电；
燃料贮藏容器，其贮藏所述燃料气体；
填充用盖盒，其在内部设有用于从车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的气体填充口，并且设有使所述气体填充口相对于所述车辆外部开闭自如的盖构件；
燃料气体检测器，其配置在所述填充用盖盒内，对所述燃料气体的泄漏进行检测；以及
控制装置，从所述燃料气体检测器向该控制装置发送检测信号，
所述燃料电池车辆的控制方法的特征在于，包括：
在所述燃料电池的发电中或所述控制装置的动作中，在所述燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏时，进行向用户的通知的工序；以及
在所述燃料电池的发电中或所述控制装置的动作中，在判断为是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态的情况下，在所述燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏时，不进行向用户的通知的工序。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
在不进行向所述用户的通知的情况下，使所述燃料电池的发电停止。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
在从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体结束时，进行通过所述燃料气体检测器来检测所述燃料气体的泄漏的处理。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
在从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体结束时，进行所述燃料电池的停止处理。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
是否是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态的判断通过对所述盖构件的开闭进行检测的盖传感器的状态来进行。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
是否是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态的判断通过是否检测到所述燃料电池车辆移动至预先指定的场所来进行。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
是否是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态的判断通过对所述盖构件进行开闭操作的盖开关的状态来进行。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
是否是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态的判断通过对所述燃料贮藏容器内的燃料气体压力进行检测的压力传感器的检测值来进行。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车辆的控制方法，其特征在于，
在判断为是从所述车辆外部向所述燃料贮藏容器填充所述燃料气体的状态时，在所述燃料气体检测器检测到所述燃料气体的泄漏的情况下，不将异常信息存储于所述控制装置。
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