JP5105218B2 - 異常判定装置 - Google Patents
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Description
システムのガス漏れを判定する第1の異常判定手段と、
システムのガス漏れを判定するものであって、第1の異常判定手段とは、検出装置またはガス漏れ判定手順の少なくとも一方が異なる第2の異常判定手段と、
第1の異常判定手段によってガス漏れと判定された場合に、第2の異常判定手段によるガス漏れ判定を実施し、第2の異常判定手段によってもガス漏れと判定された場合に、システム異常と判定する判定手段と、
を備えている。
a)燃料電池システム外部の燃料ガス濃度を検出する検出装置;及び
b)検出装置で検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第1判定装置を備え、
第2の異常判定手段として、
c)燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段;及び
d)封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第2判定装置を備え、
判定手段は、該第1判定装置によりガス漏れであると判定された場合に、第2の異常判定手段を起動させる。
e)燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段;
f)封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力を検出する検出装置;及び
g)封止手段により封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第1判定装置を備え、
第2の異常判定手段として、
h)燃料電池システムの発電状態を変化させる発電制御手段;及び
i)発電制御手段により発電量が制限された場合における燃料ガス配管の圧力が所定値以下であった場合にガス漏れであると判定する第2判定装置を備え、
判定手段は、第1判定装置によりガス漏れであると判定された場合に、第2の異常判定手段を起動させる。
(原理説明)
図1のシステムブロック図及び図2のフローチャートを参照して、本発明の原理を説明する。
図1に示すように、本発明の異常判定装置101は、複数の異常判定手段110、120、…1n0(nは自然数)を備えており、複数の異常判定手段によって異常と判定された場合に、システム異常と判定するように構成されている。
図2に示すように、本発明を実施する場合、まず異常判定手段110で第1の異常判定処理が、第1の異常判定手段110によって実施される(S1)。検出装置111で検査対象システムSYSのシステム状態が読み取られ、このシステム状態が、判定手順112にしたがって異常であるか正常であるかが判定される。この結果システム状態が正常であると判定されたら(S2:NO)以降の処理は省略されるが、この判定処理の結果が異常と判定されたら(S2:YES)、次に第2の異常判定処理が起動される。
本発明の実施形態1は、移動体である自動車に搭載された燃料電池システムに係り、液体燃料として液体水素、気体燃料として液体水素から発生する水素ガス(燃料ガス;ボイルオフガス)を利用可能に構成されたシステムに関する。当該実施形態1は、特に第1の異常判定処理を水素ガスの検出濃度に基づいて行い、第2の異常判定処理を燃料ガス配管の検出圧力に基づいて行う異常判定装置の構成例である。
図1に示すように、本燃料電池システムは、燃料電池100に、水素ガスを供給する水素ガス供給系1、酸化ガスである空気を供給する空気供給系2、この燃料電池システムを制御する制御部3、及び燃料電池100で発電された電力を充放電する電力系4を備えている。
本実施形態1の異常判定装置は、水素ガス濃度を水素センサHDで検出し、水素センサHDで検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合に異常であると判定する第1の異常判定処理(手段、装置)(S100〜S102)と、燃料ガス配管16の圧力を遮断弁G1〜G4、L1等で封止させ、封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第2の異常判定処理(手段、装置)(S105〜S110)と、第2異常判定処理でも異常と判定された場合にシステム異常として処理する判定処理(手段、装置)(S111)とを実行するものである。
まず検査対象としたい配管を封止させる(S105)。ここでは、圧力センサが配管各所に設けられているため、封止可能な箇所総てを封止するものとする。遮断弁G1〜G4及びL1が遮断されて、燃料タンク11〜14と遮断弁L1間に封止区間が形成される。また、遮断弁L1と遮断弁L3とが遮断されて、遮断弁L1から燃料電池100を介してパージ遮断弁L3で区切られる循環経路が封止区間となる。
本発明の実施形態2は、特に第1の異常判定も第2の異常判定も圧力に基づいて行うが、判定手順を異ならせた異常判定装置の構成例に関する。本実施形態のシステム構成は、図3に示す実施形態1のシステムブロック図と同様のものであるため説明を省略する。但し、本実施形態では水素センサHDは使用しない。
図5のフローチャートを参照しながら、本実施形態2における異常判定方法を説明する。このフローチャートは、燃料電池システムの動作中に定期的に実施されるものである。
本実施形態2の異常判定装置は、燃料ガス配管15、16の圧力を遮断弁G1〜G4、L1〜L3により封止させ、封止された燃料ガス配管の圧力を圧力センサp1〜4、p10〜12により検出し、封止された燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合に異常であると判定する第1異常判定処理(手段、装置)(S200〜S201)と、各種遮断弁G1〜G4,L1〜L3、補機類(18、22)等の発電制御手段により、燃料電池システムの発電状態を変化させ、発電量が制限された場合における燃料ガス配管15、16の圧力が所定値以下であった場合に異常であると判定する第2異常判定処理(手段、装置)(S204〜S206)と、第1異常判定により異常であると判定された場合に、第2の異常判定を起動させる判定処理(手段、装置)(S207)とが実行されるものである。
前回(S200)と同様に、燃料ガス配管内及び燃料タンク内の水素ガス圧力が圧力センサからの検出信号に基づいて検出される(S206)。好ましくは、第1の異常判定で利用した圧力センサとは異なる圧力センサを用いる。第1の異常判定で利用した圧力センサが動作不良を生じたため異常と判定されていた場合には、第2の異常判定で利用するセンサを換えることで、誤検出が防止されるからである。また、今度は、水素ガスの変動(変化率)を判断するのではなく、圧力の絶対値について判断をする。すなわち、この第2の異常判定処理では、圧力を検出する点で第1の異常判定処理と同様ではあるが、封止された燃料ガス配管内における絶対値を判定する点で、判定手順が相違する。
本発明の実施形態3は、燃料電池システムの構成が若干異なる例に関する。
図6に、本実施形態3に係る燃料電池システムのシステムブロック図を示す。
図6に示す燃料電池システムは、燃料タンク11〜14の流入・流出系統に設けられている弁構成が異なる点を除き、実施形態1の構成と同様である。
本発明の実施形態4は、検出装置の検出原理を異ならせた例であって、水素ガスの圧力検出と流量検出を用いた例に関する。
図7に、本実施形態4に係る燃料電池システムのシステムブロック図を示す。
図7に示す燃料電池システムは、基本的に実施形態1の燃料電池システム(図3)とほぼ同様である。但し、本実施形態4における燃料電池システムでは、燃料タンク11〜14の流出配管において、遮断弁G1〜G4と調圧弁R1〜R4との間に、流量センサS1〜S4を備えている点で異なる。また、水素ガスの濃度検出は実施しないので、水素センサHDは設けていない。
本実施形態4の異常判定装置は、第1の異常判定において燃料タンク11〜14の内圧の変動を検出し、内圧の変動が検出された場合には、流量センサS1〜S4による水素ガスの流量検出が実施され、その流量に変動があった場合にシステム異常と判定するものである。
本発明は上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、水素ガス濃度と圧力との組合せ、圧力変動と圧力絶対値との組合せ、圧力変動と流量変動との組合せを例示したが、これに限定されずに、種々に複数の検出装置や判定手順を組み合わせることが可能である。
Claims (6)
- 燃料電池システムの異常判定装置において、
前記システムのガス漏れを判定する第1の異常判定手段と、
前記システムのガス漏れを判定するものであって、前記第1の異常判定手段とは、検出装置またはガス漏れ判定手順の少なくとも一方が異なる第2の異常判定手段と、
前記第1の異常判定手段によってガス漏れと判定された場合に、前記第2の異常判定手段によるガス漏れ判定を実施し、前記第2の異常判定手段によってもガス漏れと判定された場合に、システム異常と判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システムの異常判定装置。 - 前記第1の異常判定手段として、
a)燃料電池システム外部の燃料ガス濃度を検出する検出装置;及び
b)前記検出装置で検出された燃料ガス濃度が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第1判定装置を備え、
前記第2の異常判定手段として、
c)燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段;及び
d)前記封止手段により封止された前記燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第2判定装置を備え、
前記判定手段は、該第1判定装置によりガス漏れであると判定された場合に、前記第2の異常判定手段を起動させる、
請求項1に記載の燃料電池システムの異常判定装置。 - 前記第1の異常判定手段として、
e)燃料ガス配管の圧力を封止させる封止手段;
f)前記封止手段により封止された前記燃料ガス配管の圧力を検出する検出装置;及び
g)前記封止手段により封止された前記燃料ガス配管の圧力変化が所定値以上であった場合にガス漏れであると判定する第1判定装置を備え、
前記第2の異常判定手段として、
h)燃料電池システムの発電状態を変化させる発電制御手段;及び
i)前記発電制御手段により発電量が制限された場合における前記燃料ガス配管の圧力が所定値以下であった場合にガス漏れであると判定する第2判定装置を備え、
前記判定手段は、前記第1判定装置によりガス漏れであると判定された場合に、前記第2の異常判定手段を起動させる、
請求項1に記載の燃料電池システムの異常判定装置。 - 前記第1の異常判定手段によりガス漏れと判定された後であって前記第2の異常判定手段によるガス漏れ判定の前に、前記燃料ガス配管の圧力を上昇させる手段をさらに備える、
請求項2または3に記載の燃料電池システムの異常判定装置。 - 前記第1の異常判定手段によりガス漏れと判定された後であって前記第2の異常判定手段によるガス漏れ判定の前に、ガス漏れ判定に係わるシステムの構成要素を再動作させる、
請求項2または3に記載の燃料電池システムの異常判定装置。 - 前記判定手段は、前記第2の異常判定手段によりガス漏れと判定された場合に、前記燃料電池システムを停止させる、
請求項2乃至5のいずれか一項に記載の燃料電池システムの異常判定装置。
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