JP7338597B2 - バルブ異常判定装置およびその方法 - Google Patents
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Description
こうすれば、第1状態から第2状態への減圧量が前記閾値以上の場合には、前記第1の判断手法よりも精度が高い第2の判断手法で前記閉弁異常の有無の判定を行なうので、第1バルブの異常判定において、誤判定する可能性を低減できる。しかも、閉空間からのガスの放出量の増加を抑制できる。
(2)こうしたバルブ異常判定装置において、前記第2の判断手法は、前記第1の判断手法よりも、前記圧力の変化による前記判断の回数が多い手法であるものとしてもよい。こうすれば、第2の判断手法は判断回数が多いので、誤判定の可能性を低減できる。
(3)こうしたバルブ異常判定装置において、前記第2の判断手法は、前記第2バルブの前記閉弁後に前記センサにより検出された圧力の変化により前記第1バルブの閉弁異常を判断する処理を1回行なった後で、前記閉空間の圧力が、前記第1状態の圧力に対して所定の圧力範囲に入っているとき、前記第1バルブに閉弁異常があると判定するものとしてもよい。こうすれば、閉空間の圧力が閉弁時通過ガス量が多く、1回の異常判断の処理で、閉空間の圧力が第1状態に近づいてしまうような場合でも、第1バルブの異常の誤判定を回避できる。
(4)こうしたバルブ異常判定装置において、前記第2の判断手法は、前記第1の判断手法より、前記圧力の変化を検出するための時間が長い手法であるものとしてもよい。こうすれば、第2の判断手法は判断回数を維持しやすいので、誤判定の可能性を低減できる。
(5)こうしたバルブ異常判定装置において、前記タンクは燃料電池に供給される燃料ガスが充填されるガスタンクであり、前記第2バルブは、前記燃料ガスを燃料電池に供給するインジェクタであるものとしてもよい。こうすれば、燃料電池に燃料ガスを供給するタンクに設けられたバルブの閉弁異常を、既存の装置を利用して、容易に判定できる。
(6)本開示の第2の態様は、バルブの異常判定方法としての態様である。このバルブの異常判定方法は、前記タンクバルブから下流側の流路に設けられ、前記タンクバルブより下流側に形成される閉空間に設けられたセンサにより、前記閉空間の圧力を検出し、前記閉空間の圧力を、前記タンクに充填されたガスの圧力によって高め、かつ前記タンクバルブを閉弁した第1状態とし、前記第1状態から、前記流路に設けられた放出バルブを一時的に開弁することで、前記閉空間の前記ガスを外部に放出して、前記閉空間の圧力を、前記第1状態の圧力より減圧し、かつ前記放出バルブが閉弁された第2状態とし、前記第1状態から前記第2状態への減圧量が予め定めた閾値未満の場合には、前記放出バルブの前記閉弁後に前記センサにより検出された圧力の変化により前記タンクバルブの閉弁異常を判定する手法のうち、予め定めた第1の判断手法で前記タンクバルブの閉弁異常の有無の判定を行ない、前記第2状態への前記減圧量が前記閾値以上の場合には、前記第1の判断手法よりも精度が高い第2の判断手法で前記閉弁異常の有無の判定を行なう。
この異常判定方法によれば、前記第1状態から前記第2状態の減圧量が前記閾値以上の場合には、前記第1の判断手法よりも精度が高い第2の判断手法で前記閉弁異常の有無の判定を行なうので、タンクバルブの異常判定において、誤判定する可能性を低減できる。しかも、閉空間からのガスの放出量の増加を抑制できる。
(1)ハードウェア構成:
燃料電池システムにおけるバルブ異常判定装置20の概略構成を、図1に示す。図示するように、第1バルブに相当するタンクバルブ53は、燃料電池システムに用いられるガスタンク(以下、単にタンクという)51に設けられている。まず、燃料電池システムの概略構成について簡単に説明する。燃料電池システムは、燃料電池30と、酸素を含有する大気を供給し排気するエア給排気系40と、水素を供給し排出する水素給排気系50と、図示しない冷却水循環系とが設けられている。
バルブ異常判定装置20は、タンクバルブ53の閉弁異常を判定するが、これは以下のようにして行なわれる。燃料電池30の運転時にはタンクバルブ53は、開弁されている。この場合、インジェクタ57が閉じていれば、タンクバルブ53からインジェクタ57までの管路52の内部は、タンク51内の圧力と等しくなる。この状態を、第1状態と呼ぶ。この状態からタンクバルブ53を閉弁すると、タンクバルブ53からインジェクタ57までの管路52から水素は流出しないので、この間が閉空間60となる。この閉空間60の圧力は、第1圧力計71または第2圧力計72により検出することができる。以下の説明では、第1圧力計71を用いるものとして説明する。
P=nRT/V
が成り立つから、閉弁されているタンクバルブ53を介してタンク51側からガスが流入すると、閉空間60内のガスの質量は増加し、結果的に閉空間60の圧力Pも上昇するからである。
ΔP=PP1-PP2
として求めることができる。減圧量ΔPを求めると、この減圧量ΔPが、予め定めた減圧閾値TDpより小さいか否かの判断を行なう(ステップS120)。この減圧閾値TDpは、その後に行なわれる2回の異常判断に必要な減圧が行なわれたか否かを判断する閾値である。減圧量ΔPが減圧閾値TDpより小さければ(ステップS120:「YES」)、異常判断を行なう回数を示す設定値Mに値1を代入し(ステップS130)、減圧量ΔPが減圧閾値TDp以上であれば(ステップS130:「NO」)、設定値Mに値2を代入する(ステップS135)。
Q(N)=k・P(N)/Tpp
である。つまり、1回目の異常判断の際には、時間Tppの間に生じた圧力の上昇による圧力差P(1)を用いて、
Q(1)=k・P(1)/Tpp=k・(PP3-PP2)/Tpp
として、閉弁時通過ガス量Q(1)が求められる。
次に第2実施形態について説明する。第2実施形態では、第1実施形態と同様のハードウェア構成を用い、タンクバルブ異常判定処理が異なる。図5に第2実施形態における異常判定処理のフローチャートを示す。第1実施形態と同じ処理には同じステップ番号を付し、説明は省略または簡略なものに留める。
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態も第1,第2実施形態と同様にハードウェア構成を用い、タンクバルブ異常判定処理が異なる。第3実施形態における異常判定処理の一例を、図6に示す。またこの場合、閉空間60の圧力の変化の様子を、図7に示す。図6において、第1,第2実施形態と同じ処理には同じステップ番号を付し、説明は省略または簡略なものとする。
以上説明した第1から第3実施形態では、第1状態から第2状態への減圧量を予め定めた閾値と比較しているが、例えばタンクバルブ53よりタンク側に調圧弁があって、閉空間60の圧力が所定値に保たれている場合には、第2状態の圧力を直接閾値と比較することでも、同様の判断を行なうことができる。あるいは、第1状態の圧力に基づいて、閾値を定めるようにすれば、第2状態の圧力を閾値と比較することによって、同様の判断を行なうことができる。
Claims (6)
- ガスが外気より高い圧力で充填されるタンクと、
前記タンクの出口に設けられ、外部からの指示に応じてガス流路を開閉する第1バルブと、
前記第1バルブから下流側の流路に設けられ、開弁することで、前記第1バルブとの間に閉空間を形成し、開弁することで、前記閉空間のガスを外部に放出する第2バルブと、
前記閉空間の圧力を検出するセンサと、
前記第1,第2バルブの開閉を制御する制御部であって、前記閉空間が前記タンクに充填されたガスの圧力によって圧力を高められた状態で、かつ前記第1バルブが閉弁された第1状態から、前記第2バルブを一時的に開弁することによって、前記閉空間内のガスを外部に放出し、前記閉空間が前記第1状態の圧力より減圧された圧力で、かつ前記第2バルブが閉弁された第2状態とする制御部と、
前記第1バルブおよび前記第2バルブの動作に伴って、前記センサにより検出された前記閉空間の圧力の変化から、前記第1バルブの閉弁時通過ガス量を評価して、前記第1バルブの閉弁異常の有無を判定する異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、
前記第1状態から前記第2状態への減圧量が予め定めた閾値未満の場合には、前記第2バルブの前記閉弁後に前記センサにより検出された圧力の変化により前記第1バルブの閉弁異常を判断する手法のうち、予め定めた第1の判断手法で前記第1バルブの閉弁異常の有無の判定を行ない、
前記第2状態への前記減圧量が前記閾値以上の場合には、前記第1の判断手法よりも精度が高い第2の判断手法で前記閉弁異常の有無の判定を行なう、
バルブ異常判定装置。 - 前記第2の判断手法は、前記第1の判断手法よりも、前記圧力の変化による前記判断の回数が多い手法である、請求項1記載のバルブ異常判定装置。
- 前記第2の判断手法は、前記第2バルブの前記閉弁後に前記センサにより検出された圧力の変化により前記第1バルブの閉弁異常を判断する処理を1回行なった後で、前記閉空間の圧力が、前記第1状態の圧力に対して所定の圧力範囲に入っているとき、前記第1バルブに閉弁異常があると判定する、請求項2に記載のバルブ異常判定装置。
- 前記第2の判断手法は、前記第1の判断手法より、前記圧力の変化を検出するための時間が長い手法である、請求項1記載のバルブ異常判定装置。
- 前記タンクは燃料電池に供給される燃料ガスが充填されるガスタンクであり、
前記第2バルブは、前記燃料ガスを燃料電池に供給するインジェクタである、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のバルブ異常判定装置。 - ガスが外気より高い圧力で充填されるタンクの出口に設けられ、ガス流路を開閉するタンクバルブの異常を判定する方法であって、
前記タンクバルブから下流側の流路に設けられ、前記タンクバルブより下流側に形成される閉空間に設けられたセンサにより、前記閉空間の圧力を検出し、
前記閉空間の圧力を、前記タンクに充填されたガスの圧力によって高め、かつ前記タンクバルブを閉弁した第1状態とし、
前記第1状態から、前記流路に設けられた放出バルブを一時的に開弁することで、前記閉空間の前記ガスを外部に放出して、前記閉空間の圧力を、前記第1状態の圧力より減圧し、かつ前記放出バルブが閉弁された第2状態とし、
前記第1状態から前記第2状態への減圧量が予め定めた閾値未満の場合には、前記放出バルブの前記閉弁後に前記センサにより検出された圧力の変化により前記タンクバルブの閉弁異常を判定する手法のうち、予め定めた第1の判断手法で前記タンクバルブの閉弁異常の有無の判定を行ない、
前記第2状態への前記減圧量が前記閾値以上の場合には、前記第1の判断手法よりも精度が高い第2の判断手法で前記閉弁異常の有無の判定を行なう、
バルブ異常判定方法。
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