KR101958119B1 - 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법 - Google Patents

연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법 Download PDF

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Abstract

수소 누설 판정 후에 차단 밸브를 개방할 때의 소리를 저감한다.
연료 전지와, 수소 탱크와, 수소 탱크와 연료 전지를 접속하는 수소 공급 유로와, 폐쇄됨으로써 수소 탱크로부터 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 차단하는 밸브체와, 압력 센서와, 수소 공급 유로 내를 감압하는 감압부와, 연료 전지의 발전 정지 시에 연료 전지 시스템의 수소 누설의 유무를 판정하는 제어부를 구비하는 연료 전지 시스템이다. 제어부는, 밸브체를 폐쇄함과 함께 감압부에 의해 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압하고, 제1 압력값까지 감압한 후, 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 의심 유무를 판정하고, 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 감압부에 의해 수소 공급 유로 내를 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압하고, 제2 압력값까지 감압한 후, 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정한다.

Description

연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법 {FUEL CELL SYSTEM AND HYDROGEN LEAK DECISION METHOD IN FUEL CELL SYSTEM}
본 개시는, 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법에 관한 것이다.
연료 전지에 수소와 산소를 공급하여 발전을 행하는 연료 전지 시스템으로서, 연료 전지의 애노드에 공급하는 수소 가스의 누설(이하, 수소 누설)을 판정하는 시스템이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 연료 전지의 정지 시에, 수소 탱크로부터 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 차단하기 위한 밸브를 폐쇄하고, 수소 공급 유로 내의 수소를 감압한 후, 수소 누설 판정을 행하는 시스템이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-035445호 공보
특허문헌 1에 기재된 시스템에서는, 수소 누설 판정 후, 연료 전지에 의한 발전을 개시하기 위해 밸브를 개방하면, 수소가, 감압된 수소 공급 유로 내로 흐르기 때문에, 큰 소리가 발생하는 경우가 있었다. 그 때문에, 연료 전지의 정지 시에 수소 누설 판정을 행하는 시스템에 있어서, 수소 누설 판정 후에 차단 밸브를 개방할 때의 소리를 저감 가능한 기술이 요망되고 있었다.
본 개시는, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 개시의 일 형태에 따르면, 연료 전지 시스템이 제공된다. 이 연료 전지 시스템은; 연료 전지와; 수소를 저장하는 수소 탱크와; 상기 수소 탱크와 상기 연료 전지를 접속하는 수소 공급 유로와; 폐쇄됨으로써 상기 수소 탱크로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 차단하는 밸브체와; 상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 검출하는 압력 센서와; 상기 수소 공급 유로 내를 감압하는 감압부와; 상기 연료 전지의 발전 정지 시에 상기 연료 전지 시스템의 수소 누설의 유무를 판정하는 제어부를 구비하고; 상기 제어부는; 상기 밸브체를 폐쇄함과 함께 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압하고; 상기 제1 압력값까지 감압한 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압하고; 상기 제2 압력값까지 감압한 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정한다.
이러한 연료 전지 시스템에 따르면, 수소 탱크와 수소 공급 유로 내의 압력차는, 수소 공급 유로 내가 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 공급 유로 내가 제2 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 유무가 판정되는 경우보다 작아지기 때문에, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 저감할 수 있다.
(2) 상기 형태에 있어서, 상기 제어부는; 상기 압력 센서로부터 취득된 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 밸브체로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소 누설인 내부 누설의 의심인지 여부를 판정하고; 상기 내부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 상기 제2 압력값까지 감압해도 된다.
내부 누설이 있는 경우에는 수소 공급 유로 내의 압력이 상승할 것으로 생각되지만, 이 형태에 따르면, 내부 누설의 의심이 있는 경우에, 수소 공급 유로 내를 제2 압력값까지 감압한 후에 수소 누설의 유무를 판정하기 때문에, 수소 누설의 유무의 판정에 사용되는 압력값의 변화를 크게 할 수 있고, 수소 누설의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(3) 상기 형태에 있어서, 상기 제어부는; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 상기 제1 판정 시간보다 긴 제2 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
이 형태에 따르면, 제2 판정 시간은 제1 판정 시간보다 길므로, 수소 누설이 있는 경우에는, 제2 판정 시간에 있어서의 압력값의 변화는, 제1 판정 시간에 있어서의 압력값의 변화보다 커진다. 그 때문에, 수소 공급 유로 내가 제2 압력값으로 감압된 후의 수소 누설의 판정 정밀도를 제1 압력값으로 감압된 후의 판정 정밀도보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 누설 판정이 종료될 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
(4) 상기 형태에 있어서, 상기 제어부는; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 압력 센서가 압력값을 검출하는 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 압력 센서의 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고; 상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제2 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고; 상기 제2 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정해도 된다.
이 형태에 따르면, 센서 오차나 수소 누설 판정을 행하는 영역의 대소에 상관없이 수소 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압할 때의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크와 수소 공급 유로의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
(5) 상기 형태에 있어서, 상기 압력 센서보다 상기 연료 전지측의 상기 수소 공급 유로에 설치되어 상기 연료 전지로 공급되는 수소를 차단하는 차단부를 구비하고; 상기 제어부는, 상기 수소 탱크에서부터 상기 차단부까지의 상기 수소 공급 유로 내의 수소 누설을 판정해도 된다.
이 형태에 따르면, 연료 전지에 있어서의 수소의 크로스 누설의 영향을 배제하여 수소 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압할 때의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크와 수소 공급 유로의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
(6) 상기 형태에 있어서, 상기 제어부는; 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화의 정부를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 내부 누설의 의심인지, 상기 수소 공급 유로로부터 상기 수소 공급 유로 외부로의 수소 누설인 외부 누설의 의심인지를 판정하고; 상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 밸브체를 개방하여 상기 수소 공급 유로 내를 제3 압력값까지 가압하는 가압 처리를 행하고; 상기 가압 처리 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
외부 누설이 있는 경우에는, 수소 공급 유로 내의 압력이 저하될 것으로 생각되지만, 이 형태에 따르면, 외부 누설의 의심이 있는 경우에, 수소 공급 유로 내의 압력을 제3 압력값까지 가압한 후에 수소 누설의 유무를 판정하기 때문에, 수소 누설의 판정에 사용되는 압력값의 변화를 크게 할 수 있고, 수소 누설의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 가압 처리가 행해진 후에 수소 누설 없음으로 판정된 경우에는, 가압 처리에 의해 수소 탱크와 수소 공급 유로의 압력차가, 가압 처리가 행해지기 전에 비하여 감소되어 있으므로, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
(7) 상기 형태에 있어서, 상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값이 상기 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하고; 상기 제3 압력값보다 낮은 경우에, 상기 가압 처리를 행해도 된다.
이 형태에 따르면, 외부 누설의 의심이 있고, 수소 공급 유로 내가 제3 압력값보다 낮은 경우에 가압 처리를 행하므로, 수소 공급 유로 내의 불필요한 가압을 억제할 수 있다.
(8) 상기 형태에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서, 상기 제1 판정 시간보다 긴 제3 판정 시간이 경과할 때까지의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
이 형태에 따르면, 제3 판정 시간은 제1 판정 시간보다 길므로, 수소 누설이 있는 경우에는, 제3 판정 시간에 있어서의 압력값의 변화는, 제1 판정 시간에 있어서의 압력값의 변화보다 커진다. 그 때문에, 수소 공급 유로 내가 제3 압력값까지 가압된 후의 수소 누설의 판정 정밀도를, 제1 압력값으로 감압된 후의 판정 정밀도보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 누설 판정이 종료될 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
(9) 상기 형태에 있어서, 상기 제어부는; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 압력 센서가 압력값을 검출하는 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 압력 센서의 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고; 상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제3 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제3 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고; 상기 제3 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정해도 된다.
이 형태에 따르면, 센서 오차나 수소 누설 판정을 행하는 영역의 대소에 상관없이 수소 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압할 때의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크와 수소 공급 유로의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
(10) 상기 형태에 있어서, 복수의 상기 수소 탱크와, 복수의 상기 수소 탱크의 각각으로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 각각 차단하는 복수의 상기 밸브체를 구비하고; 상기 제어부는, 수소 누설의 유무를 판정한 후, 상기 연료 전지의 시동 시에, 복수의 상기 밸브체 중 하나의 상기 밸브체를 개방한 후, 다른 상기 밸브체를 개방해도 된다.
수소 누설의 의심 있음으로 판정되어 제2 압력값으로 감압된 후에는, 제1 압력값에 있어서 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우와 비교하여, 수소 탱크와 수소 공급 유로의 압력차가 크고, 차회의 연료 전지의 시동 시에 발생하는 소리도 커진다. 그러나, 이 형태에 따르면, 하나의 밸브체가 개방됨으로써 하나의 수소 탱크와 수소 공급 유로 내의 압력차가 감소한 후에 다른 밸브체가 개방되기 때문에, 복수의 밸브체가 동시에 개방되는 경우와 비교하여, 수소 탱크와 수소 공급 유로 내의 압력차에 의해 발생하는 소리를 저감할 수 있다.
(11) 본 개시의 다른 형태에 따르면, 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법이 제공된다. 이 방법은; 상기 연료 전지의 발전 정지 시에; 수소를 저장하는 수소 탱크의 밸브체를 폐쇄함과 함께 상기 수소 탱크와 상기 연료 전지를 접속하는 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압하고; 상기 제1 압력값까지 감압한 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압하고; 상기 제2 압력값까지 감압한 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는; 수소 누설 판정 방법이다.
(12) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 밸브체로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소 누설인 내부 누설의 의심인지 여부를 판정하고; 상기 내부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 상기 제2 압력값까지 감압해도 된다.
(13) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 상기 제1 판정 시간보다 긴 제2 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
(14) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 검출 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고; 상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제2 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고; 상기 제2 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정해도 된다.
(15) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화의 정부를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 내부 누설의 의심인지, 상기 수소 공급 유로로부터 상기 수소 공급 유로 외부로의 수소 누설인 외부 누설의 의심인지를 판정하고; 상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 밸브체를 개방하여 상기 수소 공급 유로 내를 제3 압력값까지 가압하는 가압 처리를 행하고; 상기 가압 처리 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
(16) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값이 상기 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하고; 상기 제3 압력값보다 낮은 경우에, 상기 가압 처리를 행해도 된다.
(17) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서, 상기 제1 판정 시간보다 긴 제3 판정 시간이 경과할 때까지의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
(18) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 검출 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고; 상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고; 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제3 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제3 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고; 상기 제3 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정해도 된다.
(19) 상기 형태의 방법에 있어서; 상기 연료 전지 시스템은, 복수의 상기 수소 탱크와, 복수의 상기 수소 탱크의 각각으로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 각각 차단하는 복수의 상기 밸브체를 구비하고 있고; 수소 누설의 유무를 판정한 후, 상기 연료 전지의 시동 시에, 복수의 상기 밸브체 중 하나의 상기 밸브체를 개방한 후, 다른 상기 밸브체를 개방해도 된다.
본 개시는, 상술한 연료 전지 시스템 이외의 다양한 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 연료 전지 시스템에 의한 수소 누설 판정 방법, 그 방법을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기억한 일시적이지 않은 기억 매체 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 형태로서의 연료 전지 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는, 연료 전지 시스템에 의해 실행되는 수소 누설 판정 처리를 도시하는 공정도이다.
도 3은, 수소 누설 판정 처리의 이미지를 도시하는 타임차트이다.
도 4는, 수소 누설 유량과 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는, 제2 판정에 있어서의 수소 누설 유량과 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은, 제2 실시 형태에 있어서의 수소 누설 판정 처리에 대하여 도시하는 공정도이다.
도 7은, 외부 누설의 의심이 있는 경우에 연료 전지 시스템이 실행하는 처리를 도시하는 공정도이다.
도 8은, 제3 실시 형태에 있어서의 연료 전지 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는, 압력값의 변화량과 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
A. 제1 실시 형태:
A1. 연료 전지 시스템의 구성:
도 1은, 본 개시의 일 실시 형태로서의 연료 전지 시스템(20)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 연료 전지 시스템(20)은, 예를 들어 차량에 탑재되고, 운전자로부터의 요구에 따라, 차량의 동력원으로 되는 전력을 출력한다. 연료 전지 시스템(20)은, 복수의 연료 전지를 구비하는 연료 전지 스택(40)과, 수소 공급 배출 기구(50)와, 공기 공급 배출 기구(30)와, 냉각수 순환 기구(80)와, 제어부(90)를 구비한다. 연료 전지 시스템(20)은, 파워 스위치(5)의 ON 조작에 의해 시동하고, OFF 조작에 의해 정지한다. 파워 스위치(5)는, 엔진 자동차에 있어서의 이그니션 스위치에 상당하고, 연료 전지 시스템(20)의 정지 상태와 시동 상태를 전환하기 위한 입력 인터페이스이다.
연료 전지 스택(40)의 애노드에 수소의 공급 및 배출을 하는 수소 공급 배출 기구(50)는, 수소 탱크(70)와, 밸브체(71)와, 수소 공급 유로(60)와, 레귤레이터(51)와, 수소 펌프(55)와, 기액 분리부(56)와, 배수 샷 밸브(57)와, 배출 유로(58)와, 인젝터(54)와, 릴리프 밸브(52, 53)와, 고압계 압력 센서(P1)와, 중압계 압력 센서(P2)와, 저압계 압력 센서(P3)를 구비한다. 수소 공급 배출 기구(50) 중, 수소 탱크(70)와 레귤레이터(51)의 사이를 「고압계 HS」라고도 칭하고, 레귤레이터(51)와 인젝터(54)의 사이를 「중압계 MS」라고도 칭하고, 인젝터(54)로부터 연료 전지 스택(40)측을 「저압계 LS」라고도 칭한다.
수소 탱크(70)는 수소를 저장한다. 수소 탱크(70)에는, 수십MPa을 갖는 고압의 수소 가스가 저장되어 있다. 수소 공급 유로(60)는, 수소 탱크(70)와 연료 전지 스택(40)을 접속하는 배관이다. 밸브체(71)는, 수소 탱크(70)로부터 수소 공급 유로(60)로의 수소의 공급을 차단하는 밸브이며, 메인 차단 밸브라고도 불린다. 밸브체(71)는, 제어부(90)에 의해 그 개폐가 제어된다. 제어부(90)의 제어에 의해 밸브체(71)가 개방되면, 수소 탱크(70)로부터 수소 공급 유로(60)를 통하여 연료 전지 스택(40)으로 수소 가스가 공급되고, 밸브체(71)가 폐쇄되면, 수소 가스의 공급이 차단된다.
레귤레이터(51)는, 제어부(90)의 제어에 의해, 수소 탱크(70)에 저장된 수소의 압력을 조정한다. 인젝터(54)는, 레귤레이터(51)에 의해 압력이 조정된 수소를, 제어부(90)의 제어에 따라 애노드를 향하여 분사한다. 밸브체(71)가 폐쇄 상태인 경우에, 인젝터(54)가 애노드를 향하여 수소를 분사하면, 수소 공급 유로(60) 내의 수소 압력이 저하된다. 인젝터(54)를 「감압부」라고도 칭한다. 또한, 인젝터(54)는, 제어부(90)의 제어에 의해 분사를 정지함으로써, 인젝터(54)로부터 수소 탱크(70)측에 있어서의 수소 공급 유로(60)로부터 연료 전지 스택(40)으로 공급되는 수소를 차단한다. 인젝터(54)를 「차단부」라고도 칭한다.
기액 분리부(56)는, 애노드로부터 배출된 기체와 액체를 분리한다. 수소 펌프(55)는, 기액 분리부(56)에 의해 분리된 기체를, 연료 전지 스택(40)에 다시 공급한다. 기액 분리부(56)에 의해 분리된 기체는, 주로, 소비되지 않고 배출된 수소와 연료 전지가 구비하는 막전극 접합체를 통하여 캐소드측으로부터 투과된 질소와, 기액 분리부(56)에서 분리되지 않은 수분이다. 배출 유로(58)는, 기액 분리부(56)와, 공기 공급 배출 기구(30)에 구비되는 공기 배출 유로(38)(후술)를 접속하는 배관이다. 배수 샷 밸브(57)는, 배출 유로(58) 상에 설치되어 있다. 배수 샷 밸브(57)는, 기액 분리부(56)에 의해 분리된 액체와 질소를 배출하기 위해 개방된다. 인젝터(54)와 배수 샷 밸브(57)의 제어에 의해, 연료 전지 스택(40)으로의 수소의 공급량이 조정된다.
고압계 압력 센서(P1)는, 고압계 HS에 있어서의 수소 공급 유로(60) 중의 수소의 압력을 검출한다. 중압계 압력 센서(P2)는, 중압계 MS에 있어서의 수소 공급 유로(60) 중의 수소의 압력을 계측한다. 저압계 압력 센서(P3)는, 저압계 LS에 있어서의 수소 공급 유로(60) 중의 압력(공급압)을 계측한다. 릴리프 밸브(52, 53)는, 제어부(90)의 제어에 의해 밸브 개방되어 수소를 대기에 방출한다.
연료 전지 스택(40)의 캐소드에 공기의 공급 및 배출을 하는 공기 공급 배출 기구(30)는, 컴프레서(31)와, 공기 공급 유로(33)와, 분류 밸브(34)와, 압력 조절 밸브(36)와, 바이패스 유로(37)와, 공기 배출 유로(38)를 구비한다.
공기 공급 유로(33)는, 연료 전지 스택(40)과 공기 공급 유로(33)의 대기 개방구를 접속하는 배관이다. 공기 배출 유로(38)는, 연료 전지 스택(40)과 공기 배출 유로(38)의 대기 개방구를 접속하는 배관이다. 바이패스 유로(37)는, 공기 공급 유로(33)의 연료 전지 스택(40)보다 상류측으로부터 분기하여, 공기 배출 유로(38)에 접속되는 배관이다. 컴프레서(31)는, 공기 공급 유로(33)의 도중에 설치되고, 공기 공급 유로(33)의 대기 개방구측으로부터 공기를 흡입하여 압축한다. 컴프레서(31)가 설치되는 위치는, 공기 공급 유로(33)와 바이패스 유로(37)의 접속 부위보다 대기 개방구에 가까운 위치이다.
분류 밸브(34)는, 공기 공급 유로(33)에 있어서, 컴프레서(31)의 하류측, 즉 컴프레서(31)와 연료 전지 스택(40)의 사이이며, 공기 공급 유로(33)와 바이패스 유로(37)의 접속 부위에 설치된다. 분류 밸브(34)는, 컴프레서(31)로부터 흘러 오는 공기가 흐르는 방향을 연료 전지 스택(40)측과 바이패스 유로(37)측 중 어느 것으로 전환한다. 이러한 분류 밸브(34)는, 삼방 밸브라고도 불린다. 바이패스 유로(37)는, 분류 밸브(34)와 공기 배출 유로(38)를 접속하는 배관이다. 압력 조절 밸브(36)는, 공기 배출 유로(38)에 있어서, 공기 배출 유로(38)와 바이패스 유로(37)의 접속 부위보다 연료 전지 스택(40)측에 설치된다. 압력 조절 밸브(36)는, 개방도에 따라 공기 배출 유로(38)의 유로 단면적을 조정한다. 압력 조절 밸브(36)를 통과한 공기는, 바이패스 유로(37)와의 접속 부위를 통과한 후, 대기 개방구로부터 대기로 배출된다.
연료 전지 스택(40)을 냉각하는 냉각수 순환 기구(80)는, 라디에이터(81)와, 냉각수 펌프(82)와, 냉각수 배출 유로(83)와, 냉각수 공급 유로(84)를 구비한다.
냉각수 공급 유로(84)는, 라디에이터(81)와 연료 전지 스택(40)의 사이를 접속하는 유로이며, 연료 전지 스택(40)에 냉각수를 공급하기 위한 배관이다. 냉각수 배출 유로(83)는, 연료 전지 스택(40)과 라디에이터(81)를 접속하는 유로이며, 연료 전지 스택(40)으로부터 냉각수를 배출하기 위한 배관이다. 냉각수 펌프(82)는, 라디에이터(81)와 연료 전지 스택(40)의 사이의 냉각수 공급 유로(84)에 설치되어 있고, 냉각수 펌프(82)에 의해 냉각수가 순환된다.
제어부(90)는, CPU와 RAM과 ROM을 구비하는 컴퓨터로서 구성되어 있고, 구체적으로는 ECU(Electronic Control Unit)이다. 제어부(90)는, 연료 전지 시스템(20)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 제어부(90)는, 발전 요구를 받아, 연료 전지 시스템(20)의 각 부를 제어하여 연료 전지 스택(40)을 발전시킨다. 또한, 제어부(90)는, 연료 전지 시스템(20)의 각 부를 제어하고, 각 압력 센서(P1 내지 P3)가 검출하는 수소의 압력값을 취득하여, 취득한 압력값의 변화를 이용하여 후술하는 수소 누설 판정 처리를 행한다.
또한, 도시나 상세한 설명은 생략하지만, 차량에 탑재된 연료 전지 시스템(20)은, 추가로 이차 전지와, 연료 전지 스택(40)의 출력 전압이나 이차 전지의 충방전을 제어하는 DC/DC 컨버터를 구비한다. 이차 전지는, 연료 전지 스택(40)이 출력하는 전력이나 회생 전력을 축전하고, 연료 전지 스택(40)과 함께 전력원으로서 기능한다.
A2. 수소 누설 판정 처리:
도 2는, 연료 전지 시스템(20)에 의해 실행되는 수소 누설 판정 처리를 도시하는 공정도이다. 수소 누설 판정 처리는, 연료 전지 스택(40)의 발전 정지 시에, 연료 전지 시스템(20)에 있어서의 수소 누설의 유무를 판정하는 처리이다. 본 실시 형태에서는, 수소 누설 판정 처리는, 제어부(90)에, 파워 스위치(5)로부터 연료 전지 시스템(20)을 정지한다는 취지의 신호가 입력되면 실행된다. 본 실시 형태에서는, 연료 전지 시스템(20)은, 고압계 HS 및 중압계 MS에 있어서의 수소 누설 판정을 행한다.
수소 누설 판정 처리에서는, 우선, 제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내를 제1 압력값까지 감압한다(도 2, 스텝 S10). 구체적으로는, 제어부(90)는, 밸브체(71)를 폐쇄함과 함께 인젝터(54)를 제어하여, 고압계 HS 및 중압계 MS에 있어서의 수소 공급 유로(60) 내를 감압한 후에, 인젝터(54)의 분사를 정지하고 연료 전지 스택(40)으로 공급되는 수소를 차단한다. 제1 압력값은, 예를 들어 수소 탱크(70)와 고압계 HS의 수소 공급 유로(60)의 압력차가, 약 2MPa로 되는 값이다.
이어서, 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 의심 유무를 판정하는 제1 판정을 행한다(스텝 S20).
도 3은, 수소 누설 판정 처리의 이미지를 도시하는 타임차트이다. 도 3에는, 밸브체(71)의 개폐 상태와, 인젝터(54)의 개폐 상태와, 압력 센서(P1, P2)의 압력값이 도시되어 있다. 제어부(90)가 밸브체(71)를 폐쇄하고, 인젝터(54)를 분사시킴으로써, 압력값은, 시간 t0에 있어서 제1 압력값으로 된다. 수소 누설이 발생하지 않은 경우에는, 압력값은, 제1 압력값까지 저하한 후, 거의 변화하지 않는다. 수소 누설이 발생한 경우에는, 압력값은, 제1 압력값으로부터 상승 또는 저하한다. 예를 들어, 밸브체(71)로부터 수소 공급 유로(60)로의 수소 누설인 내부 누설이 발생한 경우에는, 압력값은 상승한다. 또한, 수소 공급 유로(60)로부터 수소 공급 유로(60) 외부로의 수소 누설인 외부 누설이 발생한 경우에는, 압력값은 저하한다. 도 3에는, 제1 압력값까지 저하한 후 시간 tn이 경과할 때까지의 압력값의 상승분 ΔP와, 압력값의 저하분 ΔP가 도시되어 있다. 이하, ΔP를 「압력값의 변화량」이라고도 칭한다.
본 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 수소 공급 유로(60) 내의 압력값의 변화량 ΔP를 사용하여, 이하의 식 (1)로 표시되는 수소 누설 유량 Q를 산출한다.
Q=0.6×ΔP×V(Z/t) … 식 (1)
여기서, Q는 수소 누설 유량(L/min), ΔP는 제1 압력값까지 감압된 후의 수소 공급 유로(60) 내의 압력값의 변화량(kPa), V는 압력 센서(P1, P2)가 압력값을 검출하는 수소 공급 유로(60)의 용적(L), Z는 압축 계수, t는 시간(min)이다. 제어부(90)는, 유량 Q가 미리 정해진 역치 Qth 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정한다. 역치 Qth는, 예를 들어 1.4(NL/min)이다. 본 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 압력값의 변화량 ΔP를 사용하여 상술한 식 (1)로 표시되는 수소 누설 유량 Q의 절댓값에 의해, 수소 누설의 유무를 판정한다. 또한, 수소 누설 유량 Q의 절댓값에 의해 수소 누설의 유무를 판정하는 것은, 압력값의 변화량 ΔP의 절댓값을 사용하여 수소 누설의 유무를 판정하는 것이기도 하다.
식 (1)로부터 명백한 바와 같이, 누설 유량 Q가 동일한 경우에는, 용적 V가 클수록, 압력값의 변화량 ΔP가 작아진다. 일반적으로, 압력 센서는 측정 오차를 갖고 있기 때문에, 압력값의 변화량 ΔP가 작은 경우에는, 압력값의 변화가 센서 오차에 의해 발생한 것인지, 수소 누설에 의해 발생한 것인지, 판정하기 어렵다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 압력 센서의 오차의 영향을 받지 않도록, 이하의 개념에 의해 수소 누설 판정을 행한다.
도 4는, 수소 누설 유량 Q와 시간 t의 관계를 도시하는 도면이다. 도 4에는, 편의적으로, 누설 유량 Q의 절댓값이 도시되어 있다. 도 4에 도시하는 시간 t0은, 수소 공급 유로(60) 내가 제1 압력값으로 된 시간이다. 도 4에 도시하는 센서 오차 상당 유량 Qerr은, 이하의 식 (2)에 의해 산출된다.
Qerr=0.6×Perr×V(Z/t) … 식 (2)
여기서, Qerr은 센서 오차 상당 유량(L/min), Perr은 센서 오차(kPa), V는 압력 센서(P1, P2)가 압력값을 검출하는 수소 공급 유로(60)의 용적(L), Z는 압축 계수, t는 시간(min)이다.
식 (2)로부터 명백한 바와 같이, 센서 오차 상당 유량 Qerr은 시간이 경과함에 따라 감소하기 때문에, 센서 오차 상당 유량 Qerr이 역치 Qth 이하로 되는 시간에 달하면, 압력 센서의 오차의 영향을 받지 않고, 수소 누설 판정이 가능하게 된다. 그래서, 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2)가 압력값을 취득하는 수소 공급 유로(60) 내의 압력을 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간 t까지에 있어서의, 상기 식 (1)을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량 Q1과, 센서 오차 상당 유량 Qerr을 더한 값(이하, 유량 합계값 Q1+Qerr)을 산출한다. 그리고, 이 유량 합계값 Q1+Qerr이, 제1 판정 시간 t1을 경과할 때까지, 역치 Qth 이하로 된 경우에, 수소 누설의 의심 없음으로 판정한다.
본 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 제1 압력값까지 감압한 후, 센서 오차 상당 유량 Qerr이 역치 Qth에 달하는 시간 te가 경과한 후에, 도 4를 사용하여 설명한 판정 방법에 의해, 수소 누설의 의심 유무를 판정하는 제1 판정을 행한다(도 2, 스텝 S20). 제어부(90)는, 제1 압력값까지 감압한 후, 제1 판정 시간 t1이 경과할 때까지, 유량 합계값 Q1+Qerr이 역치 Qth 이하로 된 경우, 수소 누설의 의심 없음으로 판정한다(도 2, 스텝 S30: "예"). 제1 판정 시간 t1은, 예를 들어 3초 내지 8초 사이의 시간이다. 제어부(90)는, 유량 합계값 Q1+Qerr이, 제1 판정 시간 t1이 경과하기 전에 역치 Qth 이하로 수렴되면, 제1 판정 시간 t1이 경과하는 것을 기다리지 않고, 그 시점에서 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 그 때문에, 수소 누설이 발생하지 않고, 제1 수소 누설 유량 Q1이 0인 경우에는, 시간 te에 있어서, 수소 누설 판정 처리가 종료되게 된다.
도 4에 도시하는 유량 합계값 Q1a+Qerr은, 제1 판정 시간 t1이 경과하기 전인 시간 ta에 있어서 역치 Qth로 수렴되어 있다. 이 경우에는, 제어부(90)는, 시간 ta에 있어서 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고(도 2, 스텝 S30: "예"), 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 도 4에 도시하는 유량 합계값 Q1b+Qerr은, 제1 판정 시간 t1이 경과할 때까지, 역치 Qth로 수렴되어 있지 않다. 이 경우에는, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심 있음으로 판정한다(도 2, 스텝 S30: "아니오").
도 2로 복귀하여, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심이 있는 경우에는, 인젝터(54)를 제어하여, 수소 공급 유로(60) 내를 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압한다(스텝 S50). 제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내가 제1 압력값까지 저하되도록 인젝터(54)를 분사시킨 후, 인젝터(54)의 분사를 정지함으로써, 연료 전지 스택(40)으로 공급되는 수소를 차단한다. 제2 압력값은, 예를 들어 수소 탱크(70)와 고압계 HS의 수소 공급 유로(60)의 압력차가, 약 10MPa로 되는 값이다.
이어서, 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값의 변화량을 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는 제2 판정을 행한다(도 2, 스텝 S60). 제어부(90)는, 도 4를 사용하여 설명한 판정 방법과 마찬가지의 개념에 의해, 제2 판정을 행한다.
도 5는, 제2 판정에 있어서의 수소 누설 유량 Q와 시간 t의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5에는, 편의적으로, 누설 유량 Q의 절댓값이 도시되어 있다. 도 5에 도시하는 시간 t0은, 수소 공급 유로(60) 내가 제2 압력값으로 된 시간이다. 제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내를 제2 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간 t까지에 있어서의, 상기 식 (1)을 사용하여 산출되는 제2 수소 누설 유량 Q2와, 센서 오차 상당 유량 Qerr의 유량 합계값 Q2+Qerr을 산출한다. 그리고, 이 유량 합계값 Q2+Qerr이, 제1 판정 시간 t1보다 긴 제2 판정 시간 t2가 경과할 때까지, 역치 Qth 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고(도 2, 스텝 S70: "아니오"), 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 즉, 유량 합계값 Q2+Qerr이, 제2 판정 시간 t2를 경과하기 전에 역치 Qth 이하로 수렴되면, 제어부(90)는, 그 시점에서 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 제2 판정 시간 t2는, 예를 들어 9초 내지 15초 사이의 시간이다. 도 5에 도시하는 유량 합계값 Q2c+Qerr은, 제2 판정 시간 t2가 경과하기 전인 시간 tc에 있어서 역치 Qth로 수렴되어 있다. 이 경우에는, 제어부(90)는, 시간 tc에 있어서 수소 누설 없음으로 판정하고(도 2, 스텝 S70: "예"), 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 도 5에 도시하는 유량 합계값 Q2d+Qerr은, 제2 판정 시간 t2가 경과할 때까지, 역치 Qth로 수렴되어 있지 않다. 이 경우에는, 제어부(90)는, 수소 누설 있음으로 판정하고(도 2, 스텝 S70: "아니오"), 계기판으로의 경고 표시나 알람음의 발생 등에 의해 수소 누설이 발생하였다는 취지를 통지하고(도 2, 스텝 S80), 수소 누설 판정 처리를 종료한다.
A3. 효과:
본 실시 형태의 연료 전지 시스템(20)에 따르면, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60) 내의 압력차는, 수소 공급 유로(60) 내가 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 공급 유로(60) 내가 제2 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 유무가 판정되는 경우보다 작아지기 때문에, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체(71)를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제2 판정 시간 t2는 제1 판정 시간 t1보다 길므로, 수소 누설이 발생한 경우에는, 제2 판정 시간 t2에 있어서의 압력값의 변화는, 제1 판정 시간 t1에 있어서의 압력값의 변화보다 커진다. 그 때문에, 수소 공급 유로(60) 내가 제2 압력값으로 감압된 후의 수소 누설의 판정 정밀도를 보다 제1 압력값으로 감압된 후의 판정 정밀도보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 누설 판정이 종료될 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 센서 오차나 수소 누설 판정을 행하는 영역의 대소에 상관없이 수소 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 수소 공급 유로(60) 내를 제1 압력값까지 감압할 때의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60)의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체(71)를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제어부(90)는, 인젝터(54)에 의해, 압력 센서(P1, P2)보다 연료 전지 스택(40)측의 수소 공급 유로(60)에 설치되어 연료 전지로 공급되는 수소를 차단하여, 수소 탱크(70)에서부터 인젝터(54)까지의 수소 공급 유로(60) 내의 수소 누설을 판정하기 때문에, 연료 전지에 있어서의 수소의 크로스 누설의 영향을 배제하여 수소 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 제1 압력값에 있어서의 수소 공급 유로(60)의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60)의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값에 있어서 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체(71)를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
A4. 제1 실시 형태의 변형예:
제어부(90)는, 제2 판정에 있어서, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값의 변화의 정부를 이용하여, 수소 누설은, 내부 누설인지 외부 누설인지를 판정해도 된다. 예를 들어, 제어부(90)는, 제2 판정 시간 t2가 경과하였을 때의 압력값이 제2 압력값보다 증가한 경우에 내부 누설인 것으로 판정하고, 제2 판정 시간 t2가 경과하였을 때의 압력값이 제2 압력값보다 저하된 경우에 외부 누설인 것으로 판정해도 된다.
B. 제2 실시 형태:
B1. 수소 누설 판정 처리:
도 6은, 제2 실시 형태에 있어서의 수소 누설 판정 처리에 대하여 도시하는 공정도이다. 도 6에 도시한 수소 누설 판정 처리의 스텝 S10a 내지 S30a, 및 스텝 S50a 내지 S80a의 처리는, 도 2에 도시한 제1 실시 형태에 있어서의 수소 누설 판정 처리의 스텝 S10 내지 S30, 및 스텝 S50 내지 S80과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심이 있는 경우에(도 6, 스텝 S30a; "아니오"), 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 의심은 내부 누설의 의심인지 여부를 판정한다(도 6, 스텝 S40a). 내부 누설의 의심이라는 것은, 예를 들어 제1 판정 시간 t1이 경과하였을 때의 압력값의 변화량 ΔP가 "정"임으로써 판정할 수 있다.
한편, 제어부(90)는, 압력값의 변화량 ΔP가 "부"인 경우에는, 수소 누설의 의심은, 외부 누설의 의심인 것으로 판정한다(스텝 S40a: "아니오").
도 7은, 외부 누설의 의심이 있는 경우에 연료 전지 시스템(20)이 실행하는 처리를 도시하는 공정도이다. 제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내가 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정한다(스텝 S110a). 제3 압력값은, 외부 누설을 판정 가능한 압력값이며, 미리 정해진 값이다. 본 실시 형태에서는, 제3 압력값은 범위를 가진 값이고, 예를 들어 약 40MPa 이상이며, 수소 탱크(70)의 압력값 이하의 범위 내의 값이다.
제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내가 제3 압력값보다 낮은 경우에는(스텝 S110a: "예"), 밸브체(71)를 제어하여 수소 공급 유로(60) 내에 수소를 공급하여 수소 공급 유로(60) 내를 제3 압력값까지 가압하는 가압 처리를 행한다(스텝 S120a). 구체적으로는, 제어부(90)는, 밸브체(71)를 개방하여 고압계 HS의 수소 공급 유로(60) 내를 제3 압력값까지 가압한 후에 밸브체(71)를 폐쇄한다. 가압이 행해짐으로써, 수소 탱크(70)와 고압계 HS의 수소 공급 유로(60)의 압력차는 감소된다.
수소 공급 유로(60) 내의 압력값이 제3 압력값 이상이면(스텝 S110a: "아니오"), 또는 가압 처리가 행해지면(스텝 S120a), 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값의 변화량을 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는 제3 판정을 행한다(스텝 S160a). 제어부(90)는, 상술한 제2 판정과 마찬가지의 개념에 의해, 수소 누설의 유무를 판정한다.
제3 판정에 있어서, 제어부(90)는, 제3 압력값으로 되고 나서 경과한 시간 t까지의 상기 식 (1)을 사용하여 산출되는 제3 수소 누설 유량 Q3과, 센서 오차 상당 유량 Qerr을 더한 유량 합계값 Q3+Qerr을 산출한다. 그리고, 제어부(90)는, 제3 압력값으로 되고 나서, 제1 판정 시간 t1보다 긴 제3 판정 시간 t3이 경과할 때까지, 유량 합계값 Q3+Qerr이 역치 Qth 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고(스텝 S170a: "예"), 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 유량 합계값 Q3+Qerr이, 제3 판정 시간 t3이 경과하기 전에 역치 Qth 이하로 수렴되면, 제어부(90)는, 그 시점에서 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 제3 판정 시간 t3은, 예를 들어 9초 내지 15초 사이의 시간이다. 유량 합계값 Q3+Qerr이, 제3 판정 시간 t3이 경과하기 전에 역치 Qth 이하로 수렴되지 않는 경우에는, 제어부(90)는, 수소 누설 있음으로 판정하고(스텝 S170a: "아니오"), 계기판으로의 경고 표시나 알람음의 발생 등에 의해 수소 누설이 발생하였다는 취지를 통지하고(스텝 S180a), 수소 누설 판정 처리를 종료한다. 또한, 제어부(90)는, 스텝 S80a에 있어서 통지를 행하는 경우에는, 수소 누설은, 내부 누설임을 통지해도 되고, 스텝 S180a에 있어서 통지를 행하는 경우에는, 수소 누설은, 외부 누설임을 통지해도 된다.
B2. 효과:
내부 누설이 있는 경우에는 수소 공급 유로 내의 압력이 상승할 것으로 생각되지만, 본 실시 형태에 따르면, 제어부(90)는, 내부 누설의 의심이 있는 경우에, 수소 공급 유로(60) 내를 제2 압력값까지 감압한 후에 수소 누설의 유무를 판정하기 때문에, 수소 누설의 유무의 판정에 사용되는 압력값의 변화를 크게 할 수 있고, 수소 누설의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 외부 누설이 있는 경우에는, 수소 공급 유로(60) 내의 압력이 저하될 것으로 생각되지만, 본 실시 형태에 따르면, 외부 누설의 의심이 있는 경우에, 제어부(90)는, 수소 공급 유로(60) 내의 압력을 제3 압력값까지 가압한 후에 수소 누설의 유무를 판정하기 때문에, 수소 누설의 판정에 사용되는 압력값의 변화량을 크게 할 수 있고, 수소 누설의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 가압 처리가 행해진 후에 수소 누설 없음으로 판정된 경우에는, 가압 처리에 의해, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60)의 압력차가, 가압 처리가 행해지기 전에 비하여 감소되어 있으므로, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체(71)를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제어부(90)는, 외부 누설의 의심이 있고, 수소 공급 유로(60) 내가 제3 압력값보다 낮은 경우에, 가압에 의해 수소 공급 유로(60) 내의 압력을 상승시키므로, 수소 공급 유로(60) 내의 불필요한 가압을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제3 판정 시간 t3은 제1 판정 시간 t1보다 길므로, 수소 누설이 발생하는 경우에는, 제3 판정 시간 t3에 있어서의 압력값의 변화는, 제1 판정 시간 t1에 있어서의 압력값의 변화보다 커진다. 그 때문에, 제3 압력값까지 가압된 후의 수소 누설의 판정 정밀도를, 제1 압력값으로 감압된 후의 판정 정밀도보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설 의심 없음으로 판정된 경우에는, 수소 누설 판정이 종료될 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 센서 오차나 수소 누설 판정을 행하는 영역의 대소에 상관없이 내부 누설 또는/및 외부 누설을 판정할 수 있으므로, 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 수소 공급 유로(60) 내를 제1 압력값까지 감압할 때의 감압의 정도를 작게 할 수 있으므로, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60)의 압력차를 보다 작게 할 수 있고, 제1 압력값으로 감압된 후에 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우에는, 차회의 연료 전지의 시동 시에 밸브체를 개방할 때, 압력차에 의해 발생하는 소리를 보다 저감할 수 있다.
B3. 제2 실시 형태의 변형예:
제2 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심이 내부 누설의 의심임을, 압력값의 변화량 ΔP가 "정"임으로써 판정하고 있지만, 제1 판정 시간 t1이 경과하였을 때의 압력값이 제1 압력값보다 증가해 있음으로써 판정해도 된다. 또한, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심이 외부 누설의 의심임을, 압력값의 변화량 ΔP가 "부"임으로써 판정하고 있지만, 제1 판정 시간 t1이 경과하였을 때의 압력값이 제1 압력값보다 감소해 있음으로써 판정해도 된다. 또한, 제어부(90)는, 압력값의 변화량 ΔP를 사용하여 산출되는, 상술한 식 (1)로 표시되는 유량 Q의 정부에 의해, 수소 누설의 의심이 내부 누설의 의심인지 외부 누설의 의심인지를 판정해도 된다.
제2 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 수소 누설의 의심은 내부 누설의 의심이 아니라고 판정된 경우에(도 6, 스텝 S40a: "아니오"), 수소 공급 유로(60) 내가 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하고 있다(도 7, 스텝 S110a). 이에 비해, 제어부(90)는, 내부 누설의 의심이 아니라고 판정된 경우에는, 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하는 공정을 생략하여, 가압 처리를 행해도 된다.
C. 제3 실시 형태:
도 8은, 제3 실시 형태에 있어서의 연료 전지 시스템(20d)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서의 연료 전지 시스템(20d)은, 복수의 수소 탱크(70d, 70e)와, 복수의 밸브체(71d, 71e)를 구비한다. 제어부(90d)는, 수소 누설 판정 처리에 있어서, 수소 누설의 유무를 판정한 후(도 2, 스텝 S70), 차회의 연료 전지의 시동 시에, 하나의 밸브체(71d)를 개방한 후, 다른 밸브체(71e)를 개방한다. 또한, 연료 전지 시스템(20d)은, 수소 탱크(70e)를 2개 이상 구비하고, 각각의 수소 탱크(70e)에 밸브체(71e)가 설치되어 있어도 된다. 연료 전지 시스템(20d)의 그 밖의 구성은, 상술한 실시 형태의 연료 전지 시스템(20)과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
수소 누설 판정 처리에 있어서의 제2 압력값에서는, 수소 공급 유로(60) 내가 제1 압력값보다 감압되어 있기 때문에, 제1 압력값에 있어서 수소 누설의 의심 없음으로 판정된 경우와 비교하여, 수소 탱크(70)와 수소 공급 유로(60)의 압력차가 크고, 차회의 연료 전지의 시동 시에 발생하는 소리도 커진다. 그러나, 본 실시 형태의 연료 전지 시스템(20d)에 따르면, 하나의 밸브체(71d)가 개방됨으로써 하나의 수소 탱크(70d)와 수소 공급 유로(60) 내의 압력차가 감소한 후에, 다른 밸브체(71e)가 개방되기 때문에, 복수의 밸브체(71d, 71e)가 동시에 개방되는 경우와 비교하여, 수소 탱크(70d, 70e)와 수소 공급 유로(60) 내의 압력차에 의해 발생하는 소리를 저감할 수 있다.
D. 그 밖의 변형예:
D1. 변형예 1:
상술한 여러 가지 실시 형태에 있어서의 수소 누설 판정 처리는, 연료 전지 시스템(20)이 기동되어 연료 전지가 시동하기 전의 연료 전지의 발전 정지 시에 행해져도 된다. 또한, 연료 전지 시스템(20, 20d)을 구비하는 차량에 있어서, 파워 스위치(5)가 OFF되어 연료 전지 스택(40)에 의한 발전의 정지 후에 행해지면, 제2 판정 시간 t2 및 제3 판정 시간 t3을 길게 하여 판정 정밀도를 높이면서, 수소 누설 판정 처리에 의해 발전 개시가 지연되는 것을 억제할 수 있다.
D2. 변형예 2:
상술한 여러 가지 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 압력값의 변화량 ΔP를 사용하여 상술한 식 (1)로 표시되는 수소 누설 유량 Q의 절댓값에 의해, 수소 누설의 유무를 판정하고 있다. 이에 비해, 제어부(90)는, 압력값의 변화에 의해 수소 누설의 유무를 판정해도 된다. 제어부(90)는, 예를 들어 제1 압력값으로 감압한 후, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값이 제1 압력값보다 상승한 경우에 수소 누설의 의심 있음으로 판정해도 되고, 제1 압력값에 센서 오차 상당 압력값 Perr을 더한 값보다 상승한 경우에 수소 누설 있음으로 판정해도 된다. 또한, 제어부(90)는, 제1 압력값으로 감압한 후, 압력 센서(P1, P2)로부터 취득한 압력값이 제1 압력값보다 저하한 경우에 수소 누설 있음으로 판정해도 되고, 제1 압력값으로부터 센서 오차 상당 압력값 Perr을 뺀 값보다 저하한 경우에 수소 누설의 의심 있음으로 판정해도 된다.
D3. 변형예 3:
상술한 여러 가지 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 압력값의 변화량 ΔP를 사용하여 상술한 식 (1)로 표시되는 수소 누설 유량 Q의 절댓값에 의해, 수소 누설의 유무를 판정하고 있다. 이에 비해, 제어부(90)는, 수소 누설 유량 Q를 산출하지 않고, 압력값의 변화량 ΔP에 의해 수소 누설의 유무를 판정해도 된다.
도 9는, 압력값의 변화량 ΔP와, 시간의 관계를 도시하는 도면이다. 도 9에는, 편의상, 압력값의 변화량 ΔP의 절댓값이 도시되어 있다. 도 9에는, 센서 오차 상당 압력값 Perr의 절댓값과, 압력 변화량의 역치를 나타내는 직선 Pn이 도시되어 있다. 제어부(90)는, 예를 들어 제1 압력값에 있어서, 시간 te를 경과한 후, 제1 판정 시간 t1을 경과할 때까지, 압력값의 변화량 ΔP가 역치 이하인 경우, 수소 누설의 의심 없음으로 판정해도 되고(도 2, 스텝 S30: "예"), 역치보다 큰 경우에 수소 누설의 의심 있음으로 판정해도 된다(도 2, 스텝 S30: "아니오").
D4. 변형예 4:
상술한 실시 형태에 있어서, 수소 공급 유로(60) 내를 감압하는 감압부는, 인젝터(54)이다. 이에 비해, 감압부는, 수소 공급 유로(60)에 설치된 밸브여도 되며, 연료 전지 시스템(20)은, 밸브를 개방함으로써 수소 공급 유로(60) 내를 감압해도 된다.
D5. 변형예 5:
상술한 실시 형태에 있어서, 연료 전지측의 수소 공급 유로(60)에 설치되어 연료 전지로 공급되는 수소를 차단하는 차단부는, 인젝터(54)이다. 이에 비해, 차단부는, 수소 공급 유로(60) 내의 밸브여도 되며, 연료 전지 시스템(20)은, 밸브를 폐쇄함으로써 연료 전지 스택(40)으로 공급되는 수소를 차단해도 된다.
D6. 변형예 6:
상술한 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 고압계 HS 및 중압계 MS에 있어서의 수소 누설 판정을 행하고 있다. 이에 비해, 제어부(90)는, 배수 샷 밸브(57)를 폐쇄하여, 저압계 LS의 압력값을 압력 센서(P3)에서 취득하고, 수소 공급 유로(60)의 수소 누설 판정을 행하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 배수 샷 밸브(57)를 감압부로서 사용해도 된다. 이 경우에는, 제어부(90)는, 압력 센서(P1, P2, P3)로부터 취득되는 압력값의 변화량의 합계값을 사용하여 상기 여러 가지 판정을 행해도 된다.
D7. 변형예 7:
상술한 실시 형태에서는, 제2 판정 시간 t2 및 제3 판정 시간 t3은, 제1 판정 시간 t1보다 길다. 이에 비해, 제1 판정 시간 t1은, 제2 판정 시간 t2 및 제3 판정 시간 t3 이상이어도 된다.
본 개시는, 상술한 실시 형태나 변형예에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 개시된 개요란에 기재된 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태나 변형예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제 중 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은 상술한 효과 중 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히 교체나 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 실시 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성 요소 중, 독립 청구항에서 기재된 요소 이외의 요소는, 부가적인 요소이며, 적절히 생략 가능하다.
5: 파워 스위치
20, 20d: 연료 전지 시스템
30: 공기 공급 배출 기구
31: 컴프레서
33: 공기 공급 유로
34: 분류 밸브
36: 압력 조절 밸브
37: 바이패스 유로
38: 공기 배출 유로
40: 연료 전지 스택
50: 수소 공급 배출 기구
51: 레귤레이터
52: 릴리프 밸브
54: 인젝터
55: 수소 펌프
56: 기액 분리부
57: 배수 샷 밸브
58: 배출 유로
60: 수소 공급 유로
70, 70d, 70e: 수소 탱크
71, 71d, 71e: 밸브체
80: 냉각수 순환 기구
81: 라디에이터
82: 냉각수 펌프
83: 냉각수 배출 유로
84: 냉각수 공급 유로
90, 90d: 제어부
HS: 고압계
MS: 중압계
LS: 저압계
ΔP: 압력 변화량
P1: 고압계 압력 센서
P2: 중압계 압력 센서
P3: 저압계 압력 센서
Perr: 센서 오차 상당 압력값
Pn: 직선
Q1a, Q1b, Q2c, Q2d, Qerr: 유량
Qth: 역치
V: 용적
t1: 제1 판정 시간
t2: 제2 판정 시간
t3: 제3 판정 시간

Claims (19)

  1. 연료 전지 시스템이며,
    연료 전지와,
    수소를 저장하는 수소 탱크와,
    상기 수소 탱크와 상기 연료 전지를 접속하는 수소 공급 유로와,
    폐쇄됨으로써 상기 수소 탱크로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 차단하는 밸브체와,
    상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 검출하는 압력 센서와,
    상기 수소 공급 유로 내를 감압하는 감압부와,
    상기 연료 전지의 발전 정지 시에 상기 연료 전지 시스템의 수소 누설의 유무를 판정하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 밸브체를 폐쇄함과 함께 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압하고,
    상기 제1 압력값까지 감압한 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압하고,
    상기 제2 압력값까지 감압한 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압력 센서로부터 취득된 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 밸브체로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소 누설인 내부 누설의 의심인지 여부를 판정하고,
    상기 내부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 감압부에 의해 상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 상기 제2 압력값까지 감압하는, 연료 전지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 상기 제1 판정 시간보다 긴 제2 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 연료 전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 압력 센서가 압력값을 검출하는 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 압력 센서의 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고,
    상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제2 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고,
    상기 제2 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정하는, 연료 전지 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력 센서보다 상기 연료 전지측의 상기 수소 공급 유로에 설치되어 상기 연료 전지로 공급되는 수소를 차단하는 차단부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 수소 탱크에서부터 상기 차단부까지의 상기 수소 공급 유로 내의 수소 누설을 판정하는, 연료 전지 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화의 정부를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 내부 누설의 의심인지, 상기 수소 공급 유로로부터 상기 수소 공급 유로 외부로의 수소 누설인 외부 누설의 의심인지를 판정하고,
    상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 밸브체를 개방하여 상기 수소 공급 유로 내를 제3 압력값까지 가압하는 가압 처리를 행하고,
    상기 가압 처리 후, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 연료 전지 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값이 상기 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하고,
    상기 제3 압력값보다 낮은 경우에, 상기 가압 처리를 행하는, 연료 전지 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서, 상기 제1 판정 시간보다 긴 제3 판정 시간이 경과할 때까지의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 유무를 판정하는, 연료 전지 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 압력 센서가 압력값을 검출하는 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 압력 센서의 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고,
    상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 압력 센서로부터 취득한 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제3 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제3 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고,
    상기 제3 수소 누설 유량과, 상기 센서 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정하는, 연료 전지 시스템.
  10. 제1항, 제2항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 수소 탱크와, 복수의 상기 수소 탱크의 각각으로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 각각 차단하는 복수의 상기 밸브체를 구비하고,
    상기 제어부는, 수소 누설의 유무를 판정한 후, 상기 연료 전지의 시동 시에, 복수의 상기 밸브체 중 하나의 상기 밸브체를 개방한 후, 다른 상기 밸브체를 개방하는, 연료 전지 시스템.
  11. 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서의 수소 누설 판정 방법이며,
    상기 연료 전지의 발전 정지 시에,
    수소를 저장하는 수소 탱크의 밸브체를 폐쇄함과 함께 상기 수소 탱크와 상기 연료 전지를 접속하는 수소 공급 유로 내를 제1 압력값까지 감압하고,
    상기 제1 압력값까지 감압한 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값보다 낮은 제2 압력값까지 감압하고,
    상기 제2 압력값까지 감압한 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 밸브체로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소 누설인 내부 누설의 의심인지 여부를 판정하고,
    상기 내부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값을 상기 제2 압력값까지 감압하는, 수소 누설 판정 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 상기 제1 판정 시간보다 긴 제2 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 검출 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고,
    상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제2 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제2 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고,
    상기 제2 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제2 판정 시간을 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 수소 누설의 의심 있음으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화의 정부를 이용하여, 상기 수소 누설의 의심은, 상기 내부 누설의 의심인지, 상기 수소 공급 유로로부터 상기 수소 공급 유로 외부로의 수소 누설인 외부 누설의 의심인지를 판정하고,
    상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 밸브체를 개방하여 상기 수소 공급 유로 내를 제3 압력값까지 가압하는 가압 처리를 행하고,
    상기 가압 처리 후, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여, 수소 누설의 유무를 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 외부 누설의 의심인 것으로 판정된 경우에, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값이 상기 제3 압력값보다 낮은지 여부를 판정하고,
    상기 제3 압력값보다 낮은 경우에, 상기 가압 처리를 행하는, 수소 누설 판정 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 제1 판정 시간이 경과할 때까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 상기 수소 누설의 의심 유무를 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서, 상기 제1 판정 시간보다 긴 제3 판정 시간이 경과할 때까지의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화를 이용하여 수소 누설의 유무를 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수소 공급 유로 내를 상기 제1 압력값까지 감압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 수소 공급 유로의 용적을 사용하여 산출되는 제1 수소 누설 유량과, 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 검출 오차에 상당하는 압력값의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 상기 수소 누설의 의심 없음으로 판정하고,
    상기 제1 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제1 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설의 의심 있음으로 판정하고,
    상기 수소 공급 유로 내를 상기 제3 압력값까지 가압하고 나서 경과한 시간까지에 있어서의 상기 수소 공급 유로 내의 압력값의 변화량의 절댓값 및 상기 용적을 사용하여 산출되는 제3 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 제3 판정 시간이 경과할 때까지 상기 미리 정해진 값 이하로 된 경우에, 수소 누설 없음으로 판정하고,
    상기 제3 수소 누설 유량과, 상기 오차 상당 유량을 더한 값이, 상기 미리 정해진 값 이하로 되지 않는 경우에, 수소 누설 있음으로 판정하는, 수소 누설 판정 방법.
  19. 제11항, 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 전지 시스템은, 복수의 상기 수소 탱크와, 복수의 상기 수소 탱크의 각각으로부터 상기 수소 공급 유로로의 수소의 공급을 각각 차단하는 복수의 상기 밸브체를 구비하고 있고,
    수소 누설의 유무를 판정한 후, 상기 연료 전지의 시동 시에, 복수의 상기 밸브체 중 하나의 상기 밸브체를 개방한 후, 다른 상기 밸브체를 개방하는, 수소 누설 판정 방법.
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