[发明专利]燃料电池系统、配备有燃料电池系统的移动体、和用于燃料电池系统的异常判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将喷射器合并到其供气系统内的燃料电池系统，涉及一种配备这样的燃料电池系统的移动体，并且涉及一种用于这样的燃料电池系统的异常判断方法。

背景技术

当今，正在提出并且应用包括燃料电池的燃料电池系统，所述燃料电池通过接收反应气体(燃料气体和氧化气体)的供给而进行发电。在这样的燃料电池系统中，包括燃料供给流路，所述燃料供给流路将燃料气体从燃料供给源例如氢罐或类似物提供至燃料电池内。

并且，通常，当由燃料供给源(例如，压力为70MPa的高压气体罐)提供的燃料气体的压力特别高时，在燃料供给流路内设置有压力调节阀(调节器)，其将此供给压力降低至恒定值(例如，参见公开的日本专利申请No.JP-A-2004-342386)。

然而，利用在日本专利申请公开No.JP-A-2004-342386中描述的压力调节阀，利用此结构，因为燃料气体的供应压力是恒定的，所以难以根据驱动情况快速地改变燃料气体的供应压力(换句话说，响应较慢)。此外，不能执行非常精确的压力调节，比如使目标压力变化经过多个阶段。

此外，对于为高供应压力的燃料供给源设置的燃料供给流路，检测此燃料供给系统内的任何异常是十分重要的，并且，作为检测这类异常的方法，具有通过压降等实现的压力调节器故障检测方法。然而，对于此检测方法，需要关闭压力调节阀，以封闭系统并稳定系统压力。由此，在燃料电池发电时难以进行异常检测，或者，这样的异常检测可能花费较长的时间，这是不希望的。

为此，对于系统来说，存在这样的需求：根据燃料电池的运行状态以适当的方式改变燃料气体的供应压力，此外，利用此方案，可以对气体供应系统快速地进行异常检测，即使燃料电池发电时也是如此。

发明内容

本发明的目的是提供一种这样的技术，即，利用所述技术，可以根据燃料电池的运行状态以恰当的方式改变反应气体的供应压力，此外，利用所述技术，能够以简单的方式对气体供应系统进行异常检测，即使燃料电池发电时也是如此。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池；喷射器，其设置在气体供应系统内，用于提供反应气体至燃料电池，并且，其调节位于此气体供应系统的上游侧的反应气体的状态并将已调节的反应气体提供至其下游侧；以及用于根据燃料电池的运行状态控制喷射器的控制装置。此燃料电池系统包括判断装置，用于基于喷射器的目标操作量以及气体供应系统内检测到的物理量，判断气体供应系统内异常是否存在。

根据本发明的第一方面，可以根据燃料电池的运行状态(燃料电池的发电量(其电功率、电流和电压)、燃料电池的温度、燃料电池系统的异常状态、燃料电池主体的异常状态等)，设置喷射器的运行状态(喷射器的阀的开启量(其气体通道区域)、喷射器的阀的开启时间(气体的喷射时间)等)。因此，可以根据燃料电池的运行状态以适当的方式改变燃料气体的供应压力，并且，可以提高其响应性能。

此外，判断装置基于喷射器的目标操作量(例如目标开启量，目标阀门开启时间期间、目标压力、目标流量、目标喷射量、或目标喷射时间期间)和检测到的气体供应系统的物理量(例如检测到的压力、检测到的温度、检测到的流量、或这些参数的变化量)，判断气体供应系统内异常是否存在。由此，可以快速地检测气体供应系统内的异常，即使燃料电池发电时也是如此。

在此燃料电池系统中，还可以包括用于检测气体供应系统内的压力的压力检测装置。此外，对于判断装置来说，基于喷射器的目标喷射量和检测到的气体供应系统内的压力判断气体供应系统内异常是否存在也是可接受的。

需要理解的是，反应气体的状态是指流量、压力、温度、摩尔浓度、和/或反应气体的类似参数，并且特别地，其包括其流量和其压力中的至少一个。

当采用此结构时，判断装置实际上是基于来自压力检测装置的检测结果测量喷射器的下游侧的压力。通过这样做，可以基于此气压变化的实际测量值和喷射器的目标喷射量，精确地判断气体供应系统内异常是否存在。

此外，在此燃料电池系统内，控制装置可以配备有修正功能，即基于已从喷射器的目标喷射量中获得的估计压力和在气体供应系统中检测到的压力之间的差修正喷射器的目标喷射量。

当采用此结构时，可以对气体供应系统执行更精确的异常检测，而与喷射器或压力检测装置或类似物之间的个体差异无关，或者是与它们由于时间推移而导致的变化无关。

此外，在此燃料电池系统内，气体供应系统可以是氢气供应系统，其供给氢至燃料电池。