專利名稱：氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，更具體地說，涉及這樣一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，它利用供給系統(tǒng)從燃料供給箱(供給罐)給該氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)氣體燃料。
背景技術(shù)：
作為一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，已經(jīng)提出的技術(shù)是在燃料電池系統(tǒng)中，既經(jīng)由氫氣循環(huán)通路使從燃料供給系統(tǒng)供應(yīng)給燃料電池的氫循環(huán)，又經(jīng)由氧化劑循環(huán)通路使從氧化劑供給系統(tǒng)供應(yīng)給燃料電池的氧循環(huán)(JP-A-7-240220)。此系統(tǒng)旨在通過利用該循環(huán)通路使在該燃料電池內(nèi)沒有消耗的氫和氧循環(huán)來提高從該燃料供給系統(tǒng)和氧化劑供給系統(tǒng)供應(yīng)的氫和氧的利用率。
這種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)采用由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的循環(huán)泵來循環(huán)氫和氧。轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳感器如解算器通常用在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中以準(zhǔn)確檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳感器用于與氫循環(huán)泵一起使用的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，該傳感器會(huì)由于氫脆等而惡化，使得其不能控制該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，這會(huì)影響該系統(tǒng)的操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)目的是防止由于傳感器惡化而影響該系統(tǒng)的操作。本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的另一目的是判定供給和循環(huán)系統(tǒng)中是否存在異常。本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的再一目的是在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)迅速檢查異常。
為實(shí)現(xiàn)至少一些以上目的，本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)采用以下裝置。
根據(jù)本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)采用從燃料供給箱給燃料電池供應(yīng)氣體燃料的供給系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特征在于該供給系統(tǒng)采用由無傳感器電動(dòng)機(jī)驅(qū)的泵，該無傳感器電動(dòng)機(jī)不具有用以檢測(cè)該電動(dòng)機(jī)的至少轉(zhuǎn)動(dòng)位置的傳感器。
因?yàn)樵摫糜筛鶕?jù)本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)的無傳感器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可防止該傳感器由于氫脆惡化而干擾該系統(tǒng)的操作。
在本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)，供給系統(tǒng)通過經(jīng)由循環(huán)通路使氣體燃料循環(huán)來從燃料供給箱給燃料電池供應(yīng)該氣體燃料。該泵還可以是使氣體燃料在循環(huán)通路內(nèi)循環(huán)的泵。
此外，本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于檢測(cè)與該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的多種不同類型異常的異常檢測(cè)裝置；以及用于當(dāng)在給出啟動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的指令之后到已經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段為止已經(jīng)由異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到無論何種類型的異常預(yù)定次數(shù)時(shí)判定該供給系統(tǒng)中發(fā)生異常的異常判定裝置。因此，可基于在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常迅速檢測(cè)供給系統(tǒng)中的異常。氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)在檢測(cè)異常預(yù)定次數(shù)之后再作出發(fā)生異常的判定的理由是為了判定該異常是在電動(dòng)機(jī)內(nèi)還是在供給系統(tǒng)內(nèi)，以及盡可能減少錯(cuò)誤判定。因此，該預(yù)定次數(shù)可以是任何次數(shù)，只要其至少為二。
在本發(fā)明的可基于與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常判定供給系統(tǒng)內(nèi)的異常的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)，供給系統(tǒng)還可設(shè)置有安裝在泵的輸出側(cè)上的止回閥，異常判定裝置判定該止回閥的粘結(jié)(卡住，阻滯)為該供給系統(tǒng)中的異常。本發(fā)明的這種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于檢測(cè)外部氣溫的外部氣溫檢測(cè)裝置，所述異常判定裝置基于由該外部氣溫檢測(cè)裝置檢測(cè)的外部氣溫判定止回閥是否粘結(jié)。此外，該氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)可設(shè)置有用于檢測(cè)該泵的輸出側(cè)上的壓力的壓力檢測(cè)裝置，所述異常判定裝置基于由該壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)的壓力判定止回閥是否粘結(jié)。按照這些方式通過基于外部氣溫和壓力判定異常，可以相當(dāng)高的準(zhǔn)確度檢測(cè)止回閥是否粘結(jié)。
此外，本發(fā)明的可基于與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常判定供給系統(tǒng)內(nèi)的異常的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于在已經(jīng)由異常判定裝置判定該止回閥中存在異常時(shí)停止所述系統(tǒng)的系統(tǒng)停止裝置。因此，可基于迅速檢測(cè)到的供給系統(tǒng)內(nèi)的異常及早停止該系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的可基于與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常判定供給系統(tǒng)內(nèi)的異常的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于在已經(jīng)由異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到異常時(shí)指示系統(tǒng)重啟，直到由異常判定裝置判定該供給系統(tǒng)中存在異常的重啟指示裝置。因此，可盡可能減少系統(tǒng)由于錯(cuò)誤判定而被停止的情況。
本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于檢測(cè)與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的多種不同類型異常的異常檢測(cè)裝置；以及用于在已經(jīng)由該異常檢測(cè)裝置在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)檢測(cè)到無論何種類型的異常預(yù)定次數(shù)時(shí)停止該系統(tǒng)的系統(tǒng)停止裝置。因此，可在異常發(fā)生時(shí)迅速停止該系統(tǒng)。氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)在檢測(cè)異常預(yù)定次數(shù)之后再作出發(fā)生異常的判定的理由是為了盡可能減少該系統(tǒng)由于錯(cuò)誤判定而被停止的情況。因此，該預(yù)定次數(shù)可以是任何次數(shù)，只要其至少為二。本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)還可設(shè)置有用于在已經(jīng)由異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到異常時(shí)指示該系統(tǒng)重啟，直到系統(tǒng)停止裝置停止該系統(tǒng)的重啟指示裝置。因此，能夠盡可能減少該系統(tǒng)由于錯(cuò)誤判定而被停止的情況。
在本發(fā)明的可基于與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常判定供給系統(tǒng)內(nèi)的異?；蛘呖苫谂c該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常停止該系統(tǒng)的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中，異常檢測(cè)裝置檢測(cè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)的過電流異常、電動(dòng)機(jī)中的元件內(nèi)的短路電流異常以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)的鎖止異常(lock abnormality)中的至少一種異常，作為所述多種異常中的一種異常。


圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出啟動(dòng)時(shí)由ECU50在啟動(dòng)期間執(zhí)行的程序的一個(gè)例子的流程圖；圖3是示意性示出作為燃料電池系統(tǒng)20的修正例的燃料電池系統(tǒng)20B的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；以及圖4是示出在啟動(dòng)期間執(zhí)行的程序的修正例的一個(gè)例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
接著，將描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，此示例性實(shí)施例中的燃料電池系統(tǒng)20設(shè)置有利用在循環(huán)通路30內(nèi)循環(huán)的氫氣與所供給空氣中的氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的燃料電池22。燃料電池系統(tǒng)20還設(shè)置有給循環(huán)通路30供應(yīng)氫氣的氫氣箱(氫氣罐)和控制整個(gè)系統(tǒng)的電子控制單元(以下簡(jiǎn)稱為“ECU”)50。燃料電池系統(tǒng)20還設(shè)置有其它裝置，例如，給燃料電池22供應(yīng)空氣的鼓風(fēng)機(jī)、給該空氣和氫氣增濕的增濕器、使燃料電池22冷卻的冷卻系統(tǒng)、以及將燃料電池22產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換為預(yù)期電壓的直流/直流轉(zhuǎn)換器。但由于這些裝置不是本發(fā)明的核心，所以省略對(duì)它們的詳細(xì)說明和圖示。
在循環(huán)通路30內(nèi)，設(shè)置有給從燃料電池22排出的未反應(yīng)氫氣加壓的泵32以及位于該泵32的輸出側(cè)上且阻止加壓氫氣回流的止回閥36。泵32由不具有用于檢測(cè)該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的傳感器如解算器的無傳感器電動(dòng)機(jī)34驅(qū)動(dòng)。來自直流電源40的直流電經(jīng)由逆變器(變換器)42轉(zhuǎn)換為三相交流電并供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)34。電動(dòng)機(jī)34不具有傳感器的原因是為了防止由于氫脆導(dǎo)致傳感器惡化而不能控制該電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)。此示例性實(shí)施例中采用的直流電源40利用電壓由直流/直流轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)的燃料電池22生成的電力、或者由一系統(tǒng)如采用所調(diào)節(jié)電流充電的二次電池中的燃料電池22生成的電力。
ECU50被構(gòu)造為微處理器，其主要部件是CPU52。除了CPU52外，ECU50還設(shè)置有儲(chǔ)存程序的ROM54、暫時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的RAM56、以及未示出的輸入/輸出口。各種信號(hào)經(jīng)由該輸入口輸入給ECU50，例如，來自IPM傳感器(智能電源單元傳感器)60的信號(hào)和來自電流傳感器62和64的表示相電流Iu和Iv的信號(hào)，其中IPM傳感器60設(shè)在從直流電源40向逆變器42供應(yīng)電力的電力線上并檢測(cè)元件內(nèi)的短路電流，該電流傳感器62和64設(shè)在連接逆變器42與電動(dòng)機(jī)34的三相電力線的u相和v相上。此外，各種信號(hào)經(jīng)由輸出口從ECU50輸出，例如，提供給設(shè)在從氫氣箱24向循環(huán)通路30供應(yīng)氫氣的供給管道內(nèi)的調(diào)節(jié)閥26的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以及提供給逆變器42的切換控制信號(hào)。供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)34的相電流總量(Iu+Iv+Iw)為0，因此通過檢測(cè)作為相電流的u相電流Iu和v相電流Iv，能夠經(jīng)由計(jì)算獲得w相電流Iw。
接著，將描述具有上述構(gòu)造的燃料電池系統(tǒng)20的操作，更具體地說，燃料電池系統(tǒng)20在啟動(dòng)期間檢測(cè)氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的異常的操作，以及燃料電池系統(tǒng)20在已檢測(cè)到異常時(shí)的操作。圖2是示出在已給出啟動(dòng)指令時(shí)由ECU50執(zhí)行的循環(huán)系統(tǒng)啟動(dòng)程序的一個(gè)例子的流程圖。在執(zhí)行此程序時(shí)，ECU50的CPU52首先讀取由電流傳感器62和64檢測(cè)的表示相電流Iu和Iv的信號(hào)以及來自IPM傳感器60的信號(hào)(步驟S100)。然后執(zhí)行檢查，以基于所讀取的相電流Iu和Iv檢測(cè)過電流異常和鎖止異常以及基于所讀取的IPM信號(hào)檢測(cè)元件中的短路電流異常(即，IPM異常)(步驟S110)。過電流異常可利用如基于相電流Iu和Iv和由這些相電流Iu和Iv算出的相電流Iw判定供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)34的有效電流是否比額定值大一預(yù)定值的方法來檢測(cè)。鎖止異?？捎呻S著時(shí)間從啟動(dòng)起經(jīng)過而假定的電動(dòng)機(jī)34的速度與基于相電流Iu和Iv的變化所估算的電動(dòng)機(jī)34的速度之間的差異來檢測(cè)。IPM異?？芍苯佑蓙碜訧PM傳感器60的信號(hào)檢測(cè)。
當(dāng)由過電流異常、鎖止異常及IPM異常的檢測(cè)結(jié)果(步驟S120)判定這些異常中一個(gè)也沒有發(fā)生時(shí)，就判定從給出系統(tǒng)啟動(dòng)指令起是否已經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段(步驟S130)。若還未經(jīng)過該預(yù)定時(shí)間段，流程返回到步驟S100，并重復(fù)對(duì)過電流異常、鎖止異常和IPM異常的檢查。若已經(jīng)過該預(yù)定時(shí)間段，則判定該循環(huán)系統(tǒng)的啟動(dòng)完成且該程序結(jié)束。在此例中該預(yù)定時(shí)間段被設(shè)定為重啟系統(tǒng)預(yù)定次數(shù)并檢查是否發(fā)生過電流異常、鎖止異常或IPM異常(例如，2或3次)所花費(fèi)的時(shí)間加上初始系統(tǒng)啟動(dòng)和檢查的時(shí)間(即，預(yù)定次數(shù)+1)。隨后將更詳細(xì)地說明此預(yù)定次數(shù)。
另一方面，當(dāng)由過電流異常、鎖止異常或IPM異常的檢測(cè)結(jié)果(步驟S120)判定這些異常中的任何一種異常發(fā)生時(shí)，就將異常檢測(cè)次數(shù)N增加值1并判斷該異常檢測(cè)次數(shù)N是否等于或大于閥值Nref(步驟S150)。若異常檢測(cè)次數(shù)N小于閥值Nref，就重啟該系統(tǒng)(步驟S160)且流程返回到步驟S100。若異常檢測(cè)次數(shù)N等于或大于閥值Nref，就停止該系統(tǒng)(步驟S170)且該程序結(jié)束。這里，異常檢測(cè)次數(shù)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)被初始設(shè)定為值0，且閥值Nref被設(shè)定為比在設(shè)定上述預(yù)定時(shí)間段時(shí)采用的系統(tǒng)重啟預(yù)定次數(shù)大或小的值。例如，當(dāng)將該預(yù)定時(shí)間段設(shè)定為檢查是否發(fā)生過電流異常、鎖止異常或IPM異常三次(即，一次在初始啟動(dòng)過程中，兩次在重啟該系統(tǒng)時(shí))所花費(fèi)的時(shí)間時(shí)，閥值Nref被設(shè)定為值2或3?？紤]到閥值Nref與預(yù)定時(shí)間段之間的關(guān)系，以及當(dāng)檢測(cè)到過電流異常、鎖止異常和IPM異常中任何一種異常時(shí)在步驟S160重啟該系統(tǒng)這個(gè)事實(shí)，從給出啟動(dòng)該系統(tǒng)的指令到已經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段，若每次重啟該系統(tǒng)都檢測(cè)到前述任一異常，則異常檢測(cè)次數(shù)N將成為等于或大于閥值Nref的值。
現(xiàn)在考慮止回閥36出于某種原因粘結(jié)例如凍結(jié)使得氫氣不能像應(yīng)該的那樣經(jīng)由泵32在循環(huán)通路30內(nèi)循環(huán)而導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況。在這種情況中，當(dāng)在重啟該系統(tǒng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)34且泵32試圖使從燃料電池22排出的未反應(yīng)氫氣循環(huán)時(shí)，泵32的輸出側(cè)的壓力由于止回閥36粘結(jié)這個(gè)事實(shí)而增大，從而出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)34時(shí)泵32只能以低于通常假定速度的速度轉(zhuǎn)動(dòng)或者其根本不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。在這種情況中，任意判定電動(dòng)機(jī)34中已經(jīng)發(fā)生過電流異常、鎖止異?；騃PM異常中的一種異常。因此，當(dāng)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)判定已經(jīng)發(fā)生與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的過電流異常、鎖止異?；騃PM異常中的一種異常時(shí)，就可以推定氫氣循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生異常。在此示例性實(shí)施例中，通過在系統(tǒng)重啟時(shí)多次檢查與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常，能盡可能減少由于干擾導(dǎo)致的錯(cuò)誤判定，從而提高異常判定的準(zhǔn)確性。若在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)異常檢測(cè)次數(shù)等于閥值Nref，就判定氫氣循環(huán)系統(tǒng)中存在異常并停止該系統(tǒng)。通常，基于預(yù)定次數(shù)(例如，3次)的異常檢測(cè)作出已經(jīng)發(fā)生異常的判定，以防止由于干擾等導(dǎo)致錯(cuò)誤判定。當(dāng)就多種異常作出判定時(shí)，基于對(duì)任一種異常的預(yù)定次數(shù)的異常檢測(cè)作出已經(jīng)發(fā)生異常的判定。當(dāng)止回閥36粘結(jié)時(shí)，任意判定已發(fā)生與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的過電流異常、鎖止異常或IPM異常中的一種異常。因此，當(dāng)采用基于對(duì)任一種異常進(jìn)行三次異常檢測(cè)的判定方法時(shí)，若異常以相等的頻率出現(xiàn)則有必要啟動(dòng)該系統(tǒng)七次，還需要系統(tǒng)啟動(dòng)過程中進(jìn)行異常檢查的時(shí)間。另一方面，在此示例性實(shí)施例中，由于當(dāng)基于三次異常檢測(cè)判定氫氣循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生異常時(shí)就停止該系統(tǒng)，而不管全部三次異常檢測(cè)中是否檢測(cè)到同一異常，所以該系統(tǒng)僅需要重啟兩次。即，根據(jù)該示例性實(shí)施例，可縮短啟動(dòng)過程中對(duì)異常進(jìn)行檢查所需要的時(shí)間。
根據(jù)上述示例性實(shí)施例，由于用以驅(qū)動(dòng)燃料電池系統(tǒng)20內(nèi)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)用泵32的電動(dòng)機(jī)34是無傳感器的，可防止傳感器由于氫脆惡化而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)控制出現(xiàn)故障。結(jié)果，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐用性提高。
此外，對(duì)于根據(jù)此示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20，當(dāng)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對(duì)與電動(dòng)機(jī)34驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常例如過電流異常、鎖止異常或IPM異常執(zhí)行檢查的過程中檢測(cè)到任一異常時(shí)，在重啟預(yù)定次數(shù)之后，當(dāng)基于所進(jìn)行的異常檢測(cè)的次數(shù)判定氫氣循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生異常時(shí)就停止該系統(tǒng)。因此，由于可以在啟動(dòng)時(shí)迅速地完成異常檢查，燃料電池系統(tǒng)20非常適于用在車輛內(nèi)。
對(duì)于根據(jù)此示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20，對(duì)與電動(dòng)機(jī)34驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常例如過電流異常、鎖止異?；騃PM異常執(zhí)行檢查。若檢測(cè)到異常，就重啟該系統(tǒng)。若該系統(tǒng)重啟預(yù)定次數(shù)，就判定氫氣循環(huán)系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)生異常。但是，或者，當(dāng)進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的異常檢測(cè)且所有這些檢測(cè)是針對(duì)同一異常時(shí)，可判定已經(jīng)發(fā)生與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常，當(dāng)進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的異常檢測(cè)且所有這些檢測(cè)不是針對(duì)同一異常時(shí)，可判定氫氣循環(huán)系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)生異常。此外，如示出在圖3中的作為燃料電池系統(tǒng)20的修正例的燃料電池系統(tǒng)20B所示，壓力計(jì)66可設(shè)在泵32的輸出側(cè)上的循環(huán)通路30內(nèi)，以及當(dāng)已檢測(cè)到異常預(yù)定次數(shù)時(shí)，可基于由壓力計(jì)66檢測(cè)到的壓力P判定是與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常還是氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常。在這種情況中，若在已檢測(cè)到異常預(yù)定次數(shù)時(shí)壓力P小于閥值Pref，該閥值Pref被設(shè)定為比在氫氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)無異常時(shí)假定的壓力大的值，可判定是與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常，并且若該壓力P等于或大于閥值Pref，可判定是由于止回閥36粘結(jié)而導(dǎo)致的氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常。同時(shí)，如示出在圖3中的修正燃料電池系統(tǒng)20B所示，外部氣溫傳感器68可設(shè)在該系統(tǒng)內(nèi)，以及當(dāng)已檢測(cè)到異常預(yù)定次數(shù)時(shí)，可基于由外部氣溫傳感器68檢測(cè)到的外部氣溫T判定是與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常還是氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常。在這種情況中，若在已檢測(cè)到異常預(yù)定次數(shù)時(shí)外部氣溫T等于或低于預(yù)定溫度Tref，該預(yù)定溫度Tref被設(shè)定為比止回閥36凍結(jié)時(shí)假定的溫度低的溫度，可判定是由于止回閥36凍結(jié)發(fā)生粘結(jié)而導(dǎo)致的氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常，以及若該外部氣溫T高于該預(yù)定溫度Tref，可判定是由于除凍結(jié)以外的其它原因?qū)е碌臍錃庋h(huán)系統(tǒng)中的異常或者是與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常。當(dāng)考慮循環(huán)通路30內(nèi)、泵32的輸出側(cè)上的壓力P或者外部氣溫T進(jìn)行異常判定時(shí)，可執(zhí)行圖4所示啟動(dòng)程序以替換圖2所示啟動(dòng)程序。在圖4所示啟動(dòng)程序中，當(dāng)異常檢測(cè)次數(shù)N等于或大于閥值Nref且外部氣溫T等于或低于預(yù)定溫度Tref時(shí)(步驟S270)，或者該外部氣溫T高于預(yù)定溫度Tref但循環(huán)通路30內(nèi)、泵32的輸出側(cè)上的壓力P等于或大于閥值Pref時(shí)(步驟S280)，判定是由于止回閥36粘結(jié)而導(dǎo)致的氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常(步驟S290)并停止該系統(tǒng)(步驟S310)。當(dāng)外部氣溫T高于預(yù)定溫度Tref且循環(huán)通路30內(nèi)、泵32的輸出側(cè)上的壓力P小于閥值Pref時(shí)，判定是與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常(步驟S300)并停止該系統(tǒng)(步驟S310)。因此，可判定一種異常是氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常還是與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常，便于對(duì)該異常作出適當(dāng)回應(yīng)。
根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20判定作為與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的異常的過電流異常、鎖止異常和IPM異常。燃料電池系統(tǒng)20也可判斷其它異常，只要它們與電動(dòng)機(jī)34的驅(qū)動(dòng)相關(guān)并且是由于氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常而發(fā)生的。還可使燃料電池系統(tǒng)20僅檢查過電流異常、鎖止異常和IPM異常中的一種或兩種異常。
根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20用于氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常?；蛘撸O(shè)置有將作為氧化劑的純氧循環(huán)給燃料電池22的氧氣循環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)還能用于氧氣循環(huán)異常。此外，盡管根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)20用于氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的異常，但其還可用于氫氣供給系統(tǒng)中的異常。
在上述示例性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)用于燃料電池系統(tǒng)，但只要本發(fā)明的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源利用氫氣產(chǎn)生動(dòng)力，其不限于燃料電池系統(tǒng)，例如可以是氫發(fā)動(dòng)機(jī)。
盡管這里已參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言許多修正和變型都是顯而易見的。相應(yīng)地，所有這些修正和變型都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，它設(shè)置有從燃料供給箱向氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源供應(yīng)氣體燃料的供給系統(tǒng)，其特征在于，所述氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括設(shè)置在所述供給系統(tǒng)內(nèi)的由無傳感器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵，所述無傳感器電動(dòng)機(jī)不具有用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的至少轉(zhuǎn)動(dòng)位置的傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述供給系統(tǒng)經(jīng)由循環(huán)通路使從所述燃料供給箱供應(yīng)到所述氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的氣體燃料循環(huán)，以便將氣體燃料供應(yīng)到所述氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，并且所述泵使氣體燃料在所述循環(huán)通路內(nèi)循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還包括用于檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)相關(guān)的多種不同類型異常的異常檢測(cè)裝置；和用于當(dāng)在給出啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的指令之后到已經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段為止已經(jīng)由所述異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到無論何種類型的異常預(yù)定次數(shù)時(shí)判定所述供給系統(tǒng)中發(fā)生異常的異常判定裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述供給系統(tǒng)設(shè)置有安裝在所述泵的輸出側(cè)上的止回閥，所述異常判定裝置判定所述止回閥的粘結(jié)為所述供給系統(tǒng)中的異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還設(shè)置有用于檢測(cè)外部氣溫的外部氣溫檢測(cè)裝置，所述異常判定裝置基于由所述外部氣溫檢測(cè)裝置檢測(cè)的外部氣溫判定所述止回閥是否粘結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還設(shè)置有用于檢測(cè)所述泵的輸出側(cè)上的壓力的壓力檢測(cè)裝置，所述異常判定裝置基于由所述壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)的壓力判定所述止回閥是否粘結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還包括用于在已經(jīng)由所述異常判定裝置判定所述止回閥中存在異常時(shí)停止所述系統(tǒng)的系統(tǒng)停止裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還包括重啟指示裝置，該重啟指示裝置用于在已經(jīng)由所述異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到異常時(shí)指示所述系統(tǒng)重啟，直到由所述異常判定裝置判定所述供給系統(tǒng)中存在異常。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還包括用于檢測(cè)與所述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的多種不同類型異常的異常檢測(cè)裝置；和用于在已經(jīng)由所述異常檢測(cè)裝置在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)檢測(cè)到無論何種類型的異常預(yù)定次數(shù)時(shí)停止所述系統(tǒng)的系統(tǒng)停止裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它還包括重啟指示裝置，該重啟指示裝置用于在已經(jīng)由所述異常檢測(cè)裝置檢測(cè)到異常時(shí)指示所述系統(tǒng)重啟，直到由所述系統(tǒng)停止裝置停止所述系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項(xiàng)所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述異常檢測(cè)裝置檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)的過電流異常、所述電動(dòng)機(jī)中的元件內(nèi)的短路電流異常以及所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)的鎖止異常中的至少一種異常，作為所述多種異常中的一種異常。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源是燃料電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)是氫發(fā)動(dòng)機(jī)。
14.一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它包括從燃料供給箱向氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源供應(yīng)氣體燃料的供給系統(tǒng)；和設(shè)置在所述供給系統(tǒng)內(nèi)的由無傳感器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵，所述無傳感器電動(dòng)機(jī)不具有用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的至少轉(zhuǎn)動(dòng)位置的傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。該氫驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的一種形式是設(shè)置有從燃料供給箱(24)給燃料電池(22)供應(yīng)氣體燃料的供給系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)(20)，其特征在于，泵(32)設(shè)在該供給系統(tǒng)內(nèi)，該泵由無傳感器電動(dòng)機(jī)(34)驅(qū)動(dòng)，該無傳感器電動(dòng)機(jī)不具有用以檢測(cè)該電動(dòng)機(jī)(34)的至少轉(zhuǎn)動(dòng)位置的傳感器。
文檔編號(hào)F02B43/10GK1930713SQ200380102277
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者石川哲浩, 佐藤仁, 兵庫隆 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)