專利名稱：異常判斷設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)等的異常判斷設備，并且更具體地， 涉及一種用于提高判斷準確度的技術。
背景技術：
由于燃料電池系統(tǒng)使用燃料氣體，已經(jīng)提供了很多裝置來判斷系統(tǒng)異常。例如，日本專利申請公開No.2004-139842中公開了一種氫泄 漏檢測系統(tǒng)，其構成為在車輛速度低于預定值的情況下，通過氫泄漏 傳感器來檢測氫泄漏，并且在車輛速度等于或高于預定值的情況下， 基于燃料電池的發(fā)電電流的理論值(其依據(jù)供應到燃料電池的氫的量 來計算)和燃料電池的實際發(fā)電電流值之間的相互關系測量氫泄漏。 而且，日本專利申請公開No.2003-308866中公開了一種氣體泄漏檢測 設備，其構成為通過壓力表檢測燃料氣體循環(huán)供應系統(tǒng)的封閉區(qū)域內(nèi) 的壓力，并且在壓力表的檢測結果指出壓力以等于或高于給定參考值 的速度下降的情況下，判斷已經(jīng)產(chǎn)生了燃料氣體泄漏。
所有背景技術中涉及的設備，將來自一些檢測設備的測量值和比 較值相比較，并且最后根據(jù)比較結果判斷氫泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
但是，自然可以預料到用于掌握(grasp)燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)的檢測 設備本身出現(xiàn)故障或失靈。另外，檢測設備的準確度變化并且基于一 種檢測原理和檢測程序的判斷是不完美的，并且某種程度上有錯誤檢 測的可能性。例如，下列情況，由于存在于傳感器中的局部氫氣的濃 度被檢測，即使當氫氣傳感器本身正常時，也不能說其為整個系統(tǒng)正 確地指示了氫氣泄漏狀態(tài)。另外，在判斷出氣體泄漏作為管道中壓力
下降的結果的情況下，在由于某些外部干擾導致傳感器壓力波動的情 況下會存在錯誤判斷的可能性。
另外，作為影響系統(tǒng)狀態(tài)的部件故障的結果，即使當檢測設備正 常操作時，也存在測量到異常系統(tǒng)狀態(tài)的可能性。例如，有燃料截止 閥的打開故障、手控閥故障以及過濾器和管道堵塞等的可能性。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以準確檢測系統(tǒng)中的異常狀態(tài) 且獲得準確結果的異常判斷設備。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括用于判斷系統(tǒng)異常的多個異常判 斷裝置，其中在由多個異常判斷裝置判斷出異常的情況下，系統(tǒng)被判 斷為異常。
根據(jù)上述結構，設置多個異常判斷裝置，并且通過不僅一個異常 判斷裝置而是多個異常判斷裝置判斷異常，才第一次判斷出系統(tǒng)異常。 由于該原因，即使由一個異常判斷裝置的局部異常狀態(tài)判斷或有故障 的情況下，最終判斷也不是基于該單獨的異常做出的，因為進行至少 一個其它異常判斷，所以可以消除錯誤判斷，并且使高準確度判斷成 為可能。
這里，多個異常判斷裝置優(yōu)選具有相互不同的檢測設備來檢測系 統(tǒng)狀態(tài)。在基于由檢測設備檢測的系統(tǒng)狀態(tài)進行異常判斷的情況下， 異常水平的系統(tǒng)狀態(tài)有時是由于檢測設備的位置或其故障或失靈而造 成的?；谠撌聦?，依據(jù)本發(fā)明，即使當由一個檢測設備判斷了系統(tǒng) 異常時，還進行通過另外檢測設備的系統(tǒng)狀態(tài)檢測，并且因此可以進 行高準確性的異常判斷，而限制錯誤判斷的可能性。這里，多個檢測 設備也可以基于相同的檢測原理操作。 一個例子是所有的檢測設備都 是檢測壓力的壓力傳感器的情況。另外，多個檢測設備優(yōu)選基于相互 不同的檢測原理操作。這是因為，當檢測原理相同時，在檢測設備位
于接近檢測點的情況下，存在局部的不利影響的可能性，但是如果檢 測設備的原理不同，則局部的不利影響僅作用于一側的可能性高。這 種情況例如是一個檢測設備是氣體濃度傳感器而其余是壓力傳感器的 情況。
這里，優(yōu)選多個異常判斷裝置具有相互不同的系統(tǒng)異常判斷方法。 這是因為在檢測錯誤地檢測到異常的一種情況下，即使系統(tǒng)正常操作， 也可能認為系統(tǒng)的任何組成元件(部件)發(fā)生故障或缺陷，但是，如 果按照本發(fā)明判斷程序相互不同，在異常判斷中利用不同組成元件的 可能性高，并且可以使一個組成元件對異常判斷的影響最小化。
這里，本發(fā)明包括第一檢測設備和第二檢測設備，其中第一檢測 設備可以構成為包括位于燃料電池系統(tǒng)外部的檢測部分，且第二檢測 設備可以構成為包括位于燃料電池系統(tǒng)的氣體管道內(nèi)部的檢測部分。 利用這種結構，由于通過結合系統(tǒng)外部的異常判斷和系統(tǒng)內(nèi)部的氣體 管道中的異常，如果確實發(fā)生了異常，則此時系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部都 檢測到異常，如果只有其中一個判斷為異常，則可以認為異常被錯誤 地判斷和有其它原因。因此，檢測設備的布置對局部異常狀態(tài)沒有影 響，并且對正確地判斷異常是有利的。
本發(fā)明包括用于判斷系統(tǒng)異常的第一異常判斷裝置，用于判斷系 統(tǒng)異常的第二異常判斷裝置，并且第二異常判斷裝置至少在關于檢測 設備或異常判斷程序上與第一異常判斷裝置不同；以及判斷裝置，該 判斷裝置在由第一異常判斷裝置判斷出存在異常的情況下，利用第二 異常判斷裝置執(zhí)行異常判斷，并且在由第二異常判斷裝置也判斷出存 在異常的情況下，判斷系統(tǒng)存在異常。
依據(jù)本發(fā)明，在由第一和第二異常判斷裝置判斷出存在異常以后， 第一次判斷出存在系統(tǒng)異常。結果，即使當存在局部異常狀態(tài)判斷或 任一異常判斷裝置發(fā)生了故障時，最終判斷不是基于該單個異常做出
的，除非由另外的異常判斷裝置也判斷存在異常，才判斷存在系統(tǒng)異 常。因此，消除了錯誤判斷，并且高準確性的異常判斷成為可能。具 體地，第一和第二異常判斷裝置在檢測設備或判斷裝置上相互不同。 一個檢測設備在其自身位置上檢測異常狀態(tài)和故障或缺陷產(chǎn)生。另外， 一個判斷程序檢測作為故障或系統(tǒng)組成元件缺陷的結果的異常狀態(tài)。 但是，依據(jù)本發(fā)明，由于在這種情況下必需使用另一檢測設備或判斷 程序，可將錯誤判斷降低到最小且可以進行高準確性的異常判斷。
例如，本發(fā)明包括以下設備作為所述第一異常判斷裝置a)檢測 設備，它檢測所述燃料電池系統(tǒng)外部的燃料氣體濃度；和b)第一判斷 設備，它在由所述檢測設備檢測到的所述燃料氣體濃度等于或大于預 定值的情況下，判斷存在異常，并且包括以下裝置/設備作為所述第二 異常判斷裝置..C)密封裝置，它用于密封所述燃料氣體管道的壓力； 和d)第二判斷設備，它在由所述密封裝置密封的所述燃料氣體管道中 的所述壓力的變化等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，其中 在由所述第一判斷設備判斷出存在異常的情況下，所述判斷裝置啟動 所述第二異常判斷裝置。
利用上面的結構，在高燃料氣體濃度的情況下， 一旦第一異常判 斷裝置已經(jīng)判斷出存在異常，第二異常判斷裝置也被啟動，在密封的 燃料氣體管道中壓力差大的情況下，第一次判斷出存在系統(tǒng)異常。因
此，在非常局部的氫氣聚積的情況下，即使由第一異常判斷裝置判斷 出異常，由于在燃料氣體管道中沒有發(fā)生異常的壓力下降，因而可防 止錯誤判斷。另外，在確實發(fā)生了從燃料氣體管道的氣體泄漏且外部 燃料氣體濃度發(fā)生異常的情況下，因為在燃料氣體管道中也發(fā)生異常 的壓力下降，可正確地進行氣體泄漏的判斷。
例如，本發(fā)明包括包括以下裝置/設備作為所述第一異常判斷裝 置e)密封裝置，它用于密封所述燃料氣體管道的壓力；f)檢測設備， 它檢測由所述密封裝置密封的所述燃料氣體管道的所述壓力；和g)第
一判斷設備，它在由所述密封裝置密封的所述燃料氣體管道中的所述 壓力的變化等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，并且包括以 下裝置/設備作為所述第二異常判斷裝置h)發(fā)電控制裝置，它用于改 變所述燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)；和i)第二判斷設備，它在當發(fā)電量 被所述發(fā)電控制裝置限制時的所述燃料氣體管道的所述壓力等于或小 于預定值的情況下，判斷存在異常，其中在由所述第一判斷設備判斷 出存在異常的情況下，所述判斷裝置啟動所述第二異常判斷裝置。
依據(jù)上面的結構， 一旦由第一異常判斷裝置判斷出在燃料氣體管 道中壓力下降存在異常，第二異常判斷裝置也被啟動，并且監(jiān)視發(fā)電 受限制狀態(tài)下的壓力。如果壓力異常，第一次判斷出存在系統(tǒng)異常。 因此，即使當由于燃料電池的附件的操作，燃料氣體管道中正常產(chǎn)生 的壓力波動導致通過第一異常判斷裝置判斷出存在異常，只要通過第 二異常判斷裝置排除了壓力波動的產(chǎn)生，則壓力不處于異常狀態(tài)并且 可以防止錯誤判斷。在由于從燃料氣體管道的氣體泄漏，結果觀測到 壓力下降的情況下，由于這表示發(fā)電量受限制狀態(tài)下壓力異常下降的 狀態(tài)，在這種情況下系統(tǒng)異常被正確地判斷出。
這里，異常判斷設備優(yōu)選還包括用于在由第一異常判斷裝置判斷 出存在異常之后并且在由第二異常判斷裝置進行異常判斷之前，用于 升高燃料氣體管道壓力的裝置。利用這種結構，在第一異常判斷期間 燃料氣體管道中壓力相對低的情況下，壓力被升高然后執(zhí)行第二異常 判斷并且可以更清楚地判斷壓力(改變)狀態(tài)。
這里，在第一異常判斷裝置判斷出存在異常之后并且在第二異常 判斷裝置進行異常判斷之前，優(yōu)選使涉及異常判斷的系統(tǒng)組成元件再 次操作。有時由于系統(tǒng)組成元件的故障而產(chǎn)生錯誤判斷，并且當個別 組成元件再次操作時，也就是說，經(jīng)過更新操作，這些組成元件的操 作狀態(tài)恢復為正常。依據(jù)這種結構，在一旦判斷為異常的情況下，涉 及異常判斷的組成元件被更新且因此在第二異常判斷中操作恢復到正
常，并且可以防止系統(tǒng)存在異常的錯誤判斷。再次操作(更新操作)
意味著，例如組成元件是閥的情況下，閥震動(shake)以打開和關閉它們。
這里，在由第二異常判斷裝置判斷存在異常的情況下，判斷裝置 優(yōu)選停止燃料電池系統(tǒng)。這是因為如果通過第二異常判斷裝置判斷為 異常，則系統(tǒng)異常的可能性很高，因此適于停止系統(tǒng)。


圖1是表示本發(fā)明異常判斷設備的原理的方框圖-，
圖2是表示本發(fā)明異常判斷方法的原理的流程圖； 圖3是第一實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖； 圖4是說明第一實施例的異常判斷方法的流程圖； 圖5是說明第二實施例的異常判斷方法的流程圖； 圖6是第三實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖； 圖7是第四實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖；和 圖8是說明第四實施例的異常判斷方法的流程圖。
具體實施例方式
將基于附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。下面的實施例起解釋本發(fā) 明的作用，并且本發(fā)明可以多種變型來實施，而不限于下面的實施例。
本發(fā)明原理的描述
現(xiàn)在將參考圖1的系統(tǒng)方框圖和圖2的流程圖描述本發(fā)明的原理。
如圖1所示，本發(fā)明的異常判斷設備101包括多個異常判斷裝置 110、 120...ln0 (其中n是自然數(shù))，并且構成為在由多個異常判斷裝 置判斷為異常的情況下判斷系統(tǒng)異常。
各個異常判斷裝置110、 120...1n0中的每一個分別包括檢測設備 111、 121...lnl，并且檢測要被檢查的系統(tǒng)SYS的系統(tǒng)狀態(tài)。各個異常 判斷裝置110、120...1n0構成為通過各個獨立的判斷程序U2、122…ln2 判斷被檢測的系統(tǒng)狀態(tài)是否異常，并且輸出異常判斷裝置的結果，也 就是系統(tǒng)狀態(tài)是正常(OK)或異常(NG)。判斷裝置102構成為從多 個異常判斷裝置110、 120...lnO中輸入判斷結果，并且在由多個異常 判斷裝置的任一個判斷出異常存在的情況下，輸出系統(tǒng)異常(NG)，或， 否則輸出正常(OK)作為最終的判斷結果。
優(yōu)選這些設備111、 121...1nl是不同的。各個檢測設備更優(yōu)選具 有不同的檢測原理。例如，氣體濃度的檢測和氣體壓力的檢測具有不 同的檢測原理。也可以如此構成，使得所檢測的物理值不同。當在多 個檢測設備中采用相同檢測原理時，存在這種可能，即作用在一個檢 測設備上的一個主要因素的影響也作用在其它檢測設備上。這是因為， 如果檢測設備的檢測原理不同，則如下情況的概率高，即僅作用在一 個檢測設備的原理將不作用在基于其它檢測原理的檢測設備上。 一個 例子是一個檢測設備是氣體濃度傳感器而其余是壓力傳感器的情況。
另外，雖然檢測原理在多個檢測設備之間可以是相同的(例如在 相同的濃度傳感器的情況下)，但檢測設備的位置(安裝位置)也可以 不同。這是因為如果檢測設備的位置不同，在某些位置的局部狀態(tài)值 的異常不影響多個檢測設備。
進一步，多個檢測設備之間的檢測原理可以相同，并且可以是具 有相同安裝位置的多個檢測設備。這是因為出現(xiàn)在一個檢測設備中的 失效或故障同時在另一個檢測設備中出現(xiàn)的可能性非常小。
另外，優(yōu)選各個異常判斷裝置的判斷裝置112、 122...ln2具有不
同的判斷程序。在一個判斷程序中，通過利用要被檢查的系統(tǒng)SYS的 一些組成元件(部件)來進行異常判斷，或受到一些組成元件的影響, 但是被判斷為異常的一個原因有時是在組成元件中出現(xiàn)了故障或缺 陷。如果判斷裝置相互不同，利用不同的組成元件進行異常判斷，因 而受到不同組成元件影響的可能性提高。因此，特定組成元件在異常 判斷上的影響小，并且因此特定組成元件有問題時的影響可以減少。
圖2表示用于按順序執(zhí)行異常判斷的情況下的流程圖。
如圖2所示，在實施本發(fā)明的情況下，首先由異常判斷裝置110 進行第一異常判斷處理(Sl)。通過檢測設備111讀取要被檢查的系統(tǒng)SYS的系統(tǒng)狀態(tài)，并且根據(jù)判斷程序112判斷系統(tǒng)狀態(tài)是異?；蛘?。
如果作為結果，判斷出系統(tǒng)狀態(tài)為正常(S2:否)，省略下面的處理， 但是，如果判斷處理的結果被判斷為異常(S2:是)，接下來啟動第二異常判斷處理。
通過不同于異常判斷裝置110的異常判斷裝置120進行第二異常 判斷處理(S3)。按照第一異常判斷處理，通過檢測設備121讀取要被 檢查的系統(tǒng)SYS的系統(tǒng)狀態(tài)。在檢測原理和/或安裝位置上，檢測設備 121不同于檢測設備111。然后根據(jù)判斷程序122，判斷如此讀取的系 統(tǒng)狀態(tài)是異?；蛘！Ｅ袛喑绦?22不同于判斷程序112，并且涉及通 過不同組成元件之間的合作來進行判斷。如果系統(tǒng)判斷結果為正常 (S4:否)，省略下面的處理。但是，如果判斷處理的結果被判斷為異 常(S4:是)，則還要啟動第三或接下來的異常判斷處理。
異常判斷處理有可能進行到直到最大第n次異常判斷處理(S5)， 根據(jù)第n次異常判斷處理，要被檢査的系統(tǒng)SYS的系統(tǒng)狀態(tài)由異常判 斷裝置lnO的檢測設備lnl讀取，并且根據(jù)判斷程序ln2，系統(tǒng)狀態(tài)被 判斷為異?；蛘?。如果作為結果，系統(tǒng)狀態(tài)被判斷為正常(S6:否)， 則最終判斷系統(tǒng)狀態(tài)為正常，但是，如果判斷處理的結果被判斷為不 同(S6:是)，則這里第一次判斷出系統(tǒng)狀態(tài)是異常的，并且相應于該 異常來采取特殊措施(S7)。
如前面提到的，在來自兩個或多個或所有多個異常判斷裝置110、 120...1n0判斷結果是異常的情況下，異常判斷設備101能夠確定系統(tǒng) 異常。異常判斷裝置的使用數(shù)量可以通過在要被檢查的系統(tǒng)SYS中的 準確性和允許檢查的時間之間的良好平衡來確定。實踐說明，在多數(shù) 情況下，兩個異常判斷裝置是足夠的，這是因為在兩個異常判斷裝置 均判斷異常存在的情況下，才確定系統(tǒng)異常。
在使用兩個異常判斷處理的情況下，假設兩個異常判斷裝置是第 一異常判斷裝置110和第二異常判斷裝置120。在通過第一異常裝置110 判斷為異常狀態(tài)的情況下，判斷裝置102通過第二異常判斷裝置120 執(zhí)行異常判斷，并且通過第二異常判斷裝置120也判斷為異常狀態(tài)的 情況下，判斷存在系統(tǒng)異常。
因此，依據(jù)本發(fā)明，不會僅基于任一異常判斷裝置異常的局部異
常狀態(tài)或其失效來進行最終判斷。相反，只有通過另一異常判斷裝置 判斷了異常才確定系統(tǒng)異常。因此，沒有錯誤判斷的高準確度異常判
斷是可能的。
在用于第一異常判斷裝置no和第二異常判斷裝置120的任一檢 測設備111和121或判斷程序112和122不同的情況下，例如，即使由 于檢測設備的位置或其失誤或故障檢測到異常狀態(tài)，并且即使在一個 判斷程序中，作為系統(tǒng)組成元件中故障或缺陷的結果，檢測到異常狀 態(tài)，因為必需使用另一檢測設備和判斷程序，可以使錯誤判斷盡可能 地最小化。下面的實施例作為基于此原理的本發(fā)明的組合的一部分的 示例。
第一實施例
本發(fā)明的第一實施例涉及一種安裝在作為移動體的汽車上的燃料 電池系統(tǒng)200，并且涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)構成為可以使用氫氣(燃料 氣體、汽化燃氣)，氫氣由作為液體燃料的液態(tài)氫和作為氣態(tài)燃料的液
態(tài)氫產(chǎn)生。第一實施例是異常判斷設備的構成示例，具體地，進行基 于氫氣的檢測精度的第一異常判斷處理和進行基于燃料氣體管道的檢 測壓力的第二異常判斷處理。
圖1表示包括本發(fā)明的異常判斷設備的燃料電池系統(tǒng)200的方框圖。
如圖1所示，燃料電池系統(tǒng)200包括在燃料電池100中，供應 氫氣的氫氣供應系統(tǒng)1、供應作為氧化氣體的空氣的空氣供應系統(tǒng)2、 控制燃料電池系統(tǒng)200的控制部分3、以及電能系統(tǒng)4，其對燃料電池 IOO產(chǎn)生的電能進行充電和放電。
氫氣供應系統(tǒng)1被構成為包括燃料充填管道10、燃料箱II至14、 箱連接管15、燃料氣體管道16、氣-液分離器17和循環(huán)泵18。在圖1 中，在內(nèi)部壓力已經(jīng)升高到固定值的情況下減少內(nèi)部壓力的安全閥、 防止氫氣逆流的逆流防止閥、用于調(diào)整的手動地打開和關閉的手控閥 和過濾雜質(zhì)的過濾器等沒有在圖中示出或標示。
燃料箱11至14包括真空雙重結構，并且可以存儲具有極低沸點 (約20K)的液體氫，以及擁有耐壓結構，允許由液體氫(汽化燃氣) 產(chǎn)生的氫氣存儲直到相當程度的高壓力。各個燃料箱11至14都設置 有用于測量內(nèi)部氫氣溫度的溫度傳感器tl至t4。燃料充填管道10是連 接燃料充填入口 Fl和并聯(lián)的燃料箱11至14的高壓管道。各個燃料箱 包括過濾器、手控閥和多個逆流防止閥，并且可以過濾供應的液體燃 料以及防止其逆流。
氫氣平行地從每個箱11至14通過過濾器、截止閥Gl至G4、手 控閥和調(diào)節(jié)閥R1至R4供應到燃料氣體管道15。作為有過濾器的結果， 箱內(nèi)的雜質(zhì)被濾去。截止闊Gl至G4構成為通過控制部分3的控制可 以打開和關閉，并且使得當閥打開時內(nèi)部氫氣被供應。調(diào)節(jié)閥Rl至R4構成為通過對高壓的第一側氫氣降低壓力到固定的第二側壓力(中
間壓力)來供應氫氣。壓力傳感器pl至p4設置在調(diào)節(jié)闊的第一側， 并且能夠測量氫氣的供應壓力，并且在作為主停止閥的截止閥Gl至 G 4打開的情況下測量燃料箱的內(nèi)部壓力。
燃料氣體管道15連接到燃料氣體管道16，由此整體地將來自各 個燃料箱11至14的氫氣聚集在一起。然后壓力傳感器p10能夠檢測 已經(jīng)被聚集到一起的燃料氣體管道15內(nèi)的壓力。從上游起，按順序燃 料氣體管道16設置有調(diào)節(jié)閥RIO、手控閥、調(diào)節(jié)閥Rll和截止閥Ll。 在進一步減少燃料氣體管道15的壓力到第二側壓力后，調(diào)節(jié)閥R10輸 出燃料氣體管道15的中間壓力。然后壓力傳感器10通過手控閥檢測 調(diào)節(jié)閥R10的第二側壓力。然后在輸出氫氣前，調(diào)節(jié)閥R11使氫氣降 低壓力到等于可供應到燃料電池的水平?？刂崎yLl可以通過控制部分 3進行控制，并且當打開時，氫氣供應到燃料電池100以影響發(fā)電，并 且當關閉時，隨著電能的產(chǎn)生，氫氣對燃料電池的供應停止。燃料氣 體管道16包括壓力傳感器pll和p12。壓力傳感器pll檢測燃料氣體 管道16中從調(diào)節(jié)閥R10到R11段的內(nèi)部壓力，并且壓力傳感器pl2檢 測從調(diào)節(jié)閥Rll到燃料電池100這部分的壓力。
另外，調(diào)節(jié)闊R10和R11重疊以應對密封缺陷，并且兩個調(diào)節(jié)器 在第二側都設置有安全閥，用于在管道內(nèi)部的壓力達到或超過預定壓 力的情況下降低壓力。
燃料電池100包括通過將多個稱為單位電池的電能產(chǎn)生結構體堆 疊起來的堆疊結構。各個單位電池具有通過將稱為MEA (薄膜電極組 件)的電能產(chǎn)生體夾在分離器對之間而獲得的結構，分離器對上設置 有氫氣、空氣和冷卻液流動路徑。MEA通過將聚合物電解膜夾在兩個 電極、即陽極和陰極之間而形成。陽極具有設置在多孔支持層上的陽 極催化層，并且陰極具有設置在多孔支持體上的陰極催化層。
供應到燃料電池100陽極的氫氣，通過歧管供應到各個單位電池，
并且流過分離器的氫氣流動路徑，因此在MEA陽極產(chǎn)生電-化學反應。 從燃料電池100排出的氫廢氣供應到氣-液分離器17。氣-液分離器17 從氫廢氣中清除濕氣和其它雜質(zhì)，它們是由于正常操作中燃料電池100 的電化學反應而產(chǎn)生的，并且將廢氣通過截止閥L2釋放到外面。循環(huán) 泵18借助氫廢氣的加壓循環(huán)和通過將其返回到燃料氣體管道16而構 成循環(huán)通道。凈化截止閥L3在凈化期間打開，但在正常運行狀態(tài)和當 判斷管道中氣體泄漏時關閉。從凈化截止閥L3中被凈化的氫廢氣，通 過包括稀釋設備25的排氣系統(tǒng)來處理。
空氣供應系統(tǒng)2包括空氣清潔器21、壓縮機22、加濕器23、氣-液分離器24、稀釋設備25和消音器26?？諝馇鍧嵠?1清潔空氣并且 將空氣供應回燃料電池系統(tǒng)200。為了改變空氣容量和空氣壓力，壓縮 機22根據(jù)控制部分3的控制來壓縮吸入的空氣。供應到燃料電池100 的陰極的空氣通過歧管供應到各個單位電池，并且以與氫廢氣相同的 方式流動通過分離器的空氣流動通道，因此在MEA的陰極產(chǎn)生電-化 學反應。加濕器23通過交換從燃料電池IOO排出的空氣廢氣用于潮濕 的目的，對壓縮空氣增加適宜程度的濕度。供應到燃料電池100的空 氣通過歧管供應到各個單位電池并且流動通過分離器的空氣流動通 道，因此在MEA的陰極產(chǎn)生電化學反應。從燃料電池IOO排出的空氣 廢氣具有多余的濕氣，該濕氣在氣-液分離器24中清除。稀釋設備25 構成為用空氣廢氣混合且稀釋從凈化截止閥L3供應的氫廢氣，并且使 混合物均勻，直到確定不能產(chǎn)生氧化反應的濃度。消音器26構成為在 排出之前使得混合廢氣的聲級降低。
電能系統(tǒng)4包括DC-DC轉(zhuǎn)換器40、電池41、牽引逆變器42、牽 引電機43、輔助逆變器44和高-電壓附件45等。燃料電池100由串聯(lián) 連接的單位電池組成，并且在陽極A和陰極C之間產(chǎn)生預定的高壓電 壓(例如約500V)。 DC-DC轉(zhuǎn)換器40執(zhí)行與電池41的雙向電壓轉(zhuǎn)換， 電池41具有不同于燃料電池IOO的輸出電壓的終端電壓，并且能夠使電池41的電能用作燃料電池100的輔助電源或用來自燃料電池100的
剩余電能來對電池41充電。DC-DC轉(zhuǎn)換器40能夠相應于電源控制部 分5的控制來設置終端間的電壓。電池41具有堆疊的電池單元使得終 端電壓為固定的高電壓，并且可以通過由電池計算機(未示出)的控 制來充入剩余電能，并且供應輔助電能。牽引逆變器42將DC電流轉(zhuǎn) 換為三相AC電流并且將三相AC電流供應到牽引電機43。牽引電機 43是三相電機，例如，它是安裝了燃料電池200的汽車的主發(fā)動電源。 輔助逆變器44是DC到AC轉(zhuǎn)換裝置，用于驅(qū)動高壓附件45。高壓附 件45是運行燃料電池系統(tǒng)200所需的任何類型的電機，諸如壓縮機22、 循環(huán)泵18和冷卻系統(tǒng)電機。
控制部分3包括通用計算機結構中的RAM、 ROM和接口電路等。 除了通過順序執(zhí)行存儲在內(nèi)部ROM等中的軟件程序控制整個燃料電 池系統(tǒng)200，該燃料電池系統(tǒng)主要包括氫氣供應系統(tǒng)1、空氣供應系統(tǒng) 2和電能系統(tǒng)4，該控制部分3允許燃料電池系統(tǒng)200作為本發(fā)明的異 常判斷設備來運行。
氫傳感器HD是檢測設備，其構成為可以檢測氫氣的濃度并且設 置在從廢氣出口傳輸方向的下游，例如位于汽車后部。氫氣傳感器HD 也可設置在一些發(fā)生氫氣泄漏的點。在設置另外的氫氣傳感器的情況 下，例如傳感器設置在封裝燃料電池的隔間內(nèi)。氫氣傳感器HD的檢測 信號Sd輸入到控制部分3，從而檢測信號可被讀取并且從而獲得氫氣 濃度。另外，除了能夠以預定分辨率檢測氫氣濃度，氫氣傳感器HD 也可以僅檢測存在的氫氣是否等于或高于固定濃度(是否存在這種氫 氣)。
后面，將參考圖4中的流程圖描述第一實施例的異常判斷方法。 該流程在燃料電池系統(tǒng)2 00的工作期間以固定間隔執(zhí)行。
第一實施例的異常判斷設備執(zhí)行第一異常判斷處理(裝置和設備)(S100到S102),通過氫氣傳感器HD檢測氫氣濃度，并且在由氫氣 傳感器HD檢測的燃料氣體濃度等于或大于預定值的情況下，判斷存在 異常，第二異常判斷處理(裝置和設備)(S105到S110)通過截止閥 Gl至G4和Ll密封燃料氣體管道16的壓力，在密封的燃料氣體管道 中壓力變化等于或大于預定值時，判斷存在異常，并且判斷處理(裝 置和設備)(S111)在第二異常判斷處理中也判斷為存在異常的情況 下，進行用于系統(tǒng)異常的處理。
此外，程序還包括在通過第二異常判斷裝置進行異常判斷之前， 在已經(jīng)由第一異常判斷(S104)判斷為異常之后，升高燃料氣體管道 的壓力的處理。這將在下面進行具體描述。
如圖4所示，繼續(xù)其它控制處理直到到達異常判斷處理執(zhí)行時間 (S100:否)。當異常判斷處理執(zhí)行時間到達時(S100:是)，首先參 考來自氫氣傳感器HD的檢測信號Sd并且檢測氫氣濃度(S101)?？?制部分3在參考來自氫氣傳感器的檢測信號Sd以后，計算實際氫氣濃 度的相對值。
在檢測的氫氣濃度D等于或小于預定閾值Dth (S12:否)的情況 下，終止第一異常判斷處理，沒有氫氣泄漏到系統(tǒng)外面。在這種情況 下，可以判斷沒有出現(xiàn)系統(tǒng)異常。但是，在檢測的氫氣濃度D大于預 定閾值Dth(S102:是)的情況下，氫氣濃度異常地高，直到氫傳感器 HD的檢測信號Sd的檢查到達的高度，即只有當氫傳感器HD的檢測 信號Sd被檢查了時，認為有異常出現(xiàn)的可能性。
處理然后運行到第二異常判斷處理。在第二異常判斷處理之前， 燃料電池系統(tǒng)200切換到間歇操作模式(S103)。間歇操作模式是按預 定間隔以所需的最小程度間歇地影響燃料電池100的操作。燃料電池 100在停止期間和工作期間之間切換。在停止期間，附件諸如循環(huán)泵 18處于停止狀態(tài)。因而，通過切換到間歇操作模式，導致在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力波的附件被停止，從而使更準確的異常判斷成為可能。
此后，管道中的燃料氣體可迫使被升高到所需水平(S104)。因此，
例如，通過固定次數(shù)的打開截止閥Gl至G4，通過將預定壓力的氫氣 供應到燃料氣體管道15和燃料氣體管道16，并且使循環(huán)泵18操作一 固定時間，燃料氣體管道16的壓力升高。在管道中的氫氣壓力低的情 況下，作為執(zhí)行壓力增加處理的結果，可以預期的是可以容易地發(fā)現(xiàn) 氣體泄漏。在可檢測程度的管道壓力存在的情況下，該處理是可選地 并且是不必要的步驟。
處理然后運行到第二異常判斷處理。
首先，要被檢查的管道被密封(S105)。這里，因為在管道的各個 點設置壓力傳感器，可密封的點都被密封。截止閥Gl至G4和Ll關 閉并且密封部分形成在燃料箱11至14和截止閥L1之間。另外，截止 閥Ll和截止閥L3都關閉，并且由凈化截止閥L3分開的從截止閥Ll 經(jīng)過燃料電池100的循環(huán)路徑是密封部分。
另外，通過能夠檢查各個密封部分(S106)壓力的壓力傳感器檢 測在緊接密封之后的tl時刻的壓力Ptl。例如，在密封部分在燃料箱 11至14與截止閥Ll之間的情況下，基于壓力傳感器pl至p4、 p10 和pll的各個檢測信號檢測該部分的壓力。在循環(huán)路徑的密封部分的 情況下，基于壓力傳感器pl2的檢測信號檢測循環(huán)路徑的壓力。
另外，由于等待直到已經(jīng)經(jīng)過預定時間t2 (S107:否)，通過相同 的壓力傳感器再次檢測經(jīng)過時間t2后(是)的管道壓力Pt2 (S108)。 存在管道的流動速率與壓力變化的平方根成比例的趨勢。因此，計算 檢測的壓力Ptl和Pt2之間的差別，從而確定從時刻tl到t2的流動速 率Q (S109)。如果氫氣沒有泄漏，壓力變化基本為零，并且因此流動速率Q也 是零。但是，如果發(fā)生了氫氣泄漏，壓力根據(jù)氫氣的流出而下降，因 此，計算的流動速率Q也會增加。因此，計算的流動速率Q與閾值Qth相比較，在閨值Qth處，可以認為有明顯的氫氣泄漏(S110)。如果， 作為比較的結果，計算的流動速率Q等于或小于預定閾值Qth (S110:
否)，則判斷沒有發(fā)生氫氣泄漏。也就是說，因為在第一異常判斷處理 時氫氣存留在局部點，氫氣只臨時地達到高濃度，并且可以判斷沒有 系統(tǒng)異常。因此，在這種情況下，不釆用停止該系統(tǒng)的措施或其它措施。
但是，如果如此計算的流動速率Q大于預定閾值Qth(S110:是)，則可以推斷存在一定程度的氫氣泄漏。因此，當做出這種判斷時，執(zhí)行用于系統(tǒng)異常的處理(Slll)。換句話說，采用為了完全停止燃料電 池l G O操作的關閉截止閥的措施或停止氫氣或空氣的供應、脫離負 載等。
依據(jù)上文所述的第一實施例，在第一異常判斷中判斷出氫氣濃度 極為異常的情況下，啟動第二異常判斷，并且在密封的管道中壓力變 化大且推斷氣體泄漏的情況下，第一次判斷出系統(tǒng)異常。因此，在非 常局部地氫氣聚積的情況下，即使已經(jīng)在第一異常判斷中判斷了異常 時，由于壓力下降在管道中異常地發(fā)生，在第二異常判斷中沒有判斷 為異常并且防止了錯誤判斷。進一步，在實際發(fā)生了氣體從管道中泄 漏和外部燃料氣體濃度產(chǎn)生異常的情況下，因為也在燃料氣體管道中 發(fā)生了異常的壓力下降，氣體泄漏判斷被正確地做出。
進一步，依據(jù)第一實施例，第一異常判斷涉及利用氫傳感器HD 對氫氣濃度的檢測，而第二異常判斷涉及利用壓力傳感器的壓力檢測。 第一和第二異常判斷的檢測原理也互不相同。因此，即使當某些與檢測相關的組成元件故障時，最終的判斷也不是錯誤判斷。
另外，依據(jù)第一實施例，在第一異常判斷時氫氣壓力相當?shù)偷那?況下，因為在壓力升高后進行第二異常判斷，可更準確地判斷壓力(變 化)狀態(tài)。
第二實施例
本發(fā)明第二實施例具體地涉及異常判斷設備的構成示例，在該異 常判斷設備中，第一異常判斷和第二異常判斷都是基于壓力進行的， 但是其判斷程序不同。該實施例的系統(tǒng)構成與圖3中示出的第一實施 例的系統(tǒng)方框圖相同，并且因此省略該系統(tǒng)結構的描述。但是，在該 實施例中，不使用氫氣傳感器HD。
現(xiàn)在將參考圖5的流程圖描述第二實施例的異常判斷方法。該流
程在燃料電池系統(tǒng)200的工作期間以規(guī)則間隔執(zhí)行。
依據(jù)第二實施例的異常判斷設備，進行第一異常判斷處理(裝置
和設備)(S200到S201)，通過截止閥Gl至G4和Ll至L3，密封燃 料氣體管道15和16的壓力，通過壓力傳感器pl至p4和p10至p12 檢測密封的燃料氣體管道的壓力，并且在密封的燃料氣體管道中壓力 變化等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，第二異常判斷處理 (裝置和設備)(S204到S206),通過諸如不同的截止閥Gl至G4和 Ll至L3和附件(18， 22)的發(fā)電控制裝置，改變?nèi)剂舷到y(tǒng)200的發(fā) 電狀態(tài)，并且在發(fā)電量受到限定時燃料氣體管道15和16的壓力等于 或小于預定值的情況下判斷存在異常，并且在由第一異常判斷判斷存 在異常的情況下，判斷處理(裝置和設備)(S207)啟動第二異常判斷。
另外，在通過第一異常判斷處理判斷為異常以后和在第二異常判 斷處理的異常判斷之前，處理(S202到S203)使系統(tǒng)的適用于異常判 斷的組成元件再次操作。該處理將在下面進行詳細描述。
首先，為了執(zhí)行第一異常判斷，參考來自壓力傳感器pl至p4的 檢測信號和獲得各個燃料箱11至14的壓力的相對值，并且參考來自 壓力傳感器p10至p12的檢測信號和獲得燃料氣體管道15和16內(nèi)部
的壓力相對值(S200)。在參考來自各個壓力傳感器的檢測信號Sd以 后，控制部分3計算實際氫氣壓力的相對值。對于燃料箱11至14計 算從每個燃料箱11至14檢測的壓力值的平均值。
在正常操作中，通過調(diào)節(jié)閥或類似物的作用，燃料氣體管道15和 16保持固定的氫氣壓力。如果從任何燃料氣體管道產(chǎn)生氣體泄漏，氫 氣壓力將從正常壓力下降。進一步，從燃料箱的流動速率必須是不產(chǎn) 生過流的程度。因此，對于燃料氣體管道15和16，如此檢測的氫氣壓 力被與閾值或經(jīng)常從以前檢測的壓力或預置的標準壓力比較，以確定 是否產(chǎn)生了壓力變化(S201)。對于燃料箱11至14，各個燃料箱的檢 測的氫氣壓力的平均值被比較以確定平均值是否沒有超過閾值的波 動，該閾值被判斷為表示過流(S202)。
在檢測的氫氣壓力中發(fā)現(xiàn)波動等于或大于固定值的情況下(S201: 是)，因為推斷存在氫氣泄漏的可能性，處理運行到下一步驟。如果檢 測的氫氣壓力P沒有波動(S201:否)，則氫氣沒有從燃料氣體管道中 泄漏，并且比較檢測的燃料箱的內(nèi)部壓力與以前檢測的壓力或預設標 準壓力(S202)。如果檢測的燃料箱的內(nèi)部壓力沒有波動到代表過流的 水平(S202:否)，也推斷為燃料箱中沒有出現(xiàn)氫氣泄漏，因此第一異 常判斷處理終止。判斷為不存在系統(tǒng)異常。但是，在檢測的燃料箱內(nèi) 部壓力中發(fā)現(xiàn)波動等于或大于固定值的情況下(S202:是)，就會懷疑 燃料箱11至14過流并且處理運行到第二異常判斷處理。
在第二異常判斷處理以前，進行更新操作(另一個操作)(S203)。 很少發(fā)生諸如當向其供應高壓的截止閥沒有完全關閉時的不完全操 作。不完全操作不是重要的故障并且可以通過提供重復驅(qū)動信號(打 開閥信號或關閉閥信號)而避免。更新操作臨時向截止閥提供打開閥 信號或關閉閥信號，或提供清除這種臨時原因的重復。這里，例如，打開閥信號提供到作為燃料箱主要停止閥的截止閥Gl至G4,或打開 閥信號提供到截止閥。
此后，進行密封處理(S204)。為了進行第二異常判斷，燃料氣體 管道15和16被密封。這里，作為到外部空氣的通道的凈化截止閥L3 關閉。另外，對于燃料電池100的電流限制起作用。因為當處理運行 到第二異常判斷時，存在一定可能性的異常，不可避免的是為了更精 確地判斷，如果必要的話則使操作受到限制。因此，電能系統(tǒng)4被控 制為沒有負載且限制輸出電流。
同時處理運行到間歇的操作模式(S205)。間歇操作模式是燃料電 池100的最小必需操作以預定間隔間歇起作用的模式。燃料電池100 在停止期和操作期之間交替。在停止期，諸如循環(huán)泵18的附件處于停 止狀態(tài)。這樣，通過切換到間歇操作模式，停止作為在管道中產(chǎn)生波 動的原因的附件，使得更準確的異常判斷成為可能。啟動間歇操作， 并且一旦預定時間過去，作為主停止閥的截止閥G1至G4被關閉。氫 氣的供應停止，從而在燃料氣體管道中的氫氣被耗盡且形成封閉區(qū)域。
其后，處理運行到第二異常判斷處理。
按照以前的處理(S200)，在來自壓力傳感器的檢測信號的基礎上，
檢測燃料氣體管道和燃料箱中的氫氣壓力(S206)。優(yōu)選地，使用不同 于第一異常判斷中使用的壓力傳感器的傳感器。這是因為在由于已經(jīng)
發(fā)生了故障而第一異常判斷中利用的壓力傳感器判斷存在異常的情況 下，通過切換第二異常判斷中利用的傳感器，可防止錯誤檢測。另外， 此時確定壓力的絕對值，而不是判斷氫氣的波動(變化率)。換句話說， 第二異常判斷處理與第一異常判斷處理的相同之處在于都檢測到壓 力，但是判斷程序的不同之處在于第二異常判斷中判斷在密封的燃料 氣體管道中的絕對值。在燃料氣體管道內(nèi)檢測的氫氣壓力等于或大于預定閾值Pth的情 況下(S207:是)，氫氣從燃料氣體管道中泄漏的可能性高，并且因此
判斷為異常(S209)。另一方面，在燃料氣體管道內(nèi)檢測的氫氣壓力小 于閾值Pth的情況下，進一步檢查燃料箱內(nèi)部的壓力(S208)。在檢測 的燃料箱內(nèi)部壓力也小于闞值Pth的情況下(S208:否)，可以判斷氫 氣沒有從燃料箱或從燃料氣體管道中泄漏。因此，判斷系統(tǒng)正常并且 解除電流限制(S204)和間歇操作(S205),也就是作為主停止閥的截 止閥Gl至G4打開并且接下來進行正常操作(S210)。但是，在檢測 的燃料箱內(nèi)部壓力等于或小于閾值Pth的情況下(S208:是)，由于氫 氣從燃料箱11至14中任一個泄漏的可能性高，判斷存在異常(S209)。
在異常判斷中(S209),因為燃料電池系統(tǒng)200的操作停止，各個 截止閥的截止狀態(tài)和附件的中斷被繼續(xù)，并且電能系統(tǒng)4的連接也被 取消。另外，如果需要，發(fā)出圖像、光或聲音形式的警告。
依據(jù)第二實施例， 一旦由于燃料氣體管道15和16以及燃料箱11 至14中的壓力下降，在第一異常判斷中判斷存在異常，進行第二異常 判斷，并且在限定發(fā)電量的狀態(tài)下監(jiān)視壓力。如果壓力不正常，第一 次判斷出存在系統(tǒng)異常。因此，即使當作為燃料電池100的附件操作 的結果而產(chǎn)生壓力波動，因而導致在第一異常判斷中判斷存在異常時， 在排除壓力波動原因的狀態(tài)下通過第二異常判斷判斷絕對壓力，因此 可以避免錯誤判斷。在作為氣體從燃料氣體管道中泄漏的結果而觀測 到壓力下降的情況下，由于這表示發(fā)電量受限制的狀態(tài)下的壓力異常 下降的狀態(tài)，在這種情況下正確地判斷系統(tǒng)異常。
依據(jù)第二實施例，在第一異常判斷中已經(jīng)判斷了一個異常的情況 下，因為涉及這種異常判斷的組成元件(截止閥)被更新，該組成元 件的操作在第二異常判斷中恢復正常，并且可以防止存在系統(tǒng)異常的
錯誤判斷。
第三實施例
本發(fā)明的第三實施例涉及一種燃料電池系統(tǒng)200的構成有輕微差 別的例子。
圖6表示涉及第三實施例的燃料電池系統(tǒng)200的系統(tǒng)方框圖。
圖6中所示的燃料電池系統(tǒng)200與第一實施例的構成相同，除了 設置在燃料箱11至14的入口和出口系統(tǒng)的閥的構成不同。
從燃料充填管道10向每個燃料箱11至14流動的管道設置有逆流 防止閱、手控閥和壓力傳感器pl至p4。由于沒有在壓力傳感器和燃料 箱之間設置截止閥，壓力傳感器pl至p4構成為總是能夠檢測燃料箱 的內(nèi)部壓力。
從各個燃料箱11至14到燃料氣體管道15的管道設置有調(diào)節(jié)閥 Rl至R4、手控閥和截止閥Gl至G4。截止閥Gl至G4構成為使得其 每一個都允許通過控制部分3的打開和關閉控制，并且使得當打開時 氫氣供應到燃料氣體管道15中。調(diào)節(jié)閥Rl至R4構成為使得在燃料箱 中的高壓氫氣在壓力減少到固定的第二壓力(中間壓力)下供應。
在本發(fā)明的異常判斷方法通過上述構成實施時，可以通過與上述 實施例基本相同的程序進行。但是，即使當作為主停止閥的截止閥G1 至G4沒有打開時，壓力傳感器pl至p4也能夠檢測燃料箱的內(nèi)部壓力。 因此，例如，對于利用壓力傳感器檢測燃料箱內(nèi)部壓力的目的，圖5 的流程圖中的在步驟S203中打開箱的主停止閥和在步驟S205中關閉 箱的主停止閥的處理不是必需的。
如在該實施例中所示，本發(fā)明可以通過改變閥構成和管道結構等 以不同的方式實施。 第四實施例
本發(fā)明第四實施例涉及其中使用氫氣壓力檢測和流動速率檢測的 例子，其構成其中的檢測設備的檢測原理不同的示例。
圖7表示依據(jù)第四實施例的燃料電池系統(tǒng)200的系統(tǒng)方框圖。
圖7中所示的燃料電池200與第一實施例的燃料電池系統(tǒng)(圖3) 基本相同。但是，第四實施例的燃料電池系統(tǒng)200的不同之處在于 燃料箱11至14的出口管道包括設置在截止閥Gl至G4和調(diào)節(jié)閥Rl 至R4之間的流動速率傳感器S1至S4。另外，因為氫氣濃度檢測不起 作用，所以不設置氫氣傳感器HD。
下面將參考圖8中的流程圖描述第四實施例的異常判斷方法。該 流程在燃料電池系統(tǒng)200的工作期間以規(guī)則間隔執(zhí)行。
第四實施例的異常判斷設備在第一異常判斷中檢測燃料箱11至 14的內(nèi)部壓力波動，并且在檢測到內(nèi)部壓力波動的情況下，通過流動 速率傳感器Sl至S4進行氫氣流動速率檢測，并且在流動速率中存在 波動的情況下判斷為系統(tǒng)異常。
首先，參考來自壓力傳感器pl至p4的檢測信號且獲取各個燃料 箱11至14的壓力相對值。已經(jīng)參考了來自流動速率傳感器Sl至S4 的檢測信號并且從各個燃料箱11至14供應到燃料氣體管道15的氫氣 流動速率的參考值已經(jīng)獲取(S300)。對于壓力，然后計算從每個燃料 箱11至14檢測的壓力值的平均值。也計算對每個燃料箱11至14檢測 的流動速率值的平均值，作為流動速率。
在正常操作中，作為調(diào)節(jié)閥等作用的結果，燃料箱11至14的氫 氣內(nèi)部壓力和從燃料箱11至14的氫氣流動速率保持基本固定。如果 調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)缺陷或燃料箱有問題，與正常壓力相比將有壓力波動。另
外，從燃料箱的流動速率必需是不產(chǎn)生過流的程度。因此，進行是否 沒有超過閾值波動的檢查(S301)，在閾值處，檢測的各個燃料箱的氫 氣壓力的平均值被判斷為過流。也就是，檢測的燃料箱內(nèi)部壓力的平 均值與以前的檢測值或預設標準值進行比較。結果，如果沒有波動達 到如此檢測的燃料箱內(nèi)部壓力導致過流的程度(S301:否)，則氫氣沒 有從燃料箱泄漏并且第一異常判斷處理終止。在這種情況下，判斷不
存在系統(tǒng)異常。
但是，在檢測的燃料箱內(nèi)部壓力中觀測到固定數(shù)量或更多的波動 的情況下(S201:是)，懷疑燃料箱11至14中出現(xiàn)了過流。因此，處 理運行到第二異常判斷。作為第二異常判斷處理，此時判斷氫氣的流 動速率。在如此檢測的氫氣流動速率的平均值在預定閾值波動或在預 定閾值以上的情況下，檢查與以前的流動速率相比波動是否在固定值
或在該固定值以上(S302)。壓力變化和流動速率改變服從嚴格的相互
關系。假設在管道中基本相同位置上測量的壓力產(chǎn)生改變，那么也應 該在流動速率中存在變化。進一步，假設流動速率中存在變化，也將 產(chǎn)生壓力波動。因此， 一旦在第一異常判斷中已檢測到壓力波動并且 估計存在異常，然后立即進行在流動速率中是否沒有波動的檢查。
在氫氣流動速率的平均值中沒有產(chǎn)生波動的情況下(S302;否)，
壓力中波動的出現(xiàn)與流動速率嚴格相關，這使得會估計存在壓力傳感 器故障。因此，不會判斷為系統(tǒng)異常。
但是，在氫氣流動速率的平均值中也存在波動的情況下(S302: 是)，可以認為從燃料氣體管道15或16或燃料箱11至14的氣體泄漏 或個別閥有故障是產(chǎn)生該波動的原因。這是因為這是影響燃料系統(tǒng)200 操作的缺陷并且判斷存在系統(tǒng)異常(S303)。另外，因為燃料電池系統(tǒng) 200的操作停止，各個截止閥的關閉和附件的停止被繼續(xù)，并且也取消 電能系統(tǒng)4的連接。另外，如果需要，發(fā)出圖像、光或聲音形式的警
依據(jù)上述第四實施例，如果在第一異常判斷中從燃料箱11至14 的壓力波動中判斷存在異常，相應地進行第二異常判斷，并且當觀測 到流動速率波動并且流動速率不正常時，第一次判斷出系統(tǒng)異常。即 使當存在任何檢測設備的故障時，通過利用不同傳感器和不同方法檢 測復雜相關連接的系統(tǒng)的狀態(tài)，可以防止錯誤判斷。
特別依據(jù)第四實施例，因為在相同系統(tǒng)操作狀態(tài)(在該實施例中 是氫氣流動的狀態(tài))中使用不同的檢測原理檢測，進行兩個物理量的 判斷以后進行是否存在系統(tǒng)異常的最終判斷，不需要增加用于檢査的 程序或不需要臨時切換到用于檢查的中間操作。
修改例
本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以通過進行多種修改來實施。
例如，盡管在實施例中示例了氫氣濃度和壓力的組合、壓力波動 和壓力絕對值的組合、壓力波動和流動速率的組合，本發(fā)明不限于這 些組合。多個檢測設備和判斷方法能以多種方式組合。
本發(fā)明的異常判斷設備(方法)不僅是諸如其中安裝了燃料電池 系統(tǒng)200的汽車、輪船或飛行器的運動體。本發(fā)明也可以應用將燃料
電池系統(tǒng)200安裝到諸如建筑物或房屋的封閉區(qū)域。
工業(yè)適用性
依據(jù)本發(fā)明，因為當通過一個異常判斷裝置判斷了異常時，直到 由另外的異常判斷裝置進行了異常判斷，才判斷有系統(tǒng)異常，即使當 存在局部異常狀態(tài)或一個異常裝置失效時，最終判斷也不基于該單獨 的異常而做出，并且通過其它的異常判斷進行確認工作，因此可能進 行沒有錯誤判斷的高準確性判斷。
因此，本發(fā)明可以廣泛地應用到有這種需求的異常判斷設備。
權利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，包括用于判斷所述系統(tǒng)的異常的多個異常判斷裝置，其中，在由多個異常判斷裝置判斷出存在異常的情況下，判斷系統(tǒng)異常存在。
2. 如權利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，其中所述 多個異常判斷裝置具有相互不同的檢測系統(tǒng)狀態(tài)的檢測設備。
3. 如權利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，其中 所述多個異常判斷裝置具有相互不同的用于判斷系統(tǒng)異常的程序。
4. 如權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，還包括第 一檢測設備和第二檢測設備，其中所述第一檢測設備包括位于所述燃 料電池系統(tǒng)外部的檢測部分，且所述第二檢測設備包括位于所述燃料 電池系統(tǒng)的氣體管道內(nèi)部的檢測部分。
5. —種燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，包括用于判斷所述系統(tǒng)的異常的第一異常判斷裝置；用于判斷所述系統(tǒng)的異常的第二異常判斷裝置，該第二異常判斷 裝置至少在關于檢測設備或異常判斷程序上不同于所述第一異常判斷 裝置；和判斷裝置，所述判斷裝置在由所述第一異常判斷裝置判斷出存在 異常的情況下，使用所述第二異常判斷裝置執(zhí)行異常判斷，并且所述 判斷裝置在由所述第二異常判斷裝置也判斷出存在異常的情況下，判 斷系統(tǒng)異常存在。
6. 如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，包括以下 設備作為所述第一異常判斷裝置a)檢測設備，它檢測所述燃料電池系統(tǒng)外部的燃料氣體濃度；禾口b)第一判斷設備，它在由所述檢測設備檢測到的所述燃料氣 體濃度等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，并且包括以下裝置/設備作為所述第二異常判斷裝置C)密封裝置，它用于密封所述燃料氣體管道的壓力；和d) 第二判斷設備，它在由所述密封裝置密封的所述燃料氣體 管道中的所述壓力的變化等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，其中在由所述第一判斷設備判斷出存在異常的情況下，所述 判斷裝置啟動所述第二異常判斷裝置。
7. 如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，包括以下 裝置/設備作為所述第一異常判斷裝置e) 密封裝置，它用于密封所述燃料氣體管道的壓力；f) 檢測設備，它檢測由所述密封裝置密封的所述燃料氣體管 道的所述壓力；和g) 第一判斷設備，它在由所述密封裝置密封的所述燃料氣體 管道中的所述壓力的變化等于或大于預定值的情況下，判斷存在異常，并且包括以下裝置/設備作為所述第二異常判斷裝置h) 發(fā)電控制裝置，它用于改變所述燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)；和i) 第二判斷設備，它在當發(fā)電量被所述發(fā)電控制裝置限制時 的所述燃料氣體管道的所述壓力等于或小于預定值的情況下，判斷存 在異常，其中在由所述第一判斷設備判斷出存在異常的情況下，所述 判斷裝置啟動所述第二異常判斷裝置。
8. 如權利要求6或7所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，還包 括用于在由所述第一異常判斷裝置判斷出存在異常之后且在由所述第 二異常判斷裝置進行所述異常判斷之前，升高所述燃料氣體管道的所述壓力的裝置。
9. 如權利要求6或7所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷設備，其中 在由所述第一異常判斷裝置判斷出存在異常之后且在由所述第二異常 判斷裝置進行所述異常判斷之前，使涉及所述異常判斷的所述系統(tǒng)的 組成元件再次運行。
10. 如權利要求6至9中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)的異常判斷 設備，其中在由所述第二異常判斷裝置判斷出存在異常的情況下，所 述判斷裝置停止所述燃料電池系統(tǒng)。
全文摘要
提供一種異常判斷設備，能夠以高準確度檢測系統(tǒng)的異常狀態(tài)并且可獲得準確的結果。異常判斷設備包括用于判斷系統(tǒng)異常的多個異常判斷裝置，并且在多個異常判斷裝置判斷存在異常的情況下，判斷裝置判斷存在系統(tǒng)異常。因此，即使由一個異常判斷裝置判斷發(fā)生局部異常狀態(tài)或出現(xiàn)故障，最終判斷不是基于該單獨異常做出的，并且至少進行一個其它異常判斷，因此可以消除錯誤判斷并且可能進行高準確度地異常判斷。
文檔編號H01M8/04GK101194388SQ20068002010
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權日2005年6月6日
發(fā)明者弓田修, 木崎干士 申請人:豐田自動車株式會社