排气阀的故障诊断装置制造方法及图纸

提出了一种可以正确地进行排气阀的故障判定的故障诊断装置。故障诊断装置（５０），是用于诊断在燃料电池组（２０）所排出的阳极排出气体的排出通路（３２）中所配设的排气阀（６２）的故障的装置，其特征在于，具有检测燃料电池组（２０）的阳极排出气体的排出口（２７）与排气阀（６２）之间的阳极排出气体的状态量的检测部（７０），和根据检测部（７０）所检测出的阳极排出气体的状态量以及与燃料电池组（２０）的运转状态相对应的故障判定值来判定排气阀（６２）的故障的判定部（５１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种判定在燃料电池系统的阳极排出气体的排出通路中所配设的排气阀的故障的故障诊断装置，特别是，涉及用于提高故障判定精度的改良技术。
技术介绍
在向串联地层叠多个单体电池而构成的燃料电池组供给燃料气体和氧化气体从而发电的燃料电池系统中，将从阳极排出的氢气再次回流到阳极，由此将未反应的氢气再次利用到电池反应中，这种结构众所周知。在氢气的循环路上设置有用于排出一部分氢气的氢气排气阀，在氢气所含有的氢气以外的成分的浓度升高时，定期地打开氢气排气阀，由此将供给到阳极的氢气浓度维持在正常的水平。但是，在氢气排气阀产生异常，阀的开闭动作不能正常工作的情况下，电池运转会产生故障。因此，特开2003-92125号公报中提出了一种技术，即，对向氢气排气阀发出的氢气排出指令进行检测，根据燃料电池组的燃料供气部的目标压力和实际的氢气供给压力来判定氢气排气阀的故障。在氢气排气阀打开的情况下，实际的氢气供给压力应该低于目标压力，所以若该差在临界值或以上则为正常，若差不到临界值则判定为闭故障。另外，在氢气排气阀关闭的情况下，实际的氢气供给压力应该和目标压力一致，所以若该差不到临界值则为正常，若差在临界值或以上则判定为开故障。〔专利文献1〕日本特开2003-92125号公报
技术实现思路
但是，在上述的以往技术中，其结构是在燃料电池组的氢气供给路中设置压力传感器来检测氢气供给压力，因此当在具有氢气循环系统的系统中采用这种结构时，由于压力传感器受到传递氢气的氢气循环泵的波动(压力变动)的影响，从而难于正确地检测出氢气排气阀的故障诊断所需的氢气供给压力，恐怕会作出错误的故障判定。另外，为了检测有无氢气排气阀的故障，如果只是在氢气排气阀的上游侧设置压力传感器，那么由于随着燃料电池的输出变动而产生的氢气循环系统的压力变化、管道的压力损失等，有时在开闭氢气排气阀时不能得到充分的压力差，从而会有误检测的情况。另外，以往，事先将氢气排气阀的开闭时间和燃料电池组的发电电量之间的关系做成图表数据(マツプテ一タ)来保存，参照该图表数据来对氢气排气阀进行开闭控制，所以在由于氢气排气系统的老化或者某些的系统原因而引起氢气排气阀的流量特性发生变化的情况下，在实际的氢气清除量与图表值(事先规定的氢气清除量)之间会产生偏差。当实际的氢气清除量低于图表值时，氢气循环系统的杂质浓度上升，燃料电池组的发电特性降低。另一方面，当实际的氢气清除量高于图表值时，导致燃料消耗的增加。为了检测这种异常，仅仅分别检测氢气排气阀打开时和关闭时的氢气排气阀上游侧的氢气排出通路的压力变化，是不能确定异常部位的。所以，本专利技术的课题是，提出一种解决上述问题的故障诊断装置，其可以对配设在燃料电池系统的阳极排出气体的排出通路中的排气阀进行正确的故障判定。为了解决上述的课题，本专利技术的故障诊断装置，是用于诊断在燃料电池所排出的阳极排出气体的排出通路中所配设的排气阀的故障的装置，其特征在于，具有检测燃料电池的阳极排出气体的排出口与排气阀之间的阳极排出气体的状态量的检测装置，和根据检测装置所检测出的阳极排出气体的状态量来判定排气阀的故障的判定装置。由于根据阳极排出气体的排出口和排气阀之间的阳极排出气体的状态量来进行排气阀的故障判定，所以可以得出正确的故障诊断。本专利技术的故障诊断装置，是用于诊断在燃料电池所排出的阳极气体的排出通路中所配设的排气阀的故障的装置，其特征在于，具有检测燃料电池的阳极排出气体的排出口与排气阀之间的阳极排出气体的状态量的检测装置，和根据检测装置所检测出的阳极排出气体的状态量以及与燃料电池的运转状态相对应的故障判定值来判定排气阀的故障的判定装置。由于根据与燃料电池的运转状态相对应的故障判定值来进行排气阀的故障判定，所以可以不受燃料电池的运转状态影响地正确地进行故障判定。作为排气阀的故障判定所使用的阳极排出气体的状态量，例如优选为阳极排出气体的压力。本专利技术的故障诊断装置优选构成为，还具有减小阳极排出气体的排出口和排气阀之间的排出通路的通路横截面积的节流装置，检测装置检测节流装置和排气阀之间的阳极排出气体的状态量。通过在排出通路上设置节流装置，可以进一步增大打开排气阀时阳极排出气体压力的降低量，所以，可以不受由于燃料电池的运转状态而变动的阳极排出气体压力的影响，从而进行正确的故障判定。在此，优选为，判定装置，在检测出排气阀的故障的情况下反复进行多次排气阀的故障判定。利用这样的结构，可以避免由于暂时的工作不正常等而引起的误判定。另外，优选为，判定装置，根据随着排气阀的开闭而产生的压力波动来判定排气阀的故障。通过检测出随着排气阀的开闭而产生的压力波动，可以判定为阀故障。另外，优选为，判定装置，根据关闭着的排气阀打开时检测装置检测出的阳极排出气体的压力、从排气阀打开到关闭的期间内检测装置检测出的阳极排出气体的最低压力、以及打开的排气阀关闭时检测装置检测出的阳极排出气体的恢复压力，来判定排气阀的故障。通过根据这多个压力值来进行排气阀的故障判定，可以实现高精度的故障判定。另外，优选为，判定装置，在关闭的排气阀打开时检测装置检测出的阳极排出气体的压力值的降低量不到规定的临界值的情况下，判定为在排气阀的下游侧或者排气阀自身存在流量降低的主要原因，在为规定的临界值或以上的情况下，判定为在排气阀的上游侧存在流量降低的主要原因。利用该结构，可以确定阳极排出气体的排出通路中所产生流量降低的主要原因的部位。附图说明图1是实施例1的燃料电池系统的主要结构图。图2是表示氢气排气阀打开时出口氢气压力降低的图。图3是利用了出口氢气压力的绝对压力的故障判定程序。图4是利用了出口氢气压力的压力差的故障判定程序。图5是实施例2的燃料电池系统的主要结构图。图6是实施例3的燃料电池系统的主要结构图。图7是表示伴随着氢气排气阀的开闭动作而产生的压力变化的说明图。图8是氢气排气阀的故障判定程序。图9是表示伴随着氢气排气阀的开闭动作而产生的压力变化的说明图。图10是表示伴随着氢气排气阀的开闭动作而产生的压力变化的说明图。图11是确定氢气排气系统的异常部位的判定程序。具体实施例方式本实施方式的故障诊断装置，检测出向氢气排气阀发出开闭指令时流过燃料电池的氢气排出口和氢气排气阀之间的氢气通路(氢气排出路或者氢气循环路)的氢气(阳极排出气体)的状态量，并且根据所检测出的氢气的状态量以及与燃料电池的运转状态相对应的故障判定值(例如，比较氢气状态量和故障判定值之间的大小关系等)来判定氢气排气阀的故障(开闭故障等的工作不正常或者由于破损等引起的气体泄漏)。在此，所谓氢气的状态量，指的是氢气压力或者在物理上与其等价的物理量(例如，氢气的流量或者流速等)。并且，氢气的状态量中还包括氢气压力或者在物理上与其等价的物理量的变化量或者变化速度。后述的各个实施例中作为气体状态量例示了氢气压力(绝对压力)或者其变化量(压力差)，但是并不限定于此。另外，所谓故障判定值，指的是作为故障判定的大致标准的氢气的状态量，优选设定为，在添加随着燃料电池的运转状态而变动的氢气的气体状态量的变动量之后进行正确的故障判定。(实施例1)图1表示本实施例的燃料电池系统10的概略结构。该系统10，例如是作为装备或者固定在燃料电池车辆上来使用的发电系统而构成的，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障诊断装置，该故障诊断装置是用于诊断在燃料电池所排出的阳极排出气体的排出通路中所配设的排气阀的故障的装置，其特征在于，具有检测上述燃料电池的阳极排出气体的排出口与上述排气阀之间的阳极排出气体的状态量的检测装置，和根据上述检测装置所检测出的阳极排出气体的状态量来判定上述排气阀的故障的判定装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石河统将，蟹江尚树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]