燃料電池系統的控制方法
【專利摘要】本發明提供一種燃料電池系統的控制方法，在具備燃料電池、對通過設置在車輛的外板部分上的燃料氣體的填充口而填充的燃料氣體進行貯存的罐及將從該罐到達所述燃料電池的燃料管路切換為開或閉的主截止閥的燃料電池系統中，實施以下的控制。在車輛的停車期間實施伴隨著所述主截止閥的開閥而進行的控制的情況下，當檢測到實施了向所述罐填充所述燃料氣體的氣體填充時，將所述主截止閥從開閥狀態切換控制成閉閥狀態。
【專利說明】燃料電池系統的控制方法
[0001 ]本申請主張在2015年4月24日提出的日本專利申請2015-89355A的優先權，并將其內容作為參照而援引于本申請。
技術領域
[0002]本發明涉及燃料電池系統的控制方法。
【背景技術】
[0003]在燃料電池系統中，伴隨著燃料電池的發電運轉而燃料氣體、例如氫氣被消耗，因此需要向罐填充氫氣。在這樣的燃料電池系統中，已知有在氫氣的填充時在與氣體供給側之間進行氣體填充時的數據通信的結構。例如，在日本特開號公報記載的系統中，將罐內的溫度數據向氣體供給側通信，在氣體供給側基于該數據而控制氫的填充速度等，從而進行氫的填充。
[0004]上述的控制手法在車載的燃料電池系統與氣體供給側通過通信進行數據的接收和供給而安全地進行氫的供給這一點上優異。另一方面，在將燃料電池與罐一起搭載的車輛中，即使在車輛停車的狀態下(車速=0)，在燃料電池的功能維持等的基礎上有時也需要控制。車輛停車這樣的情況是能夠進行作為燃料的氫的填充的情況，這些控制與氣體填充會同時產生。然而，關于這樣的情況下的燃料電池的控制并未進行充分的研究。例如，從防止燃料電池停止運轉期間的燃料電池內的水分凍結的觀點出發，有時將罐的主截止閥打開來實現氣體供給，但是還未研究這樣的控制與氣體填充的關系應如何調整。
[0005]而且，由于氣體填充操作者的不注意或閉操作失誤這樣的某些原因而蓋有時仍保持為開狀態。在這種情況下，由于蓋成為開狀態，因此氣體填充操作者能夠進行氣體填充，但是從燃料電池的運轉狀態來看，并未特別作出是否可以進行氣體填充的研究等。在這樣的情況下，即，
【發明人】等發現了需要對燃料電池的運轉停止期間的燃料電池的控制與氣體填充的關系進行整理、調整的情況，從而完成了發明。

【發明內容】

[0006]本發明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，可以作為以下的方式實現。
[0007](I)根據本發明的一方式，提供一種燃料電池系統的控制方法。該控制方法是具備燃料電池、對通過設置在車輛的外板部分上的燃料氣體的填充口而填充的燃料氣體進行貯存的罐及將從該罐到達所述燃料電池的燃料管路切換為開或閉的主截止閥的燃料電池系統的控制方法，在車輛的停車期間實施伴隨著所述主截止閥的開閥而進行的控制的情況下，當檢測到實施了向所述罐填充所述燃料氣體的氣體填充時，將所述主截止閥從開閥狀態切換控制成閉閥狀態。
[0008]根據該方式的燃料電池系統的控制方法，以氣體填充為優先，將主截止閥從開閥狀態設為閉閥狀態，因此在車輛停車期間即便實施伴隨著主截止閥的開閥的控制，也能夠伴隨著檢測到氣體填充而將主截止閥關閉。其結果是，在燃料電池的運轉停止期間，能夠不與氣體填充并行地進行伴隨著主截止閥的開閥的控制，因此能夠有助于安全性的提高。例如，即使由于氣體填充操作者的不注意或閉操作失誤這樣的某些原因，將燃料氣體的填充口覆蓋的蓋為開狀態而進行了氣體填充，主截止閥也能伴隨著氣體填充的檢測而切換為閉閥狀態，因此從這一點出發，也能夠確保安全性的提高。
[0009](2)在上述的方式的燃料電池系統的控制方法中，可以是，在所述燃料電池不進行發電的運轉停止期間，在未檢測到所述氣體填充的情況下，基于所述燃料電池的狀態，容許執行將所述主截止閥設為開閥狀態的控制。這樣的話，在未進行氣體填充的燃料電池的運轉停止期間，能夠實現伴隨著主截止閥的開閥而進行的控制的控制目的。
[0010](3)在上述的方式的燃料電池系統的控制方法中，可以是，將所述主截止閥設為開閥狀態的控制是在所述燃料電池中的水分有可能發生凍結的條件成立的情況下進行的控制。這樣的話，能實施與燃料電池中的水分的凍結對應的控制。作為在有可能發生凍結的條件成立的情況下進行的控制，可以是將水分排出的控制、避免凍結的控制等。另外，由于有可能發生凍結的條件，所以也可以是在即使并未實際發生凍結而是預測為要發生凍結的情況下所執行的控制。
[0011](4)作為這樣的控制之一，可想到掃氣處理。在燃料電池中，伴隨著氫與氧的電化學反應而在陰極生成水，該生成水向陽極側浸透。在上述方式的燃料電池系統的控制方法中，當燃料電池中的水分(生成水)有可能發生凍結的條件成立時，作為伴隨著主截止閥的開閥的控制，執行掃氣處理。其結果是，通過主截止閥的開閥，將燃料氣體向燃料電池、詳細而言向陽極供給，從陽極排出水。通過這樣的掃氣處理，能夠抑制燃料電池中的水分的凍結，能夠抑制性能下降。在嚴冬期或寒冷地帶，伴隨著燃料電池的運轉停止，擔心陽極中的水有可能發生凍結，但是通過進行掃氣處理，能夠預防由于水發生凍結而引起的電解質膜的損傷、氣體流路的閉塞，能夠避免或抑制燃料電池的性能下降。
[0012]如以上所述，由于氣體填充操作者的不注意或關閉操作失誤，存在蓋仍為打開狀態而燃料電池的運轉停止持續的情況。然而，即使在這樣的情況下，若未檢測到氣體填充，則由于燃料電池中的水分有可能發生凍結的條件成立，通過伴隨著主截止閥的開閥的控制的執行和之后的維持開閥狀態，也能夠向燃料電池供給燃料氣體。由此，能夠抑制燃料電池中的水分的凍結而抑制性能下降。
[0013](5)在上述任一方式的燃料電池系統的控制方法中，可以是，燃料電池系統具備壓力傳感器，所述壓力傳感器對用于向所述罐填充所述燃料氣體的填充管路的管路內壓力進行檢測，在所述壓力傳感器的輸出在預定期間持續增大的情況下，檢測為實施了所述氣體填充。這樣的話，準確地檢測是否進行氣體填充的可靠性升高，因此能夠抑制主截止閥意外地成為開閥狀態那樣的事態的發生。
[0014]另外，本發明能夠以各種形態實現。例如，可以作為如下的燃料電池系統來實施，燃料電池系統具備燃料電池、對通過設置在車輛的外板部分上的燃料氣體的填充口而填充的燃料氣體進行貯存的罐、將從該罐到達所述燃料電池的燃料管路切換為開或閉的主截止閥及對所述主截止閥的開閉進行控制的控制部，所述控制部在車輛的停車期間實施伴隨著所述主截止閥的開閥而進行的控制，并且在所述處理的實施期間，當檢測到實施了向所述罐填充所述燃料氣體的氣體填充時，將所述主截止閥從開閥狀態切換控制成閉閥狀態。而且，除了作為搭載有燃料電池系統的車輛的方式之外，還可以通過車輛的控制方法等方式實現。
【附圖說明】
[0015]圖1是示意性地表示搭載有作為本發明的實施方式的燃料電池的車輛的結構的說明圖。
[0016]圖2是示意性地表示車輛的燃料氣體的從填充部至燃料罐的說明圖。
[0017]圖3是表示在車輛停止時執行的是否容許主截止閥動作的判別處理的流程圖。
[0018]圖4是說明主截止閥動作容許的處理的狀況的說明圖。
[0019]圖5是表示在車輛停止時執行的凍結防止處置的處理的流程圖。
[0020]圖6是表示在車輛停止時執行的是否容許主截止閥動作的判別處理的變形例的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，關于本發明的實施方式，基于附圖進行說明。圖1是示意性地表示搭載有作為本發明的實施方式的燃料電池的車輛10的結構的說明圖。車輛10具備燃料電池100、檢測燃料電池100的溫度的溫度傳感器105、控制部110(也稱為EClKElectronic ControlUnit))、起動機開關115、要求輸出檢測部120、二次電池130、電力分配控制器140、驅動電動機150、傳動軸160、動力分配齒輪170、車輪180、燃料罐200。
[0022]燃料電池100是用于使燃料氣體與氧化劑氣體發生電化學反應而獲取電力的發電裝置。燃料罐200貯存燃料電池100所使用的燃料氣體。在本實施方式中，使用氫作為燃料氣體。控制部110基于從要求輸出檢測部120取得的要求輸出信號值來控制燃料電池100和二次電池130的動作。要求輸出檢測部120檢測車輛10的油門(未圖示)的踏下量，根據該踏下量的大小，檢測來自駕駛員的要求輸出，將該要求輸出作為要求輸出信號向控制部110輸出。控制部110根據要求輸出信號，算出燃料電池100要求的要求電力量。起動機開關115是對車輛1的起動、停止進行切換的主開關。
[0023]在車輛10剛起動之后等燃料電池100的發電力小的情況下，二次電池130可以用作用于使車輛10移動的電力源。作為二次電池130，可以采用例如鎳氫電池或鋰離子電池。向二次電池130的充電例如可以通過使用從燃料電池100輸出的電力進行直接充電的情況、或者在車輛10減速時通過驅動電動機150使車輛10的運動能量再生而充電來進行。
[0024]電力分配控制器140接受來自控制部110的命令，綜合性地控制(I)從燃料電池100向驅動電動機150引出的電力、(2)從二次電池130向驅動電動機150引出的電力、(3)將通過驅動電動機150再生的電力向二次電池130輸送的電力等。驅動電動機150作為用于使車輛10移動的原動機發揮功能。而且，驅動電動機150在車輛10減速時作為將車輛10的運動能量再生為電能的發電機發揮功能。傳動軸160是用于將驅動電動機150發出的驅動力向動力分配齒輪170傳遞的旋轉軸。動力分配齒輪170向左右的車輪180分配驅動力。
[0025]圖2是示意性地表示車輛10的燃料氣體的從填充部至燃料罐的說明圖。在圖2中，也圖示氫站50的一部分。車輛10具備兩個燃料罐200作為燃料罐，在燃料氣體的供給側具備設置在蓋箱300內的插座215、從插座215與各個燃料罐200連接的燃料氣體填充管210、止回閥220。而且，在從燃料罐200取出氣體的一側，對應于各燃料罐200而具備燃料氣體供給管240、主截止閥245、調節器250、壓力傳感器260、265。另一方面，氫站50具備氣體罐500、氣體供給軟管510、管嘴520、閥530、紅外線收發機550。
[0026]插座215是填充氫時的氫填充口，在氣體填充時通過氣體填充操作者的操作而裝配氫站50的管嘴520。插座215在管嘴520的裝配部位具備逆流防止閥218，阻止填充的氫的逆流。燃料氣體填充管210將插座215與燃料罐200連接。止回閥220配置在插座215與燃料罐200之間，避免填充于燃料罐200的氫向插座215逆流。
[0027]在從燃料罐200到燃料電池100的燃料氣體供給管240上，從燃料罐200側配設有主截止閥245和調節器250。主截止閥245經由燃料氣體供給管240的開閉來切換從燃料罐200向燃料電池100的氫氣供給或氣體供給停止。燃料氣體填充管210的管內壓力由壓力傳感器260檢測，其檢測壓力(填充管路壓力P)向控制部110輸出。燃料氣體供給管240的管內壓力由壓力傳感器265檢測，且檢測壓力也向控制部110輸出。燃料氣體填充管210的管內壓力伴隨著氣體填充而升壓，在氣體填充后，伴隨著與氣體消耗相伴的燃料罐200的壓力下降而下降。即，燃料氣體填充管210的管內壓力通過燃料氣體供給管240側的止回閥220的工作和罐管頭內的閥機構，而追隨燃料罐200的壓力進行變化。另外，在本實施方式中，燃料罐200為2個，止回閥220、主截止閥245、調節器250也對應于各燃料罐200而分別為2個。
[0028]配設插座215的蓋箱300具備蓋310、鉸鏈315、蓋開啟器320、蓋開按鈕325、蓋傳感器330、340、紅外線收發機350。蓋310是蓋箱300的蓋，通過鉸鏈315安裝成能夠對蓋箱300的開口部進行開閉。在蓋箱300的與鉸鏈315相反的一側設置蓋開啟器320。當操作蓋開按鈕325時，蓋開啟器320動作，蓋310打開。當通過氣體填充操作者正常地關閉蓋310時，蓋開啟器320將蓋310鎖定。另外，也可以與蓋開啟器320另行地設置蓋鎖定機構。
[0029]在蓋箱300設有2個蓋傳感器330、340。第一蓋傳感器330設置在蓋開啟器320的附近，第二蓋傳感器340設置在鉸鏈315的附近。當蓋310進行開閉時，第一蓋傳感器330和第二蓋傳感器340發出表示在蓋310的開度不同的狀態下蓋310是否打開的信號。即，這兩蓋傳感器對應于蓋310具有的未圖示的按壓用突起而配設，當蓋310關閉時，由按壓突起按壓而將關閉信號向控制部110輸出。而且，當蓋310打開時，按壓突起的按壓被解除而將開放信號向控制部110輸出。另外，第一蓋傳感器330和第二蓋傳感器340只要能夠發出在蓋310的開度不同的狀態下蓋310是否打開的信號即可，也可以不分別配置在蓋開啟器320的附近及鉸鏈315的附近。而且，沒有限定為機械的檢測，也可以是光學性地檢測蓋310的開閉的類型的結構。
[0030]紅外線收發機350設置在插座215的附近，與氫站50的紅外線收發機550進行通信。另外，只要能夠與氫站50的紅外線收發機550進行通信即可，紅外線收發機350也可以不配置在插座215的附近。而且，并不局限于紅外線通信，也可以通過基于有線的通信、基于無線LAN等的通信進行代替。
[0031]氫站50具備氣體罐500、氣體管505、氣體供給軟管510、管嘴520、閥530、紅外線收發機550。氣體罐500是貯藏氫的罐。從氣體罐500向管嘴520經由氣體管505和氣體供給軟管510供給氣體。氣體供給軟管510是將氣體罐500與管嘴520連結的柔性的管。在氣體管505設有閥530 ο在氫站50處的氣體填充時，車輛1 (參照圖1)停車于站內的填充位置，起動機開關115斷開。接下來，通過蓋開按鈕325的操作而蓋開啟器320動作，將蓋310打開。在此狀態下，氣體填充操作者將管嘴520與插座215進行連接操作。當氣體填充結束時，氣體填充操作者將管嘴520從插座215切離，利用手動將蓋310關閉。當蓋310由氣體填充操作者正常地關閉時，蓋310由蓋開啟器320鎖定。
[0032]控制部110構成為具備CPU、R0M、RAM等的計算機，除了與從要求輸出檢測部120取得的要求輸出信號對應的要求電力量的算出、用于得到算出的要求電力量的燃料電池100及二次電池130的驅動控制之外，等待預定條件的成立而執行車輛停止時的凍結防止處置、二次電池130的緊急充電處置等。
[0033]圖3是表示在車輛停止期間執行的是否容許主截止閥動作的判別處理的流程圖，圖4是說明主截止閥動作容許的處理的狀況的說明圖。圖3所示的是否容許主截止閥動作的判別處理即使在車輛停車而起動機開關115斷開的狀態下，也通過接受來自二次電池130的電力的供給的控制部110每隔預定時間反復執行。當該是否容許主截止閥動作的判別處理例程開始時，控制部110判定車速V是否為0，即車輛10是否為停止狀態(步驟S100)。在此，當判定為車輛不是停止狀態時，車輛10為行駛期間，暫時結束本例程。
[0034]當在步驟SlOO中判定為車輛為停車期間時，控制部110讀入燃料氣體填充管210的壓力傳感器260的傳感器輸出(填充管路壓力P)，將該填充管路壓力P存儲在預定存儲區域中(步驟S105)。另外，在步驟SlOO中，判定為車速V = 0，由于本例程的執行條件即起動機開關115斷開，因此在燃料電池100中，使運轉停止，步驟S105以后的處理在燃料電池100的運轉停止期間進行。如前所述，即使起動機開關115斷開，也從二次電池130向控制部110的一部分供給電力，能夠按照圖3所示的流程圖執行處理。
[0035]緊接著步驟S105，控制部110進行讀入的填充管路壓力P的平均化而算出平均壓力Psm，將算出的平均壓力Psm存儲于預定存儲區域(步驟S110)。在本實施方式中，利用以周知的時間常數積分的處理進行填充管路壓力P的平均化。平均化可以基于單純的加法平均或加權平均(平緩處理)。接下來，控制部110掌握在步驟S105中讀入的填充管路壓力P的壓力推移(步驟S115)。該壓力推移通過從讀入的填充管路壓力P減去對比基準壓力Plock而得到的差壓力A P的推移來掌握。對比基準壓力Plock的初始值設為燃料氣體填充管210的管內壓力PO(MPa)。在步驟S115以后的各處理的說明中，設想讀入的填充管路壓力P從無法掌握升壓推移的期間1(非升壓推移)變化為能掌握升壓推移的期間2(升壓推移)的情況進行說明。
[0036]如圖4所示，當填充管路壓力P的推移為期間I的非升壓推移時，在步驟SlOO中判定為車輛處于停車期間之后接下來進行填充管路壓力P的讀入、存儲(步驟S105)，進行填充管路壓力P的平均化(步驟S110)、差壓力ΔΡ的算出(步驟S115)，在步驟S120中，判定差壓力ΔP是否為閾值壓力Pa以上。該閾值壓力Pa被規定為在從插座215(參照圖2)實際進行氣體填充時在燃料氣體填充管210中當然出現的管路內壓力的初始上升值(例如，2?3MPa)。
[0037]在差壓力△P小于閾值壓力Pa的期間I即填充管路壓力P屬于非升壓推移期間，在步驟S120中判定成為“否”，然后，依次執行將在步驟SllO中平均化的平均壓力Psm設置為對比基準壓力Plock的處理(步驟S125)、向升壓計數器CTa設置計數器閾值β的處理(步驟S130)，暫時結束本例程。由此，在填充管路壓力P的推移為非升壓推移的狀況下，反復執行這些處理(步驟S125及步驟S130)。由此，在填充管路壓力P的推移為非升壓推移的狀況下，對比基準壓力Plock始終為最新的平均壓力Psm，升壓計數器CTa仍為計數器閾值β的狀態。
[0038]另一方面，當填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移時，由于差壓力ΔΡ*閾值壓力Pa以上，因此控制部110在步驟S120中的判定成為“是”，進入后述的步驟S135之后。即，當填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移時，不進行步驟S125的平均壓力Psm向對比基準壓力Plock的設置。由此，在填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后，如圖4所示，對比基準壓力Plock被固定成填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm。因此，在升壓推移的狀況下，步驟S115中的差壓力△ P通過從填充管路壓力P減去填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm來算出。
[0039]控制部110由于填充管路壓力P為升壓推移的狀況而繼續步驟S120中的判定，將升壓計數器CTa的值減去值I (步驟S135)，接下來，判定該升壓計數器CTa是否為值0(步驟S140)。當在步驟S140中判定為CTa在O時，控制部110暫時結束本例程。由此，若填充管路壓力P為升壓推移的狀況，則每次調出圖3的處理時，重復進行升壓計數器CTa的減法運算(步驟S135)。并且，由于填充管路壓力P為升壓推移的狀況而繼續升壓計數器CTa的減法運算，不久之后，若升壓計數器CTa為值O，則控制部110繼續步驟S140的判定，將主截止閥動作容許標志FX(初始值O)設置為值I (步驟S145)，結束本例程。主截止閥動作容許標志FX是表示容許主截止閥245(圖2參照)的動作的標志，在后述的凍結防止處置中，使用于主截止閥245的驅動判定。
[0040]步驟S120及步驟S140中的判定都成為“是”的狀況、即升壓推移在超過與填充管路壓力P的計數器閾值β對應的時間的期間產生的情況伴隨著經由燃料氣體填充管210的氣體填充而出現。由此，接著步驟S120的判定的步驟S135?145的處理在車輛1為停止期間(步驟S100: “是”)且實際進行氣體填充而檢測到氣體填充時(步驟S120:“是”)被執行，設定主截止閥動作容許標志F X。另外，主截止閥動作容許標志F X在檢測到進行氣體填充的情況時設置為值I，因此只要在例如氣體的填充作業的結束或蓋310的關閉的檢測等的時機設置成初始值O即可。氣體填充作業的完成例如可以基于紅外線收發機350經由紅外線通信從氫站50側接收到的信息進行判斷。
[0041]圖5是表示在車輛停止時執行的凍結防止處置中的處理的流程圖。該凍結防止處置在起動機開關115(參照圖1)處于斷開狀態時通過控制部110每隔預定時間反復執行，首先，控制部110判定燃料電池100是否停止發電運轉(步驟S210)。若起動機開關115被斷開，則通常燃料電池100不進行發電運轉，但是為了慎重起見而進行判定。該判定根據來自要求輸出檢測部120(參照圖1)的發電要求的有無等而作出，在此，當判定為不是停止期間時，不進行任何的處理，暫時結束本例程。
[0042]當在步驟S210中判定為燃料電池停止時，控制部110基于設定于燃料電池100(參照圖2)的溫度傳感器105的輸出，判定燃料電池溫度Tf是否為閾值溫度Tc以下(步驟S220)。該閾值溫度Tc在燃料電池100中是作為生成水有可能發生凍結的溫度而預先規定的溫度。在步驟S220中當判定為燃料電池的溫度Tf為閾值溫度Tc以下時，在燃料電池100的運轉停止期間，可判斷為燃料電池100內的水有可能發生凍結的預定條件成立。在燃料電池100內有時會殘留其運轉中的生成水等。當判定為燃料電池100的溫度Tf不是閾值溫度Tc以下時(步驟S220)，控制部110不進行任何的處理，暫時結束本例程。另外，步驟S220的判定可以將通過未圖示的外氣溫傳感器檢測到的燃料電池周圍溫度與預定閾值溫度進行比較來作出。
[0043]另一方面，當判定為燃料電池的溫度Tf為閾值溫度Tc以下時(步驟S220)，控制部110判定主截止閥動作容許標志FX是否為值I (步驟S230) O主截止閥動作容許標志FX在通過圖3所示的處理例程而判斷為進行向燃料罐200填充氫氣的情況下設定為值I。在步驟S230中判定為主截止閥動作容許標志FX不是值I時，控制部110為了執行用于防止燃料電池100的運轉停止期間的生成水的凍結的保護處置，向主截止閥245(參照圖2)輸出開閥信號而將主截止閥245打開，由此，進行從燃料罐200向燃料電池100、詳細而言向燃料電池100的陽極供給預定時間的氫氣的處理(步驟S240)。然后，結束本例程。另外，通過步驟S240的氣體供給(氣體吹掃)，從燃料電池100的陽極排出水，能夠防止燃料電池100內的水的凍結。
[0044]在步驟S230中，當判定為主截止閥動作容許標志FX為值I時，控制部110因燃料電池100的溫度Tf低而應執行用于防止凍結的保護處置，但是向主截止閥245輸出閉閥信號而將主截止閥245關閉(步驟S250)，不實施保護處置。然后，暫時結束本例程。步驟S250的主截止閥245的閉閥信號輸出若是在執行用于防止凍結的保護處置(步驟S240)的過程中輸出，則中止到目前為止執行的用于防止凍結的氣體供給(氣體吹掃)。該氣體吹掃的不實施或中止持續至氫氣的填充完成而重置主截止閥動作容許標志FX(FX = O)且在下次以后的本例程的步驟S230中作出判定處理為止。
[0045]在車輛的停止期間，實際上進行氣體填充，并依次執行圖3的是否容許主截止閥動作的判別處理中的步驟S135?145的處理的結果是，在步驟S230中作出標志FX為值I的判定。
[0046]具有以上說明的結構的本實施方式的車輛10具有如下的優點。在車輛10停止的期間，例如停止于氫站50的期間，由于氣體填充操作者的不注意或閉操作失誤而有時蓋310仍保持為開狀態。具體而言，在氣體填充操作者用手指保持按下第一蓋傳感器330的狀態而未將蓋310關閉或不完全關閉時，輸出蓋310閉塞這樣的信號，但是實際上蓋310仍為開狀態。因此，即便是能夠執行燃料電池100停止運轉的運轉停止期間的氣體吹掃等的保護處置的狀況，也能夠執行氣體填充。本實施方式的車輛10如下應對這樣的狀況。
[0047]首先，本實施方式的車輛10在如上所述既能夠執行氣體填充也能夠執行保護處置的狀況下，當檢測到向燃料罐200的燃料氣體填充時(圖3:步驟S120中的“是”的判定和接下來的步驟S135?步驟S140)，接受向主截止閥動作容許標志FX的值I的設置(圖3:步驟S145及圖5:步驟S230的判定)，不容許主截止閥245的開閥，或者將開閥的主截止閥245關閉(步驟S250)。由此，根據本實施方式的車輛10，中止或者不實施伴隨著主截止閥245的開閥的燃料電池100的運轉停止期間的氣體吹掃等的保護處置，由此能夠確保進行氣體填充的狀況下的安全性的提尚。
[0048]相反，本實施方式的車輛10若未檢測到向燃料罐200的氫氣(燃料氣體)的氣體填充(步驟S120: “否”)，則在燃料電池100的運轉停止期間燃料電池溫度Tf下降至水分有可能發生凍結的閾值溫度Tc時(步驟S220: “是”)，在運轉停止期間將主截止閥245打開(步驟S240)，實現從燃料罐200向燃料電池100的氣體供給(氫氣供給)，從陽極排出水。由此，根據本實施方式的車輛10，能夠執行運轉停止期間的燃料電池100的保護處置，抑制與水分凍結相伴的性能下降。換言之，根據本實施方式的車輛10，在進行氣體填充的狀況下，通過中止或不實施向燃料電池100的氣體供給，能夠確保燃料電池100的運轉停止期間的安全性的提高，而且能夠確保用于防止凍結的氣體供給的執行機會而實現對燃料電池100的保護。
[0049]當設于燃料氣體填充管210的壓力傳感器260的輸出(填充管路壓力P)在以升壓計數器C T a規定的預定持續期間內持續增大時(步驟S12 O的判定和接下來的步驟S13 5?S140)，本實施方式的車輛10檢測為進行向燃料罐200的氣體填充，將主截止閥動作容許標志FX設置為值1(步驟S145)。由此，根據本實施方式的車輛10，能夠以高可靠性檢測向燃料罐200的氣體填充，因此能夠避免意外地中止或不實施向燃料電池100的氣體供給的事態，能夠提高燃料電池保護的實效性。
[0050]本實施方式的車輛10每當進行基于填充管路壓力P的氣體填充檢測時，如圖4所示，在填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后，將對比基準壓力PlOCk固定為填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm(步驟S125)。由此，具有如下的優點。
[0051]圖3的填充管路壓力P的平均化(步驟S110)對于升壓推移的填充管路壓力P也進行，因此填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后的平均壓力Psm如圖4所示伴隨著填充管路壓力P的升壓推移而上升。由此，將對比基準壓力Plock設為對于進行升壓推移的填充管路壓力P而在圖3的步驟SllO中每次算出的平均壓力Psm時，如圖4所示，填充管路壓力P與平均壓力Psm(=對比基準壓力Plock)的差壓力Δ P與升壓推移的當初的差壓力Δ P相比并未怎么改變。相對于此，在填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后，步驟S120中的判定未成為“否”，因此不向步驟S125轉移。因此，對比基準壓力Plock固定成填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm而能夠實現差壓力Δ P的顯著化，因此能夠以高可靠性檢測氣體填充。
[0052]接下來，對變形例進行說明。圖6是表示在車輛停止時執行的變形例的是否容許主截止閥動作的判別處理的流程圖。該變形例的是否容許主截止閥動作的判別處理在填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后，可想到作為傳感器輸出值的填充管路壓力P由于噪音的重疊等的影響而暫時下降，在應對這一點上具有特征。
[0053]圖6所示的是否容許主截止閥動作的判別處理與圖3所示的判別處理相同，通過控制部110每預定時間反復執行。而且，該處理的內容除了增加步驟S122、S160、S165之外，與圖3所示的判別處理相同。與圖3所示的是否容許主截止閥動作的判別處理同樣，執行從車輛停止狀態的判定(步驟SlOO)至差壓力Δ P與閾值壓力Pa的對比判定(步驟SI20)為止的一連串的處理，在步驟S120中判定為差壓力△ P不是閾值壓力Pa以上時，將壓力下降計數器CTb與計數器閾值γ進行對比(步驟S160)。該計數器閾值γ設為在填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移以后在填充管路壓力P下降的情況下相當于判斷為該壓力下降因噪音的重疊等的影響而產生所需的足夠的經過時間的計數器閾值。該計數器閾值γ是能夠除去噪音的影響的程度的短時間的檢測所使用的值，比設置于已述的升壓計數器CTa的計數器閾值β小(γ〈〈β)。在壓力下降計數器CTb，在起動機開關115(參照圖2)的斷開操作時刻設置上述的計數器閾值γ或比計數器閾值γ大的值作為初始值。由此，在填充管路壓力P持續屬于圖4所示的非升壓推移的狀況下，控制部110判定為壓力下降計數器CTb大于計數器閾值γ (步驟S160)，依次執行步驟SllO中平均化后的平均壓力Psm向對比基準壓力Plock的設置(步驟S125)、計數器閾值β向升壓計數器CTa的設置(步驟S130)，暫時結束本例程。因此，在該變形例中，也是在填充管路壓力P的推移為非升壓推移的狀況下，反復執行平均壓力Psm向對比基準壓力Plock的設置(步驟S125)和計數器閾值β向升壓計數器CTa的設置(步驟S130)。由此，在填充管路壓力P的推移為非升壓推移的狀況下，對比基準壓力Plock始終為最新的平均壓力Psm，升壓計數器CTa仍維持為計數器閾值β的狀態。
[0054]另一方面，當填充管路壓力P從圖4所示的非升壓推移變化為升壓推移時(步驟S120:“是”)，壓力下降計數器CTb被重置為值0(步驟S122)。這樣的話，在填充管路壓力P的檢測值暫時成為了升壓推移之后返回到圖4的非升壓推移的狀況的情況下，在步驟S160中，判定為壓力下降計數器CTb(=0)比計數器閾值γ小。當在步驟S160中作出該判定時，控制部110將壓力下降計數器CTb的值增加值I (步驟S165)，結束本例程。
[0055]在步驟S160中，在通過填充管路壓力P實際下降而作出壓力下降計數器CTb比計數器閾值γ小的判定的情況下，填充管路壓力P在這以后持續地屬于非升壓推移，因此反復執行本例程，由此壓力下降計數器CTb遞增，不久之后成為計數器閾值γ以上，因此步驟S160中的判斷成為“否”，如已述那樣執行平均壓力Psm向對比基準壓力Plock的設置(步驟S125)以后的處理。然而，在填充管路壓力P受到噪音的重疊等的影響而暫時下降的情況下，在壓力下降計數器CTb比計數器閾值γ小的判定(步驟S160)之后，進行壓力下降計數器CTb的加法運算(步驟S165)，但是在壓力下降計數器CTb未到達計數器閾值γ的期間，差壓力Δ P比閾值壓力Pa大。其結果是，步驟S120中的判斷成為“是”，不進行將平均壓力Psm設置為對比基準壓力Plock的處理(步驟S125)，因此如圖4所示，對比基準壓力Plock被固定成填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm。而且，關于升壓計數器CTa，也未進行計數器閾值β的設置。
[0056]若這樣的暫時性的填充管路壓力P的下降消除，則填充管路壓力P重新屬于發生暫時性的下降之前的升壓推移。由此，在壓力下降的消除以后的本例程的步驟S115中，算出固定成填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm的對比基準壓力Plock與實際的填充管路壓力P的差壓力△ P，在步驟S120中，重新判定為差壓力APS閾值壓力Pa以上。在該判定之后，控制部110將表示在步驟S120中判定為差壓力△ P不是閾值壓力Pa以上的以后的經過時間的壓力下降計數器CTb重置為值0(步驟S122)。另外，該計數器重置在填充管路壓力P持續屬于升壓推移的情況下也執行，但是在這樣的情況下，在步驟S120中未作出差壓力ΔΡ不是閾值壓力Pa以上的判定，因此沒有特別的障礙。
[0057]在壓力下降計數器CTb重置后，執行與已述的實施方式中的是否容許主截止閥動作的判別處理同樣的處理(步驟S135至S145)，不久之后，升壓計數器CTa成為值O時(步驟S140: “是”)，控制部110將主截止閥動作容許標志FX(初始值O)設置為值1(步驟S145)，結束本例程。
[0058]根據以上說明的變形例的進行是否容許主截止閥動作的判別處理的車輛10，也如已述那樣，在進行氣體填充的狀況下，中止或停止向燃料電池100的氣體供給，由此能夠確保燃料電池100的運轉停止期間的安全性的提高，而且能夠確保用于防止凍結的氣體供給的執行機會而實現對燃料電池100的保護。除此之外，根據變形例的進行是否容許主截止閥動作的判別處理的車輛10，具有如下的優點。
[0059]變形例的進行是否容許主截止閥動作的判別處理的車輛10即使升壓推移的填充管路壓力P下降，壓力下降也是由噪音重疊等引起的短時間內的壓力下降，填充管路壓力P若之后在短期間內返回到升壓推移，則將對比基準壓力Plock仍固定成填充管路壓力P即將變化為升壓推移之前的非升壓推移時的平均壓力Psm。而且，升壓計數器CTa也不初始化而進行固定。由此，根據該變形例的進行是否容許主截止閥動作的判別處理的車輛10，即使發生暫時性的填充管路壓力P的壓力下降，通過填充管路壓力P從非升壓推移變化為升壓推移的當初起的經過時間，也能夠高可靠性地檢測氣體填充的有無。
[0060]本發明并不局限于上述的實施方式或實施例、變形例，在不脫離其主旨的范圍內能夠以各種結構實現。例如，
【發明內容】
一欄記載的各方式中的技術特征所對應的實施方式、實施例、變形例中的技術特征為了解決上述的課題的一部分或全部，或者為了實現上述的效果的一部分或全部，可以適當地信息更換或組合。而且，其技術特征在本說明書中只要不是作為必須的特征進行說明，就可以適當刪除。
[0061]在上述的實施方式中，在由于氣體填充操作者的不注意或閉操作失誤這樣的某些原因而蓋仍為開狀態的燃料電池100的運轉停止期間，將與氣體填充并行地執行的控制設為伴隨著用于防止水分凍結的主截止閥245的開閥的氣體吹掃控制(保護處理)，但是并不局限于此。例如，在燃料電池100的運轉停止期間，車室內的音頻設備、前照燈、車內燈這樣的輔機類的二次電池130的電力消耗進展，二次電池130的充電電力可能大致全部被放電。在這樣的情況下，為運轉停止解除后的車輛行駛作準備，在燃料電池100的運轉停止期間，有時需要緊急避難性地對二次電池130進行充電。由此，在由于氣體填充操作者的不注意或閉操作失誤這樣的某些原因而蓋仍為開狀態的燃料電池100的運轉停止期間，可以將與氣體填充并行地執行的控制作為二次電池130的充電控制。
[0062]在上述的實施方式中，在燃料電池100的運轉停止期間進行氣體填充時，中止或不實施為了防止水分凍結而進行的向燃料電池100的氣體供給，因此可以如下進行。只要在未檢測到氣體填充的燃料電池100的運轉停止狀況下，就可以容許與主截止閥245的開閥相伴的向燃料電池100的氣體供給。即便如此，也能夠確保燃料電池100的運轉停止期間的安全性的提高，而且能夠確保用于防止水分凍結的氣體供給的執行機會。
[0063]在上述的實施方式中，通過燃料氣體填充管210中的填充管路壓力P的升壓推移，檢測氫氣(燃料氣體)向燃料罐200的填充，由此進行氣體填充用的填充操作，但也可以如下進行。在氣體填充時，將紅外線收發機350與紅外線收發機550連接，在氫站50與車輛10 (詳細而言為控制部110)之間進行數據發送。由此，當檢測到經由紅外線收發機350與紅外線收發機550的連接進行了數據發送的情況時，可以判斷為進行了氣體填充用的填充操作。或者也可以通過傳感器來檢測在設于蓋箱300的插座215裝配有管嘴520的情況，通過基于該傳感器對管嘴520的裝配的檢測，判斷為進行氣體填充。
[0064]在上述實施方式及變形例中，根據主截止閥動作容許標志FX的值進行填充燃料氣體期間的主截止閥245的開閥的中止或閉閥，但也可以不使用這樣的標志，在步驟S145中，直接將主截止閥245關閉，或者將開閥中止。而且，在上述實施方式中，例示了從燃料電池100除去水而防止凍結的氣體吹掃，作為燃料電池100的保護處置，但是并不局限于防止凍結，在例如陽極側的濕度過高而有礙燃料電池進行發電的情況下，也可以進行使燃料氣體流動而將濕度調整成適當的范圍的處理等。
[0065]附圖標記說明
[0066]10 車輛
[0067]50 氫站
[0068]100燃料電池
[0069]HO控制部
[0070]115起動機開關
[0071]120要求輸出檢測部
[0072]130 二次電池
[0073]140電力分配控制器
[0074]150驅動電動機
[0075]160傳動軸
[0076]170動力分配齒輪
[0077]180 車輪
[0078]200燃料罐
[0079]215 插座
[0080]218逆流防止閥[0081 ]220止回閥
[0082]240燃料氣體供給管
[0083]245主截止閥
[0084]250調節器
[0085]260壓力傳感器
[0086]265壓力傳感器
[0087]300 蓋箱
[0088]310 蓋
[0089]315 鉸鏈
[0090]320蓋開啟器[0091 ]325蓋開按鈕
[0092]330第一蓋傳感器
[0093]340第二蓋傳感器
[0094]350紅外線收發機
[0095]500氣體罐
[0096]505氣體管
[0097]510氣體供給軟管
[0098]520 管嘴
[0099]530 閥
[0100]550紅外線收發機
[0101]CTa升壓計數器
[0102]CTb壓力下降計數器
[0103]FX主截止閥動作容許標志
[0104]P填充管路壓力
[0105]Plock對比基準壓力
[0106]Psm平均壓力
[0107]Tc閾值溫度
[0108]Tf燃料電池溫度η
【主權項】
1.一種燃料電池系統的控制方法，所述燃料電池系統具備:燃料電池;罐，對通過設置在車輛的外板部分上的燃料氣體的填充口而填充的燃料氣體進行貯存;及主截止閥，將從該罐到達所述燃料電池的燃料管路切換為開或閉， 所述燃料電池系統的控制方法中， 在車輛的停車期間實施伴隨著所述主截止閥的開閥而進行的控制的情況下，當檢測到實施了向所述罐填充所述燃料氣體的氣體填充時，將所述主截止閥從開閥狀態切換控制成閉閥狀態。2.根據權利要求1所述的燃料電池系統的控制方法，其中， 在所述燃料電池不進行發電的運轉停止期間，在未檢測到所述氣體填充的情況下，基于所述燃料電池的狀態，容許執行將所述主截止閥設為開閥狀態的控制。3.根據權利要求2所述的燃料電池系統的控制方法，其中， 將所述主截止閥設為開閥狀態的控制是在所述燃料電池中的水分有可能發生凍結的條件成立的情況下進行的控制。4.根據權利要求3所述的燃料電池系統的控制方法，其中， 所述控制是掃氣處理。5.根據權利要求1?4中任一項所述的燃料電池系統的控制方法，其中， 所述燃料電池系統具備壓力傳感器，所述壓力傳感器對用于向所述罐填充所述燃料氣體的填充管路的管路內壓力進行檢測，在所述壓力傳感器的輸出在預定期間持續增大的情況下，檢測為實施了所述氣體填充。6.—種燃料電池系統，具備:燃料電池;罐，對通過設置在車輛的外板部分上的燃料氣體的填充口而填充的燃料氣體進行貯存;主截止閥，將從該罐到達所述燃料電池的燃料管路切換為開或閉;及控制部，對所述主截止閥的開閉進行控制， 所述燃料電池系統中，所述控制部在車輛的停車期間實施伴隨著所述主截止閥的開閥而進行的控制，并且在所述處理的實施期間，當檢測到實施了向所述罐填充所述燃料氣體的氣體填充時，將所述主截止閥從開閥狀態切換控制成閉閥狀態。
【文檔編號】H01M8/04303GK106067556SQ201610250984
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610250984.8, CN 106067556 A, CN 106067556A, CN 201610250984, CN-A-106067556, CN106067556 A, CN106067556A, CN201610250984, CN201610250984.8
【發明人】灘光博, 田野裕
【申請人】豐田自動車株式會社