[发明专利]气体控制系统及气体控制方法

说明书

本发明提供一种气体控制系统及气体控制方法。气体控制系统(10)具有高压罐(14)、温度传感器(60)、压力传感器(62)、喷射器(58)和气体控制ECU(22)。高压罐(14)具有内胆(28)、加强层(30)和从内胆(28)排出氢气的排出孔(34)。温度传感器(60)检测加强层(30)的温度或高压罐(14)的外侧周边的温度。气体控制ECU在气体控制方法的实施中，根据温度传感器检测出的温度信息和压力传感器检测出的压力信息，改变限制氢气的排出的限制控制的开始时间。据此，能够抑制内胆的变形，并且在高压罐周边的环境温度低的情况下，与该环境温度高的情况相比，能够使燃料电池堆继续以高输出进行运转。

技术领域

本发明涉及一种控制从高压罐排出的流体的流量的气体控制系统及气体控制方法。

背景技术

例如，燃料电池系统包括用于将氢气等燃料气体供给至燃料电池堆的高压罐。为了实现轻量化，这种高压罐具有填充氢的树脂制的内胆和覆盖内胆的外表面的加强层(例如，纤维增强树脂：CFRP)。

此外，对于树脂制的内胆而言，由于内胆内的氢透过内胆，因此在内胆与加强层之间滞留透过氢。特别是，内胆内的氢的压力会随着氢的排出而降低，透过内胆与加强层之间的透过氢的压力变得比内胆内的氢的压力高，由此，存在发生内胆朝向径向内侧变形(所谓的翘曲(buckling))的可能性。

为了抑制该翘曲，例如在日本发明专利公开公报特开2013-127295号中公开了以下系统：在空间部的氢的压力下降到介于内胆与加强层之间的透过氢的压力以下时，进行限制从高压罐排出的氢的流量的控制(将流量上限值降低到比最大值小的值的控制)。

发明内容

透过内胆的透过氢的透过量(以及与透过量有关的加强层内的氢浓度)在内胆内的温度低的情况下较少，另一方面，随着内胆内的温度升高而增多。并且，内胆内的温度依赖于高压罐周边的环境温度。现有的系统中设定为，为了抑制翘曲，设想高压罐周边的环境温度高(换言之，内胆内的温度高)的情况而进行上述的限制控制。

但是，根据该设定，即使在由于内胆内的温度低、透过氢的透过量少而不易发生翘曲的状况下，也进行同样的限制控制。当进行氢的限制控制时，燃料电池堆的发电量下降而无法得到所要求的输出的可能性升高。

另外，内胆内的温度在车辆停止了一定期间的状态下，通过内胆、加强层而与高压罐周边的环境温度大致相等。另一方面，在车辆开始运转的状态下，由于氢被排出到高压罐的外部而引起绝热膨胀，从而导致内胆内的温度发生变化。因此，即使检测内胆内的温度，也不能说能够充分地监视加强层的氢浓度。可以说，测定不易受到绝热膨胀的影响、即使在运转开始后经过一定时间也近似于周边的环境温度的树脂制的加强层的温度(或环境温度自身)，能够更准确地推算从加强层内移动到内胆与加强层之间的透过氢的量。

本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于提供一种气体控制系统及气体控制方法，通过根据加强层(或高压罐周边的环境温度)的温度来限制流体从高压罐的排出，能够抑制内胆的变形，并且与高压罐周边的环境温度高的情况相比，在高压罐周边的环境温度低的情况下，能够使燃料电池堆继续以高输出进行运转。

为了达成上述目的，本发明的第1方式是一种气体控制系统，具有高压罐、温度传感器、压力传感器、流量调整部和控制部，其中，所述高压罐具有用于填充高压的流体的树脂制的内胆、覆盖所述内胆的外表面的加强层、和从所述内胆排出所述流体的排出孔，所述温度传感器检测所述加强层的温度或所述高压罐的外侧周边的温度，所述压力传感器检测所述内胆的内部的压力，所述流量调整部调整从所述排出孔排出的所述流体的流量，所述控制部控制所述流量调整部的动作，所述控制部根据所述温度传感器检测出的温度信息和所述压力传感器检测出的压力信息，开始限制所述流体的排出的限制控制。