DE102004019085B4

DE102004019085B4 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Bestimmung eines Versatzkorrekturwerts

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Publication number: DE102004019085B4
Application number: DE102004019085A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Shige; Tadaichi Matsumoto; Shigeto Kajiwara; Hideki Kashiwagi
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: JP4136770B2; US20040214054A1; US7517599B2; DE102004019085A1; JP2004327102A

Abstract

Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle (21) mit Ausgangsanschlüssen, einem Spannungswandler (31), der mit den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzelle verbunden ist, einer elektrischen Speichereinrichtung (30), die parallel zu der Brennstoffzelle über den Spannungswandler (31) geschaltet ist und zum Leistungsladen und -entladen in der Lage ist, einer Stromerfassungseinrichtung (413), die eingerichtet ist, den Stromwert der Brennstoffzelle zu erfassen, und einer Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60), die eingerichtet ist, einen Versatzkorrekturwert für die Stromerfassungseinrichtung durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf eine Leerlaufspannung durch den Spannungswandler zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das einen Versatzkorrekturwert für eine Stromerfassungseinrichtung in einer Brennstoffzelle bestimmt, als auch ein Versatzkorrekturwertbestimmungsverfahren für eine in einem Brennstoffzellensystem verwendete Stromerfassungseinrichtung.
Die Druckschrift JP 2002-334712 A offenbart ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler mit einer Sekundärbatterie verbunden ist, wobei Stromsensoren sowie Spannungssensoren zur Erfassung von Ein- und Ausgangsströmen und -spannungen an dem Spannungswandler vorgesehen sind. Es wird ein Energieerzeugungssollwert der Brennstoffzelle zu berechnet, wobei ein Erfassungsfehler in dem Leistungsverbrauch jedes Leistung verbrauchenden Geräts und der Effekt des Verbindungswiderstands zwischen den Geräten berücksichtigt wird, um den Umwandlungswirkungsgrad eines Spannungswandlers zu berechnen. Der berechnete Umwandlungswirkungsgrads wird verwendet, um den Leistungserzeugungssollwert zu erhalten.
Die nachveröffentlichte Druckschrift DE 102 33 82 1 A offenbart eine Anordnung zur Steuerung der Energieversorgung eines Fahrzeugs mit einem hybriden Energiesystem, das ein Brennstoffzellensystem und ein dynamisches Energiesystem aufweist, das eine Speicherbatterie enthält. Dieser Druckschrift liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Energiesystem in Abhängigkeit von einstellbaren Betriebsarten so einzustellen, dass es mit einer optimalen Dynamik betrieben werden kann.
Im Allgemeinen weisen Stromsensoren einen Versatzstrom (Offset-Strom) auf, der erscheint, wenn das Eingangssignal Null ist. Dieser Versatzstrom fluktuiert (driftet) aufgrund langfristiger Änderungen. Weiterhin sind Brennstoffzellenstromsensoren in Brennstoffzellen eingebaut, die im Betrieb heiß werden, und da Stromsensoren bei hohen Temperaturen verwendet werden, tritt ebenfalls eine durch die Temperatur hervorgerufene Temperaturdrift auf. Die Brennstoffzellen-Leistungsbilanz-Genauigkeit (Genauigkeit der Bilanz von Leistungseingabe zur Leistungsabgabe) des Brennstoffzellensystems insgesamt variiert in Abhängigkeit von dem Verhalten (dem Leistungsvermögen) des Stromsensors der Brennstoffzelle stark. Wenn beispielsweise eine Brennstoffzelle eine Leistung bei 350 A (Ampere) erzeugt, tritt eine Eingangs-/Ausgangsdifferenz von etwa 1 kW Leistung auf, falls ein Sensorfehler von 3 A oder angenähert 1% auftritt. Daher ist eine Verbesserung der Genauigkeit der Eingangs-/Ausgangsbilanz des Brennstoffzellensystems insgesamt ein kritischer Punkt.
Als eine Technik zur genauen Berechnung des Leistungserzeugungssolls für eine Brennstoffzelle wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der mehrere Stromsensoren und Spannungssensoren verwendet werden, um zu ermöglichen, dass Leistungsverbrauchsfehler in jeder Vorrichtung oder Leistungsverbrauchsfehler aufgrund von Leitungswiderständen ignoriert werden können.
Jedoch werden bei der vorstehend beschriebenen Technik die Genauigkeit der Stromsensoren und Kennlinienfluktuationen in den Stromsensoren nicht berücksichtigt, und ein Messfehler aufgrund einer Nullpunktfluktuation (Null-Drift) in den Stromsensoren wurde noch nicht beseitigt. Als ein Ergebnis treten Diskrepanzen zwischen den Leistungserzeugungssollwerten und tatsächlichen Werten auf, wodurch eine Verbesserung der Eingangs-/Ausgangsbilanzgenauigkeit für das Brennstoffzellensystem insgesamt gehemmt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorstehende gemacht, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Messgenauigkeit einer Brennstoffzellenstromerfassungseinrichtung in einem Brennstoffzellensystem zu verbessern.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird diese Aufgabe wird durch ein Brennstoffzellensystem gelöst, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist.
Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine Korrektur der Nullpunktfluktuation in der Stromerfassungseinrichtung (Versatzkorrektur bzw. Offset-Korrektur) genau durchgeführt werden, da der Versatzkorrekturwert für die Stromerfassungseinrichtung durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung über den Spannungswandler bestimmt wird. Daher kann die Messgenauigkeit der Stromerfassungseinrichtung der Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems verbessert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Beispielsweise kann bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Brennstoffzellensystem an einem beweglichen Objekt angebracht sein, und die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung kann den Versatzkorrekturwert durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung während einer Zeitdauer bestimmen, während der das bewegliche Objekt keine Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle benötigt. In diesem Fall kann der Versatzkorrekturwert ohne Beeinträchtigung des Betriebs des beweglichen Objekts bestimmt werden.
Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Zeitdauer, in der die Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle nicht erforderlich ist, eine Zeitdauer vor Starten des Brennstoffzellensystems, während des regenerativen Betriebs des beweglichen Objekts, während eines intermittierenden Betriebs des Brennstoffzellensystems und/oder nach Stopp des Betriebs der Brennstoffzelle sein. Da diese Zeitdauern Zeitdauern sind, während denen die Leistungszufuhr bzw. Leistungsversorgung aus der Brennstoffzelle nicht erforderlich ist und Zeitdauern sind, die zu regelmäßigen Intervallen während des Betriebs des beweglichen Objekts auftreten, können die aktuellsten Versatzkorrekturwerte stets erhalten werden.
Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Brennstoffzellensystem in einem beweglichen Objekt angebracht sein, und kann die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung den Versatzkorrekturwert durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung bestimmen, wenn die Temperatur der Stromerfassungseinrichtung gleich oder größer als eine vorgeschriebene Temperatur ist, wenn die Temperaturanstiegsrate der Stromerfassungseinrichtung gleich oder größer als eine vorgeschriebene Rate ist, oder nachdem eine vorgeschriebene Zeitdauer seit Korrektur der Stromerfassungseinrichtung verstrichen ist. In jedem dieser Fälle können sowohl Temperaturdrift und durch den Verlauf der Zeit verursachte Drift korrekt korrigiert werden.
Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt, wenn die von dem beweglichen Objekt angeforderte Leistungsgröße die Leistungsgröße überschreitet, die von der elektrischen Speichereinrichtung zugeführt werden kann, die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle nicht auf die Leerlaufspannung ein und bestimmt den Versatzkorrekturwert nicht. Folglich wird der Betrieb des beweglichen Objekts nicht beeinträchtigt.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, wie es in Patentanspruch 6 angegeben ist.
Bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine Korrektur der Nullpunktfluktuation in der Stromerfassungseinrichtung (Versatzkorrektur bzw. Offset-Korrektur) genau durchgeführt werden, da der Versatzkorrekturwert für die Stromerfassungseinrichtung durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung über den Spannungswandler bestimmt wird. Daher kann die Messgenauigkeit der Stromerfassungseinrichtung der Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems verbessert werden.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wie es in Patentanspruch 7 angegeben ist.
Bei dem Verfahren zur Bestimmung des Versatzkorrekturwertes für die Stromerfassungseinrichtung in einem Brennstoffzellensystem gemäß der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können derselbe Betrieb und dieselbe Wirkung wie diejenigen erhalten werden, die durch das Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Weiterhin kann das Verfahren zur Bestimmung eines Versatzkorrekturwertes für die Stromerfassungseinrichtung in einem Brennstoffzellensystem gemäß der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen ebenso wie bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 eine erläuternde Darstellung eines grundsätzlichen Aufbaus eines Fahrzeugs, bei dem ein Brennstoffzellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut ist,
2 eine erläuternde Darstellung eines Beispiels eines I-V-Kennlinienfeldes einer Brennstoffzelle,
3 ein Flussdiagramm einer Versatzkorrekturwertbestimmungsverarbeitungsroutine, die durch den Brennstoffzellenstromsensor 413 zu vorgeschriebenen Intervallen in dem mit der Brennstoffzelle ausgerüsteten Fahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,
4 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine zur Bestimmung eines Versatzkorrekturwertes des Brennstoffzellenstromsensors 413 darstellt, die ausgeführt wird, wenn irgendeine von vorgeschriebenen Bedingungen in dem mit der Brennstoffzelle ausgerüsteten Fahrzeug 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel auftreten, und
5 eine erläuternde Darstellung, die den Betriebszustand der Brennstoffzelle 21 und den Zeitverlauf der Versatzkorrektur des Brennstoffzellenstromsensors 413 veranschaulicht.
Das Brennstoffzellensystem und das Versatzkorrekturwertbestimmungsverfahren für die Stromerfassungseinrichtung in einem Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung und auf Grundlage von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Der grundsätzliche Aufbau und der grundsätzliche Betrieb eines beweglichen Objektes (Fahrzeug), in dem das Brennstoffzellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. 1 zeigt eine erläuternde Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus des Fahrzeugs, in dem das Brennstoffzellensystem gemäß dem Ausführungsbeispiel eingebaut ist. 2 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Beispiels für ein I-V-Kennlinienfeld einer Brennstoffzelle 21.
Das mit einer Brennstoffzelle (BZ) ausgerüstete Fahrzeug 10 weist ein Brennstoffzellensystem 20 und eine Sekundärbatterie 30 eines Energieversorgungssystems, einen Antriebsmotor 40, der die aus dem Brennstoffzellensystem 20 und der Sekundärbatterie 30 erhaltenen Energie in Antriebsenergie umwandelt und diese abgibt, Räder 50, die durch den Antriebsmotor 40 angetrieben werden, und eine Steuerungseinheit 60 auf, die den Betrieb des Fahrzeugs 10 steuert. Die in dem Fahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel zugeführte maximale Leistungsgröße (Energiegröße) ist die durch die Brennstoffzelle 21 und die Sekundärbatterie 30 zugeführte Gesamtleistungsgröße, wobei beispielsweise 80% dieser Gesamtgröße von der Brennstoffzelle 21 zugeführt wird, wohingegen die verbleibenden 20% von der Sekundärbatterie 30 zugeführt wird.
Das Brennstoffzellensystem 20 weist die Brennstoffzelle 21, die Wasserstoffgas (Wasserstoff enthaltendes Gas) als Brennstoff verbraucht und elektrische Leistung (Energie) erzeugt, einen Hochdruckwasserstofftank 23, der das der Brennstoffzelle 21 zugeführte Wasserstoff speichert, und eine Luftpumpe 24 auf, die der Brennstoffzelle 21 Luft zuführt. Die Brennstoffzelle 21 ist beispielsweise eine Fest-Makromolekül-Brennstoffzelle, die eine feste makromolekulare Membran aufweist, und die maximale Spannung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist angenähert 400 V.
Die Brennstoffzelle 21 und der Hochdruck-Wasserstofftank 23 sind durch ein Wasserstoffzufuhrrohr 231 verbunden, wobei ein Druckreduzierungsventil (Druckminderungsventil) 232, das den Zufuhrdruck des der Brennstoffzelle 21 zugeführten Wasserstoffgases reduziert, ist in dem Wasserstoffzufuhrrohr 231 angeordnet. Die Brennstoffzelle 21 ist mit der Luftpumpe 24 über ein Luftzufuhrrohr 241 verbunden. Die der Brennstoffzelle 21 zugeführte Luft wird über ein Auslassrohr in die Atmosphäre freigelassen.
Die Brennstoffzelle 21 weist einen Temperatursensor 61 auf, der deren Temperatur erfasst. Dieser Temperatursensor 61 kann direkt an der äußeren Wand der Brennstoffzelle 21 eingebaut sein, oder kann entweder in einem Kühlmitteleinlass oder einem Kühlmittelauslass eines von der Brennstoffzelle verwendeten (nicht gezeigten) Wärmetauschers oder sowohl in dem Kühlmitteleinlass als auch dem Kühlmittelauslass eingebaut sein.
Der Antriebsmotor 40 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Synchronmotor und weist einen Rotor, der eine Vielzahl von an dessen äußerer Wand angebrachte Permanentmagnete aufweist, und einen Stator auf, um den eine Dreiphasenspule zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfeldes gewickelt ist. Der Antriebsmotor 40 und die Brennstoffzelle 21 sind über einen Umrichter 41 und Energieversorgungsleitungen 411 verbunden. Der Umrichter 41 wandelt den aus der Brennstoffzelle 21 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom um und führt diesen dem Antriebsmotor 40 zu, und steuert den Betrieb des Antriebsmotors 40 auf der Grundlage von aus der Steuerungseinheit 60 empfangenen Signalen. Mit den Energieversorgungsleitungen 411 sind eine Diode 412, die einen Rückstrom vermeidet, wenn die Brennstoffzelle 21 sich in einem Wartezustand befindet, einen Brennstoffzellenstromsensor 413, der die Stromgröße aus der Brennstoffzelle 21 erfasst, und einen Brennstoffzellenspannungssensor auf, der die Spannungsgröße aus der Brennstoffzelle 21 erfasst. Zusätzlich sind ein Hochspannungs-Hilfsmotor 42 und ein Motorstromsensor 415 mit den Energieversorgungsleitungen 411 verbunden.
Der Antriebsmotor 40 rotiert durch die Wechselwirkung des Magnetfeldes aus den an dem Rotor angebrachten Permanentmagneten und des durch die Dreiphasen-Statorspule erzeugten Magnetfeldes, und gibt dadurch die notwendige Energie zu den Rändern 50 über ein Getriebemechanismus 45 aus. Wenn eine Anforderung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit (Bremsanforderung) ausgegeben wird, wird der Rotor über eine externe Kraft angetrieben, wodurch der Motor 40 veranlasst wird, als Generatorbremse zu funktionieren, der eine elektromotorische Kraft an beiden Enden der Dreiphasenspule über die Wechselwirkung der Magnetfelder erzeugt.
Die Sekundärbatterie 30 ist eine Batterie, die Energie speichern und ausgeben kann, und ist parallel zu den Energieversorgungsleitungen 411 (den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzelle 21) über einen Gleichspannungswandler (Spannungswandler) 31 geschaltet. Der Gleichspannungswandler 31 erhöht die Spannung des Ausgangs aus der Sekundärbatterie 30 zu dem Antriebsmotor 40 auf den erforderlichen Spannungswert entsprechend einem Signal aus der Steuerungseinheit 60, wenn Energie aus der Sekundärbatterie 30 dem Antriebsmotor 40 zugeführt wird. Ein Ladezustandssensor (SOC-Sensor) 32, der den verbleibenden Batteriekapazitäts-Ladezustand (Batteriekapazitäts-SOC) der Sekundärbatterie 30 erfasst, ist damit verbunden. Weiterhin sind ein Sekundärbatteriestromsensor 312, der den Pegel des aus der Sekundärbatterie 30 ausgegebenen Stroms erfasst, und ein Sekundärbatteriespannungssensor 313, der den Pegel der von der Sekundärbatterie 30 abgegebenen Spannung erfasst, mit der Energieversorgungsleitung 311 verbunden, die die Sekundärbatterie 30 mit dem Gleichspannungswandler 31 verbindet.
Das Fahrzeug 10 weist ebenfalls einen Schalter (Zündschalter) 51 auf, der das Fahrzeug 10 startet, wenn es angetrieben ist, und stoppt, wenn es geparkt wird.
Die Steuerungseinheit 60 weist eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Speichereinrichtung (RAM, ROM) und dergleichen auf, die nicht gezeigt sind, und steuert den Betrieb des Fahrzeugs 10 entsprechend der Weise, wie es angetrieben wird. Die Steuerungseinheit 60 kann als Versatzkorrekturbestimmungsvorrichtung dienen. Der Steuerungseinheit 60 werden die von den Stromsensoren 413, 312 und 415 erfassten Stromwerte, der von dem SOC-Sensor 32 erfasste SOC-Wert, Zündpositionssignale, die die Zündposition des Schalters 51 angeben, und der von dem Temperatursensor 61 erfasste Temperaturwert zugeführt. Die Steuerungseinheit 60 verwendet den Wert als den Stromwert der Brennstoffzelle 21, der durch Durchführung einer Nullpunktkorrektur des von dem Brennstoffzellenstromsensor 413 erfassten Messwertes unter Verwendung des Versatzkorrekturwerts erhalten wird, der über die nachstehend beschriebene Verarbeitung gesucht wird. Die Steuerungseinheit 60 ist mit der Luftpumpe 24, dem Gleichspannungswandler 31, dem Umrichter 41 und dem Hochspannungs-Hilfsmotor 42 über eine Steuerungssignalleitung verbunden, und steuert den Antriebszustand des Fahrzeugs 10 durch Ausgabe von Steuerungssignalen zu diesen verschiedenen Komponenten.
Der grundsätzliche Betrieb des Fahrzeugs 10 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist nachstehend zusammengefasst. Die Steuerungseinheit 60 bestimmt die notwendige Leistungszufuhrgröße entsprechend dem Bedarf, der von einem nicht gezeigten Beschleunigungssensor zugeführt wird. Wenn die Sekundärbatterie 30 über die von der Brennstoffzelle 21 erzeugte Leistung aufgeladen wird, weist die notwendige Leistungszufuhrmenge die Summe der Leistungszufuhrmenge entsprechend der Bedarfeingabe und die in der Sekundärbatterie 30 zu akkumulierende Leistungsgröße auf.
Die Steuerungseinheit 60 bestimmt das Lastverhältnis, durch das die bestimmte Leistungszufuhrmenge auf die Brennstoffzelle 21 und die Sekundärbatterie 30 aufgeteilt wird. Das Lastverhältnis beispielsweise ist mit Bezug auf den von dem SOC-Sensor 32 erfassten SOC-Wert bestimmt, und wenn der SOC-Wert niedrig ist (was eine geringe Batteriekapazität angibt) wird die gesamte notwendige Leistungszufuhrmenge von der Brennstoffzelle 21 zugeführt, wohingegen, wenn der SOC-Wert hoch ist (was eine hohe Batteriekapazität angibt), Leistung von der Brennstoffzelle 21 und der Sekundärbatterie 30 oder der Sekundärbatterie 30 alleine entsprechend der notwendigen Leistungszufuhrgröße zugeführt wird.
Die Steuerung der zugeführten Leistungsgröße für die Brennstoffzelle 21 durch die Steuerungseinheit 60 (d. h. die Leistungserzeugungsgröße) wird über eine Antriebssteuerung der Luftpumpe 24 unter Verwendung der Erfassungswerte aus dem Brennstoffzellenstromsensor 413 und dem Brennstoffzellenspannungssensor 414 ausgeführt. Die Ausgangsspannung aus der Brennstoffzelle 21 (d. h. die Ausgangsanschlussspannung) wird durch den Gleichspannungswandler 31 justiert. In dieser Hinsicht ist es bekannt, dass das in 2 gezeigte Verhältnis zwischen der Spannung V und dem Strom I der Brennstoffzelle 21 existiert. Daher wird eine Beendigung der Leistungszufuhr aus der Brennstoffzelle 21 (der Zustand, in der der durch die Energieversorgungsleitung 414 fließende Strom gleich 0 A wird) beispielsweise durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 auf den OCV-Wert (Leerlaufspannungswert) von 400 V über den Gleichspannungswandler 31 verwirklicht, selbst wenn der Betrieb der Brennstoffzelle 21 nicht gestoppt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fließen eines Rückstroms aus den Energieversorgungsleitungen 411 zu der Brennstoffzelle 21 verhindert, selbst wenn die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 auf den Leerlaufspannungswert eingestellt ist, da eine Diode 412 an der Energieversorgungsleitung 414 angeordnet ist.
Wenn Leistung sowohl von der Brennstoffzelle 21 als auch der Sekundärbatterie 30 zugeführt wird, wird der Spannungswert der Sekundärbatterie 30 durch den Gleichspannungswandler 31 auf einen Ausgangsanschlussspannungswert für die Brennstoffzelle 21 erhöht. Wenn die angeforderte Leistung niedriger als die Leistungsgröße ist, die durch die Sekundärbatterie 30 zugeführt werden kann, stoppt die Steuerungseinheit 60 den Betrieb der Brennstoffzelle 21 (intermittierender Betrieb) und führt die gesamte Leistungsgröße aus der Sekundärbatterie 30 zu. Der vorstehend beschriebene grundsätzliche Betrieb des Fahrzeugs 10 (der Betrieb der Brennstoffzelle 21 und der Sekundärbatterie 30) stellen lediglich ein Beispiel dafür dar, und können selbstverständlich entsprechend dessen Ziel und verschiedener Bedingungen, die einen derartigen Betrieb mitbestimmen, geändert werden.
Die aus der Brennstoffzelle 21 und/oder der Sekundärbatterie 30 zugeführte (Gleichspannungs-)Leistung wird dem Umrichter 41 über die Energieversorgungsleitungen 411 zugeführt, und die Steuerungseinheit 60 bewirkt, dass die angeforderte Antriebsleistung an die Räder 50 abgegeben wird, indem eine Antriebssteuerung des Antriebsmotors 40 über den Umrichter 41 ausgeführt wird.
Der von dem Brennstoffzellenstromsensor 413 des mit dem Brennstoffzellensystem ausgerüsteten Fahrzeug 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführter Versatzkorrekturwertbestimmungsprozess ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das die Versatzkorrekturwertbestimmungsverarbeitungsroutine darstellt, die durch den Brennstoffzellenstromsensor 413 zu vorgeschriebenen Intervallen in den mit der Brennstoffzelle ausgerüsteten Fahrzeug 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. 14 zeigt ein Flussdiagramm der Versatzkorrekturwertestimmungs-Verarbeitungsroutine, die durch den Brennstoffzellenstromsensor 413 wenn (irgendeine von) vorgeschriebenen Bedingungen in dem mit der Brennstoffzelle ausgerüsteten Fahrzeug 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auftritt. 5 zeigt eine erläuternde Darstellung des Betriebszustands der Brennstoffzelle 21 und des Zeitverlaufs der Versatzkorrektur, die durch den Brennstoffzellenstromsensor 413 ausgeführt wird.
Zunächst ist der in 3 gezeigte und periodisch zu vorgeschriebenen Intervallen ausgeführte Versatzkorrekturwertbestimmungsprozess beschrieben. Dieser Versatzkorrekturwertbestimmungsprozess wird während Zeitdauern durchgeführt, in denen die Leistungszufuhr aus der Brennstoffzelle 21 nicht notwendig ist, wie es in 5 gezeigt ist. Insbesondere wird dieser Prozess ausgeführt, bevor eine Anforderung nach einem Starten (Anlassen) der Brennstoffzelle 21 ausgegeben worden ist (d. h. bevor das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb gestartet hat), während eines intermittierenden Betriebs der Brennstoffzelle 21, während eines regenerativen Betriebs oder nach Ausgabe einer Anforderung nach Beendigung des Betriebs der Brennstoffzelle 21 (d. h. nachdem der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 gestoppt hat).
Diese Verarbeitungsroutine wird wiederholt zu vorgeschriebenen Zeitintervallen ausgeführt. Die Steuerungseinheit 60 bestimmt, ob das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb gestartet hat oder nicht (in Schritt 100). Insbesondere wird bestimmt, ob der Anwender (Bediener) den Schalter 51 nicht in den eingeschalteten Zustand versetzt hat, oder ob dieser sich nicht in der Startposition befindet. Falls die Steuerungseinheit bestimmt, dass das Brennstoffzellensystem 20 gestartet hat (NEIN in Schritt S100), bestimmt sie, ob das Fahrzeug 10 unter einem regenerativen Betrieb betrieben wird (Schritt S110).
Die Bestimmung im Hinblick darauf, ob das Fahrzeug 10 im regenerativen Betrieb betrieben wird, wird beispielsweise auf der Grundlage davon durchgeführt, ob ein einen laufenden regenerativen Betrieb angebendes Flag (Kennung) EIN (eingeschaltet) ist oder nicht. Die Bestimmung, ob ein regenerativer Betrieb zu beginnen ist oder nicht, wird auf der Grundlage derartiger Faktoren durchgeführt, ob das Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals (Beschleunigungsvorgabeeinrichtung) Null ist, ob das Bremspedal betätigt wird, oder Leistung in der Sekundärbatterie 30 gespeichert werden kann (d. h. ob der SOC-Wert klein ist). Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug 10 nicht unter dem regenerativen Betrieb betrieben wird (NEIN in Schritt S110), bestimmt die Steuerungseinheit 60, ob die Brennstoffzelle 21 unter dem intermittierenden Betrieb betrieben wird (Schritt S120).
Die Bestimmung in Bezug darauf, ob die Brennstoffzelle 10 in dem intermittierenden Betrieb betrieben wird, wird beispielsweise auf der Grundlage davon durchgeführt, ob ein einen laufenden intermittierenden Betrieb angebendes Flag EIN (eingeschaltet) ist oder nicht. Der intermittierende Betrieb (Bereitschaftsbetrieb) der Brennstoffzelle 21 wird ausgeführt, wenn die Anforderung nach einer Ausgangsleistung des Fahrzeugs 10 gering ist, wobei die zur Zufuhr der angeforderten Ausgangsleistung erforderliche Leistungsgröße alleine aus der Sekundärbatterie 10 bereitgestellt werden kann. Der intermittierende Betrieb wird ebenfalls ausgeführt, wenn das Fahrzeug 10 gestoppt ist, wie beispielsweise, wenn es auf eine Verkehrsampel wartet, wenn es keinen Bedarf zum Antrieb des Antriebsmotors 40 gibt, wobei der Hochspannungshilfsmotor 42 lediglich durch die Sekundärbatterie 30 angetrieben werden kann.
Wenn bestimmt wird, dass die Brennstoffzelle 21 nicht im intermittierenden Betrieb betrieben wird (NEIN in Schritt S120), bestimmt die Steuerungseinheit 60, ob der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 geendet hat (Schritt S130). Insbesondere wird bestimmt, ob der Anwender (der Bediener) den Schalter 51 ausgeschaltet hat. In dem Brennstoffzellensystem 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nach dem Stopp des Betriebs des Brennstoffzellensystems 20 eine Wasserstoffverbrauchssteuerung ausgeführt, um den in der Brennstoffzelle 21 verbleibenden Wasserstoff zu verbrauchen. In dieser Wasserstoffverbrauchssteuerung ist ein höherer Genauigkeitsgrad der Steuerung erforderlich, um die Erzeugung von Energie unter Verwendung lediglich des restlichen Wasserstoffs zu steuern, wobei der Ausgangsstromwert auf 20 A oder niedriger begrenzt ist. Gleichzeitig ist eine Versatzkorrektur erforderlich, wenn das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb beendet, da der Versatz des Brennstoffzellenstromsensors 413 18 A angenähert ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 nicht geendet hat (NEIN in Schritt S130), beendet die Steuerungseinheit 60 die Verarbeitungsroutine, da unter den verschiedenen vorstehend beschriebenen Bedingungen der Betrieb der Brennstoffzelle 21 nicht gestoppt ist und der Stromwert des durch den Brennstoffzellenstromsensors 413 fließenden Stroms nicht auf Null gemacht werden kann.
Falls demgegenüber bestimmt wird, dass das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb nicht gestartet hat (JA in Schritt S100), dass das Fahrzeug 10 im regenerativen Betrieb betrieben wird (JA in Schritt S110), dass die Brennstoffzelle 21 im intermittierenden Betrieb betrieben wird (JA in Schritt S120), oder dass der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 geendet hat (JA in Schritt S130), wird die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 über den Gleichspannungswandler 31 auf den Leerlaufspannungswert von 400 V eingestellt. Als Ergebnis kann der Wert des durch die Energieversorgungsleitungen 411 fließenden Stroms unmittelbar und zuverlässig auf 0 A eingestellt werden, selbst wenn der Zustand der Brennstoffzelle 21 vom Betrieb zum Stopp sich ändert.
Die Steuerungseinheit 60 erhält (beschafft) dann den Stromwert Ad aus dem Brennstoffzellenstromsensor 413 (Schritt S150) und bestimmt den Versatzkorrekturwert Ac, der erforderlich ist, um die Driftgröße aufzuheben (d. h. um die Nullpunktkorrektur durchzuführen), wobei die folgende Gleichung 1 verwendet wird: Versatzkorrekturwert Ac = Ad (Gleichung 1)
Die Bestimmung des Versatzkorrekturwerts Ac wird durch Abtasten des Stromwerts Ad zu Intervallen von 2 msec und durch Berechnen des Durchschnittswerts der Versatzkorrekturwerte Ac, die jeweils während des Abtastens erhalten werden, durchgeführt. Der bestimmte Versatzkorrekturwert Ac wird in einer Speichereinrichtung wie einem RAM. derart gespeichert, dass der aktuellste Wert beibehalten wird. Während des nächsten Betriebs des Brennstoffzellensystems 20 führt die Steuerungseinheit 60 eine Nullpunktkorrektur unter Verwendung des aktuellsten Versatzkorrekturwerts Ac aus. Insbesondere korrigiert die Steuerungseinheit 60 den aktuellen Stromwert durch Beaufschlagen des aktuellsten Versatzkorrekturwerts Ac auf den aus dem Brennstoffzellenstromsensor 413 erhaltenen Messwert, und steuert den Betrieb der Brennstoffzelle 21 auf der Grundlage des korrekten Brennstoffzellenstromwerts.
Der Prozess zur Bestimmung des Versatzkorrekturwerts für den Brennstoffzellenstromsensor 413, der ausgeführt wird, wenn vorgeschriebene Bedingungen auftreten, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Dieser Korrekturwertbestimmungsprozess unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Korrekturwertbestimmungsprozess dahingehend, dass der Prozess zwangsweise ungeachtet des Betriebszustands der Brennstoffzelle 21 ausgeführt wird, wenn es eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Temperaturdrift in dem Brennstoffzellenstromsensor 413 gibt oder eine vorgeschriebene Zeitdauer seit dem letzten periodischen Korrekturwertbestimmungsprozess verstrichen ist.
Wenn die Temperatur Tfc der Brennstoffzelle 21 höher als eine vorgeschriebene Temperatur Tfcrf wird, wenn die Temperaturanstiegsrate des Brennstoffzellenstromsensors 413 höher als eine vorgeschriebene Anstiegsrate Tfcrf wird, oder die seit dem vorhergehenden Korrekturwertbestimmungsprozess verstrichene Zeit Time eine vorgeschriebene Zeit Timeref überschreitet, wird diese Verarbeitungsroutine begonnen. Die Temperatur der Brennstoffzelle 21 wird durch den Temperatursensor 61 erfasst, und da der Brennstoffzellenstromsensor 413 an der äußeren Wand der Brennstoffzelle 21 oder benachbart dazu angeordnet ist, wird die Temperaturanstiegsrate des Brennstoffzellenstromsensors 413 ebenfalls auf der Grundlage des durch den Temperatursensor 61 erhaltenen Erfassungswert berechnet. Selbstverständlich ist es akzeptabel, wenn die Temperatur des Brennstoffzellenstromsensors 413 anstelle der Temperatur der Brennstoffzelle 21 erfasst wird, oder wenn die Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 21 anstelle der Temperaturanstiegsrate des Brennstoffzellenstromsensors 413 erfasst wird. In jedem Fall ist es akzeptabel, wenn die Temperaturänderung des Brennstoffzellenstromsensors 413 erfasst werden kann.
Diese Verarbeitungsroutine wird in Form eines Interrupts (Unterbrechung) für die normale Brennstoffzellebetriebsroutine ausgeführt. Wenn die Verarbeitungsroutine begonnen wird, bestimmt die Steuerungseinheit 60, ob die durch das Fahrzeug 10 angeforderte Ausgangsleistung ein Ausgangswert ist, der durch die Sekundärbatterie 30 ausgegeben werden kann (Schritt S200). Insbesondere wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die zur Ausgabe der angeforderten Ausgangsleistung zu dem Antriebsmotor 40 erforderliche Leistungsgröße 20% oder weniger der maximalen Leistungszufuhrmenge ist. Wenn nämlich die von dem Fahrzeug 10 angeforderte Ausgangsleistung den Ausgangswert überschreitet, der von der Sekundärbatterie 30 ausgegeben werden kann, wird die Ausgangsmenge verringert, wenn die aus der Brennstoffzelle 21 zugeführte Leistung stoppt, und wird die Fahrbarkeit eingeschränkt, wobei diese Bestimmung durchgeführt wird, um zu vermeiden, dass der Korrekturprozess für den Brennstoffzellenstromsensor 413 unter dieser Bedingung ausgeführt werden muss.
Wenn bestimmt wird, dass die von dem Fahrzeug 10 angeforderte Ausgangsleistung der Ausgangswert ist, der von der Sekundärbatterie 30 ausgegeben werden kann (JA in Schritt S210), bestimmt die Steuerungseinheit 60, ob der SOC-Wert größer als ein vorgeschriebener Wert SOCref ist oder nicht (Schritt S220). Das heißt, es wird bestimmt, ob die Sekundärbatterie 30 sich gegenwärtig in einem Zustand befindet, in dem sie Energie zuführen kann.
Wenn bestimmt wird, dass der SOC-Wert größer als der vorgeschriebene Wert SOCref ist (JA in Schritt S210), stellt die Steuerungseinheit 60 die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 auf den Leerlaufspannungswert von 400 V über den Gleichspannungswandler 31 ein (Schritt S230). Als Ergebnis gilt, selbst wenn die Brennstoffzelle 21 betrieben wird, der Wert des in den Energieversorgungsleitungen 411 fließenden Stroms unmittelbar als 0 A, und eine Korrektur des Brennstoffzellenstromsensors 413 kann ausgeführt werden.
Die Steuerungseinheit 60 erhält dann den Stromwert Ad aus dem Brennstoffzellenstromsensor 413 (Schritt S240) und bestimmt den Versatzkorrekturwert Ac, der für eine Nullpunktkorrektur erforderlich ist (Schritt S250), woraufhin die Verarbeitungsroutine endet. Da dieser Prozess zur Bestimmung des Versatzkorrekturwerts Ac identisch zu der Verarbeitung der Schritte S150 und S160 ist, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben worden sind, wird eine ausführliche Beschreibung davon an dieser Stelle ausgelassen.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann bei dem Fahrzeug 10, in dem das Brennstoffzellensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel eingebaut ist, eine Nullpunktkorrektur (Versatzkorrektur) des Brennstoffzellenstromsensors 413 korrekt durchgeführt werden, da der Versatzkorrekturwert für den Brennstoffzellenstromsensor 413 bestimmt wird, nachdem die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 auf den Leerlaufspannungswert eingestellt ist und der Wert des zu dem Brennstoffzellenstromsensor 413 fließenden Stroms zuverlässig als 0 A gilt. Daher kann die Messgenauigkeit für den Brennstoffzellenstromsensor 413 verbessert werden, und kann die Leistungsbilanz-Genauigkeit (Genauigkeit der Leistungabgabe-/-zufuhrbilanz) des Brennstoffzellensystems insgesamt dementsprechend verbessert werden. Wenn beispielsweise die Brennstoffzelle 21 eine Spannung von 300 V abgibt, würde ein Messfehler von 10 A zu einem Leistungsverlust von 6 kW führen, jedoch kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel dieser Leistungsverlust verhindert werden (d. h., der Brennstoffverbrauch kann verbessert werden).
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann stets der aktuellste Versatzkorrekturwert in Reaktion auf die kontinuierlich fluktuierende Driftgröße erhalten werden, da die Versatzkorrektur des Brennstoffzellenstromsensors 413 wiederholt zu den korrekten Zeitverläufen durchgeführt wird, zu denen der Brennstoffzelle 21 keine Leistung zugeführt wird. Daher kann die Messgenauigkeit des Brennstoffzellenstromsensors 413 stets auf einem hohen Pegel beibehalten werden, wobei die Leistungsbilanzgenauigkeit des gesamten Brennstoffzellensystems ebenfalls auf einem hohen Pegel beibehalten werden kann.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unter Bedingungen, die leicht zu einem Temperaturdrift führen, die Versatzkorrekturverarbeitung durchgeführt, um einen Versatzkorrekturwert für den Brennstoffzellenstromsensor 413 ungeachtet des Betriebszustands der Brennstoffzelle 21 zu bestimmen. Da die Temperaturdrift ein größeres Driftausmaß als die Drift hervorbringt, die einer langfristigen Änderung (secular change) zugeordnet werden kann, weist diese eine wesentliche Wirkung auf den Energieeingangs-/ausgangsausgleich für das Brennstoffzellensystem insgesamt auf. Da jedoch gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine genaue Korrektur der Nullpunktfluktuation (Null-Drift), die die Temperaturdrift begleitet, kann die Messgenauigkeit des Brennstoffzellenstromsensors 413 ungeachtet der Temperaturdrift auf einem hohen Pegel beibehalten werden, und kann die Leistungsbilanzgenauigkeit des gesamten Brennstoffzellensystems ebenfalls auf einem hohen Pegel beibehalten werden.
Da gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erhalt eines Versatzkorrekturwerts ermöglicht wird, der die Temperaturdrift kompensiert, die einen deutlichen Einfluss hat, selbst wenn das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb ohne Verwendung des Schalters 51 gestoppt hat, kann der Wasserstoffverbrauch mit einem hohen Genauigkeitsgrad gesteuert werden. Wenn der für den Brennstoffzellenstromsensor 413 ausgeführte Versatzkorrekturprozess unter Verwendung der periodischen Verarbeitungsroutine gemäß 3 ausgeführt wird, wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 unter Verwendung des Schalters 51 gestoppt worden ist, wird er nicht ausgeführt, wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 unter Verwendung eines anderen Mechanismus als den Schalter 51 gestoppt worden ist. Dabei ist es vorzuziehen, dass die durch das Brennstoffzellensystem 20 ausgeführte Wasserstoffverbrauchssteuerung bei jedem Ereignis nach dem Stopp des Betriebs des Brennstoffzellensystems 20 ausgeführt wird. Daher kann durch Ausführen einer Versatzkorrektur unter Bedingungen, in denen eine Temperaturdrift sehr wahrscheinlich auftritt, der Wasserstoffverbrauch mit einer hohen Genauigkeit ungeachtet der Weise gesteuert werden, in der der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 gestoppt wird.
Andere Ausführungsbeispiele
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Sekundärbatterie 30 verwendet, jedoch kann stattdessen beispielsweise eine Ladungsakkumuliereinrichtung wie ein Kondensator verwendet werden, da in einem derartigen Fall(Leistungs-)Aufladung und Entladung in derselben Weise wie vorstehend beschrieben ausgeführt werden können.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur der Brennstoffzelle 21 unter Verwendung eines direkt an der Brennstoffzelle 21 angebrachten Temperatursensors 61 erfasst, jedoch kann stattdessen ein Temperatursensor verwendet werden, der die Temperatur des die Brennstoffzelle 21 kühlenden Kühlmittels misst. Alternativ dazu kann die Temperatur der Brennstoffzelle 21 durch Messen der Temperatur der Atmosphäre und durch Zuordnen einer derartigen Temperatur zu der Temperatur der Brennstoffzelle 21 im Voraus gemessen werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Wasserstoff, das in einem Hochdruck-Wasserstofftank 23 gespeichert ist, als Brennstoff für die Brennstoffzelle 21 verwendet, jedoch kann ein Gas stattdessen verwendet werden, das aus einem Reformer erhaltender Wasserstoff (reformiertes Gas) enthält.
Weiterhin können die Vorrichtungen und Verfahren gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ebenfalls als Computerprogramm oder Aufzeichnungsträger (elektrischer, magnetischer oder optischer Aufzeichnungsträger) verwirklicht werden, auf dem ein derartiges Computerprogramm aufgezeichnet ist.
Obwohl das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Versatzkorrektur des Brennstoffzellenstromsensors 413 beschrieben worden ist, kann es ebenfalls in derselben Weise durch die Versatzkorrektur des Motorstromsensors 415 verwirklicht werden. In diesem Fall kann die Steuerung des Motors 40 auf der Grundlage eines hochgenauen Stromwertes ausgeführt werden.
Obwohl das Brennstoffzellensystem und das Versatzkorrekturwertbestimmungsverfahren für die Stromerfassungseinrichtung eines derartigen Brennstoffzellensystems auf der Grundlage verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann innerhalb des Umfangs ihres Kerns und der dazugehörigen Patentansprüche verändert oder verbessert werden, und umfasst selbstverständlich alle äquivalenten Systeme und Verfahren.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die Messgenauigkeit einer Stromerfassungseinrichtung in einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems verbessert. Wenn das Brennstoffzellensystem 20 den Betrieb nicht gestartet hat, das Fahrzeug 10 im regenerativen Betrieb betrieben wird, die Brennstoffzelle 21 im intermittierenden Betrieb betrieben wird, oder der Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 geendet hat, wird die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle 21 auf den Leerlaufspannungswert (OCV) von 400 V über einen Gleichspannungswandler 31 eingestellt. Als Ergebnis kann, selbst wenn der Zustand der Brennstoffzelle 21 sich von Betrieb zu Stopp ändert, der Wert des durch Energieversorgungsleitungen 411 fließenden Stroms unmittelbar und zuverlässig auf 0 A eingestellt werden. Die Steuerungseinheit 60 erhält dann den Stromwert Ad aus dem Brennstoffzellenstromsensor 413 und bestimmt den Versatzkorrekturwert Ac, der erforderlich ist, um das Driftausmaß aufzuheben (d. h. um eine Nullpunktkorrektur durchzuführen).

Claims

Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle (21) mit Ausgangsanschlüssen, einem Spannungswandler (31), der mit den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzelle verbunden ist, einer elektrischen Speichereinrichtung (30), die parallel zu der Brennstoffzelle über den Spannungswandler (31) geschaltet ist und zum Leistungsladen und -entladen in der Lage ist, einer Stromerfassungseinrichtung (413), die eingerichtet ist, den Stromwert der Brennstoffzelle zu erfassen, und einer Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60), die eingerichtet ist, einen Versatzkorrekturwert für die Stromerfassungseinrichtung durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf eine Leerlaufspannung durch den Spannungswandler zu bestimmen.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem an einem beweglichen Objekt angebracht ist, und die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60) eingerichtet ist, den Versatzkorrekturwert durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung während einer Zeitdauer zu bestimmen, während der das bewegliche Objekt keine Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle benötigt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei die Zeitdauer, in der die Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle nicht erforderlich ist, eine Zeitdauer vor Starten des Brennstoffzellensystems, während des regenerativen Betriebs des beweglichen Objekts, während eines intermittierenden Betriebs des Brennstoffzellensystems und/oder nach Stopp des Betriebs der Brennstoffzelle sein kann.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem in einem beweglichen Objekt angebracht ist, und die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60) eingerichtet ist, den Versatzkorrekturwert durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung zu bestimmen, wenn die Temperatur der Stromerfassungseinrichtung (413) gleich oder größer als eine vorgeschriebene Temperatur ist, wenn die Temperaturanstiegsrate der Stromerfassungseinrichtung (413) gleich oder größer als eine vorgeschriebene Rate ist, oder nachdem eine vorgeschriebene Zeitdauer seit Korrektur der Stromerfassungseinrichtung (413) verstrichen ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, wobei die Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60) eingerichtet ist, die Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle nicht auf die Leerlaufspannung einzustellen und den Versatzkorrekturwert nicht zu bestimmen, wenn die von dem beweglichen Objekt angeforderte Leistungsgröße die Leistungsgröße überschreitet, die von der elektrischen Speichereinrichtung (30) zugeführt werden kann.
Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle (21) mit Ausgangsanschlüssen, einer Stromerfassungseinrichtung (413), die eingerichtet ist, den Stromwert der Brennstoffzelle zu erfassen, und einer Versatzkorrekturwertbestimmungseinrichtung (60), die eingerichtet ist, den Versatzkorrekturwert für die Stromerfassungseinrichtung (413) durch Einstellung der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung zu bestimmen.
Verfahren zur Bestimmung eines Versatzkorrekturwertes für eine Stromerfassungseinrichtung (413) in einem Brennstoffzellensystem (20) mit einer elektrischen Speichereinrichtung (30), die parallel zu einer Brennstoffzelle (21) über einen Spannungswandler (31) geschaltet ist, wobei der Spannungswandler mit den Ausgangsanschlüssen einer derartigen Brennstoffzelle verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Einstellen der Ausgangsanschlussspannung der Brennstoffzelle auf die Leerlaufspannung über den Spannungswandler, und Bestimmen des Versatzkorrekturwertes für die Stromerfassungseinrichtung.