DE102004020266B4

DE102004020266B4 - Leistungssystem mit Brennstoffzellen und dessen Verwendung in einem mobilen Objekt

Info

Publication number: DE102004020266B4
Application number: DE102004020266A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Aoyama; Shigeru Ogino; Yasuhiro Izawa; Satoshi Iguchi; Takatoshi Masui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: DE102004020266A1; JP4055639B2; US20040214055A1; JP2004327350A; US7501195B2

Abstract

Leistungssystem (100), das Brennstoffzellen (18) und ein Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Kraftstoffgases aufweist, das den Brennstoffzellen (18) zuzuführen ist, und das elektrische Leistung abgibt, wobei das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) Folgendes aufweist: ein chemisches Reaktionsmodul (11), das ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch aus einem vorbestimmten Material durch einen chemischen Prozess erzeugt; und ein Wasserstofftrennmodul (13), das Wasserstoff aus dem Gasgemisch trennt, und wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren Folgendes aufweist: eine Wasserstoffzuführungsleitung, die den getrennten Wasserstoff zu den Brennstoffzellen (18) zuführt; und ein Spülgaszuführungsmodul, das ein spezifisches Spülgas zum Beseitigen von Wasserstoff aus dem Wasserstofftrennmodul (13) zuführt, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (50), die so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie einen Steuerentscheidungsprozess ausführt, der zwischen einem Pausenprozess, bei dem das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) vorübergehend gestoppt wird, und einem Stoppprozess entscheidet, bei dem das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) für eine längere Zeitdauer gestoppt wird, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie, nachdem sie sich für den Pausenprozess entschieden hat, die Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen (18) stoppt und zulässt, dass Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul (13) verbleibt, und dass sie, nachdem sie sich für den Stoppprozess entschieden hat, die Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen (18) stoppt und das Spülgaszuführungsmodul aktiviert und steuert, um den Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul (13) durch das Spülgas zu ersetzen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf die Verwendung des Leistungssystems als eine Leistungsquelle eines Motors, der in einem mobilen Objekt als Antriebsquelle dient.
Verschiedene Leistungssysteme wurden entwickelt und vorgeschlagen, die Brennstoffzellen und ein Kraftstoffgaserzeugungssystem zum Erzeugen eines Kraftstoffgases aufweisen, das den Brennstoffzellen zuzuführen ist, und die elektrische Leistung abgeben. Bei einigen Bauarten der bekannten Kraftstoffgaserzeugungssysteme reformiert ein Reformer ein Material wie z. B. Benzin oder Methanol, um ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch zu erzeugen, und eine Wasserstofftrenneinheit mit einer Wasserstofftrennmembran extrahiert Wasserstoff aus dem Gasgemisch.
Bei diesem bekannten Kraftstoffgaserzeugungssystem mit der Wasserstofftrennmembran wurden einige Techniken zum Beseitigen von Wasserstoff aus der Wasserstofftrenneinheit bei einem Stopp des Systems vorgeschlagen, um eine Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran zu verhindern (siehe z. B. JP 2001-118594 A und JP 2002-93449 A ).
Eine Anwendung des Leistungssystems auf mobile Objekte wie z. B. Fahrzeuge mit einem Motor als eine Antriebsquelle ist vermehrt zu erwarten. An dem Fahrzeug ist das Kraftstoffgaserzeugungssystem jedoch häufigen vorübergehenden Stopps z. B. während eines Stopps an einer Ampel und während einer Fahrt auf einem Abwärtsgefälle ausgesetzt. Die Beseitigung von Wasserstoff von der Wasserstofftrenneinheit bei jedem vorübergehenden Stopp verlängert in unerwünschter Weise eine Neustartzeit des Systems und bewirkt einen merklichen Energieverlust.
Wie dies in der JP 2001-35518 A beschrieben ist, kann ein Wasserstoffbehälter in dem Kraftstoffgaserzeugungssystem angeordnet werden, um das Kraftstoffgaserzeugungssystem aufzuwärmen und Wasserstoff zu den Brennstoffzellen während eines Neustarts des Kraftstoffgaserzeugungssystems schnell zuzuführen. Das Vorhandensein des Wasserstoffbehälters erhöht jedoch in nicht erwünschter Weise die Größe des gesamten Systems und kompliziert die Systemkonfiguration.
Die nachveröffentlichte DE 103 15 195 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Leistungssystem. Dieses Leistungssystem verfügt über Brennstoffzellen und ein Kraftstoffgaserzeugungssystem zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Kraftstoffgases, das den Brennstoffzellen zuzuführen ist, und das elektrische Leistung abgibt, wobei das Kraftstoffgaserzeugungssystem Folgendes aufweist: ein chemisches Reaktionsmodul, das ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch aus einem vorbestimmten Material durch einen chemischen Prozess erzeugt; und ein Wasserstofftrennmodul, das Wasserstoff aus dem Gasgemisch trennt, wobei das Leistungssystem des Weiteren Folgendes aufweist: eine Wasserstoffzuführungsleitung, die den getrennten Wasserstoff zu den Brennstoffzellen zuführt; und ein Spülgaszuführungsmodul, das ein spezifisches Spülgas zum Beseitigen von Wasserstoff aus dem Wasserstofftrennmodul zuführt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Leistungssystem vorzusehen, das eine Neustartzeit eines Kraftstoffgaserzeugungssystems verkürzt und einen möglichen Energieverlust reduziert.
Diese Aufgabe wird durch das Leistungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung ist so weitergebildet, wie es in den Unteransprüchen definiert ist.
Bei dem Leistungssystem der Erfindung verwendet die Steuereinheit wahlweise den Pausenprozess und den Stoppprozess, um die Zufuhr des Kraftstoffgases durch das Kraftstoffgaserzeugungssystem zu stoppen. Bei dem Stoppprozess wird zu beseitigender Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul durch das Spülgas ersetzt, wie z. B. durch Luft. Bei dem Pausenprozess wird andererseits das Verbleiben von Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul zugelassen. Der Stoppprozess wird ausgewählt, wenn das Kraftstoffgaserzeugungssystem die Zufuhr des Kraftstoffgases für eine lange Zeitperiode stoppt. Der Pausenprozess wird ausgewählt, wenn das Kraftstoffgaserzeugungssystem die Zufuhr des Kraftstoffgases vorübergehend stoppt.
Bei dem Leistungssystem der Erfindung verbleibt Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul, wenn das Kraftstoffgaserzeugungssystem vorübergehend die Zufuhr des Kraftstoffgases stoppt. Diese Anordnung gewährleistet eine schnelle Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen als Reaktion auf eine Abgabeanforderung, wodurch eine Neustartzeit des Kraftstoffgaserzeugungssystems in gewünschter Weise verkürzt wird und ein möglicher Energieverlust reduziert wird.
Bei einer anderen bevorzugten Anwendung der Erfindung wählt die Steuereinheit den Pausenprozess oder den Stoppprozess auf der Grundlage eines vorbestimmten Parameters aus, der den Arbeitszustand des Leistungssystems darstellt und in die Steuereinheit eingegeben wird.
Hierbei kann der „vorbestimmte Parameter, der den Arbeitszustand des Leistungssystems darstellt” eine Temperatur oder ein Druck an einer voreingestellten Position in dem Leistungssystem sein, wie z. B. bei dem chemischen Reaktionsmodul, dem Wasserstofftrennmodul oder den Brennstoffzellen, oder er kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Gangposition, ein Bremsen-Ein/Aus-Zustand oder eine Beschleunigungsvorrichtungsöffnung sein, wenn das Leistungssystem bei einem elektrischen Fahrzeug verwendet wird.
Diese Anordnung ermöglicht das angemessene Umschalten zwischen dem Pausenprozess und dem Stoppprozess auf der Grundlage des ausgewählten Parameters.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Leistungssystems der Erfindung schaltet die Steuereinheit nach Ausführung des Pausenprozesses zum Stoppprozess um.
Diese Anordnung schaltet von dem Pausenprozess zu dem Stoppprozess schrittweise um. Die Stoppsteuerung bei dem Stoppprozess wird nämlich nicht sofort nach dem Eingeben eines Stoppsignals durchgeführt. Eine Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen kann somit in einer Zeitperiode zwischen einem Start des Pausenprozesses und einem Umschalten zu dem Stoppprozess schnell wieder aufgenommen werden.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel schaltet die Steuereinheit von dem Pausenprozess zu dem Stoppprozess vorzugsweise dann um, wenn ein vorbestimmter Parameter, der den Arbeitszustand des Leistungssystems darstellt und in die Steuereinheit eingegeben wird, eine voreingestellte Bedingung erfüllt.
Diese Anordnung ermöglicht ein Umschalten bei einer angemessenen Zeitgebung auf der Grundlage des ausgewählten Parameters.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Leistungssystem des Weiteren einen Temperatursensor, der als den vorbestimmten Parameter eine Temperatur an einer voreingestellten Position in dem Leistungssystem misst, und die Steuereinheit schaltet von dem Pausenprozess zu dem Stoppprozess um, wenn die gemessene Temperatur kleiner als ein voreingestellter Wert ist.
In einem konkreten Beispiel hat das Wasserstofftrennmodul eine Wasserstofftrennmembran. Während des Pausenprozesses kann eine Verringerung der Temperatur der Wasserstofftrennmembran auf oder unter einen voreingestellten Wert eine Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran hervorrufen. Dieser Temperaturabfall kann außerdem zu einer wasserstoffinduzierten Verschlechterung von anderen Bestandteilen des Kraftstoffgaserzeugungssystems führen. Die Anordnung von diesem Ausführungsbeispiel verhindert in wirksamer Weise die wasserstoffinduzierte Verschlechterung der Bestandteile im Fall eines Temperaturabfalls.
Bei einer anderen bevorzugten Anwendung der Erfindung hat das Leistungssystem des Weiteren einen Verstärkermechanismus, der einen Wasserstoffdruck in der Wasserstoffzuführungsleitung verstärkt und bei Ausführung des Pausenprozesses aktiviert wird, um den Wasserstoffdruck in der Wasserstoffzuführungsleitung zu verstärken.
Der Verstärkermechanismus ist dazu erforderlich, den Druck in der Wasserstoffzuführungsleitung über ein Niveau im Normalbetriebszustand zu erhöhen. Bei einem vereinfachten Aufbau hat die Wasserstoffzuführungsleitung ein Ventil, das zum Anheben des Wasserstoffdruckes in der Wasserstoffzuführungsleitung auf das Zuführungsdruckniveau des Materials zu dem chemischen Reaktionsmodul betätigt wird. Ein anderer denkbarer Aufbau verwendet ausschließlich eine Pumpe zum Anheben des Druckes in der Wasserstoffzuführungsleitung.
Während des Pausenprozesses wird Wasserstoff in der Wasserstoffzuführungsleitung gesammelt. Diese Anordnung gewährleistet eine schnelle Zufuhr einer großen Wasserstoffmenge als Reaktion auf eine Abgabeanforderung.
Bei einer weiteren bevorzugten Anwendung der Erfindung hat das Leistungssystem des Weiteren ein Temperaturhaltemodul, das eine Temperatur in dem Wasserstofftrennmodul aufrecht erhält und bei Ausführung des Pausenprozesses aktiviert wird, um die Temperatur in dem Wasserstofftrennmodul zu halten.
Das Temperaturhaltemodul kann z. B. eine Verbrennungsvorrichtung zum Verbrennen des Kraftstoffes oder eine elektrische Heizvorrichtung sein. Diese Anordnung verhindert in wirksamer Weise eine Wasserstoffversprödung des Wasserstofftrennmoduls aufgrund eines Temperaturabfalls des Wasserstofftrennmoduls während des Pausenprozesses.
Das Temperaturhaltemodul kann gleichzeitig mit einem Start des Pausenprozesses aktiviert werden, oder wenn die Temperatur des Wasserstofftrennmoduls auf oder unter einen voreingestellten Wert abgesenkt wird. Das zu haltende Temperaturniveau kann gleich der Temperatur bei dem Normalbetriebszustand sein, oder es kann niedriger als die Temperatur in dem Normalbetriebszustand in einem Bereich sein, der keine Wasserstoffversprödung hervorruft.
Bei dem Leistungssystem dieser Anwendung kann die Steuereinheit den Betrieb des Temperaturhaltemoduls stoppen, wenn der Pausenprozess zumindest für eine voreingestellte Zeitperiode andauert.
Der Langzeitbetrieb des Temperaturhaltemoduls führt zu einem Energieverlust des Leistungssystems. Diese Anordnung reduziert in wirksamer Weise einen möglichen Energieverlust aufgrund des Langzeitbetriebs des Temperaturhaltemoduls.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel des Leistungssystems betätigt die Steuereinheit das Spülgaszuführungsmodul bei Ausführung des Pausenprozesses unter der Bedingung, dass Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul verbleibt.
Die in dem Wasserstofftrennmodul verbleibende Wasserstoffmenge kann beliebig festgelegt werden, sie kann z. B. auf einen spezifischen Wert fixiert werden, oder sie kann durch eine Änderung der Temperatur des Wasserstofftrennmoduls geändert werden. Die Spülgaszufuhr kann außerdem beliebig festgelegt werden, sie kann z. B. auf einen spezifischen Wert fixiert werden, oder sie kann durch eine Änderung der Temperatur des Wasserstofftrennmoduls geändert werden.
Diese Anordnung reduziert die in dem Wasserstofftrennmodul verbleibende Wasserstoffmenge, und sie verhindert dadurch in wirksamer Weise eine Wasserstoffversprödung des Wasserstofftrennmoduls. Wasserstoff verbleibt in dem Wasserstofftrennmodul während des Pausenprozesses. Dies gewährleistet eine schnelle Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen als Reaktion auf eine Abgabeanforderung. Diese Anordnung ist insbesondere für den Aufbau ohne Temperaturhaltemodul wirksam, das vorstehend beschrieben ist.
Bei einem bevorzugten Aufbau von diesem Leistungssystem kann das Wasserstofftrennmodul einen Sensor zum Messen einer Wasserstoffkonzentration aufweisen. Der Betrieb des Spülgaszufuhrmoduls wird bei Ausführung des Pausenprozesses gemäß der gemessenen Wasserstoffkonzentration gesteuert.
Bei einem anderen Beispiel kann die Steuereinheit bei Ausführung des Pausenprozesses den Betrieb des Spülgaszufuhrmoduls nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode nach einem Start des Spülgaszufuhrmoduls stoppen.
Die vorbestimmte Zeitperiode kann unter der Bedingung, dass Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul verbleibt, beliebig festgelegt werden. Diese Anordnung ermöglicht, dass das Spülgaszufuhrmodul durch einen einfachen Aufbau gesteuert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Anwendung der Erfindung weist das Leistungssystem des Weiteren ein Materialzufuhrsteuermodul auf, das eine Zufuhr des Materials zu dem chemischen Reaktionsmodul reguliert. Das Materialzufuhrsteuermodul führt bei Ausführung des Stoppprozesses als Reaktion auf eine Eingabe eines Neustartbefehls zum erneuten Starten des Kraftstofferzeugungssystems, der eine Abgabeanforderung an die Brennstoffzellen beinhaltet, dem chemischen Reaktionsmodul eine größere Menge des Materials zu als bei einer normalen Zufuhr in einem normalen Betriebszustand.
Der Stoppprozess ersetzt Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul mit dem Spülgas, und somit kann Wasserstoff während eines Neustarts nicht schnell zugeführt werden. In derartigen Fällen führt das Leistungssystem von dieser Anwendung dem chemischen Reaktionsmodul eine größere Menge des Materials als bei einer normalen Zufuhr in dem normalen Betriebszustand zu. Diese Anordnung implementiert schnell einen Austausch des Spülgases in dem Wasserstofftrennmodul mit Wasserstoff, und sie gewährleistet somit eine schnelle Wasserstoffzufuhr während eines Neustarts.
Die größere Zufuhr des Materials als bei der normalen Zufuhr im normalen Betriebszustand kann ein fixierter Wert sein, oder sie kann durch Multiplizieren der normalen Zufuhr durch einen voreingestellten Wert oder durch Addieren eines voreingestellten Wertes zu der normalen Zufuhr bestimmt werden. Die größere Zufuhr des Materials kann für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt werden, oder bis die Brennstoffzellen zum Zuführen einer elektrischen Leistung bereit sind, die eine Abgabeanforderung erfüllt.
Bei einem gewünschten Ausführungsbeispiel des Leistungssystems bei der vorstehend genannten Anwendung führt das Materialzufuhrsteuermodul dem chemischen Reaktionsmodul die größere Menge des Materials als bei der normalen Zufuhr im normalen Betriebszustand nur dann zu, wenn die Abgabeanforderung bei Ausführung des Stoppprozesses nicht größer als ein voreingestellter Wert ist.
Wenn die Abgabeanforderung größer als der voreingestellte Wert ist, dann kann die größere Zufuhr des Materials als bei der normalen Zufuhr im normalen Betriebszustand eine übermäßige Zufuhr hervorrufen und den Wirkungsgrad des Leistungssystems verringern. Dieses Ausführungsbeispiel verhindert in wünschenswerter Weise derartige mögliche Störungen.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Leistungssystem des Weiteren eine Sekundärbatterie, und die Steuereinheit steuert als Reaktion auf die Eingabe einer Abgabeanforderung, die nicht größer als ein voreingestellter Wert ist, die Sekundärbatterie, damit sie elektrische Leistung abgibt, und führt den Pausenprozess aus.
Die Brennstoffzellen können einen schlechten Leistungserzeugungswirkungsgrad aufweisen, wenn die Abgabeanforderung nicht größer als der voreingesteilte Wert ist. In den Zuständen des schlechten Leistungserzeugungswirkungsgrades der Brennstoffzellen stoppt das Leistungssystem bei dieser Anwendung die Abgabe von elektrischer Leistung von den Brennstoffzellen, sie führt den Pausenprozess aus, und sie steuert die Sekundärbatterie, damit sie elektrische Leistung abgibt. Wenn die Abgabeanforderung größer als der voreingesteilte Wert ist, dann stoppt das Leistungssystem bei dieser Anwendung andererseits Pausenprozess, und sie steuert die Brennstoffzellen, damit sie elektrische Leistung abgeben. Diese Anordnung gewährleistet einen wirksamen Betrieb des Leistungssystems.
Bei einer anderen bevorzugten Anwendung hat das Leistungssystem von diesem Ausführungsbeispiel, das mit der Sekundärbatterie ausgestattet ist, des Weiteren einen Ladezustandssensor, der einen Ladezustand der Sekundärbatterie misst. Die Steuereinheit führt den Stoppprozess aus, wenn der gemessene Ladezustand nicht größer als ein voreingestellter Wert ist.
Die Zufuhr von elektrischer Leistung von der Sekundärbatterie kann zum Starten des Kraftstoffgaserzeugungssystems verwendet werden. Diese Anordnung stoppt das Kraftstoffgaserzeugungssystem, während der erforderliche Ladezustand der Sekundärbatterie für einen Start des Kraftstoffgaserzeugungssystems gesichert wird.
Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung des Leistungssystems gemäß einer der vorstehend genannten Anordnungen als eine Leistungsquelle eines Motors vor, der in einem mobilen Objekt als Antriebsquelle dient.
Der Pausenprozess wird während eines vorübergehenden Stopps des Kraftstoffgaserzeugungssystems ausgeführt, zum Beispiel während eines Stopps an einer Ampel oder während einer Fahrt an einem Abwärtsgefälle. Wenn das mobile Objekt seine Bewegung wieder aufnimmt, dann wird das Kraftstoffgaserzeugungssystem schnell erneut gestartet, um den Motor mit einer Zufuhr von elektrischer Leistung von den Brennstoffzellen anzutreiben.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des mobilen Objektes der Erfindung beinhaltet der vorbestimmte Parameter einen Parameter, der einen EIN/AUS-Zustand eines Startschalters des Motors darstellt, und die Steuereinheit führt den Stoppprozess aus, wenn der Startschalter ausgeschaltet ist.
Wenn der Startschalter des Motors ausgeschaltet ist, dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Kraftstoffgaserzeugungssystem für eine lange Zeitperiode gestoppt wird. Die Anordnung von diesem Ausführungsbeispiel schaltet gemäß der Position des Startschalters des Motors um.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das mobile Objekt eine Betätigungseinheit zum Bewegen des mobilen Objektes, und die Steuereinheit startet das Kraftstoffgaserzeugungssystem bei Ausführung des Stoppprozesses erneut als Reaktion auf eine Eingabe eines Betriebszustands, der eine Bewegung des mobilen Objektes zulässt.
Hierbei ist die Betätigungseinheit zum Bewegen des mobilen Objektes zum Beispiel ein Schalthebel oder eine Fußbremse, wenn das mobile Objekt ein elektrisches Fahrzeug ist. Selbst im Falle des Stoppprozesses besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Kraftstoffgaserzeugungssystem in einer kurzen Zeit erneut gestartet wird, wenn die Schaltposition weder N (Neutralposition) noch P (Parkposition) ist, oder wenn die Fußbremse ausgeschaltet ist.
Diese Anordnung ermöglicht einen Neustart des Kraftstoffgaserzeugungssystems auf der Grundlage des Betriebszustands der Betätigungseinheit während des Stoppprozesses, ohne dass die Aufnahme einer Abgabeanforderung zu den Brennstoffzellen abgewartet wird.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das mobile Objekt ein Bewegungsgeschwindigkeitsmessmodul, das eine Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Objektes misst, und die Steuereinheit startet das Kraftstoffgaserzeugungssystem bei Ausführung des Stoppprozesses erneut, wenn die gemessene Bewegungsgeschwindigkeit einen voreingestellten Wert überschreitet.
Die Technik der Erfindung wird auf das mobile Objekt mit dem Leistungssystem einschließlich der Brennstoffzellen und der Sekundärbatterie angewendet. Wie dies vorstehend beschrieben ist, können die Brennstoffzellen einen schlechten Leistungserzeugungswirkungsgrad haben, wenn die Abgabeanforderung zu den Brennstoffzellen nicht größer als der voreingestellte Wert ist. Während sich das mobile Objekt auf einer im Allgemeinen ebenen Fahrbahnoberfläche bewegt, hat die Bewegungsgeschwindigkeit eine enge Beziehung zu der Abgabeanforderung. Die Bewegungsgeschwindigkeit, die nicht größer als der voreingestellte Wert ist, kann somit den schlechten Leistungserzeugungswirkungsgrad der Brennstoffzellen hervorrufen. Das mobile Objekt von diesem Ausführungsbeispiel treibt den Motor mit einer elektrischen Leistungszufuhr von der Sekundärbatterie an, und es veranlasst das Kraftstoffgaserzeugungssystem zu stoppen, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit nicht größer als der voreingestellte Wert ist. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit den voreingestellten Wert überschreitet, dann startet das mobile Objekt erneut das Kraftstoffgaserzeugungssystem, und es treibt den Motor mit einer Zufuhr der elektrischen Leistung von den Brennstoffzellen an. Das mobile Objekt hat dementsprechend einen guten energetischen Wirkungsgrad.
Bei einer bevorzugten Anwendung hat das mobile Objekt des Weiteren einen Temperaturmesssensor, der eine Temperatur an einer spezifischen Position in dem Kraftstoffgaserzeugungssystem misst. Die Steuereinheit wärmt bei Ausführung des Stoppprozesses das Kraftstoffgaserzeugungssystem als Reaktion auf eine Eingabe eines Neustartbefehls zum erneuten Starten des Kraftstoffgaserzeugungssystems, der eine Abgabeanforderung an die Brennstoffzellen beinhaltet, auf, wenn die gemessene Temperatur nicht größer als eine voreingestellte untere Grenze ist.
Das Kraftstoffgaserzeugungssystem wird unter relativ hohen Temperaturzuständen angetrieben. Die ”untere Grenze” stellt einen Schwellwert dar, der die Erzeugung von Wasserstoff durch das Kraftstoffgaserzeugungssystem zulässt. Wenn die gemessene Temperatur an der spezifischen Position nicht größer als die untere Grenze ist, dann führt die Zufuhr des Materials nicht zu einer Erzeugung von Wasserstoff. In diesem Fall führt das mobile Objekt von dieser Anwendung als Reaktion auf den Neustartbefehl den Neustart nicht aus, aber es wärmt das Kraftstoffgaserzeugungssystem auf. Diese Anordnung gewährleistet einen angemessenen Betrieb des Leistungssystems.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt schematisch die Konfiguration eines elektrischen Fahrzeuges bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt schematisch den Aufbau eines Brennstoffzellensystems bei dem Ausführungsbeispiel;
3 zeigt die geöffneten/geschlossenen Positionen von Ventilen bei dem Brennstoffzellensystem;
4 zeigt ein Flussdiagramm einer Antriebssteuerroutine, die bei dem Leistungssystem ausgeführt wird;
5 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Steuerentscheidungsprozesses, der bei einem Schritt S100 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird;
6 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten eines Pausenprozesses, der bei einem Schritt S500 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird;
7 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Stoppprozesses, der bei einem Schritt S600 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird;
8 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Neustartprozesses, der bei einem Schritt S700 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird;
9(a) und 9(b) zeigen graphische Darstellungen von Änderungen der Zufuhr des Materials in Abhängigkeit von der abgegebenen Anforderung bei einem Aufwärmbeschleunigungsmaterialzufuhrprozess;
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Pausenprozesses, der bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird; und
11 zeigt die geöffneten/geschlossenen Positionen von Ventilen bei einem Brennstoffzellensystem bei dem Pausenprozess bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Einige Durchführungsmodi der Erfindung werden nachfolgend als bevorzugte Ausführungsbeispiele in der folgenden Abfolge beschrieben:

A. Systemkonfiguration
A1. Konfiguration eines elektrischen Fahrzeugs
A2. Aufbau des Leistungssystems
A3. Aufbau des Brennstoffzellensystems
B. Antriebssteuerprozess
B1. Konzept eines Antriebssteuerprozesses
B2. Steuerentscheidungsprozess
B3. Pausenprozess
B4. Stoppprozess
B5. Neustartprozess
C. Zweites Ausführungsbeispiel
D. Abwandlungen

A. Systemkonfiguration
A1. Konfiguration eines elektrischen Fahrzeugs
Die 1 zeigt schematisch die Konfiguration eines elektrischen Fahrzeugs 1000 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das elektrische Fahrzeug 1000 hat ein Leistungssystem 100 und einen Motor 60. Der Motor 60 wird durch elektrische Leistungszufuhr von dem Leistungssystem 100 angetrieben und betätigt. Die Leistung des Motors 60 wird zu Rädern 75L und 75R über eine Abgabewelle 65 und eine Antriebswelle 70 übertragen. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 80 ist an der Antriebswelle 70 angebracht. Der Motor 60 ist ein Drei-Phasen-Synchronmotor bei dem Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel, auch wenn andere verschiedene Motoren als der Motor 60 anwendbar sind.
A2. Aufbau des Leistungssystems
Das Leistungssystem 100 hat ein Brennstoffzellensystem 10, eine Sekundärbatterie 20, einen DC/DC-Wandler 30, einen Inverter 40 und eine Steuereinheit 50.
Die Sekundärbatterie 20 ist mit Brennstoffzellen bei dem Brennstoffzellensystem über den DC/DC-Wandler 30 parallel verbunden. Die Sekundärbatterie 20 kann irgendeine bekannte Sekundärbatterie sein, einschließlich Bleibatterien, Nickelcadmiumbatterien, Nickelwasserstoffbatterien und Lithiumsekundärbatterien. Die Sekundärbatterie 20 führt elektrische Leistung zum Aktivieren und Antreiben der verschiedenen Bauteile des Brennstoffzellensystems 10 zu, während zusätzliche elektrische Leistung zugegeben wird, wenn die Leistungszufuhr von dem Brennstoffzellensystem unzureichend ist. Ein SOC-Sensor 22 ist an der Sekundärbatterie 20 zum Überwachen und zum Messen eines Ladezustands (SOC) der Sekundärbatterie 20 angebracht. Die Sekundärbatterie 20 wird durch die Brennstoffzellen oder durch einen regenerativ Bremsvorgang auf der Grundlage des gemessenen Ladezustands SOC angemessen geladen.
Der DC/DC-Wandler 30 dient zum Regulieren von abgegebenen elektrischen Spannungen, die von den Brennstoffzellen und der Sekundärbatterie 20 zugeführt werden. Der Inverter 40 dient zum Wandeln von elektrischer Leistung, die von den Brennstoffzellen und der Sekundärbatterie 20 zugeführt wird, zu Drei-Phasen-Wechselströmen und zum Abgeben der gewandelten Drei-Phasen-Wechelströmen zu dem Motor 60.
Die Steuereinheit 50 ist als ein Mikrocomputer einschließlich einer CPU, eines ROM, eines RAM und eines Zeitgebers aufgebaut. Die Steuereinheit 50 nimmt Eingaben von verschiedenen Signalen auf und führt eine Antriebssteuerung als Reaktion auf diese eingegebenen Signale durch, wie dies später beschrieben wird. Die eingegebenen Signale beinhalten jene, die die Antriebszustände des elektrischen Fahrzeugs 1000 darstellen, zum Beispiel eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 80 gemessen wird, ein Startschalter-EIN/AUS-Signal des Motors 60, eine Gangposition, ein Fußbremsen-EIN/AUS-Signal und eine Beschleunigungsvorrichtungsöffnung, und außerdem jene, die die Antriebszustände des Leistungssystems 100 darstellen, wie zum Beispiel der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie 20, der durch den SOC-Sensor 22 gemessen wird, und Temperatur und Drücke in den jeweiligen Bauteilen des Brennstoffzellensystems 10. Abgegebene Signale von der Steuereinheit 50 beinhalten Steuersignale zum Steuern des Betriebs der verschiedenen Bauteile des Brennstoffzellensystems 10, des DC/DC-Wandlers 30 und des Inverters 40.
A3. Aufbau des Brennstoffzellensystems
Die 2 zeigt schematisch den Aufbau des Brennstoffzellensystems 10 bei dem Ausführungsbeispiel. Das Brennstoffzellensystem 10 hat ein Kraftstoffgaserzeugungssystem, das wasserstoffreiches Kraftstoffgas aus einem vorbestimmten wasserstoffhaltigen Material erzeugt, und einen Stapel Brennstoffzellen 10, der eine elektromotorische Kraft durch elektrochemische Reaktionen von Wasserstoff in dem Kraftstoffgas mit Sauerstoff in der Luft erzeugt.
Das Kraftstoffgaserzeugungssystem hat eine Reformereinheit 11 und eine Wasserstofftrenneinheit 13. Die Reformereinheit 11 nimmt Zufuhren eines Materials und von Wasser auf, das durch einen Verdampfer (nicht gezeigt) verdampft wird oder das anderweitig direkt verstäubt wird. Ein Ventil V1 ist in dem Strömungspfad des Materialgases angeordnet. Übliche Beispiele des Materials beinhalten Benzin, Alkohol wie zum Beispiel Methanol, und Kohlenwasserstoff wie Ether und Aldehyde. Die Reformereinheit 11 erzeugt ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch durch eine Reformreaktion. Diese Reformereinheit 11 entspricht dem chemischen Reaktionsmodul der Erfindung.
Die Reformereinheit 11 ist mit einem Reformkatalysator zum Beschleunigen der Reformreaktion entsprechend der Art des verwendeten Materialgases gefüllt. Ein Temperatursensor 12 ist an der Reformereinheit 11 zum Messen der Temperatur des Reformkatalysators angebracht.
Die Wasserstofftrenneinheit 13 hat eine Wasserstofftrennmembran 14 zum Trennen von Wasserstoff von dem Gasgemisch, das durch die Reformereinheit 11 erzeugt wird. Die Wasserstoffströmung, die durch die Wasserstofftrenneinheit 13 getrennt ist, wird Anoden des Stapels der Brennstoffzellen 18 zugeführt. Ein Ventil V4 ist in dem Strömungsgrad des Wasserstoffs (Wasserstoffzuführungsleitung) angeordnet. Ein Drucksensor 17 befindet sich stromaufwärts von dem Ventil V4. Ein nichtdurchlässiges Gas, das nicht durch die Wasserstofftrennmembran 14 hindurchtritt, wird in einer Verbrennungseinheit 19 verbrannt und ausgelassen. Ein Ventil V3 befindet sich in dem Strömungspfad des nichtdurchlässigen Gases. Die Wasserstofftrenneinheit 13 hat einen Temperatursensor 15 zum Messen der Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14, und eine elektrische Heizvorrichtung 16 zum Heizen der Wasserstofftrennmembran 14 im Laufe eines Pausenprozesses (wird später beschrieben). Die elektrische Heizvorrichtung 16 kann durch eine Verbrennungsvorrichtung ersetzt werden.
Der Brennstoffzellenstapel 18 erzeugt elektrische Leistung durch elektrochemische Reaktionen des Wasserstoffs, der den Anoden zugeführt wird, mit Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die Kathoden zugeführt wird. Der Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel verwendet Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, die eine relativ kleine Größe haben und einen ausgezeichneten Leistungserzeugungswirkungsgrad haben, die bei den Brennstoffzellen 18 verwendet werden, auch wenn beliebige andere verschiedene Brennstoffzellen einschließlich Phosphorsäure-Brennstoffzellen und Schmelzcarbonat-Brennstoffzellen ebenfalls anwendbar sind. Wasserstoff, der in dem Anoden-Abgas verbleibt, das von den Anoden der Brennstoffzellen 18 ausgelassen wird, wird in der Verbrennungseinheit 19 verbrannt und ausgelassen. Ein Ventil V5 befindet sich in dem Strömungspfad des Anoden-Abgases.
Das Brennstoffzellensystem 10 des Ausführungsbeispiels hat eine Spülgaszuführungseinheit (nicht gezeigt), um Spülgas zum Beseitigen von Wasserstoff aus der Wasserstofftrenneinheit 13 zuzuführen. Die Spülgaszuführungseinheit befindet sich stromaufwärts von der Reformereinheit 11, und sie kann zum Beseitigen von nichtreformiertem Gas aktiviert werden, das in der Reformereinheit 11 verbleibt, und zwar bei dem Stoppprozess. Die Luft wird für das Spülgas bei dem Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel verwendet, auch wenn ein anderes Inertgas auch verwendet werden kann. Ein Ventil V2 befindet sich in dem Strömungspfad von diesem Spülgas.
B. Antriebssteuerprozess
B1. Konzept des Antriebssteuerprozesses
Das Leistungssystem 100 des Ausführungsbeispiels schaltet den Fluss des Antriebssteuerprozesses auf der Grundlage von verschiedenen Parametern um, die vorstehend beschrieben sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein ”Pausenprozess”, ”Stoppprozess”, ”Neustartprozess” und ”normaler Prozess” als die verfügbaren Flüsse des Antriebssteuerprozesses vorgesehen.
Der Pausenprozess ist ein Unterbrechungssteuerprozess, der zum vorübergehenden Stoppen des Kraftstoffgaserzeugungssystems ausgeführt wird.
Der Stoppprozess ist ein anderer Unterbrechungssteuerprozess, der zum Stoppen des Kraftstoffgaserzeugungssystems für eine lange Zeitperiode ausgeführt wird.
Der Neustartprozess wird zum Neustarten des Kraftstoffgaserzeugungssystems ausgeführt.
Der normale Prozess wird in den normalen Betriebszustand außer dem Pausenprozess, dem Stoppprozess und dem Neustartprozess ausgeführt.
Die 3 zeigt die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile bei den jeweiligen Prozessen des Brennstoffzellensystems 10. Bei dem Pausenprozess werden die Ventile V2 bis V5 in die ”geschlossene” Position versetzt, während das Ventil V1 von der ”geöffneten” Position zu der ”geschlossenen” Position gemäß der Abgabe von dem Drucksensor 17 umgeschaltet wird. Bei dem Stoppprozess wird das Ventil V1 in die ”geschlossene” Position versetzt, während die Ventile V2 bis V5 in der ”geöffneten” Position versetzt werden. Bei dem normalen Prozess werden die Ventile V1 und V3 bis V5 in die ”geöffnete” Position versetzt, während das Ventil V2 in die ”geschlossene” Position versetzt wird. Die geöffneten/geschlossenen Positionen der verschiedenen Ventile bei dem Neustartprozess sind identisch wie bei dem normalen Prozess. Die Einzelheiten der jeweiligen Prozesse werden später beschrieben.
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Antriebssteuerroutine, die durch die CPU der Steuereinheit 50 bei dem Leistungssystem 100 ausgeführt wird. Die CPU gibt die verschiedenen Parameter ein, die vorstehend beschrieben sind, und sie führt einen Steuerentscheidungsprozess durch (Schritt S100). Der Steuerentscheidungsprozess legt eine Neustartmarke, eine Pausenmarke und eine Stoppmarke auf der Grundlage der eingegebenen Parameter auf EIN oder AUS fest. Die Einzelheiten des Steuerentscheidungsprozesses werden später beschrieben.
Die CPU bestimmt, ob die Neustartmarke auf EIN festgelegt ist (Schritt S200). Wenn die Neustartmarke auf EIN festgelegt ist, dann wird der Neustartprozess ausgeführt (Schritt S700). Wenn die Neustartmarke auf AUS festgelegt ist, dann bestimmt die CPU nachfolgend, ob die Pausenmarke auf EIN festgelegt ist (Schritt S300). Wenn die Pausenmarke auf EIN festgelegt ist, dann wird der Pausenprozess ausgeführt (Schritt S500). Wenn die Pausenmarke auf AUS festgelegt ist, dann bestimmt die CPU, ob die Stoppmarke auf EIN festgelegt ist (Schritt S400). Wenn die Stoppmarke auf EIN festgelegt ist, dann wird der Stoppprozess ausgeführt (Schritt S600). Wenn die Stoppmarke auf AUS festgelegt ist, dann wird der normale Prozess ausgeführt (Schritt S800).
B2. Steuerentscheidungsprozess
Die 5 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Steuerentscheidungsprozesses, der durch die CPU der Steuereinheit 50 bei dem Schritt S100 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird. Die CPU bestimmt zunächst, ob der Startschalter des Motors 60 eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S105). Die Festlegung des Startschalters auf AUS lässt eine hohe Wahrscheinlichkeit zum Stoppen des Kraftstoffgaserzeugungssystems für eine lange Zeitperiode vermuten. Wenn der Startschalter des Motors 60 ausgeschaltet ist (AUS), dann versetzt die CPU die Pausenmarke auf AUS und die Stoppmarke auf EIN (Schritt S165), und sie kehrt dann zurück (ZURÜCK). Die Neustartmarke ist in diesem Zustand ausgeschaltet (AUS).
Wenn der Startschalter des Motors 60 bei dem Schritt S105 eingeschaltet ist (EIN), dann bestimmt die CPU, ob die Gangposition entweder „P” (Parkposition) oder „N” (Neutralposition) ist (Schritt S110). Das Festlegen der Gangposition entweder auf „P” oder „N” lässt das Vorhandensein einer Abgabeanforderung vermuten oder die hohe Wahrscheinlichkeit einer Abgabeanforderung in einer sehr kurzen Zeitperiode.
Wenn die Gangposition weder „P” noch „N” bei dem Schritt S110 ist, dann bestimmt die CPU, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als ein Referenzwert SPD_ref ist (Schritt S115). Die Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht größer als SPD_ref ist, kann den Leistungserzeugungswirkungsgrad der Brennstoffzellen 18 verschlechtern. Die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit SPD_ref wird beliebig festgelegt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Schritt S115 größer als SPD_ref ist, dann bestimmt die CPU, ob die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung nicht größer als ein Referenzwert ACC_ref ist (Schritt S120). Die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung, die nicht größer als ACC_ref ist, lässt eine niedrige Abgabeanforderung vermuten, was zu einer Verschlechterung des Leistungserzeugungswirkungsgrads der Brennstoffzellen 18 führt. Die Referenzbeschleunigungsvorrichtungsöffnung ACC_ref wird beliebig festgelegt.
Wenn die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung größer als ACC_ref bei dem Schritt S120 ist, dann bestimmt die CPU, ob die Fußbremse eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S125). Die Festlegung auf EIN der Fußbremse lässt die hohe Wahrscheinlichkeit einer niedrigen Abgabeanforderung vermuten.
Wenn die Fußbremse bei dem Schritt S125 ausgeschaltet ist (AUS), dann bestimmt die CPU, ob die Abgabeanforderung zu dem Leistungssystem 100 nicht größer als ein Referenzwert P_ref ist (Schritt S130).
Wenn die Abgabeanforderung größer als P_ref bei dem Schritt S130 ist, dann bestimmt die CPU, ob die Pausenmarke eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S135). Beim Festlegen der Pausenmarke auf EIN versetzt die CPU die Neustartmarke auf EIN (Schritt S145), und sie kehrt zurück (ZURÜCK). Die Stoppmarke ist in diesem Zustand ausgeschaltet (AUS).
Wenn die Pausenmarke bei dem Schritt S135 ausgeschaltet ist (AUS), dann bestimmt die CPU, ob die Stoppmarke eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S140). Beim Festlegen der Stoppmarke auf EIN versetzt die CPU die Neustartmarke auf EIN (Schritt S145), und sie kehrt zurück (ZURÜCK).
Wenn die Stoppmarke bei dem Schritt S140 ausgeschaltet ist (AUS), dann kehrt die CPU direkt zurück (ZURÜCK). Die Neustartmarke ist in diesem Zustand ausgeschaltet (AUS).
Wenn eine der Bedingungen bei den Schritten S110 bis S130 erfüllt ist, dann bestimmt die CPU, ob der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie 20 nicht größer als ein Referenzwert SOC_ref ist (Schritt S150). Wenn der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie 20 größer als SOC_ref ist, dann bestimmt die CPU, ob die Temperatur des Reformkatalysators in der Reformereinheit 11 nicht niedriger als eine Referenztemperatur TMP_ref ist (Schritt S155).
Wenn die Temperatur des Reformkatalysators nicht niedriger als TMP_ref bei dem Schritt S155 ist, dann versetzt die CPU die Stoppmarke auf AUS und die Pausenmarke auf EIN (Schritt S160), und sie kehrt zurück (ZURÜCK). Die Neustartmarke ist in diesem Zustand ausgeschaltet (AUS).
Wenn der Ladezustand SOC der Sekundärbatterie 20 nicht größer als SOC_ref bei dem Schritt S150 ist oder wenn die Temperatur des Reformkatalysators niedriger als TMP_ref bei dem Schritt S155 ist, dann versetzt die CPU die Pausenmarke auf AUS und die Stoppmarke auf EIN (Schritt S165), und sie kehrt zurück (ZURÜCK).
Der Steuerentscheidungsprozess spezifiziert die EIN/AUS-Festlegung der Neustartmarke, der Pausenmarke und der Stoppmarke.
Das Versetzen der Pausenmarke auf EIN oder das Versetzen der Stoppmarke auf EIN führt jeweils zu einer Ausführung des Pausenprozesses bzw. des Stoppprozesses, während das Brennstoffzellensystem 10 keine elektrische Leistung zuführt. Die Steuereinheit 50 steuert das Leistungssystem 100 dementsprechend zum Betätigen der Sekundärbatterie 20 zum Abgeben einer erforderlichen elektrischen Leistung in diesen Zuständen.
B3. Pausenprozess
Die 6 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Pausenprozesses, der durch die CPU der Steuereinheit 50 bei dem Schritt S500 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird, wenn die Neustartmarke auf AUS und die Pausenmarke auf EIN versetzt ist. Die CPU schaltet zunächst die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 zu dem Zustand in den Pausenprozess um, wie dies in der Tabelle gemäß der 3 gezeigt ist (Schritt S510). Bei der Anfangsstufe des Pausenprozesses wird das Ventil V1 in die „geöffnete” Position versetzt. Das durch die Reformereinheit 11 erzeugte Gasgemisch wird somit fortlaufend der Wasserstofftrenneinheit 13 zugeführt.
Die CPU aktiviert nachfolgend die elektrische Heizvorrichtung 16 (Schritt S520), um die Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 zu halten, während die Abgabe von dem Temperatursensor 15 überwacht wird. Bei dem Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel hält die elektrische Heizvorrichtung 16 die Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 auf das Temperaturniveau bei dem normalen Betrieb. Das zu haltende Temperaturniveau kann andererseits unterhalb der Temperatur beim normalen Betrieb in einem Bereich gehalten werden, der keine Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran 14 hervorruft. Die Prozedur bei diesem Ausführungsbeispiel schaltet die elektrische Heizvorrichtung 16 unmittelbar nach dem Umschalten der geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 ein. Die elektrische Heizvorrichtung 16 kann aktiviert werden, wenn die Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 auf oder unter einem voreingestellten Wert abgesenkt wird. Das Halten der Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 bei dem Pausenprozess verhindert in wirksamer Weise eine Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran 14.
Wenn das durch die Reformereinheit 11 erzeugte Gasgemisch fortlaufend der Wasserstofftrenneinheit 13 zugeführt wird und eine Abgabe Pr des Drucksensors 17 auf oder über einen Referenzwert Pr_ref ansteigt (Schritt S530), dann versetzt die CPU das Ventil V1 in die „geschlossene” Position (Schritt S540). Dadurch wird Wasserstoff in der Wasserstoffzuführungsleitung gesammelt. Eine große Wasserstoffmenge ist somit schnell zuführbar, und zwar als Reaktion auf eine Abgabeanforderung zu dem Leistungssystem 100, die größer als ein spezifischer Wert ist.
Nach dem Verstreichen einer Zeitperiode Tr_ref nach der Aktivierung der elektrischen Heizvorrichtung 16 (Schritt S550) deaktiviert die CPU die elektrische Heizvorrichtung 16 (Schritt S560), und sie führt den Stoppprozess durch (Schritt S600). Die Referenzzeit Tr_ref wird beliebig festgelegt. Diese Anordnung reduziert in wirksamer Weise einen möglichen Energieverlust des Leistungssystems 100 durch die Betätigung der elektrischen Heizvorrichtung 16.
B4. Stopprozess
Die 7 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Stoppprozesses, der durch die CPU der Steuereinheit 50 bei dem Schritt S600 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird, wenn die Neustartmarke auf AUS und die Stoppmarke auf EIN versetzt ist. Die CPU schaltet zunächst die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 zu dem Zustand bei dem Stoppprozess um, was in der Tabelle in der 3 gezeigt ist (Schritt S610), und sie ersetzt das nicht reformierte Gas in der Reformereinheit 11 und Wasserstoff in der Wasserstofftrenneinheit 13 durch die Luft (Schritt S620).
Wenn eine voreingestellte Zeitperiode Ts_ref nach dem Start der Ersetzung verstrichen ist (Schritt S630), dann versetzt die CPU alle Ventile in die „geschlossene” Position (Schritt S640), und sie beendet den Stoppprozess. Die Referenzzeit Ts_ref wird auf eine Zeitperiode festgelegt, die die ausreichende Ersetzung von Wasserstoff in der Wasserstofftrenneinheit 13 durch die Luft ermöglicht.
B5. Neustartprozess
Die 8 zeigt ein Flussdiagramm der Einzelheiten des Neustartprozesses, der durch die CPU der Steuereinheit 40 bei dem Schritt S700 bei der Antriebssteuerroutine gemäß der 4 ausgeführt wird. Dieser Prozess wird gelegentlich in dem Pausenzustand oder in dem Stoppzustand durchgeführt. Die CPU bestimmt zunächst, ob die Neustartmarke eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S710). Wenn die Neustartmarke AUS ist, dann fährt die CPU unmittelbar zurück (ZURÜCK).
Wenn die Neustartmarke bei dem Schritt S710 eingeschaltet ist (EIN), dann bestimmt die CPU, ob die Stoppmarke eingeschaltet ist (EIN) (Schritt S720). Das Versetzen der Stoppmarke bei dem Schritt S720 auf AUS (die Pausenmarke ist in diesem Zustand eingeschaltet (EIN)) gibt einen Neustartbetrieb in dem Pausenzustand an. Die CPU führt einen normalen Materialzufuhrprozess zum Zuführen des Materials als Reaktion auf eine Abgabeanforderung in dem Normalbetriebszustand durch (Schritt S730). Der normale Materialzufuhrprozess schaltet die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 zu dem Zustand in dem normalen Prozess um, wie dies in der Tabelle gemäß der 3 gezeigt ist, er deaktiviert die elektrische Heizvorrichtung 16 und setzt die Pausenmarke und die Neustartmarke auf AUS zurück. In dem Pausenzustand wird Wasserstoff in der Wasserstoffzuführungsleitung gesammelt. Die normale Zufuhr des Materials wird somit während eines Neustarts ermöglicht.
Das Versetzen der Stoppmarke bei dem Schritt S720 auf EIN gibt einen Neustartbetrieb in dem Stoppzustand an. Die CPU bestimmt, ob die Temperatur des Reformkatalysators in der Reformereinheit 11 nicht größer als eine Referenztemperatur TMPrst_ref ist (Schritt S740). Die Referenztemperatur TMPrst_ref wird als eine untere Grenze festgelegt, die das Erzeugen des Gasgemisches durch die Reformereinheit 11 ermöglicht. Wenn die Temperatur des Reformkatalysators nicht größer als TMPrst_ref ist, dann kann die Reformereinheit 11 das Gasgemisch kaum erzeugen. Wenn die Temperatur des Reformkatalysators nicht größer als TMPrst_ref ist, dann führt die CPU dementsprechend einen Aufwärmprozess durch, um die verschiedenen Bauteile des Brennstoffzellensystems 10 aufzuwärmen (Schritt S760). Der Aufwärmprozess setzt die Stoppmarke und die Neustartmarke auf AUS zurück.
Wenn die Temperatur des Reformkatalysators größer als TMPrst_ref bei dem Schritt S740 ist, dann kann die Reformereinheit 11 das Gasgemisch mit einem unzureichenden Niveau erzeugen. Die CPU führt dementsprechend einen Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess durch (Schritt S750). Der Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess setzt die Stoppmarke und die Neustartmarke auf AUS zurück. Der Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess führt eine größere Menge des Materials als in dem normalen Betriebszustand zu, wenn die Abgabeanforderung nicht größer als ein voreingestellter Wert Ps ist. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Wasserstoff in der Wasserstofftrenneinheit 13 durch die Luft bei dem Stoppprozess ersetzt. Eine derartige Ersetzung stört eine schnelle Wasserstoffzufuhr während eines Neustarts. Der Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess ersetzt die Luft in der Wasserstofftrenneinheit 13 schnell mit Wasserstoff. Dies ermöglicht eine schnelle Zufuhr von Wasserstoff zu den Brennstoffzellen 18 durch das Kraftstoffgaserzeugungssystem.
Die 9(a) und 9(b) zeigen graphische Darstellungen von Änderungen bei der Zufuhr des Materials in Abhängigkeit von der Abgabeanforderung bei dem Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess. Die durchgezogene Linie stellt eine Änderung der Zufuhr des Materials in Abhängigkeit von der Abgabeanforderung bei dem Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess dar, während die Strich-Punkt-Linie eine Änderung der Zufuhr des Materials in Abhängigkeit von der Abgabeanforderung bei dem normalen Materialzuführungsprozess darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt der Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess eine festgelegte größere Menge des Materials als bei dem normalen Betriebszustand zu, wenn die Abgabeanforderung nicht größer als der voreingestellte Wert Ps ist, wie dies in der 9(a) gezeigt ist. Die Zufuhr des Materials kann nicht fixiert sein, wenn die Abgabeanforderung nicht größer als der voreingestellte Wert Ps ist, wie dies in der 9(b) gezeigt ist. Die Zufuhr des Materials bei dem Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess kann durch Multiplizieren des Zuführungswerts in dem normalen Betriebszustand durch einen spezifischen Wert oder durch Addieren eines spezifischen Wertes zu dem Zuführungswert bei dem normalen Betriebszustand bestimmt werden. Die größere Menge des Materials als bei dem normalen Betriebszustand wird nur dann zugeführt, wenn die Abgabeanforderung nicht größer als der voreingestellte Wert Ps ist. Diese Anordnung verhindert in wirksamer Weise eine mögliche Verringerung des Wirkungsgrades aufgrund einer übermäßigen Zufuhr des Materials, wenn die Abgabeanforderung größer als der voreingestellte Wert Ps ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel führt der Aufwärmbeschleunigungsmaterialzuführungsprozess eine größere Menge des Materials als bei dem normalen Betriebszustand zu, bis die Brennstoffzellen 18 zum Abgeben einer Zufuhr einer elektrischen Leistung bereit sind, die die Abgabeanforderung erfüllt. Die Zufuhr der größeren Menge des Materials kann andererseits für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat das elektrische Fahrzeug 1000 von diesem Ausführungsbeispiel das Leistungssystem 100, das die Stoppsteuerung des Kraftstoffgaserzeugungssystems wahlweise zwischen dem Pausenprozess und dem Stoppprozess umschaltet. Das Kraftstoffgaserzeugungssystem beseitigt keinen Wasserstoff aus der Wasserstofftrenneinheit 13 in dem Pausenzustand, und es kann somit Wasserstoff den Brennstoffzellen 18 als Reaktion auf eine Abgabeanforderung während eines Neustarts schnell zuführen. Diese Anordnung verkürzt in wünschenswerter Weise die Neustartzeit des Kraftstoffgaserzeugungssystems, und sie reduziert einen möglichen Energieverlust.
Das Leistungssystem 100 verwendet wahlweise das Brennstoffzellensystem 100 und die Sekundärbatterie 20 gemäß den verschiedenen Parametern. In dem Zustand eines schlechten Leistungserzeugungswirkungsgrades der Brennstoffzellen 18 wird der Pausenprozess wahlweise durchgeführt, um das Brennstoffzellensystem 10 in den Pausenzustand zu versetzen, während die Sekundärbatterie 20 zum Abgeben von elektrischer Leistung verwendet wird. Diese Anordnung verbessert den gesamten Arbeitswirkungsgrad des Leistungssystems 100.
C. Zweites Ausführungsbeispiel
Das Brennstoffzellensystem des ersten Ausführungsbeispiels hat die elektrische Heizvorrichtung 16, die zum Heizen der Wasserstofftrennmembran 14 in dem Pausenprozess aktiviert wird. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels hat keine elektrische Heizvorrichtung 16, und er ist ansonsten gleich dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Fluss des Antriebssteuerprozesses, der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, ist gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, außer der Steuerung bei dem Pausenprozess, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Die 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Pausenprozesses, der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Die CPU schaltet zunächst die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 zu jenen in den „Zustand A” um, der in der Tabelle gemäß der 11 gezeigt ist (Schritt S510 A), und sie spült das nicht reformierte Gas in der Reformiereinheit 11 und Wasserstoff in der Wasserstofftrenneinheit 13. Hierbei wird das Spülgas mit einer fixierten Durchsatzrate zugeführt. Wenn eine Zeitperiode Tr nach dem Start des Pausenprozesses eine Referenzzeit Tr_ref2 erreicht (Schritt S520 A), dann schaltet die CPU die geöffneten/geschlossenen Positionen der Ventile V1 bis V5 zu jenen in den „Zustand B”, der in der Tabelle der 11 gezeigt ist (Schritt S530 A). Die Referenzzeit Tr_ref2 wird auf einen bestimmten Wert festgelegt, der das Verbleiben von Wasserstoff in der Wasserstofftrenneinheit 13 ermöglicht. Wenn die Zeitperiode Tr eine Referenzzeit Tr_ref erreicht (Schritt S540 A) bei dem Wasserstoffverbleibezustand in der Wasserstofftrenneinheit 13, dann führt die CPU den Stoppprozess aus (Schritt S600). Die Referenzzeit Tr_ref wird auf einen bestimmten Wert festgelegt, der keine Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran 14 hervorruft, indem die Temperaturverringerung der Wasserstofftrennmembran 14 berücksichtigt wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, reduziert der Pausenprozess des zweiten Ausführungsbeispieles die Wasserstoffmenge in der Wasserstofftrenneinheit 13, wodurch in wirksamer Weise die Wasserstoffversprödung der Wasserstofftrennmembran 14 verhindert wird. Das Kraftstoffgaserzeugungssystem beseitigt aber nicht den Wasserstoff aus der Wasserstofftrenneinheit 13 in dem Pausenzustand, und es kann somit Wasserstoff den Brennstoffzellen 18 als Reaktion auf eine Abgabeanforderung während eines Neustarts schnell zuführen.
D. Abwandlung
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen in allen Aspekten der Darstellung, und sie sind nicht einschränkend. Es können viele Abwandlungen, Änderungen oder Abweichungen geschaffen werden, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Einige Beispiele einer möglichen Abwandlung werden nachfolgend beschrieben.
D1. Abgewandeltes Beispiel 1
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel legt der in dem Flussdiagramm der 5 gezeigte Steuerentscheidungsprozess die verschiedenen Marken gemäß den vielfältigen Bedingungen fest. Diese Bedingungen und ihre Kombination können beliebig festgelegt werden.
D2. Abgewandeltes Beispiel 2
Die Prozedur des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles wählt entweder den Pausenprozess oder den Stoppprozess bei dem Start der Stoppsteuerung des Kraftstoffgaserzeugungssystems aus. Eine mögliche Abwandlung kann eine derartige Auswahl weglassen, aber sie kann ohne Bedingung den Pausenprozess ausführen und dann zu dem Stoppprozess auf der Grundlage der vielfältigen Parameter umschalten.
D3. Abgewandeltes Beispiel 3
Der Pausenprozess bei dem zweiten Ausführungsbeispiel schaltet die Positionen der Ventile beim Verstreichen der Zeitperiode Tr bei dem Schritt S520a in dem Flussdiagramm gemäß der 10 um. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Zum Beispiel kann die Wasserstofftrenneinheit 13 einen Sensor zum Messen der Wasserstoffkonzentration aufweisen, und der Stoppprozess kann die Positionen der Ventile auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration ändern.
Die Durchsatzrate des Spülgases ist bei dem Pausenprozess des zweiten Ausführungsbeispieles fixiert. Die Durchsatzrate des Spülgases kann durch eine Änderung der Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 geändert werden.
D4. Abgewandeltes Beispiel 4
Der Pausenprozess des zweiten Ausführungsbeispieles, der in dem Flussdiagramm gemäß der 10 gezeigt ist, führt den Stoppprozess beim Verstreichen der Zeitperiode Tr aus. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Zum Beispiel kann der Stoppprozess durchgeführt werden, wenn die Temperatur der Wasserstofftrennmembran 14 auf oder unter einen voreingesteliten Wert abgesenkt wird.
D5. Abgewandeltes Beispiel 5
Bei dem Aufbau des Ausführungsbeispieles hat das Leistungssystem 100 die Sekundärbatterie 20. Die Sekundärbatterie 20 ist jedoch nicht wesentlich, und sie kann dann weggelassen werden, wenn es nicht erforderlich ist.
D6. Abgewandeltes Beispiel 6
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel betrachtet eine Anwendung des Leistungssystems 100 der Erfindung bei dem elektrischen Fahrzeug 1000. Das Leistungssystem 100 kann auf irgendein anderes mobiles Objekt angewendet werden.

Claims

Leistungssystem (100), das Brennstoffzellen (18) und ein Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Kraftstoffgases aufweist, das den Brennstoffzellen (18) zuzuführen ist, und das elektrische Leistung abgibt, wobei das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) Folgendes aufweist: ein chemisches Reaktionsmodul (11), das ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch aus einem vorbestimmten Material durch einen chemischen Prozess erzeugt; und ein Wasserstofftrennmodul (13), das Wasserstoff aus dem Gasgemisch trennt, und wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren Folgendes aufweist: eine Wasserstoffzuführungsleitung, die den getrennten Wasserstoff zu den Brennstoffzellen (18) zuführt; und ein Spülgaszuführungsmodul, das ein spezifisches Spülgas zum Beseitigen von Wasserstoff aus dem Wasserstofftrennmodul (13) zuführt, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (50), die so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie einen Steuerentscheidungsprozess ausführt, der zwischen einem Pausenprozess, bei dem das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) vorübergehend gestoppt wird, und einem Stoppprozess entscheidet, bei dem das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) für eine längere Zeitdauer gestoppt wird, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie, nachdem sie sich für den Pausenprozess entschieden hat, die Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen (18) stoppt und zulässt, dass Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul (13) verbleibt, und dass sie, nachdem sie sich für den Stoppprozess entschieden hat, die Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen (18) stoppt und das Spülgaszuführungsmodul aktiviert und steuert, um den Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul (13) durch das Spülgas zu ersetzen.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Steuerentscheidungsprozesses zwischen dem Pausenprozess und dem Stoppprozess auf Grundlage eines vorbestimmten Parameters entscheidet, welcher einen Arbeitszustand des Leistungssystems (100) darstellt und in die Steuereinheit (50) eingegeben wird.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie nach Ausführung des Pausenprozesses zum Stoppprozess umschaltet.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie zum Stoppprozess umschaltet, wenn ein vorbestimmter Parameter, welcher einen Arbeitszustand des Leistungssystems (100) darstellt und in die Steuereinheit (50) eingegeben wird, eine voreingestellte Bedingung erfüllt.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 2 oder 4, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren einen Temperatursensor (12) aufweist, der als den vorbestimmten Parameter eine Temperatur an einer voreingestellten Position in dem Leistungssystem (100) misst; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie vom Pausenprozess zum Stoppprozess umschaltet, wenn die gemessene Temperatur kleiner als ein voreingestellter Wert (TMPrst_ref) ist.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren einen Verstärkermechanismus aufweist, der einen Wasserstoffdruck (Pr) in der Wasserstoffzuführungsleitung verstärkt; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Pausenprozesses den Verstärkermechanismus aktiviert, um den Wasserstoffdruck (Pr) in der Wasserstoffzuführungsleitung zu verstärken.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren ein Temperaturhaltemodul (15, 16) aufweist, das eine Temperatur in dem Wasserstofftrennmodul (13) hält; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Pausenprozesses das Temperaturhaltemodul (15, 16) aktiviert, um die Temperatur in dem Wasserstofftrennmodul (13) zu halten.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie den Betrieb des Temperaturhaltemoduls (15, 16) stoppt, wenn der Pausenprozess zumindest für eine voreingestellte Zeitperiode (Tr_ref) andauert.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das Spülgaszuführungsmodul bei Ausführung des Pausenprozesses unter der Bedingung betätigt, dass Wasserstoff in dem Wasserstofftrennmodul (13) verbleibt.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Stoppprozesses nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode (Ts_ref) den Betrieb des Spülgaszuführungsmoduls stoppt.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren ein Materialzuführungssteuermodul aufweist, das eine Zufuhr des Materials zu dem chemischen Reaktionsmodul (11) reguliert; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Materialzuführungssteuermodul bei Ausführung des Stoppprozesses als Reaktion auf eine Eingabe eines Neustartbefehls zum erneuten Starten des Kraftstoffgaserzeugungssystems (11, 13), der eine Abgabeanforderung (Ps) an die Brennstoffzellen (18) beinhaltet, dem chemischen Reaktionsmodul (11) eine größere Menge des Materials zuführt als bei einer normalen Zufuhr in einem normalen Betriebszustand.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 11, wobei das Materialzuführungssteuermodul dem chemischen Reaktionsmodul (11) die größere Menge des Materials nur dann zuführt, wenn die Abgabeanforderung (Ps) bei Ausführung des Stoppprozesses nicht größer als ein voreingestellter Wert (P_ref) ist.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren eine Sekundärbatterie (20) aufweist; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie als Reaktion auf die Eingabe einer Abgabeanforderung, die nicht größer als ein voreingestellter Wert (P_ref) ist, die Sekundärbatterie (20) zum Abgeben von elektrischer Leistung steuert und den Pausenprozess ausführt.
Leistungssystem (100) gemäß Anspruch 13, wobei das Leistungssystem (100) des Weiteren einen Ladezustandssensor (22) aufweist, der einen Ladezustand (SOC) der Sekundärbatterie (20) misst; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie den Stoppprozess ausführt, wenn der gemessene Ladezustand (SOC) nicht höher als ein voreingestellter Wert (SOC_ref) ist.
Verwendung des Leistungssystems (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 als eine Leistungsquelle eines Motors (60), der in einem mobilen Objekt (1000) als Antriebsquelle dient.
Verwendung gemäß Anspruch 15, wobei der Motor (60) einen Startschalter aufweist; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie den Stoppprozess ausführt, wenn der Startschalter ausgeschaltet ist.
Verwendung gemäß Anspruch 15, wobei das mobile Objekt (1000) eine Betätigungseinheit zum Bewegen des mobilen Objektes (1000) aufweist; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Stoppprozesses als Reaktion auf eine Eingabe eines Betriebszustands (ACC) der Betätigungseinheit, der eine Bewegung des mobilen Objektes (1000) zulässt, das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) erneut startet.
Verwendung gemäß Anspruch 15, wobei das mobile Objekt (1000) ein Bewegungsgeschwindigkeitsmessmodul aufweist, das eine Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Objektes (1000) misst; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Stoppprozesses das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) erneut startet, wenn die gemessene Bewegungsgeschwindigkeit einen voreingestellten Wert (SPD_ref) überschreitet.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das mobile Objekt (1000) des Weiteren einen Temperatursensor (12) aufweist, der eine Temperatur an einer voreingestellten Position in dem Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) misst; und die Steuereinheit (50) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie bei Ausführung des Stoppprozesses als Reaktion auf eine Eingabe eines Neustartbefehls zum erneuten Starten des Kraftstoffgaserzeugungssystems (11, 13), der eine Abgabeanforderung (Ps) an die Brennstoffzellen (18) beinhaltet, das Kraftstoffgaserzeugungssystem (11, 13) aufwärmt, wenn die gemessene Temperatur nicht größer als eine voreingestellte untere Grenze (TMPrst_ref) ist.