DE102015118793A1

DE102015118793A1 - Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102015118793A1
Application number: DE102015118793.0A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Imanishi; Masashi TOIDA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: CN105609832B; CA2909867C; DE102015118793B4; KR101874678B1; US20160141677A1; JP2016095983A; JP6137128B2; CA2909867A1; KR20160057317A; US10079397B2; CN105609832A

Abstract

Es wird eine Technik angegeben, die eine rasche Erfassung eines Austritts von Wasserstoffgas in einem Brennstoffzellenstapel ermöglicht. Ein Brennstoffzellensystem weist eine Steuereinrichtung, eine Brennstoffzelle und einen Anodengaszufuhr- und -abfuhrumwälzabschnitt auf. Die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Druckerfassungseinrichtung einen Druck in einer Niederdruckzone einer Anodengasleitung zu einer Zeit erfasst, wenn der Brennstoffzellenstapel gestartet werden soll. Die Steuereinrichtung führt einen ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch, in dem auf Basis eines erfassten Druckwerts in der Niederdruckzone und eines vorgegebenen Schwellenwerts erfasst wird, dass ein Austritt von Wasserstoff in der Niederdruckzone stattfindet.

Description

VERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität, die auf der japanischen Patentanmeldung Nr. (JP) 2014-230861 basiert, welche am 13. November 2014 eingereicht worden ist und in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas einer Brennstoffzelle und ein Brennstoffzellensystem.
VERWANDTE TECHNIK
Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, im Folgenden auch einfach als „Brennstoffzelle” bezeichnet, erzeugt Leistung als Antwort auf den Erhalt von Wasserstoff, der als Brenngas zugeführt wird, und von Sauerstoff (Luft) als Oxidationsgas. Verschiedene Verfahren in Bezug auf die Erfassung eines Austritts von Wasserstoff wurden für ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, wie beispielsweise in JP2010-272433A und JP2012-151125A beschrieben.
Wie in Veröffentlichungen wie den genannten vorgeschlagen wird, ist es anzustreben, dass beim Starten eines Brennstoffzellensystems ein Austritt von Wasserstoff zuverlässig erfasst wird, bevor eine Brennstoffzelle mit einer Leistungserzeugung beginnt. Außerdem ist es anzustreben, dass eine Zeit, die beim Starten des Brennstoffzellensystems vergehen muss, bevor ein Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird, verkürzt wird.
KURZFASSUNG
Um zumindest einen Teil der oben beschriebenen Probleme einer Brennstoffzelle zu lösen, kann die vorliegende Erfindung in den nachstehend beschriebenen Aspekten verwirklicht werden. Die Erfindung kann in den folgenden exemplarischen Aspekten verwirklicht werden. Ein Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren sein zum Erfassen eines Austritts eines Reaktionsgases, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird; das beinhaltet: einen Druckerfassungsschritt, in dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle geliefert wird; und einen Bestimmungsschritt, in dem das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines im Druckerfassungsschritt erhaltenen Druckmesswerts bestimmt wird, wobei der Bestimmungsschritt eine erste Bedingung und/oder eine zweite Bedingung für die Bestimmung als Bestimmungsbedingung verwendet und bestimmt, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist, wobei die erste Bedingung darin besteht, dass der Druckmesswert bei oder über einem ersten Druckwert liegt, der niedriger ist als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und höher ist als ein Atmosphärendruck, und die zweite Bedingung darin besteht, dass der Druckmesswert bei oder unter einem zweiten Druckwert liegt, der niedriger ist als der Atmosphärendruck.

(1) Ein erster Aspekt der Erfindung gibt ein Verfahren an zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird. Dieses Verfahren kann einen Druckerfassungsschritt und einen Bestimmungsschritt beinhalten. Der Druckerfassungsschritt kann ein Schritt sein, bei dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle geliefert wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, der das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines Druckmesswerts bestimmt, der im Druckerfassungsschritt erhalten wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn der Druckmesswert bei oder über einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt. Der vorgegebene Druckschwellenwert kann niedriger sein als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und kann höher sein als der Atmosphärendruck. Das Verfahren dieses Aspekts ermöglicht die Bestimmung des Vorliegens oder Fehlens eines Austritts des Reaktionsgases, ohne dass ein Prozess wie eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung durchgeführt werden muss, um die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases vorzubereiten. Somit kann ein Austritt des Reaktionsgases rasch erfasst werden, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(2) Das genannte Verfahren des ersten Aspekts kann ferner einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt beinhalten, in dem das Reaktionsgas zugeführt wird, um die Speiseleitung unter Druck zu setzen, und der Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung erfasst wird, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist. Der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt kann durchgeführt werden, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert niedriger ist als der Druckschwellenwert. Das Verfahren dieses Aspektes ermöglicht eine zuverlässigere Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(3) Ein zweiter Aspekt der Erfindung gibt ein Verfahren an zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird. Dieses Verfahren kann einen Druckerfassungsschritt und einen Bestimmungsschritt beinhalten. Der Druckerfassungsschritt kann ein Schritt sein, bei dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle geliefert wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, der das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines Druckmesswerts bestimmt, der im Druckerfassungsschritt erhalten wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn der Druckmesswert bei oder unter einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt. Der vorgegebene Druckschwellenwert kann niedriger sein als der Atmosphärendruck. Das Verfahren dieses Aspekts ermöglicht die Bestimmung des Vorliegens oder Fehlens eines Austritts des Reaktionsgases, ohne dass ein Prozess wie eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung durchgeführt werden muss, um die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases vorzubereiten. Somit kann ein Austritt des Reaktionsgases rasch erfasst werden, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(4) Das genannte Verfahren des zweiten Aspekts kann ferner einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt beinhalten, in dem das Reaktionsgas zugeführt wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und der Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung erfasst wird, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist. Der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt kann durchgeführt werden, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert höher ist als der Druckschwellenwert. Das Verfahren dieses Aspektes ermöglicht eine zuverlässigere Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(5) Ein dritter Aspekt der Erfindung gibt ein Verfahren an zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird. Dieses Verfahren kann einen Druckerfassungsschritt und einen Bestimmungsschritt beinhalten. Der Druckerfassungsschritt kann ein Schritt sein, bei dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle geliefert wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, der das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines Druckmesswerts bestimmt, der im Druckerfassungsschritt erhalten wird. Der Bestimmungsschritt kann ein Schritt sein, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn der Druckmesswert außerhalb eines vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt. Eine Obergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich kann niedriger sein als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und kann höher sein als der Atmosphärendruck. Eine Untergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich kann niedriger sein als der Atmosphärendruck. Das Verfahren dieses Aspekts ermöglicht die Bestimmung des Vorliegens oder Fehlens eines Austritts des Reaktionsgases ohne die Ausführung eines Vorbereitungsprozesses für die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases, beispielsweise eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung. Somit wird ein Austritt des Reaktionsgases rasch erfasst, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(6) Das genannte Verfahren des dritten Aspekts kann ferner einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt beinhalten, in dem das Reaktionsgas zur Speiseleitung geliefert wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und der Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung erfasst wird, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist. Der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt kann durchgeführt werden, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert innerhalb des gegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt. Das Verfahren dieses Aspektes ermöglicht eine zuverlässigere Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(7) Ein vierter Aspekt der Erfindung gibt ein Brennstoffzellensystem an. Dieses Brennstoffzellensystem kann eine Brennstoffzelle, eine Reaktionsgaszufuhreinheit, eine Druckerfassungseinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Reaktionsgaszufuhreinheit kann eine Speiseleitung beinhalten, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle liefern. Die Druckerfassungseinrichtung kann einen Druck in der Speiseleitung erfassen. Die Steuereinrichtung kann einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuern. Die Steuereinrichtung kann einen erfassten Druckwert in der Speiseleitung auf Basis des von der Druckerfassungseinrichtung erfassten Ergebnisses ermitteln, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle zuführt, damit die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess starten, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert bei oder über einem bestimmten Druckschwellenwert liegt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases starten, wenn der erfasste Wert niedriger ist als der Druckschwellenwert. Der Druckschwellenwert kann niedriger sein als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und kann höher sein als der Atmosphärendruck. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspekts ermöglicht den Verzicht auf einen Prozess wie eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung, der durchgeführt würde, um die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases vorzubereiten. Somit kann eine Startzeit verkürzt werden, die vergehen muss, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt.
(8) Ein fünfter Aspekt der Erfindung gibt ein Brennstoffzellensystem an. Dieses Brennstoffzellensystem kann eine Brennstoffzelle, eine Reaktionsgaszufuhreinheit, eine Druckerfassungseinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Reaktionsgaszufuhreinheit kann eine Speiseleitung beinhalten, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zuführen bzw. liefern. Die Druckerfassungseinrichtung kann einen Druck in der Speiseleitung erfassen. Die Steuereinrichtung kann einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuern. Die Steuereinrichtung kann einen erfassten Druckwert in der Speiseleitung auf Basis des von der Druckerfassungseinrichtung erfassten Ergebnisses ermitteln, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle zuführt bzw. liefert, damit die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess starten, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert bei oder unter einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases starten, wenn der erfasste Wert höher ist als der Druckschwellenwert. Der vorgegebene Druckschwellenwert kann niedriger sein als der Atmosphärendruck. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspekts ermöglicht den Verzicht auf einen Prozess wie eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung, der durchgeführt würde, um die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases vorzubereiten. Somit kann eine Startzeit, die vergehen muss, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt, verkürzt werden.
(9) Ein sechster Aspekt der Erfindung gibt ein Brennstoffzellensystem an. Dieses Brennstoffzellensystem kann eine Brennstoffzelle, eine Reaktionsgaszufuhreinheit, eine Druckerfassungseinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Reaktionsgaszufuhreinheit kann eine Speiseleitung beinhalten, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zuführen bzw. liefern. Die Druckerfassungseinrichtung kann einen Druck in der Speiseleitung erfassen. Die Steuereinrichtung kann einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuern. Die Steuereinrichtung kann einen erfassten Druckwert in der Speiseleitung auf Basis des von der Druckerfassungseinrichtung erfassten Ergebnisses abrufen, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle liefert, damit die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess starten, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert außerhalb eines vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt. Die Steuereinrichtung kann einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases starten, wenn der erfasste Wert innerhalb des vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt. Eine Obergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich kann niedriger sein als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und kann höher sein als der Atmosphärendruck. Eine Untergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich kann niedriger sein als der Atmosphärendruck. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspekts ermöglicht den Verzicht auf einen Prozess wie eine Druckbeaufschlagung der Speiseleitung durch Zuführen des Reaktionsgases zur Speiseleitung, der durchgeführt würde, um die Erfassung des Austritts des Reaktionsgases vorzubereiten. Somit kann eine Startzeit, die vergehen muss, bevor die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt, verkürzt werden.

Es sind nicht alle Bestandteile jedes der oben genannten Aspekte der Erfindung unbedingt notwendig. Gegebenenfalls können manche dieser Bestandteile im Hinblick auf ihre Beschränkung mit dem Ziel, einige oder alle der oben genannten Probleme zu lösen oder einige oder alle der in dieser Beschreibung beschriebenen Wirkungen zu erreichen, geändert, weggelassen, durch einen anderen, neuen Bestandteil ersetzt werden oder teilweise weggelassen werden. Mit der Absicht, einige oder alle von den oben genannten Problemen zu lösen oder einige oder alle von den in dieser Beschreibung beschriebenen Wirkungen zu erzielen, können ferner einige oder alle von den technischen Merkmalen in einem der oben genannten Aspekte der Erfindung mit einigen oder allen von den technischen Merkmalen in einem anderen von den oben genannten Aspekten der Erfindung kombiniert werden, um einen unabhängigen Aspekt der Erfindung zu bilden Die Erfindung kann abgesehen von dem Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas einer Brennstoffzelle und dem Brennstoffzellensystem in verschiedenen Aspekten verwirklicht werden. Zum Beispiel kann diese Erfindung in Aspekten verwirklicht werden, die ein mobiles Objekt, beispielsweise ein Brennstoffzellenfahrzeug, an dem das Brennstoffzellensystem installiert ist, ein Verfahren zum Starten und ein Verfahren zum Steuern des Brennstoffzellensystems, ein Computerprogramm zum Implementieren dieser Verfahren und ein nicht-flüchtiges Aufzeichnungsmedium, in dem dieses Computerprogramm gespeichert ist, beinhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine skizzenhafte Darstellung, die einen Aufbau eines Brennstoffzellensystems zeigt;
2 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf eines ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in einer ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Bestimmungsprozess im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in der ersten Ausführungsform erläutert;
4 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf eines zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses zeigt;
5 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf eines ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in einer zweiten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Bestimmungsprozess im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in der zweiten Ausführungsform erläutert;
7 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf eines ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in einer dritten Ausführungsform zeigt; und
8 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Bestimmungsprozess im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in der dritten Ausführungsform erläutert;
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
A. Erste Ausführungsform
A1. Aufbau des Brennstoffzellensystems
1 ist eine skizzenhafte Darstellung, die den Aufbau eines Brennstoffzellensystems 100 in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Brennstoffzellensystem 100 ist an einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert und gibt als Reaktion auf eine Anforderung, die von einem Fahrer kommt, Leistung aus, die als Antriebsleistung verwendet werden soll. Das Brennstoffzellensystem 100 weist eine Steuereinrichtung 10, eine Brennstoffzelle 20, eine Kathodengas-Zufuhr- und -Abfuhreinheit 30 und eine Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 auf.
Die Steuereinrichtung 10 wird von einem Mikrocomputer gebildet, der eine zentrale Verarbeitungseinheit und einen Hauptspeicher aufweist. Die Steuereinrichtung 10 liest ein Programm in den Hauptspeicher und führt das gelesene Programm aus, wodurch sie verschiedene Funktionen verwirklicht. Die Steuereinrichtung 10 steuert jede der nachstehend beschriebenen Komponenten während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 100 und führt einen Steuerbetrieb der Brennstoffzelle 20 aus, der Leistung gemäß der Ausgabeanforderung erzeugt. Die Steuereinrichtung 10 führt einen Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch, bei dem vor dem Betrieb zur Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 20 ein Austritt von Wasserstoff im Brennstoffzellensystem 100 erfasst wird. Der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess wird weiter unten beschrieben.
Die Brennstoffzelle 20 ist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die als Reaktion auf den Erhalt von Wasserstoff (Anodengas) und Luft (Kathodengas), die als Reaktionsgas zugeführt werden, Leistung erzeugt. Die Brennstoffzelle 20 weist eine Stapelstruktur auf, die einen Stapel aus mehreren Einheitszellen 21 beinhaltet. Jede Einheitszelle 21 ist ein Leistungserzeugungselement, das alleine in der Lage ist, Leistung zu erzeugen. Jede Einheitszelle 21 weist als Leistungserzeuger eine Membran-Elektroden-Anordnung auf, die Elektroden, welche auf einander entgegengesetzten Seiten einer Elektrolytmembran angeordnet sind, und zwei (nicht dargestellte) Separatoren aufweist, wobei die Membran-Elektroden-Anordnung zwischen den Separatoren gehalten wird. Die Elektrolytmembran wird von einer festen Polymerdünnschicht gebildet, die in einem feuchten Zustand, wo Wasser innerhalb der Schicht enthalten ist, eine vorteilhafte Protonenleitfähigkeit zeigt.
Die Kathodengas-Zufuhr- und -Abfuhreinheit 30 dient zum Zuführen des Kathodengases zur Brennstoffzelle 20 und zum Abführen des Kathodengases und von Abwasser aus der Kathode der Brennstoffzelle 20, die aus dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen abgeführt werden. Die Kathodengas-Zufuhr- und -Abfuhreinheit 30 liefert das Kathodengas, das durch Hereinholen von Außenluft und Verdichten der Außenluft mit einem (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Luftverdichter erzeugt wird, durch eine Leitung, die mit einem Einlass der Brennstoffzelle 20 auf einer Kathodenseite verbunden ist, zur Brennstoffzelle 20. Die Kathodengas-Zufuhr- und -Abfuhreinheit 30 führt das Kathodenabgas und das Abwasser durch eine Leitung, die mit einem Auslass der Brennstoffzelle 20 auf der Kathodenseite verbunden ist, aus dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen ab.
Die Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 dient zum Zuführen des Anodengases zur Brennstoffzelle 20. Die Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 dient außerdem zum Abführen des Anodengases und des Abwassers aus der Anode der Brennstoffzelle 20 aus dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen und zum Umwälzen des Anodenabgases im Brennstoffzellensystem 100. Die Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 entspricht einem untergeordneten Konzept einer Reaktionsgaszufuhreinheit der Erfindung.
Die Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 weist eine Anodengasleitung 51, einen Wasserstofftank 52, ein Haupt-Sperrventil 53, einen Regler 54, eine Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 und eine Druckmesseinheit 56 auf der Seite stromaufwärts von der Brennstoffzelle 20 auf. Der Wasserstofftank 52 ist mit unter hohem Druck stehendem Wasserstoff zur Belieferung der Brennstoffzelle 20 gefüllt. Der Wasserstofftank 52 ist über die Anodengasleitung 51 mit einem Einlass der Brennstoffzelle 20 auf einer Anodenseite verbunden.
Das Haupt-Sperrventil 53, der Regler 54, die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 und die Druckmesseinheit 56 sind, vom Wasserstofftank 52 aus gesehen, in dieser Reihenfolge auf einer in Strömungsrichtung oberen Seite an der Anodengasleitung 51 vorgesehen. Das Haupt-Sperrventil 53 wird von einem Auf-Zu-Ventil gebildet. Die Steuereinrichtung 10 steuert das Öffnen und Schließen des Haupt-Sperrventils 53, wodurch es den Strom des Wasserstoffs aus dem Wasserstofftank 52 zu einer in Bezug auf die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 stromaufwärtigen Seite steuert. Die Steuereinrichtung 10 schließt das Haupt-Sperrventil 53, wenn es den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 beendet, und öffnet das Haupt-Sperrventil 53, wenn es die Brennstoffzelle 20 veranlasst, mit der Leistungserzeugung zu beginnen. Der Regler 54 ist ein Druckreduzierungsventil, um den Druck des Wasserstoffs auf der in Bezug auf die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 stromaufwärtigen Seite zu verringern. Ein Öffnungsgrad des Reglers 54 wird von der Steuereinrichtung 10 gesteuert. Die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 wird beispielsweise von einem Injektor in Form eines elektromagnetisch angesteuerten Auf-Zu-Ventils gebildet.
Wasserstoff in der Anodengasleitung 51 steht in einer Zone zwischen dem Haupt-Sperrventil 53 und dem Regler 54 unter einem hohem Druck von beispielsweise etwa 500 kPa und in einer Zone zwischen dem Regler 54 und der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 unter einem mittlerem Druck von beispielsweise etwa 350 kPa. Ferner steht dieser Wasserstoff in einer Zone zwischen der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 und der Brennstoffzelle 20 unter einem niedrigen Druck von beispielsweise etwa 200 kPa. Nachstehend wird die Zone in der Anodengasleitung 51 zwischen der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 und der Brennstoffzelle 20 konkret auch als „Niederdruckzone LPZ” bezeichnet. Die Anodengasleitung 51 in der Niederdruckzone LPZ entspricht einem untergeordneten Konzept einer Speiseleitung dieser Erfindung.
Die Druckmesseinheit 56 misst den Wasserstoffdruck in der Niederdruckzone LPZ, die in Bezug auf die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 stromabwärts liegt, und übermittelt den gemessenen Druck an die Steuereinrichtung 10. Wenn die Brennstoffzelle 20 in Betrieb ist, steuert die Steuereinrichtung 10 einen Ansteuerungszyklus, der die Zeiten zum Öffnen und Schließen der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 angibt, auf Basis des Wertes, der von der Druckmesseinheit 56 gemessen wird, wodurch sie die Wasserstoffmenge steuert, die zur Brennstoffzelle 20 geliefert werden soll. Wie weiter unten beschrieben wird, verwendet die Steuereinrichtung 10 den Wert, der von der Druckmesseinheit 56 gemessen wird, in dem Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess, der durchgeführt wird, bevor die Brennstoffzelle 20 ihren Betrieb aufnimmt. Die Druckmesseinheit 56 entspricht einem untergeordneten Konzept einer Druckerfassungseinrichtung dieser Erfindung.
Die Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50 weist eine Anodengasabfuhrleitung 61, einen Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62, eine Anodengasumwälzleitung 63, eine Wasserstoffpumpe 64, eine Anodenablaufleitung 65 und ein Ablaufventil 66 auf, die in Bezug auf die Brennstoffzelle 20 stromabwärts liegen. Die Anodengasabfuhrleitung 61 ist mit einem Auslass der Brennstoffzelle 20 auf der Anodenseite und dem Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 verbunden.
Der Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 ist mit der Anodengasumwälzleitung 63 und der Anodenablaufleitung 65 verbunden. Anodenabgas, das durch die Anodengasabfuhrleitung 61 in den Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 strömt, wird vom Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 in eine Gaskomponente und eine Wasserkomponente getrennt. Im Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 wird die Gaskomponente des Anodenabgases zur Anodengasumwälzleitung 63 geführt, und seine Wasserkomponente wird zur Anodenablaufleitung 65 geführt.
Die Anodengasumwälzleitung 63 ist mit der Niederdruckzone LPZ der Anodengasleitung 51 verbunden. Die Anodengasumwälzleitung 63 ist mit der Wasserstoffpumpe 64 versehen. Die Wasserstoffpumpe 64 dient als Umwälzpumpe, um Wasserstoff, der in der Gaskomponente enthalten ist, die ein Ergebnis der Abscheidung im Gas-Flüssigkeit-Abscheider 62 ist, in die Anodengasleitung 51 zu speisen. Auf diese Weise wird die Anodengas-Zufuhr- und -Abfuhrumwälzeinheit 50 mit einem Wasserstoffumwälzweg versehen, der von der Niederdruckzone LPZ der Anodengasleitung 51, der Anode der Brennstoffzelle 20, der Anodengasabfuhrleitung 61 und der Anodengasumwälzleitung 63 gebildet wird.
Die Anodenablaufleitung 65 ist mit dem Ablaufventil 66 als Auf-Zu-Ventil versehen. Das Ablaufventil 66 wird gemäß einem Befehl von der Steuereinrichtung 10 geöffnet und geschlossen. Grundsätzlich schließt die Steuereinrichtung 10 das Ablaufventil 66. Die Steuereinrichtung 10 öffnet das Ablaufventil 66 zur vorgegebenen Zeit für die Abfuhr des Abwassers oder die Abfuhr von Inertgas im Anodenabgas. Die Steuereinrichtung 10 bringt das Ablaufventil 66 in eine geschlossene Stellung, wenn das Brennstoffzellensystem 100 dabei ist, seinen Betrieb zu beenden.
Das Brennstoffzellensystem 100 weist außerdem eine Kühlmittelzufuhreinheit auf, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist und die nicht ausführlich beschrieben wird. Die Kühlmittelzufuhreinheit liefert das Kühlmittel zu jeder Einheitszelle 21 der Brennstoffzelle 20, um die Temperatur der Brennstoffzelle 20 zu steuern. Das Brennstoffzellensystem 100 weist ferner als elektrische Komponenten zumindest eine Sekundärzelle und einen Gleichspannungswandler auf, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Die Sekundärzelle speichert Leistung, die von der Brennstoffzelle 20 ausgegeben wird, und regenerative Leistung. Auf diese Weise dient die Sekundärzelle zusammen mit der Brennstoffzelle 20 als Leistungsquelle. Der Gleichspannungswandler kann das Laden und Entladen der Sekundärzelle steuern und kann eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 20 steuern. Bevor die Brennstoffzelle 20 ihren Betrieb aufnimmt, verwendet die Steuereinrichtung 10 die Leistung der Sekundärleistung, um das Brennstoffzellensystem 100 in Betrieb zu setzen.
A2. Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess
Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 wird der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess beschrieben, der von der Steuereinrichtung 10 beim Starten des Brennstoffzellensystems 100 durchgeführt wird. Das Brennstoffzellensystem 100 wird als Reaktion auf eine Betätigung einer Zündung durch einen Fahrer des Brennstoffzellenfahrzeugs gestartet. Beim Starten führt die Steuereinrichtung 10 zuerst einen ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess als Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch. Als Reaktion auf ein Ergebnis der Bestimmung aus dem ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess führt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch.
2 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses zeigt. Im Schritt S10 erfasst die Steuereinrichtung 10 einen Druck in der Niederdruckzone LPZ unter Verwendung der Druckmesseinheit 56, bevor sie mit der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle 20 beginnt. Der Prozess von Schritt S10 entspricht einem untergeordneten Konzept eines Druckerfassungsschritts dieser Erfindung. Im Schritt S20 bestimmt die Steuereinrichtung 10 unter Verwendung des im Schritt S10 erhaltenen erfassten Druckwerts, ob eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. Schritt S20 entspricht einem untergeordneten Konzept eines Bestimmungsschritts dieser Erfindung.
3 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung des Bestimmungsprozesses im Schritt S20 im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess. Im Schritt S20 bestimmt die Steuereinrichtung 10 dieser Ausführungsform, ob ein erfasster Druckwert Pm bei oder über einem vorgegebenen Druckschwellenwert Pta liegt (der nachstehend auch als „erster Druckschwellenwert Pta” bezeichnet wird). Genauer bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob die Beziehung Pm ≥ Pta erfüllt ist. In dieser Ausführungsform wird der erste Druckschwellenwert Pta so eingestellt, dass er niedriger ist als ein Druck Pe in der Niederdruckzone LPZ zu einer Zeit, wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 beendet wird, und höher ist als ein Atmosphärendruck AP.
In dieser Ausführungsform schließt die Steuereinrichtung 10 die Ventile in der Kathodengas-Zufuhr- und -Abfuhreinheit 30 und der Anodengas-Zufuhr- und Abfuhrumwälzeinheit 50, um den Druck in der Niederdruckzone LPZ auf einen vorgegebenen Druck (beispielsweise 180 kPa oder mehr) zu erhöhen, und beendet den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 in dem Zustand, dass die Niederdruckzone LPZ bei diesem Druck dicht gemacht wird. Nachstehen wird der Druck Pe in der Niederdruckzone LPZ zu einer Zeit, wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 endet, auch als „Betriebsenddruck Pe” bezeichnet. Falls der Druck in der Niederdruckzone LPZ niedriger ist als der Betriebsenddruck Pe, kann die Steuereinrichtung 10 die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 ansteuern, um den Druck in der Niederdruckzone LPZ auf den Betriebsenddruck Pe zu erhöhen, und dann den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 beenden.
Im Falle eines Austritts von Wasserstoff aus dem Wasserstoffumwälzweg, der die Niederdruckzone LPZ beinhaltet, sinkt der Druck in der Niederdruckzone LPZ auf einen Wert nahe dem Atmosphärendruck AP oder auf oder unter den Atmosphärendruck AP, wenn das Brennstoffzellensystem 100 den Betrieb auch nur für kurze Zeit einstellt (beispielsweise für einige Minuten oder noch weniger). In dieser Ausführungsform wird der erste Druckschwellenwert Pta durch Addieren von α (0 < α < 10) kPa zum Atmosphärendruck AP erhalten (wie in der folgenden Formel A). Pta = AP + α (A)
Der Wert α kann vorab durch Versuche bestimmt werden und beträgt beispielsweise etwa 6 kPa.
Wenn in dem in 2 gezeigten Schritt S20 bestimmt wird, dass der erfasste Druckwert Pm bei oder über dem ersten Druckschwellenwert Pta liegt, konkret, wenn Pm ≥ Pta, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass keine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass Wasserstoff aus dem Wasserstoffumwälzweg, der die Niederdruckzone LPZ des Brennstoffzellensystems 100 einschließt, austritt. Dann beendet die Steuereinrichtung 10 den ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess. In diesem Fall startet die Steuereinrichtung 10 einen Startprozess zum Starten der Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 20 und startet die Betriebssteuerung der Brennstoffzelle 20. Der erste Druckschwellenwert Pta dieser Ausführungsform entspricht einem untergeordneten erfindungsgemäßen Konzept für einen ersten Druckwert, und die Bedingung für die Bestimmung im Schritt S20 entspricht einem untergeordneten erfindungsgemäßen Konzept für eine erste Bedingung. Falls der erfasste Druckwert Pm niedriger ist als der erste Druckschwellenwert Pta, konkret, wenn Pm < Pta, dann bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritts von Wasserstoff stattfindet. Dann startet die Steuereinrichtung 10 den zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess im Schritt S30.
4 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf des zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses zeigt. Eine Folge von Schritten im nachstehend beschriebenen zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess entspricht einem untergeordneten erfindungsgemäßen Konzept für einen Druckverlust-Erfassungsschritt. Im Schritt S50 führt die Steuereinrichtung 10 einen Druckbeaufschlagungsprozess durch, bei dem der Druck in der Niederdruckzone LPZ erhöht wird. Genauer öffnet die Steuereinrichtung 10 das Haupt-Sperrventil 53, stellt den Regler 54 auf einen bestimmten Öffnungsgrad ein und steuert die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 an. Im Schritt S50 wird der Druck in der Niederdruckzone LPZ beispielsweise auf 180 kPa oder mehr erhöht.
Im Schritt S60 hält die Steuereinrichtung 10 die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 an und wartet für eine vorgegebene Zeitspanne (beispielsweise ein paar Sekunden), während sie das Ablaufventil 66 in einer geschlossenen Stellung hält. Im Schritt S70 erfasst die Steuereinrichtung 10 einen Druck in der Niederdruckzone LPZ unter Verwendung der Druckmesseinheit 56. Im Schritt S80 bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob der im Schritt S70 erhaltene erfasste Druckwert Pm in der Niederdruckzone LPZ bei oder über einem vorgegebenen Druckschwellenwert Ptb liegt (der auch als „zweiter Druckschwellenwert Ptb” bezeichnet wird). Der zweite Druckschwellenwert Ptb wird beispielsweise auf etwa 100 kPa eingestellt. Jedoch kann der zweite Druckschwellenwert Ptb ein anderer Wert sein, der vorab durch Versuche bestimmt wird, so dass ein Austritt von Wasserstoff erfasst wird.
Wenn im Schritt S80 bestimmt wird, dass der erfasste Druckwert Pm bei oder über dem zweiten Druckschwellenwert Ptb liegt, konkret, wenn Pm ≤ Ptb, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass keine Wahrscheinlichkeit für einen Austritt von Wasserstoff aus dem Wasserstoffumwälzweg, der die Niederdruckzone LPZ einschließt, besteht. Dann beendet die Steuereinrichtung 10 den zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess. In diesem Fall startet die Steuereinrichtung 10 den Startprozess, mit dem die Brennstoffzelle 20 veranlasst wird, mit der Leistungserzeugung zu beginnen, und startet dadurch den Betrieb der Brennstoffzelle 20.
Falls der erfasste Druckwert Pm niedriger ist als der zweite Druckschwellenwert Ptb, konkret, wenn Pm < Ptb, dann bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. Dann startet die Steuereinrichtung 10 im Schritt S90 einen Prozess für die Bewältigung des Austritts von Wasserstoff. Genauer hält die Steuereinrichtung 10 das Haupt-Sperrventil 53 an und führt einen Meldeprozess durch, in dem einem Fahrer eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemeldet wird, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. Der Meldeprozess beinhaltet beispielsweise das Leuchten lassen einer Anzeige oder das Erzeugen eines Warntons.
A3. Zusammenfassung der ersten Ausführungsform
In dem Brennstoffzellensystem 100 der ersten Ausführungsform wird durch die Durchführung des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses, bei dem vor einer Reaktionsgaszufuhr ein Druck im Wasserstoffumwälzweg einschließlich der Niederdruckzone LPZ erfasst wird, eine Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, auf einfache und schnelle Weise bestimmt. Dadurch wird eine Verarbeitungszeit verkürzt, die nötig ist, um zu erfassen, ob ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. Falls als Ergebnis des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses bestimmt wird, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, wird der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durchgeführt. Durch die Durchführung dieser Prozesse die eine doppelte Prüfung beinhalten, wird zuverlässiger erfasst, ob ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. Infolgedessen kann zuverlässiger erfasst werden, ob ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, bevor das Brennstoffzellensystem 100 gestartet wird.
B. Zweite Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 wird ein Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess der zweiten Ausführungsform wird in einem Brennstoffzellensystem 100 durchgeführt, das im Wesentlichen genauso aufgebaut ist wie das in 1 dargestellte, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 10 in der zweiten Ausführungsform beim Starten des Brennstoffzellensystems 100 zuerst einen ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess als den Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch. Gemäß einem Ergebnis der Bestimmung im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess führt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch. Abgesehen von einer Bestimmungsbedingung ist der erste Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform dem der ersten Ausführungsform im Wesentlichen gleich, wie nachstehend beschrieben wird. Der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess der zweiten Ausführungsform ist dem in 4 dargestellten der ersten Ausführungsform gleich, daher wird er nicht noch einmal beschrieben.
5 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in der zweiten Ausführungsform zeigt. Der erste Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform ist dem der ersten Ausführungsform gleich, abgesehen von einer Bestimmungsbedingung in einem Bestimmungsprozess des Schrittes S20A. 6 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung des Bestimmungsprozesses im Schritt S20A im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess.
Im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob der im Schritt S10 erhaltene erfasste Druckwert Pm bei oder unter einem vorgegebenen ersten Druckschwellenwert Ptc liegt. Genauer bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob eine Beziehung Pm ≤ Ptc erfüllt ist. In der zweiten Ausführungsform wird der erste Druckschwellenwert Ptc, der als Bedingung für die Bestimmung im Schritt S20A verwendet wird, durch Subtrahieren von β (0 < β < 10) kPa vom Atmosphärendruck AP erhalten wie in der folgenden Formel B. Ptc = AP – β (B)
Der Wert β kann vorab durch Versuche bestimmt werden und beträgt beispielsweise etwa 6 kPa.
Wenn die Brennstoffzelle 20 über lange Zeit (beispielsweise ein paar Stunden oder länger) ungesteuert in einem Zustand gelassen wird, wo der Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 angehalten ist und ein Reaktionsgasweg dicht ist, ist es ziemlich wahrscheinlich, dass der Druck der Anode der Brennstoffzelle 20 auf ein negatives Druckniveau sinkt. Dieser Druckabfall wird beispielsweise dadurch bewirkt, dass ein Wasserdampfpartialdruck als Folge eines Temperaturabfalls in der Brennstoffzelle 20 sinkt oder Wasserstoff und Sauerstoff, die in der Brennstoffzelle 20 verblieben sind, als Folge einer gegenseitigen Reaktion verbraucht werden. Das Vorhandensein eines Austrittwegs für Wasserstoff im Wasserstoffumwälzweg, der die Niederdruckzone LPZ einschließt, ermöglicht das Eindringen von Luft durch diesen Austrittsweg. Somit ist es ziemlich wahrscheinlich, dass der Druck der Anode der Brennstoffzelle 20 und der Druck im Wasserstoffumwälzweg, der die Niederdruckzone LPZ einschließt, dem Atmosphärendruck AP gleich werden oder auf einen negativen Druck nahe dem Atmosphärendruck AP sinken.
Falls der erfasste Druckwert Pm in der Niederdruckzone LPZ bei oder unter dem ersten Druckschwellenwert Ptc liegt, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass keine Außenluft in die Anode der Brennstoffzelle 20 und in die Niederdruckzone LPZ eindringt, so dass keine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet. In diesem Fall startet die Steuereinrichtung 10 einen Startprozess zum Starten einer Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 20. Der erste Druckschwellenwert Ptc der zweiten Ausführungsform entspricht einem untergeordneten erfindungsgemäßen Konzept für einen zweiten Druckwert, und die Bedingung für die Bestimmung im Schritt S20A entspricht einem untergeordneten erfindungsgemäßen Konzept für eine zweite Bedingung. Falls der erfasste Druckwert Pm höher ist als der erste Druckschwellenwert Ptc, konkret, wenn Pm > Ptc, dann bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass infolge des Vorhandenseins des Austrittwegs für Wasserstoff eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass Außenluft eindringt. Dann startet die Steuereinrichtung 10 den zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess.
Wie oben beschrieben, reflektiert im Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform die Bestimmungsbedingung, die im Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess verwendet wird, einen Temperaturabfall oder einen Verbrauch von verbliebenem Reaktionsgas, der bewirkt wird, nachdem die Brennstoffzelle 20 die Leistungserzeugung beendet hat. Somit wird die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, rasch erfasst. Ferner erreichen das Brennstoffzellensystem 100 und der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform eine Wirkung, die der vergleichbar ist, die mit Bezug auf das Brennstoffzellensystem 100 der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist.
C. Dritte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 wird ein von Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in einer dritten Ausführungsform beschrieben. Der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform wird in einem Brennstoffzellensystem 100 durchgeführt, das im Wesentlichen genauso aufgebaut ist wie das in 1 dargestellte, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 10 in der dritten Ausführungsform beim Starten des Brennstoffzellensystems 100 zuerst einen ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess als den Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch. Gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch den ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess führt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durch. Abgesehen von einer Bestimmungsbedingung ist der erste Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform dem in der ersten Ausführungsform im Wesentlichen gleich, wie nachstehend beschrieben wird. Der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform ist dem in 4 dargestellten der ersten Ausführungsform gleich, daher wird er nicht noch einmal beschrieben.
7 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Ablauf des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses in der dritten Ausführungsform zeigt. Der erste Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform ist dem in der ersten Ausführungsform gleich, abgesehen von einer Bestimmungsbedingung in einem Bestimmungsprozess im Schritt S20B. 8 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung des Bestimmungsprozesses im Schritt S20B im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess.
Im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform bestimmt die Steuereinrichtung 10 im Schritt S20B, ob der im Schritt S10 erhaltene erfasste Druckwert Pm außerhalb eines vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt. Wie beim ersten Druckschwellenwert Pta in der ersten Ausführungsform wird eine Obergrenze PTd für den Schwellenwertebereich, die als Bedingung für die Bestimmung im Schritt S20B verwendet wird, so bestimmt, dass sie niedriger ist als der Betriebsenddruck Pe und höher ist als der Atmosphärendruck AP, wie in der folgenden Formel C. Ptd = AP + α, 0 < α < 10 kPa (C)
Wie beim ersten Druckschwellenwert Ptc der zweiten Ausführungsform wird bestimmt, dass eine Untergrenze Pte des Schwellenwertebereichs niedriger ist als der Atmosphärendruck AP (wie in der folgenden Formel D). Pte = AP – β, 0 < β < 10 kPa (D)
Die Werte α und β können vorab durch Versuche bestimmt werden und betragen beispielsweise beide etwa 6 kPa. Die Werte α und β können verschieden sein.
Falls der im Schritt S10 erfasste Druckwert Pm in der Niederdruckzone LPZ bei oder über der Obergrenze Ptd des Schwellenwertebereichs liegt, wird bestimmt, dass kein Druckabfall als Folge eines Austritts von Wasserstoff stattfindet, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist. Falls der erfasste Druckwert Pm bei oder unter der Untergrenze für den Schwellenwertebereich liegt, wird bestimmt, dass kein Eindringen von Außenluft in den Wasserstoffumwälzweg einschließlich der Niederdruckzone LPZ stattfindet, daher nimmt der Wasserstoffdruck in der Niederdruckzone LPZ einen erwarteten negativen Zustand an, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben worden ist.
Falls der erfasste Druckwert Pm bei oder über der Obergrenze Ptd des Schwellenwertebereichs liegt, konkret, wenn Pm ≥ Ptd, oder wenn der erfasste Druckwert Pm bei oder unter der Untergrenze Pte des Schwellenwertebereichs liegt, konkret, wenn Pm ≤ Pte, dann bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass keine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, wie vom Ja-Pfeil im Schritt S20B dargestellt ist. In diesem Fall startet die Steuereinrichtung 10 einen Startprozess zum Starten der Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 20, ohne den zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durchzuführen. Falls der erfasste Druckwert Pm niedriger ist als die Obergrenze Ptd und höher ist als die Untergrenze Pte des Schwellenwertebereichs, konkret, wenn Pte < Pm < Ptd, dann bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass der Wasserstoffaustritt stattfindet, wie vom NEIN-Pfeil im Schritt S20B dargestellt ist. In diesem Fall geht die Steuereinrichtung 10 zum zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess weiter.
Falls nur eine kurze Zeit (beispielsweise ein paar Minuten) seit einem Betriebsende bis zum Neustart des Brennstoffzellensystems 100 vergangen ist, erreicht die Bestimmungsbedingung, die im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der ersten Ausführungsform verwendet wird, einen höheren Grad der Bestimmungsgenauigkeit. Falls eine lange Zeit (beispielsweise ein paar Stunden) seit dem Betriebsende bis zum Neustart des Brennstoffzellensystems 100 vergangen ist, erreicht die Bestimmungsbedingung, die im ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der zweiten Ausführungsform verwendet wird, einen höheren Grad der Bestimmungsgenauigkeit. Der erste Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform verwendet diese Bestimmungsbedingungen in Kombination. Dadurch ist es möglich, einen hohen Grad an Bestimmungsgenauigkeit unabhängig von der Länge einer Zeit seit dem Ende eines Betriebs des Brennstoffzellensystems 100 zu erreichen.
Wie oben beschrieben, verwendet der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform die in der ersten Ausführungsform beschriebene Bestimmungsbedingung und die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Bestimmungsbedingung in Kombination. Dadurch ist es möglich, einen Austritt von Wasserstoff in der Niederdruckzone LPZ genauer zu erfassen. Ferner erreichen das Brennstoffzellensystem 100 und der Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess in der dritten Ausführungsform Wirkungen, die denen vergleichbar sind, die in der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind.
D. Modifikationen
D1. Erste Modifikation
In jeder der oben genannten Ausführungsformen wird der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durchgeführt, wenn als Ergebnis des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses bestimmt wird, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, wie von einem Nein-Pfeil der Schritte S20, S20A und S20B dargestellt ist. Alternativ dazu kann der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess weggelassen werden. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 10 einen Meldeprozess, in dem einem Fahrer gemeldet wird, dass eine Wahrscheinlichkeit für einen Wasserstoffaustritt besteht, oder einen Prozess durchführen, in dem das Starten des Brennstoffzellensystems 100 außer Kraft gesetzt wird, ohne den zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess durchzuführen. Andererseits kann der zweite Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess auch dann durchgeführt werden, wenn als Ergebnis des ersten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozesses bestimmt wird, dass keine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein Austritt von Wasserstoff stattfindet
D2. Zweite Modifikation
Im zweiten Wasserstoffaustritt-Erfassungsprozess jeder der oben genannten Ausführungsformen erfasst die Steuereinrichtung 10 das Stattfinden eines Austritts von Wasserstoff in der Niederdruckzone LPZ durch Erfassen eines Druckabfalls nach einer Druckbeaufschlagung der Niederdruckzone LPZ. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung 10 das Stattfinden eines Austritts von Wasserstoff in der Niederdruckzone LPZ auf Basis davon erfassen, wie sich ein Druckanstieg in der Niederdruckzone LPZ während der Druckbeaufschlagung ändert. Genauer kann die Steuereinrichtung 10 bestimmen, dass in der Niederdruckzone LPZ ein Austritt von Wasserstoff stattfindet, wenn ein Druck in der Niederdruckzone LPZ während der Druckbeaufschlagung mit einer Rate steigt, die bei oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegt. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung 10 eine Zeit messen, die vergeht, bis der Druck in der Niederdruckzone LPZ auf eine bestimmte Untergrenze sinkt, seit die Niederdruckzone LPZ mit Druck beaufschlagt wird, und auf Basis der gemessenen Zeit erfassen, ob ein Austritt von Wasserstoff stattfindet.
D3. Dritte Modifikation
In jeder der oben genannten Ausführungsformen ist das Brennstoffzellensystem 100 an einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert. Alternativ dazu kann das Brennstoffzellensystem 100 an einem mobilen Objekt installiert sein, bei dem es sich nicht um ein Brennstoffzellenfahrzeug handelt. Als weitere Alternative kann das Brennstoffzellensystem 100 stationär in einem Gebäude oder auf dem Boden installiert sein, ohne dass es an einem mobilen Objekt installiert ist.
Diese Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen, Beispiele oder Modifikationen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Strukturen innerhalb eines Bereichs, der nicht vom Wesen der Erfindung abweicht, implementiert werden. Zum Beispiel können technische Merkmale in den Ausführungsformen, Beispielen oder Modifikationen, die den jeweiligen, in den unter Kurzfassung der Erfindung beschriebenen Aspekten entsprechen, gegebenenfalls ausgetauscht oder kombiniert werden, um einige oder alle von den oben genannten Problemen zu lösen oder einige oder alle von den oben genannten Wirkungen zu erzielen. Solange diese technischen Merkmale in dieser Beschreibung nicht als absolut notwendig beschrieben sind, können diese technischen Merkmale gegebenenfalls weggelassen werden. In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen können einige oder alle von den Funktionen und einige oder alle von den Prozessen, die durch Software erreicht werden, alternativ durch Hardware erreicht werden. Ebenso können einige oder alle von den Funktionen und einige oder alle von den Prozessen, die durch Hardware erreicht werden, alternativ durch Software erreicht werden. Als solche Hardware eignen sich verschiedene Schaltungen, einschließlich einer integrierten Schaltung, einer diskreten Schaltung und eines Schaltungsmoduls, das diese Schaltungen in Kombination verwendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014-230861 [0001]
JP 2010-272433 A [0003]
JP 2012-151125 A [0003]

Claims

Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird, umfassend: einen Druckerfassungsschritt, in dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zugeführt wird; und einen Bestimmungsschritt, in dem das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines im Druckerfassungsschritt erhaltenen Druckmesswerts bestimmt wird, wobei der Bestimmungsschritt ein Schritt ist, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn der Druckmesswert bei oder über einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt, und der vorgegebene Druckschwellenwert niedriger ist als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und höher ist als Atmosphärendruck.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt beinhalten, in dem das Reaktionsgas zur Speiseleitung geliefert wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und den Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung zu erfassen, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist, wobei der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt durchgeführt wird, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert niedriger ist als der Druckschwellenwert.
Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird, umfassend: einen Druckerfassungsschritt, in dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zugeführt wird; und einen Bestimmungsschritt, in dem das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines im Druckerfassungsschritt erhaltenen Druckmesswerts bestimmt wird, wobei der Bestimmungsschritt ein Schritt ist, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung beendet hat, wenn der Druckmesswert bei oder unter einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt, und der Druckschwellenwert niedriger ist als Atmosphärendruck.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt beinhalten, in dem das Reaktionsgas zur Speiseleitung geliefert wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und den Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung zu erfassen, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist, wobei der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt durchgeführt wird, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert höher ist als der Druckschwellenwert.
Verfahren zum Erfassen eines Austritts von Reaktionsgas, das einer Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle zugeführt wird, umfassend: einen Druckerfassungsschritt, in dem ein Druck in einer Speiseleitung erfasst wird, bevor das Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zugeführt wird; und einen Bestimmungsschritt, in dem das Vorliegen oder Fehlen eines Austritts des Reaktionsgases unter Verwendung eines im Druckerfassungsschritt erhaltenen Druckmesswerts bestimmt wird, wobei der Bestimmungsschritt ein Schritt ist, in dem bestimmt wird, dass kein Austritt des Reaktionsgases aus der Speiseleitung vorliegt, während die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung angehalten hat, wenn der Druckmesswert außerhalb eines vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt, eine Obergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich niedriger ist als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und höher ist als der Atmosphärendruck, und eine Untergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich niedriger ist als der Atmosphärendruck.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: einen Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt, in dem das Reaktionsgas zur Speiseleitung geliefert wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und der Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung erfasst wird, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist, wobei der Druckbeaufschlagung-Austrittserfassungsschritt durchgeführt wird, wenn im Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass der Druckmesswert innerhalb des gegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt.
Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; eine Reaktionsgaszufuhreinheit, die eine Speiseleitung beinhaltet, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zuführt; eine Druckerfassungseinrichtung, die einen Druck in der Speiseleitung erfasst; und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuert, wobei die Steuereinrichtung einen erfassten Druckwert in der Speiseleitung auf Basis eines Erfassungsergebnisses von der Druckerfassungseinheit ermittelt, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle liefert, um zu bewirken, dass die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt, die Steuereinrichtung einen Prozess startet, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert bei oder über einem bestimmten Druckschwellenwert liegt, die Steuereinrichtung einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases startet, wenn der erfasste Wert niedriger ist als der Druckschwellenwert, und der vorgegebene Druckschwellenwert niedriger ist als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und höher ist als Atmosphärendruck.
Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; eine Reaktionsgaszufuhreinheit, die eine Speiseleitung beinhaltet, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zuführt; eine Druckerfassungseinrichtung, die einen Druck in der Speiseleitung erfasst; und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuert, wobei die Steuereinrichtung einen erfassten Wert des Drucks in der Speiseleitung auf Basis des von der Druckerfassungseinrichtung erfassten Ergebnisses ermittelt, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle liefert, damit die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt, die Steuereinrichtung einen Prozess startet, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert bei oder unter einem vorgegebenen Druckschwellenwert liegt, die Steuereinrichtung einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases startet, wenn der erfasste Wert niedriger ist als der Druckschwellenwert, und der Druckschwellenwert niedriger ist als Atmosphärendruck.
Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; eine Reaktionsgaszufuhreinheit, die eine Speiseleitung beinhaltet, die mit der Brennstoffzelle verbunden ist, und Reaktionsgas durch die Speiseleitung zur Brennstoffzelle zuführt; eine Druckerfassungseinrichtung, die einen Druck in der Speiseleitung erfasst; und eine Steuereinrichtung, die einen Betrieb der Brennstoffzelle durch Steuern der Zufuhr des Reaktionsgases zur Brennstoffzelle steuert, wobei die Steuereinrichtung einen erfassten Wert des Drucks auf Basis des von der Druckerfassungseinrichtung erfassten Ergebnisses ermittelt, bevor sie das Reaktionsgas zur Brennstoffzelle liefert, damit die Brennstoffzelle mit der Leistungserzeugung beginnt, die Steuereinrichtung einen Prozess startet, der die Brennstoffzelle veranlasst, die Leistungserzeugung zu beginnen, wenn der erfasste Wert außerhalb eines vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt, die Steuereinrichtung einen Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases startet, wenn der erfasste Wert innerhalb des vorgegebenen Druckschwellenwertebereichs liegt, eine Obergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich niedriger ist als ein Druck in der Speiseleitung zu einer Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle beendet wird, und höher ist als der Atmosphärendruck, und eine Untergrenze für den vorgegebenen Druckschwellenwertebereich niedriger ist als der Atmosphärendruck.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Prozess der Erfassung eines Austritts des Reaktionsgases ein Prozess ist, in dem das Reaktionsgas zur Speiseleitung zugeführt wird, um die Speiseleitung mit Druck zu beaufschlagen, und der Austritt des Reaktionsgases auf Basis einer Druckänderung in der Speiseleitung erfasst wird, nachdem die Speiseleitung mit Druck beaufschlagt worden ist.