DE102015119018A1

DE102015119018A1 - Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle, Brennstoffzellensystem, beweglicher Körper und Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102015119018A1
Application number: DE102015119018.4A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Ogawa; Ryosuke OYA; Tomohiko Kaneko; Mitsuhiro Nada; Yoshiaki Naganuma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2016-05-19
Also published as: KR101838356B1; CA2911562A1; CN105609839B; JP2016095997A; US20160141671A1; US10777827B2; CA2911562C; KR20160057994A; JP6160597B2; CN105609839A

Abstract

Es ist eine Aufgabe eine Technik zur Verfügung zu stellen, die einen übermäßigen Wasserabfluss von einer Brennstoffzelle verhindert. Eine Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle, die Wasser vom Inneren einer Brennstoffzelle ablässt, enthält: ein Spülgaszufuhrsystem; eine Betriebseinheit; eine Wasserabflusssteuerung; und eine Wassergehaltserfassungseinheit. Die Betriebseinheit empfängt einen Wasserabflussbefehl von einem Nutzer, um eine Anweisung zum Ausspülen von Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle durch das Spülgaszufuhrsystem zu geben. Wenn der durch die Wassergehaltserfassungseinheit erhaltene Wassergehalt gleich oder niedriger einem vordefinierten Wert ist, führt die Wasserabflusssteuerung eines von Folgendem aus: (i) einen Prozess zum Annullieren des Wasserabflussbefehls, der von der Betriebseinheit empfangen wird; oder (ii) einen Prozess zum Verändern einer Prozessbedingung des Spülprozesses, um eine Wassermenge, die durch den Spülprozess abgelassen wird, im Vergleich zu einer Wasserabflussmenge zu verringern, wenn der erhaltene Wassergehalt höher als der vordefinierte Wert ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 14. November 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2014-231175 A , deren Offenbarungsgehalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellensystem, einen beweglichen Körper und ein Steuerverfahren für das Brennstoffzellensystem.
Stand der Technik
Während eines Betriebs einer Polymerelektrolytbrennstoffzelle, nachfolgend vereinfacht als eine „Brennstoffzelle” bezeichnet, wird im Allgemeinen eine große Wassermenge abgelassen, die durch die elektrochemische Reaktion entsteht. Eine Vielfalt von Techniken wurde mit Bezug auf ein Verfahren vorgeschlagen, um Wasser von einer Brennstoffzelle in einem beweglichen Körper, der mit der Brennstoffzelle ausgestattet ist, abzulassen, wie es beispielsweise in der JP 2006-099994 A und der JP 2008-074200 A offenbart ist.
In einem Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle lässt eine vorgeschlagene Technik Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle durch Ausspülen ab. Der Spülprozess hat jedoch das Problem, dass Wasser übermäßig vom Inneren der Brennstoffzelle abgelassen wird, wodurch sich die Leistungserzeugungsperformance der Brennstoffzelle verschlechtert. Es gibt noch Raum für Verbesserung, um mögliche Schwierigkeiten zu verhindern, die durch einen Wasserabflussprozess eines Ablassens von Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle verursacht werden.
KURZFASSUNG
Um zumindest einen Teil der obigen Probleme zu lösen, kann die Erfindung durch jeden der folgenden Aspekte implementiert werden.

(1) Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle vorgeschlagen, die Wasser vom Inneren einer Brennstoffzelle ablässt. Die Wasserabflussvorrichtung dieses Aspekts kann ein Spülgaszufuhrsystem, eine Betriebseinheit, eine Wasserabflusssteuerung und eine Wassergehaltserfassungseinheit aufweisen. Das Spülgaszufuhrsystem kann konfiguriert sein, um ein Gas der Brennstoffzelle zuzuführen, um Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle auszuspülen. Die Betriebseinheit kann konfiguriert sein, um einen Wasserabflussbefehl von einem Nutzer zu empfangen. Die Wasserabflusssteuerung kann konfiguriert sein, um einen Spülprozess zum Spülen im Inneren der Brennstoffzelle durchzuführen, um Wasser von der Brennstoffzelle durch ein Steuern des Spülgaszufuhrsystems auszulassen, wenn der Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit empfangen wird. Die Wassergehaltserfassungseinheit kann konfiguriert sein, um einen Wassergehalt zu erhalten, der eine Wassermenge darstellt, die in der Brennstoffzelle enthalten ist. Die Wasserabflusssteuerung kann den Spülprozess in Abhängigkeit des erhaltenen Wassergehalts steuern. Wenn der erhaltene Wassergehalt gleich oder niedriger einem vordefiniertem Wert ist, kann die Wasserabflusssteuerung durchführen: entweder (i) einen Prozess eines Annullierens des Wasserabflussbefehls, der durch die Betriebseinheit empfangen wird; oder (ii) einen Prozess zum Verändern einer Prozessbedingung des Spülprozesses, um eine Wassermenge zu verringern, die durch den Spülprozess abgelassen wird, im Vergleich mit einer Wasserabflussmenge, wenn der erhaltene Wassergehalt höher als der vordefinierte Wert ist. Die Wasserabflussvorrichtung dieses Aspektes verhindert, dass das Innere der Brennstoffzelle übermäßig aufgrund des Spülprozesses trocknet.
(2) In der Wasserabflussvorrichtung des obigen Aspektes kann die Wasserabflussteuerung den Spülprozess beenden, wenn ein Betrieb bzw. Vorgang empfangen wird, der identisch mit einem Betrieb bzw. Vorgang ist, um den Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit während dem Spülprozess zu geben. Die Wasserabflussvorrichtung dieses Aspektes ermöglicht es, dass Wasser aus dem Inneren der Brennstoffzelle zu jedem von dem Nutzer gewählten Zeitpunkt gespült werden kann, während sie dem Nutzer erlaubt, den Wasserabflussbefehl durch eine intuitive Betätigung abzubrechen. Dies verbessert dementsprechend die Nutzerfreundlichkeit der Wasserabflussvorrichtung oder eines Brennstoffzellensystems, das die Wasserabflussvorrichtung enthält.
(3) Die Wasserabflussvorrichtung des obigen Aspektes kann zudem eine Benachrichtigungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um den Nutzer über einen Ausführungszustand des Spülprozesses zu benachrichtigen. Die Wasserabflussvorrichtung dieses Aspektes benachrichtigt den Nutzer über den Ausführungszustand des Spülprozesses. Dies gewährleistet die hohe Nutzerfreundlichkeit.
(4) Die Wasserabflussvorrichtung des obigen Aspektes kann zudem eine Umgebungsinformationserfassungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um eine Umgebungsinformation zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betrifft, in der die Brennstoffzelle platziert ist. Die Wasserabflusssteuerung kann eine Prozessbedingung des Spülprozesses in Abhängigkeit der erhaltenen Umgebungsinformation verändern. Die Wasserabflussvorrichtung dieses Aspektes ermöglicht, dass der Wasserabflussprozess in Abhängigkeit der Umgebung, in der die Brennstoffzelle platziert ist, passend durchgeführt werden kann.
(5) Gemäß eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspektes kann eine Brennstoffzelle, die Wasserabflussvorrichtung nach einem der obigen Aspekte und eine Systemsteuerung, die konfiguriert ist, den Betrieb der Brennstoffzelle zu steuern und als die Wasserabflusssteuerung der Wasserabflussvorrichtung fungiert, aufweisen. Die Systemsteuerung kann das Spülgaszufuhrsystem steuern, um den Spülprozess durchzuführen, der als ein erzwungener Spülprozess durchgeführt wird, wenn der Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit empfangen wird. Die Systemsteuerung kann das Spülgaszufuhrsystem steuern, um einen Nach-Anhalte-Spülprozess zum Spülen im Inneren der Brennstoffzelle nach einem Anhalten eines Betriebs der Brennstoffzelle zusätzlich zu dem erzwungenen Spülprozess durchzuführen. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspektes erlaubt es dem Nutzer den Wassergehalt im Inneren der Brennstoffzelle durch den erzwungenen Spülprozess vor dem Nach-Anhalte-Spülprozess beliebig zu reduzieren. Dies verringert die Wasserabflussmenge in dem Nach-Anhalte-Spülprozess.
(6) Das Brennstoffzellensystem des obigen Aspektes kann weiter eine Umgebungsinformationserfassungseinheit aufweisen, die derart konfiguriert ist, um eine Umgebungsinformation zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betrifft, in der das Brennstoffzellensystem platziert ist. Die Systemsteuerung kann eine Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses und eine Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses in Abhängigkeit der Umgebungsinformation, die durch die Umgebungsinformationserfassungseinheit erhalten wird, verändern. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspektes ermöglicht es, dass der Wasserabflussprozess in Abhängigkeit der Umgebung, in der die Brennstoffzelle platziert ist, passend durchgeführt wird. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspektes verändert sowohl die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses als auch die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses. Trotz der Veränderung der Prozessbedingung in Abhängigkeit der Umgebung, in der die Brennstoffzelle platziert ist, gewährleistet dies den Effekt des Reduzierens der Wasserabflussmenge in dem Nach-Anhalte-Spülprozess, indem der erzwungene Spülprozess im Voraus durchgeführt wird.
(7) Gemäß eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein beweglicher Körper vorgeschlagen, der Brennstoffzelle aufweist, die an diesem als eine elektrische Leistungsquelle angebracht ist. Der bewegliche Körper dieses Aspektes kann mit dem Brennstoffzellensystem nach einem der obigen Aspekte ausgestattet sein. Der bewegliche Körper dieses Aspektes verbessert die Steuerbarkeit des Wasserabflussprozesses der Brennstoffzelle und verhindert mögliche Probleme, die durch den Wasserabflussprozess verursacht werden.

Die Mehrzahl der in jedem Aspekt der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung beschriebenen Komponenten bzw. Bestandteile sind nicht wesentlich, sondern manche Bestandteile aus der Mehrzahl der Bestandteile können angemessen verändert, weggelassen oder durch andere Bestandteile ersetzt werden oder ein Teil der Beschränkungen kann gestrichelt werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen, oder um einen Teil oder alle der hierin beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen. Um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Problem zu lösen, oder um einen Teil oder alle der hierin beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen, können ein Teil oder alle der technischen Merkmale, die in einem Aspekt der obigen beschriebenen vorliegenden Erfindung enthalten sind mit einem Teil oder allen der technischen Merkmale, die in einem anderen Aspekt der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung enthalten sind, kombiniert werden, um noch einen anderen unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzusehen.
Die Erfindung kann durch andere verschiedene Aspekte als den Aspekten der Wasserabflussvorrichtung, des Brennstoffzellensystems und des oben beschriebenen beweglichen Körpers implementiert werden. Beispielsweise kann die Erfindung durch eine Spülvorrichtung oder ein Spülsystem das konfiguriert ist, um im Inneren der Brennstoffzelle zu spülen, ein Verfahren zum Spülen von Wasser aus einer Brennstoffzelle, ein Spülverfahren, ein Steuerverfahren des Wasserspülprozesses, ein Steuerverfahren des Spülprozesses, Computerprogrammen, welche diese Verfahren implementieren, und nicht-flüchtigen Speichermedien, in denen solche Computerprogramme gespeichert werden, implementiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems darstellt;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Wasserabflusssteuerung, die während des Betriebs eine Brennstoffzelle durchgeführt wird, darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Wasserabflusssteuerung darstellt, die nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle durchgeführt wird;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des erzwungenen Spülprozesses darstellt;
5 ist ein Zeitdiagramm, das einen Benachrichtigungsprozess darstellt, der durch eine Wasserabflussbenachrichtigungseinheit durchgeführt wird;
6 ist ein Zeitdiagramm, das den Benachrichtigungsprozess darstellt, der durch die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit durchgeführt wird;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Wasserabflusssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
8 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses darstellt; und
9 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses darstellt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
A. Erste Ausführungsform
A1. Konfiguration des Brennstoffzellensystems
1 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Brennstoffzellensystem 100 ist an einem Brennstoffzellenfahrzeug angebracht, um elektrische Leistung auszugeben, die als die Antriebskraft als Antwort auf eine Anfrage eines Nutzers oder eines Fahrers verwendet wird. Das Brennstoffzellensystem 100 enthält eine Betriebseinheit 10, einen Kontroller 15, eine Brennstoffzelle 20, ein Kathodengaszufuhrsystem 30 und ein Anodengaszufuhrsystem 50.
Die Betriebseinheit 10 ist an einem Cockpit bzw. in einem Führerraum in dem Brennstoffzellenfahrzeug angebracht und ist konfiguriert, um eine Betätigung bzw. Betrieb von einem Fahrer zu empfangen und ein Signal, das die Betätigung darstellt, an den Kontroller 15 zu senden. Die Betriebseinheit 10 empfängt Vorgänge bzw. Betriebe zum Spezifizieren der Fahrgeschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs oder, noch genauer, Betätigungen bzw. Betriebe eines Gaspedals oder eines Bremspedals (nicht dargestellt), die an dem Cockpit angebracht sind, als eine Ausgabeanforderung an das Brennstoffzellensystem 100. Die Betriebseinheit 10 enthält einen Wasserabflussschalter 11 und eine Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12.
Der Wasserabflussschalter 11 ist an einer Instrumententafel angebracht, um es dem Fahrer zu ermöglichen, diesen während der Fahrt zu drücken und wird durch den Fahrer betätigt, um einen Wasserabflussbefehl zu empfangen, der ein Befehl ist, um einen Wasserabflussprozess zu starten, der später beschrieben wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Wasserabflussschalter 11 in der Form eines Druckknopfschalters ausgebildet. Die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 ist auch an der Instrumententafel angeordnet, um dem Fahrer während dem Fahren ein visuelle Überprüfen zu ermöglichen, und ist konfiguriert, um den Fahrer über Informationen zu benachrichtigen, die den Ausführungszustand des Wasserabflussprozesses betreffen. Gemäß dieser Ausführungsform enthält die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 einen Anzeiger 12a, der beleuchtet und nicht beleuchtet wird, um über den Ausführungszustand des Wasserabflussprozesses zu benachrichtigen, und eine Anzeigeeinheit 12b, die eine Nachricht bezüglich des Wasserabflussprozesses anzeigt. Der Anzeiger 12a kann beispielsweise als eine LED-Lampe (Leuchtdioden-Lampe) konfiguriert sein. Die Anzeigeneinheit 12b kann beispielsweise als eine LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige) oder ein LED-Display konfiguriert sein. Der Betrieb des Wasserabflussschalters 11 und der Benachrichtigungsprozess der Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 werden nachfolgend beschrieben.
Der Kontroller 15, der als ein Prozessor arbeitet, ist durch einen Mikrocomputer konfiguriert, der eine zentrale Recheneinheit und eine Hauptspeichereinheit enthält. Der Kontroller 15 liest und führt ein Programm auf der Hauptspeichereinheit aus, um verschiedenen Funktionen auszuführen. Der Kontroller 15 entspricht dem untergeordneten Konzept der Systemsteuerung der vorliegenden Erfindung und fungiert als ein Leistungserzeugungskontroller, um die jeweiligen Bestandteile des Brennstoffzellensystems 100 zu steuern, und veranlasst die Brennstoffzelle 20 elektrische Leistung als Antwort auf die Ausgabeanforderung zu generieren. Der Kontroller 15 hat auch die Funktionen eines Wasserabflussprozessors 16 und einer Wassergehaltserfassungseinheit 18. Der Wasserabflussprozessor 16 für den Wasserabflussprozess durch, um Wasser von der Brennstoffzelle 20 abzulassen. Der Wasserabflussprozessor 16 entspricht dem untergeordneten Konzept der Wasserabflusssteuerung der vorliegenden Erfindung. Die Wasserabflusssteuerung, die von dem Wasserabflussprozessor 16 durchgeführt wird, wird später beschrieben. Die Wassergehaltserfassungseinheit 18 erfasst den Wassergehalt, der die in der Brennstoffzelle 20 enthaltene Wassermenge anzeigt, und gibt das Erfassungsergebnis zu dem Wasserabflussprozessor 16 aus. Details über die Wassergehaltserfassungseinheit 18 werden später beschrieben.
Die Brennstoffzelle 20 ist als eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle konfiguriert, die Zuführungen von Wasserstoff (Anodengas) und der Luft (Kathodengas) als die Reaktionsgase empfängt, und generiert elektrische Leistung. Die Brennstoffzelle 20 hat eine gestapelte Struktur durch Stapeln einer Mehrzahl von Einheitszellen 21. Jede Einheitszelle 21 ist ein Leistungserzeugungselement bzw. Stromerzeugungselement, das elektrische Leistung von selbst erzeugen kann und enthält eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA), die als ein Leistungserzeugungskörper ausgebildet ist, indem Elektroden an jeweiligen Oberflächen einer Elektrolytmembran platziert werden, und zwei Separatoren (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die über der Membran-Elektroden-Einheit angeordnet sind. Die Elektrolytmembran ist eine Fest-Polymer-Membran, die eine gute Protonenleitfähigkeit in dem nassen Zustand mit Wassergehalt aufweist.
Das Kathodengaszufuhrsystem 30 fungiert, um das Kathodengas der Brennstoffzelle 20 zuzuführen und Wasser und ein Kathodenabgas von der Kathodenseite der Brennstoffzelle 20 nach Außen von dem Brennstoffzellensystem 100 auszulassen. Das Kathodengaszufuhrsystem 30 enthält eine Kathosengasleitung 31, einen Luftverdichter 32, einen Luftdurchflussmesser 33 und ein An/Aus-Ventil 34, die stromaufwärts der Brennstoffzelle 20 angeordnet sind. Die Kathodengasleitung 31 ist mit einem Einlass einer Gasströmungsleitung an der Kathodenseite in der Brennstoffzelle 20 verbunden. Der Luftverdichter 32 ist mit der Brennstoffzelle 20 über die Kathodengasleitung 31 verbunden, um die Luft von außen aufzunehmen, die aufgenommene Luft zu verdichten und die verdichtete Luft als das Kathodengas der Brennstoffzelle 20 zuzuführen.
Der Luftdurchflussmesser 33 ist stromaufwärts des Luftverdichters 32 angeordnet, um die Menge der durch den Luftverdichter 32 von außen aufgenommen Luft zu messen und den Messwert an den Kontroller 15 zu senden. Der Kontroller 15 betreibt den Luftverdichter 32 auf Basis des empfangenen Messwertes, um die Zufuhrmenge der Luft zu der Brennstoffzelle 20 zu steuern. Das An/Aus-Ventil 34 ist zwischen dem Luftverdichter 34 und der Brennstoffzelle 20 ausgebildet. Das An/Aus-Ventil 34 ist im normalen Zustand geschlossen und wird als Antwort auf eine Zufuhr der Luft, die einen vordefinierten Druck hat, von dem Luftverdichter 32 der Kathodengasleitung 31 geöffnet.
Das Kathodengaszufuhrsystem 30 enthält auch eine Kathodenabgasleitung 41, einen Druckregler 43 und einen Druckmesser 44, die stromabwärts der Brennstoffzelle 20 angeordnet sind. Die Kathodenabgasleitung 41 ist mit einem Auslass der Gasströmungsleitung an der Kathodenseite in der Brennstoffzelle 20 verbunden, um das ausgelassene Wasser und das Kathodenabgas an die Außenseite des Brennstoffzellensystems 100 zu leiten. Der Druckregler 43 regelt den Rückdruck an der Kathodenseite der Brennstoffzelle 20, welcher der Druck des Kathodenabgases in der Kathodenabgasleitung 41 ist. Der Druckmesser 44 ist stromaufwärts des Druckreglers 43 angeordnet, um den Druck des Kathodenabgases zu messen, und den Messwert an den Kontroller 15 zu senden. Der Kontroller 15 passt die Öffnung des Druckreglers 43 auf Basis des empfangenen Messwertes des Druckmessers 44 an.
In dem Wasserabflussprozess, der unter der Steuerung des Wasserabflussprozessors 16 durchgeführt wird, führt das Kathodengaszufuhrsystem 30 ein Spülgas der Brennstoffzelle 20 zu und führt einen Spülprozess durch, um das Innere der Brennstoffzelle 20 zu spülen. Das Kathodengaszufuhrsystem 30 dieser Ausführungsform entspricht dem untergeordneten Konzept des Spülgaszufuhrsystems der vorliegenden Erfindung. In dem Spülprozess wird in dem Zustand eines Anhaltens der Zufuhr des Anodengases zu der Brennstoffzelle 20 die von außen durch den Luftverdichter 32 aufgenommen Luft als das Spülgas über die Kathodengasleitung 31 nach Innen der Brennstoffzelle 20 und der die Kathodenabgasleitung 41 geleitet bzw. geströmt. Der Spülprozess lässt Wasser in der Kathodengasströmungsleitung, die im Inneren der Brennstoffzelle 20 enthalten ist, aus dem Brennstoffzellensystem 100 ab.
Das Anodengaszufuhrsystem 50 fungiert, um das Anodengas der Brennstoffzelle 20 zuzuführen, ein Anodenabgas von der Brennstoffzelle 20 nach außen von dem Brennstoffzellensystem 100 auszulassen und das Anodengas in dem Brennstoffzellensystem 100 zu zirkulieren. Das Anodengaszufuhrsystem 50 enthält eine Anodengasleitung 51, einen Wasserstofftank 52, ein An/Aus-Ventil 53, einen Regler 54, eine Wasserstoffzufuhreinheit 55 und einen Druckregler 56, die stromaufwärts der Brennstoffzelle 20 angeordnet sind. Der Wasserstofftank 52 ist mit Hochdruck-Wasserstoff gefüllt, das der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird. Der Wasserstofftank 52 ist über die Anodengasleitung 51 mit einem Einlass einer Gasströmungsleitung an der Anodenseite in der Brennstoffzelle 20 verbunden.
Die Anodengasleistung 51 ist mit dem An/Aus-Ventil 53, dem Regler 54, der Wasserstoffzufuhreinheit 55 und dem Druckmesser 56 in dieser Reihenfolge von der Wasserstofftank-52-Seite, welche die stromaufwärtige Seite ist, ausgebildet. Der Kontroller 15 steuert ein Öffnen und Schließen des An/Aus-Ventils 53, um den Einstrom von Wasserstoff von dem Wasserstofftank 52 zu der stromaufwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhreinheit 55 zu steuern. Der Regler 54 ist ein Druckreduzierventil, das konfiguriert ist, den Druck von Wasserstoff an der stromaufwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhreinheit 55 zu regeln, und die Öffnung des Reglers 54 wird durch den Kontroller 15 gesteuert. Die Wasserstoffzufuhreinheit 55 kann beispielsweise durch einen Injektor bzw. Einspritzdüse konfiguriert sein, die ein elektromagnetisch betriebenes An/Aus-Ventil ist. Der Druckmesser 56 misst den Druck von Wasserstoff an der stromabwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhreinheit 55 und sendet den Messwert an den Kontroller 15. Der Kontroller 15 steuert den Betriebszyklus, d. h., den Offen-Geschlossen-Zyklus der Wasserstoffzufuhreinheit 55 auf Basis des Messwertes des Druckmessers 56, um die der Brennstoffzelle 20 zugeführt Wasserstoffmenge zu steuern.
Das Anodengaszufuhrsystem 50 enthält auch eine Anodenabgasleitung 61, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 62, eine Anodengaszirkulationsleitung 63, eine Wasserstoffzirkulationspumpe 64, eine Anodenabflussleitung 65, ein Abflussventil 66 und einen Druckmesser 67, die stromabwärts der Brennstoffzelle 20 angeordnet sind. Die Anodenabgasleitung 61 ist derart angeordnet, dass sie einen Auslass der Gasströmungsleitung an der Anodenseite in der Brennstoffzelle 20 mit dem Gas-Flüssigkeits-Separator 62 verbindet. Die Anodenabgasleitung 61 ist mit dem Druckmesser 67 ausgestattet. Der Druckmesser 67 misst den Rückdruck an der Anodenseite der Brennstoffzelle 20, welcher der Druck des Anodenabgases in der Nähe des Auslasses der Gasströmungsleitung an der Anodenseite in der Brennstoffzelle 20 ist, und sendet den Messwert an den Kontroller 15. Der Druckmesser 67 kann gegebenenfalls weggelassen werden.
Der Gas-Flüssigkeits-Separator 62 ist mit der Anodengaszirkulationsleitung 63 und der Anodenabflussleitung 65 verbunden. Das über die Anodenabgasleitung 61 in den Gas-Flüssigkeits-Separator 62 strömende Anodenabgas wird in einen Gasbestandteil und Wasser durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 62 getrennt. In dem Gas-Flüssigkeits-Separator 62 wird der Gasbestandteil des Anodenabgases in die Anodengaszirkulationsleitung 63 eingeleitet, während das Wasser in die Anodenabflussleitung 65 eingeleitet wird.
Die Anodengaszirkulationsleitung 63 ist mit der Anodengasleitung 51 stromabwärts der Wasserstoffzufuhreinheit 55 verbunden. Die Anodengaszirkulationsleitung 63 ist mit der Wasserstoffzirkulationspumpe 64 ausgebildet. Die Wasserstoffzirkulationspumpe 64 arbeitet, um Wasserstoff, das in dem durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 62 getrennten Gasbestandteil enthalten ist, der Anodengasleitung 51 zuzuführen. Die Anodenabflussleitung 65 ist mit dem Abflussventil 66 ausgebildet.
Das Abflussventil 66 wird als Antwort auf einen Befehl von dem Kontroller 15 geöffnet und geschlossen. Normalerweise schließt der Kontroller 15 das Abflussventil 66 und öffnet das Abflussventil 66 zu einem vordefinierten Wasserabflusszeitpunkt und zu einem Auslasszeitpunkt eines Inertgases, das in dem Anodenabgas enthalten ist. Ein stromabwärtiges Ende der Anodenabflussleitung 65 ist mit der Kathodenabgasleitung 41 verbunden, obwohl es nicht dargestellt ist, um das ausgelassene Wasser und das Anodenabgas an der Anodenseite mit dem ausgelassenen Wasser und dem Kathodenabgas an der Kathodenseite zu vermischen und die Mischung auszulassen.
Das Brennstoffzellensystem 100 enthält zudem einen Umgebungstemperatursensor 80 und eine Impedanzmesseinheit 81. Der Umgebungstemperatursensor 80 sendet ein Signal, das die Umgebungstemperatur darstellt, welche die Temperatur außerhalb des Brennstoffzellenfahrzeugs ist, an den Kontroller 15. Die durch den Umgebungstemperatursensor 80 erfasste Umgebungstemperatur entspricht dem untergeordneten Konzept der Umgebungsinformation, welche die Umgebungsbedingung darstellt, in der die Brennstoffzelle 20 platziert ist. Das Erfassungsergebnis des Umgebungstemperatursensors 80 wird für die Wasserabflusssteuerung durch den Wasserabflussprozessor 16, wie später beschrieben, verwendet.
Die Impedanzmesseinheit 81 ist mit jeder Einheitszelle 21 der Brennstoffzelle 20 verbunden. Die Impedanzmesseinheit 81 verwendet das AC-Impedanzverfahren (Wechselstrom-Impedanzverfahren), um den Zellwiderstand, d. h., den Widerstand jeder Einheitszelle 21 zu messen, und gibt den gemessenen Zellwiderstand an den Kontroller 15 aus. Der Zellwiderstand wird durch den Wassergehalt in jeder Einheitszelle 21 beeinflusst. Die Wassergehaltserfassungseinheit 18 erhält einen auf Basis eines vordefinierten Verhältnisses zwischen dem Zellwiderstand und dem Wassergehalt in jeder Einheitszelle 21 einen geschätzten Wert als den beobachteten Wert, der den aktuellen Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 anzeigt.
Zusätzlich enthält das Brennstoffzellensystem 100 ein Kühlmittelzufuhrsystem, das konfiguriert ist, um ein Kühlmittel der Brennstoffzelle 20 zuzuführen, und um die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 20 zu steuern, obwohl die Darstellung und die detaillierte Beschreibung weggelassen sind. Das Brennstoffzellensystem 100 enthält zudem eine Sekundärbatterie und einen DC-DC-Wandler (Gleichstrom-Wandler), (nicht dargestellt). Die Sekundärbatterie speichert die von der Brennstoffzelle 20 ausgegebene elektrische Leistung und die regenerative elektrische Leistung und fungiert, zusammen mit der Brennstoffzelle 20, als die elektrische Leistungsquelle. Der DC-DC-Wandler steuert ein Laden und Entladen der Sekundärbatterie und die Ausgabespannung der Brennstoffzelle 20. Die jeweiligen oben beschriebenen Bestandteile des Brennstoffzellensystems 100 können durch Verwendung der elektrischen Leistung der Sekundärbatterie sogar nach einem Anhalten eines Betriebs der Brennstoffzelle 20 betrieben werden.
A2. Wasserabflussprozess in dem Brennstoffzellensystem
Bezugnehmend auf die 2 bis 6 beschreibt das Folgende den Wasserabflussprozess, der in dem Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform durchgeführt wird. In dem Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform wird der Wasserabflussprozess unter Verwendung der elektrischen Leistung der Sekundärbatterie sogar nach Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20, als auch während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 durchgeführt. Das Folgende beschreibt sequentiell die Wasserabflusssteuerung während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 und die Wasserabflusssteuerung nach dem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Wasserabflusssteuerung zeigt, die durch den Wasserabflussprozessor 16 während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 durchgeführt wird. Bei Schritt S10 erfasst der Wasserabflussprozessor 16, ob der Wasserabflussschalter 11 gedrückt wird. Wenn das Drücken des Fahrer von dem Wasserabflussschalter 11 während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 erfasst wird, wie es durch den JA Pfeil in Schritt S10 dargestellt ist, führt der Wasserabflussprozessor 16 einen erzwungenen Spülprozess als den Wasserabflussprozess in Schritt S15 aus.
In dem erzwungenen Spülprozess wird das Kathodengaszufuhrsystem 30 gesteuert, um den Spülprozess durchzuführen, um Wasser im Inneren der Brennstoffzelle 20 und Wasser in dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen abzulassen. Die Reihenfolge des Prozesses des erzwungenen Spülprozesses wird im Detail später beschrieben. Der erzwungene Spülprozess kann während einem Fahren des Brennstoffzellenfahrzeugs durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 20 vorübergehend angehalten und der erzwungene Spülprozess wird mit einer Veränderung eines Fahrmodus unter Verwendung der elektrischen Leistung der Sekundärbatterie als der Antriebskraft durchgeführt.
In dem Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform hält der Kontroller 15 den Betrieb der Brennstoffzelle 20 an, wenn der Fahrer beispielsweise einen Zündung-Aus-Betrieb durchführt, um das Brennstoffzellenfahrzeug anzuhalten. Noch genauer hält der Kontroller 15 die Zufuhr der Reaktionsgase zu der Brennstoffzelle 20 durch das Kathodengaszufuhrsystem 30 und das Anodengaszufuhrsystem 50 an. Wenn ein Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20 bei Schritt S20 erfasst wird, führt der Wasserabflussprozessor 16 einen Post-Stopp-Spülprozess bzw. Nach-Anhalte-Spülprozess als den Wasserspülprozess bei Schritt S25 durch.
In dem Nach-Anhalte-Spülprozess wird das Kathodengaszufuhrsystem 30 gesteuert, um den Spülprozess durchzuführen, um Wasser im Inneren der Brennstoffzelle 20 und Wasser in dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen abzulassen. Ein solcher Wasserabfluss reduziert den Wassergehalt in dem Brennstoffzellensystem 100 nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20. Dies verhindert eine Verschlechterung des Startverhaltens des Brennstoffzellensystems 100 aufgrund eines Gefrierens in einer Niedrig-Temperaturumgebung, wie beispielsweise einer Minustemperatur-Umgebung, und eine Verschlechterung von Bestandteilen aufgrund des verbleibenden Wassergehalts.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Wasserablaufsteuerung darstellt, die durch den Wasserabflussprozessor 16 nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20 durchgeführt wird. Wenn der Druck des Fahrers auf dem Wasserabflussschalter 11 nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20 bei Schritt S30 erfasst wird, führt der Wasserabflussprozessor 16 den erzwungenen Spülprozess als den Wasserabflussprozess bei Schritt S35 durch. Der Wasserabflussprozessor 16 aktiviert den Umgebungstemperatursensor 80 zu regelmäßigen Intervallen, um die Umgebungstemperatur nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20 zu erhalten. Wenn erfasst wird, dass die erhaltene Umgebungstemperatur in einem vordefiniertem Temperaturbereich nahe bei Minustemperaturen liegt, beispielsweise Temperaturen von 0° bis 5°, bei Schritt S40, führt der Wasserabflussprozessor 16 einen Während-Anhalte-Spülprozess als den Wasserabflussprozess bei Schritt S45 durch.
In dem Während-Anhalte-Spülprozess wird das Kathodengaszufuhrsystem 30 gesteuert, um den Spülprozess durchzuführen, um Wasser im Inneren der Brennstoffzelle 20 und Wasser in dem Brennstoffzellensystem 100 nach außen abzulassen. Ein Durchführen des Während-Anhalte-Spülprozesses zusätzlich zu dem Nach-Anhalte-Spülprozess reduziert den Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 weiter. Dies verhindert die Verschlechterung der Startfähigkeit des Brennstoffzellensystems 100 aufgrund eines Gefrierens effektiver. Wenn der Fahrer einen Zünd-An-Betrieb durchführt, um das Brennstoffzellensystem 100 zu starten, und den Betrieb der Brennstoffzelle 20 in S50 startet, wechselt der Wasserabflussprozessor 16 zu der Wasserabflusssteuerung während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20, wie in 2 dargestellt ist.
Wie oben beschrieben ermöglicht das Brennstoffzellensystem 100 dieser Ausführungsform dem Fahrer den erzwungenen Spülprozess, der als Schritt S15 in 2 oder Schritt S35 in 3 dargestellt ist, zu jedem Zeitpunkt vor dem Nach-Anhalte-Spülprozess, der als Schritt S25 in 2 dargestellt ist, oder dem Während-Anhalte-Spülprozess, der als Schritt S45 in 3 dargestellt ist, durchzuführen. Mit anderen Worten ermöglicht das Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform dem Fahrer den Platz und den Zeitpunkt zum Durchführen des Wasserablassprozesses beliebig zu wählen. Der Fahrer führt den erzwungenen Spülprozess im Voraus aus, um den Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 zu reduzieren. Dies verhindert mögliche Probleme, wie beispielsweise ein Spritzen von Wasser, das von der Brennstoffzelle 20 bei einem Anhalten oder während eines Anhaltens des Brennstoffzellenfahrzeugs abgelassen wird.
Im Allgemeinen kann für den Zweck einer Instandhaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs oder während einem Lang-Zeit-Parken des Brennstoffzellenfahrzeugs die Sekundärbatterie getrennt sein oder einen unzureichenden Ladezustand haben. Bei solchen Fällen ist es wahrscheinlich, dass der Während-Anhalte-Spülprozess nicht ausführbar ist. Wenn eine solche Situation erwartet wird, ermöglicht es das Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform dem Fahrer den erzwungenen Spülprozess im Voraus durchzuführen, um so den Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 zu reduzieren. Dies verhindert dementsprechend eine Verschlechterung der Startfähigkeit der Brennstoffzelle 20 aufgrund eines Gefrierens des Wassergehalts in einer Niedrig-Temperaturumgebung.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des erzwungenen Spülprozesses darstellt, der durch den Wasserablaufprozessor 16 durchgeführt wird. Bei Schritt S110 lässt der Wasserablaufprozessor 16 den Anzeiger 12a der Wasserablaufbenachrichtigungseinheit 12 aufleuchten, um den Fahrer über eine Erfassung des Drückens des Fahrers von dem Wasserabflussschalter 11 und einem Starten des Wasserablaufprozesses zu benachrichtigen. Bei Schritt S120 führt der Wasserablaufprozessor 16 eine Bestimmung bezüglich des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 als eine erste Wassergehaltsbestimmung durch. Noch genauer erhält der Wasserabflussprozessor 16 einen Messwert des aktuellen Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 von der Wassergehalterfassungseinheit 18. Wenn bei Schritt S120 bestimmt wird, dass der Wassergehalt der Brennstoffzelle 20 gleich oder höher einem vordefiniertem Grenzwert ist, und in einem vordefiniertem zulässigem Bereich ist, steuert der Wasserablaufprozessor 16 das Kathodengaszufuhrsystem 30, um den Ablaufprozess bei Schritt S130 zu starten. Der Wasserablaufprozessor 16 startet dann ein Zählen der Prozesszeitdauer des Spülprozesses.
Wenn bei Schritt S120 ermittelt wird, dass der Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 geringer als der vordefinierte Grenzwert ist, und außerhalb des vordefinierten zulässigen Bereichs liegt, entkräftet der Wasserabflussprozessor 16 den Wasserabflussbefehl des Fahrer und beendet den erzwungenen Spülprozess ohne das Kathodengaszufuhrsystem 30 zu steuern, um den Spülprozess durchzuführen. Der Wasserabflussprozessor 16 lässt dann den Anzeiger 12a ableuchten, der bei Schritt S110 aufgeleuchtet wurde, um so ein Nicht-Ausführen des Wasserabflussprozesses oder ein Beenden des Wasserabflussprozesses bei Schritt S180 anzuzeigen. Der Wasserabflussprozessor 16 kann eine Mitteilung auf der Anzeigeeinheit 12b anzeigen, welche anzeigt, dass der Wasserablaufprozess nicht ausführbar ist, oder dass es keinen Bedarf gibt, den Wasserablaufprozess durchzuführen.
In dem Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform wird, wie beschrieben, der erzwungene Spülprozess in dem Zustand eines unzureichenden Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 nicht durchgeführt. Dies verhindert, dass die Brennstoffzelle 20 übermäßig trocknet, wodurch eine Verschlechterung der Leistungserzeugungsperformance der Brennstoffzelle 20 verhindert wird. Die Wasserabflusssteuerung nach dem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle 20 wird nach einem Ausführen des Nach-Anhalte-Spülprozesses durchgeführt. Dementsprechend kann die Bestimmung des Wassergehalts bei Schritt S120 ausgelassen werden.
Wenn ein erneutes Drücken des Fahrers auf dem Wasserabflussschalter 11 nach dem Starten des Spülprozesses durch das Kathodengaszufuhrsystem 30 erfasst wird, wie durch den JA Pfeil in Schritt S140 dargestellt ist, steuert der Wasserabflussprozessor 16 das Kathodengaszufuhrsystem 30, um den Spülprozess bei Schritt S170 zu unterbrechen und anzuhalten. Der Wasserabflussschalter 11 leuchtet dann bei Schritt S180 den Anzeiger 12a aus bzw. der Anzeiger 12a leuchtet nicht mehr, der bei Schritt S110 aufgeleuchtet wurde. In dem Brennstoffzellensystem 100 dieser Ausführungsform wird der Fahrer in diesem Fall über die Unterbrechung des Wasserabflussprozesses durch ein Ableuchten des Anzeigers 12a ohne eine Nachricht auf der Anzeigeeinheit 12b benachrichtigt. Gemäß einer Modifikation kann der Wasserabflussprozessor 16 eine Nachricht auf der Anzeigeeinheit 12b anzeigen, die anzeigt, dass der Wasserabflussprozess unterbrochen wird, oder eine Nachricht, die anzeigt, dass der Wasserabflussprozess beendet wird. Dies benachrichtigt den Fahrer effektiver über eine Unterbrechung und ein Anhalten des erzwungenen Spülprozesses.
Wie oben beschrieben ermöglicht das Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform, dass der Wasserabflussprozess zu jedem Zeitpunkt in dem Fall unterbrochen werden kann, in dem der Fahrer unbeabsichtigt den Wasserabflussprozess startet. Der Betrieb bzw. Vorgang eines Unterbrechens des Wasserabflussprozesses ist auch ein Drücken des Wasserabflussschalters 11, wie der Betrieb eines Startens des Wasserabflussprozesses. Dies ermöglicht es dem Fahrer den Wasserabflussprozess durch einen intuitiven Vorgang abzubrechen. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Fahrer, den Wasserabflussprozess durch einen einfachen und schnellen Vorgang des Fahrers abzubrechen.
Der Wasserabflussprozessor 16 führt eine Bestimmung mit Bezug auf den Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 als eine zweite Wassergehaltsbestimmung bei Schritt S150 durch, während dem Spülprozess, der durch das Kathodengaszufuhrsystem 30 durchgeführt wird. Wenn erfasst wird, dass der Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 gleich oder niedriger einem vordefiniertem Grenzwert wird und außerhalb eines vordefinierten zulässigen Bereichs liegt, wie durch den NEIN-Pfeil in Schritt S150 dargestellt ist, steuert der Wasserabflussprozessor 16 das Kathodengaszufuhrsystem 30, um den Spülprozess bei Schritt S170 zu unterbrechen und anzuhalten. Der Wasserabflussprozessor 16 leuchtet dann den Anzeiger 12a ab, der bei Schritt S110 aufgeleuchtet wurde, und zeigt eine Nachricht auf der Anzeigeeinheit 12b bei Schritt S180 an, dass der Wasserabflussprozess beendet wurde.
Dies verhindert eine sinnlose bzw. nutzlose Aufrechterhaltung des Wasserabflussprozesses in dem trockenen Zustand, in dem die Brennstoffzelle 20 einen niedrigen Wassergehalt hat. Der Grenzwert in der zweiten Wassergehaltsbestimmung bei Schritt S150 kann von dem Grenzwert in der ersten Wassergehaltsbestimmung bei Schritt S120 verschieden sein. Ebenso wie der erzwungene Spülprozess kann der Nach-Anhalte-Spülprozess oder der Während-Anhalte-Spülprozess eine Bestimmung ähnlich zu der zweiten Wassergehaltsbestimmung während dem Spülprozess durchführen, um den Zeitpunkt eines Beendens des Spülprozesses in Abhängigkeit des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 bestimmen.
In dem Fall, in dem der Spülprozess nicht auf Basis des Bestimmungsergebnisses aus Schritt S140 und S150 angehalten wurde, steuert der Wasserabflussprozessor 16 das Kathodengaszufuhrsystem 30, um den Spülprozess nach einem Verstreichen einer vordefinierten Prozesszeitdauer, beispielsweise etwa mehrere zehn Sekunden bis zu mehreren Minuten, bei Schritt S160 und S170 anzuhalten. Der Wasserabflussprozessor 16 leuchtet den Anzeiger 12a ab, der bei Schritt Silo aufgeleuchtet wurde, und zeigt eine Nachricht, die anzeigt, dass der Wasserabflussprozess abgeschlossen ist, auf der Anzeigeeinheit 12b bei Schritt S180 an.
Bezugnehmend auf die Zeitdiagramme aus 5 und 6 beschreibt das Nachfolgende den Benachrichtigungsprozess, der durch die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 in dem erzwungenen Spülprozess durchgeführt wird. 5 und 6 zeigen die Betriebszeitpunkte des Wasserabflussschalters 11, die Start- und Anhaltezeitpunkte des Spülprozesses, die Zeitpunkte des Aufleuchtens und Ableuchtens des Anzeigers 12a in der Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 und die Zeitpunkte des Anzeigen und des Entfernens bzw. Ausblendens einer Nachricht auf der Anzeigeeinheit 12b. Die durchgezogenen Kurven in 5 zeigen den Fall, in dem der Wassergehalt der Brennstoffzelle 20 den vordefinierten Grenzwert bei Schritt S150 erreicht. Die gestrichelten Kurven in 5 zeigen den Fall, in dem der Spülprozess bei Schritt S140 unterbrochen wird. 6 zeigt den Fall, in dem der Wasserabflussbefehl bei Schritt S120 außer Kraft gesetzt wird.
Wie durch die durchgezogenen Kurven in 5 dargestellt ist, wird der Anzeiger 12a der Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 während einer Zeitspanne von dem Drücken des Fahrers auf den Wasserabflussschalter 11 bis zu dem Beenden des erzwungenen Spülprozesses angelassen. Dies ermöglicht es dem Fahrer visuell zu erkennen, dass der Wasserabflussprozess, der durch den Vorgang des Fahrers gestartet wurde, beibehalten wird. Wenn der erzwungene Spülprozess normal beendet wird, wird eine Nachricht, die anzeigt, dass der erzwungene Spülprozess abgeschlossen ist, auf der Anzeigeeinheit 12b angezeigt. Wie durch die gestrichelte Linie in 5 gezeigt wird, wenn der Fahrer den Wasserabflussschalter 11 erneut drück, um den Spülprozess zu unterbrechen, wird auf der anderen Seite der Anzeiger 12a ohne eine Nachricht auf der Anzeigeeinheit 12b abgeleuchtet.
Wie in 6 gezeigt ist, wird der Anzeiger 12a der Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 nur für eine kurze Zeitspanne aufgeleuchtet und dann abgeleuchtet, wenn der Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 außerhalb des zulässigen Bereiches ist, und der Befehl zum Durchführen des erzwungenen Spülprozesses wird außer Kraft gesetzt. Dies benachrichtigt den Fahrer darüber, dass der Vorgang des Fahrers über einen Befehl zum Starten des Wasserabflussprozesses empfangen wurde, aber außer Kraft gesetzt wurde. Nachdem der Anzeiger 12a abgeleuchtet wurde, wird eine Nachricht, dass der Wasserabflussprozess beendet wird, auf der Anzeigeeinheit 12b angezeigt. Anstelle der Nachricht, dass der Wasserabflussprozess beendet wird, kann eine Nachricht, dass die Brennstoffzelle 20 einen niedrigen Wassergehalt hat und es keinen Bedarf gibt, den Wasserabflussprozess durchzuführen, auf der Anzeigeeinheit 12b angezeigt werden. Dies informiert bzw. benachrichtigt den Fahrer über den Grund, warum der Wasserabflussbefehl außer Kraft gesetzt wurde.
A3. Vorteilhafte Effekte der ersten Ausführungsform
Wie oben beschrieben ist, ermöglicht das Brennstoffzellensystem 100 der Ausführungsform dem Fahrer den Zeitpunkt des Durchführens des Wasserabflussprozesses durch ein Betätigen bzw. Betreiben des Wasserabflussschalters 11 beliebig zu wählen. Dies verhindert dementsprechend mögliche Probleme, d. h., ein Wasserspritzen, das durch den Wasserabflussprozess verursacht wird. In dem Zustand eines unzureichenden Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 wird nicht zugelassen, dass der erzwungene Spülprozess durchgeführt wird. Dies verhindert, dass das Inneren der Brennstoffzelle 20 übermäßig durch den Wasserspülprozess getrocknet wird. Der erzwungene Spülprozess wird in Abhängigkeit des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 beendet. Dies verhindert eine unnötige bzw. nutzlose Aufrechterhaltung des Spülprozesses und eine Verringerung der Systemeffizienz. Zusätzlich benachrichtigt die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 den Fahrer über den Ausführungszustand des Wasserabflussprozesses. Dies gewährleistet die hohe Nutzerfreundlichkeit.
B. Zweite Ausführungsform
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Wasserabflusssteuerung darstellt, die in einem Brennstoffzellensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Das Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform hat im Wesentlichen eine ähnliche Konfiguration zu der des Brennstoffzellensystems 100 der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform. Das Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform führt einen anderen Ablauf der Wasserabflussteuerung während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 durch, aber führt ansonsten die gleiche Wasserabflussteuerung wie die der ersten Ausführungsform durch. In dem Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform führt der Wasserabflussprozessor 16 einen Spülbedingungseinstellprozess in dem Ablauf der Wasserabflusssteuerung während dem Betrieb der Brennstoffzelle 20 bei Schritt S5 durch.
In dem Spülbedingungseinstellprozess stellt der Wasserabflussprozessor 16 die Bedingung des Spülprozesses, der als der Wasserabflussprozess durchgeführt wird, in Abhängigkeit der Umgebungsinformation bezüglich der Umgebung ein, in der die Brennstoffzelle 20 platziert ist. Der Wasserabflussprozessor 16 erhält die Umgebungstemperatur von dem Umgebungstemperatursensor 80 als die Umgebungsinformation bezüglich der Umgebung, in der die Brennstoffzelle 20 platziert ist, und verändert die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses bei Schritt S25 und die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses bei Schritt S35. Die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses wird verändert, um die Strömungsrate des Spülgases und/oder die Prozesszeitdauer des Spülprozesses zu erhöhen, um die Wasserabflussmenge mit einer Abnahme der Umgebungstemperatur zu erhöhen. Dies verhindert die Verschlechterung der Startfähigkeit der Brennstoffzelle 20 aufgrund eines Gefrierend in einer Niedrig-Temperaturumgebung effektiver. Dies verringert auch den Betrag der Energieverwendung durch den Wasserabflussprozess bei einer Umgebungstemperatur, bei der der Bedarf, ein Gefrieren des Wassers in dem Brennstoffzellensystem 100 zu verhindern, gering ist.
8 und 9 sind Diagramme, die ein Ändern der Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses darstellen. Der Graph auf der linken Seite in 8 zeigt eine Variation in der Strömungsrate des Spülgases, wenn die Umgebungstemperatur eine normale Temperatur, wie beispielsweise um 10°C bis 30°C, ist und der Graph auf der rechten Seite in 8 zeigt eine Variation in der Strömungsrate des Spülgases, wenn die Umgebungstemperatur eine niedrige Temperatur, wie beispielsweise um –10°C bis 10°C ist. Das Zeitdiagramm auf der linken Seite in 9 zeigt den Spülprozess, wenn die Umgebungstemperatur eine normale Temperatur ist, und das Zeitdiagramm auf der rechten Seite in 9 zeigt den Spülprozess, wenn die Umgebungstemperatur eine niedrige Temperatur ist.
Der Wasserabflussprozessor 16 verändert die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses, um die Wasserabflussmenge bei einer Verringerung der Umgebungstemperatur, ähnlich der Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses, zu erhöhen. Noch genauer erhöhte der Wasserabflussprozessor 16 die Strömungsrate des Spülgases in dem erzwungenen Spülprozess mit einer Verringerung der Umgebungstemperatur. Alternativ verringert der Wasserabflussprozessor 16 einen Grenzwert Th eines Wassergehalts DW in der Brennstoffzelle 20, um den erzwungenen Spülprozess, wie in 9 dargestellt ist, zu beenden. Dies erhöht eine Spülzeitdauert tp in dem erzwungenen Spülprozess, wodurch die Wasserabflussmenge bei einer Verringerung der Umgebungstemperatur bei einer festen Strömungsrate des Spülgases erhöht wird. Gemäß einer Modifikation kann der Wasserabflussprozessor 16 sowohl die Strömungsrate des Spülgases als auch den Grenzwert Th des Wassergehalts DW in der Brennstoffzelle 20 verändern.
Wie oben beschrieben wird in dem Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses in Abhängigkeit der Umgebungsbedingung, in der die Brennstoffzelle 20 platziert ist, verändert. Dies verhindert eine Verschlechterung der Startfähigkeit der Brennstoffzelle 20 aufgrund eines Gefrierens in der Niedrig-Temperaturumgebung effektiver. Die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses wird verändert, um die Wasserabflussmenge mit einer Verringerung in der Umgebungstemperatur, ähnlich der Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses, zu erhöhen. Dementsprechend wird verhindert, dass der erzwungene Spülprozess mit der veränderten Prozessbedingung den Effekt reduziert, dass mögliche Probleme, d. h., ein Wasserspritzen während dem Nach-Anhalte-Spülprozess, verhindert werden.
C. Modifikationen
C1. Modifikation 1
In jeder der obigen Ausführungsformen wird der Wasserabflussschalter 11 in der Form eines Druckknopfschalters in der Instrumententafel ausgebildet. Der Wasserabflussschalter 11 kann in der Form eines Knopfsymbols auf einem Bildschirm-Tastfeld (Touchpad) in der Instrumententafel ausgebildet sein oder kann in der Form eines Schalthebels ausgebildet sein. Der Wasserabflussschalter 11 kann an der Seite des Fahrersitzes ausgebildet sein oder kann in der Form eines Fußpedals ausgebildet sein. Der Wasserabflussprozessor 16 kann einen sprachbasierten Befehl des Fahrers für einen Wasserabfluss anstelle der Betätigung des Wasserabflussschalters 11 durch den Fahrer empfangen. Der Wasserabflussprozessor 16 kann den Wasserabflussbefehl des Fahrers erfassen, wenn eine Betriebseinheit, die konfiguriert ist einen anderen Betrieb bzw. Vorgang als den Vorgang für den Wasserabflussprozess zu empfangen, in einer vordefinierten Weise betrieben wird. Beispielsweise kann der Wasserabflussprozessor 16 den Wasserabflussbefehl des Fahrers erfassen, wenn ein Warnblinker während einer kurzen Zeitspanne fortwährend drei Mal gedrückt wird.
C2. Modifikation 2
In jeder der obigen Ausführungsformen verwendet die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 den Anzeiger 12a und die Anzeigeeinheit 12b, um den Fahrer über die Information zu benachrichtigen, die den Wasserabflussprozess betrifft. Die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 kann ein anderes Mittel als den Anzeiger 12a und die Anzeigeeinheit 12b verwenden, um den Fahrer über die Information bezüglich des Wasserabflussprozesses zu benachrichtigen. Beispielsweise kann die Wasserabflussbenachrichtigungseinheit 12 einen Lautsprecher verwenden, um den Fahrer über mündliche Informationen bezüglich des Wasserabflussprozesses zu benachrichtigen.
C3. Modifikation 3
In jeder der obigen Ausführungsformer setzt der Wasserabflussprozessor 16 den Wasserabflussbefehl des Fahrers außer Kraft, wenn die erste Wassergehaltsbestimmung bestimmt, dass der Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Gemäß einer Modifikation kann der Wasserabflussprozessor 16 den Wasserabflussbefehl des Fahrers nicht außer Kraft setzen. Wenn die erste Wassergehaltsbestimmung bestimmt, dass der Wassergehalt in der Brennstoffzelle 20 außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kann der Wasserabflussprozessor 16 die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses verändern, um die Wasserabflussmenge, die durch den erzwungenen Spülprozess abgelassen wird, zu verringern. Die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses enthält beispielsweise die Strömungsrate des Spülgases, den Grenzwert des Wassergehalts und die Zeitdauer des Spülprozesses, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Der Wasserabflussprozessor 16 kann die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses in Abhängigkeit des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 vor dem erzwungenen Spülprozess ohne Durchführen der ersten Wassergehaltsbestimmung verändern.
C4. Modifikation 4
In jeder der obigen Ausführungsformen führt der Wasserabflussprozessor 16 den erzwungenen Spülprozess, den Nach-Anhalte-Spülprozess und den Während-Anhalte-Spülprozess als den Wasserabflussprozess in der Wasserabflusssteuerung durch. Der Wasserabflussprozessor 16 muss zumindest den erzwungenen Spülprozess als den Wasserabflussprozess in der Wasserabflusssteuerung durchführen und kann den Nach-Anhalte-Spülprozess und den Während-Anhalte-Spülprozess weglassen. Sogar in einer Konfiguration ohne ein Durchführen des Nach-Anhalte-Spülprozesses und des Während-Anhalte-Spülprozesses kann der Fahrer den erzwungenen Spülprozess, der zu jedem Zeitpunkt ausführbar ist, durchführen, um mögliche Probleme zu verhindern, d. h., ein Wasserspritzen, das durch den Wasserabflussprozess verursacht wird, ein Gefrieren der Brennstoffzelle 20 in einer Niedrig-Temperaturumgebung und ein Verschlechtern von Bestandteilen in dem Brennstoffzellensystem, die durch den verbleibenden Wassergehalt verursacht wird, zu verhindern.
C5. Modifikation 5
In jeder der obigen Ausführungsformen erhält die Wassergehaltserfassungseinheit 18 den geschätzten Wert des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 auf Basis des Messwerts der Impedanzmesseinheit 81. Gemäß einer Modifikation kann die Wassergehaltserfassungseinheit 18 den geschätzten Wert des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 durch ein anderes Mittel erhalten. Beispielsweise kann die Wassergehaltserfassungseinheit 18 den geschätzten Wert des Wassergehalts in der Brennstoffzelle 20 auf Basis einer Betriebsaufzeichnung der Brennstoffzelle 20 von beispielsweise dem ausgegebenen Strom der Brennstoffzelle 20, der Strömungsrate des Reaktionsgases, das der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird, und der Wassermenge, die von der Brennstoffzelle 20 ausgelassen wird.
C6. Modifikation 6
In jedem der Spülprozesse in dem Brennstoffzellensystem jeder der obigen Ausführungsformen führt das Kathodengaszufuhrsystem 30 den Spülprozess in der Brennstoffzelle 20 aus. Gemäß einer Modifikation kann in jedem Spülprozess in dem Brennstoffzellensystem der obigen Ausführungsform das Anodengaszufuhrsystem 50 den Spülprozess zusätzlich zu oder anstelle des Spülprozesses durchführen, der von dem Kathodengaszufuhrsystem 30 durchgeführt wird. In dem von dem Anodengaszufuhrsystem 50 durchgeführten Spülprozess kann der Wasserabflussprozessor 16 die Wasserstoffzirkulationspumpe 64 mit einem Anhalten der Zufuhr von Wasserstoff von dem Wasserstofftank 52 betreiben, um das verbleibende Gas in der Brennstoffzelle 20 über die Anodenabgasleitung 61 und die Anodengaszirkulationsleitung 63 zu zirkulieren. Der Wasserabflussprozessor 16 kann anschließend das Abflussventil 66 bei einem vordefiniertem Zyklus öffnen, um Wasser abzulassen. In jedem Spülprozess in dem Brennstoffzellensystem der obigen Ausführungsform kann ein Spülgaszufuhrsystem getrennt von dem Kathodengaszufuhrsystem 30 und dem Anodengaszufuhrsystem 50 angebracht sein, um das Spülgas der Brennstoffzelle 20 zuzuführen und den Spülprozess durchzuführen.
C7. Modifikation 7
In der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform erhält der Wasserabflussprozessor 16 die Umgebungstemperatur von dem Umgebungstemperatursensor 80 als die Umgebungsinformation, die die Umgebung betrifft, in der die Brennstoffzelle 20 platziert ist. Gemäß einer Modifikation kann der Wasserabflussprozessor 16 eine andere Information als die Umgebungstemperatur als die Umgebungsinformation der Brennstoffzelle 20 erhalten. Beispielsweise kann der Wasserabflussprozessor 16 Datumsinformationen erhalten und die aktuelle Jahreszeit als die Umgebungsinformation der Brennstoffzelle 20 spezifizieren. In diesem Beispiel kann der Wasserabflussprozessor 16 die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses und die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses in Abhängigkeit der Jahreszeit ändern. Noch genauer kann der Wasserabflussprozessor 16 die Prozessbedingung der erzwungenen Spülprozesses und die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses verändern, um die größere Wasserabflussmenge in der Jahreszeit zu erreichen, welche die niedrigere Umgebungstemperatur hat. In einem anderen Beispiel kann der Wasserabflussprozessor 16 Standortinformationen von einem GPS-Satelliten, welche den aktuellen Standort des Brennstoffzellenfahrzeugs darstellen, als die Umgebungsinformation der Brennstoffzelle 20 erhalten. Der Wasserabflussprozessor 16 in diesem Beispiel kann die Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses und die Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses verändern, um die größere Wasserabflussmenge bei der höheren Höhe bzw. Höhenlage des aktuellen Standorts des Brennstoffzellenfahrzeugs zu erreichen.
C8. Modifikation 8
In dem Brennstoffzellensystem jeder obigen Ausführungsform bricht ein weiterer Druck auf den Wasserabflussschalter 11 nach einem Druck des Wasserabflussschalters 11 den erzwungenen Spülprozess ab. Gemäß einer Modifikation kann das Brennstoffzellensystem eine andere Betriebseinheit als den Wasserabflussschalter 11 enthalten, um den erzwungenen Spülprozess abzubrechen.
C9. Modifikation 9
Das Brennstoffzellensystem jeder obigen Ausführungsform ist an dem Brennstoffzellenfahrzeug angebracht. Das Brennstoffzellensystem der obigen Ausführungsformen kann alternativ an einem anderen beweglichen Körper als dem Brennstoffzellenfahrzeug, beispielsweise einem Zug, Schiff, Boot oder Flugzeug angebracht sein. Das Brennstoffzellensystem jeder obigen Ausführungsform muss nicht notwendigerweise an dem beweglichen Körper angebracht sein, sondern kann in einem Gebäude oder einer Einrichtung eingebaut sein.
C10. Modifikation 10
Das Brennstoffzellensystem jeder obigen Ausführungsform kann als ein System betrachtet werden, das eine Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle enthält, die das Kathodengaszufuhrsystem 30, das konfiguriert ist, um den Spülprozess zum Zuführen des Spülgases zu der Brennstoffzelle 20 durchzuführen, den Wasserabflussschalter 11, der konfiguriert ist, um einen Wasserabflussbefehl von dem Nutzer zu empfangen; und den Kontroller 15, der konfiguriert ist, um das Kathodengaszufuhrsystem 30 zu steuern, um den Spülprozess durchzuführen, wenn der Wasserabflussbefehl von dem Nutzer empfangen wird, aufweist. Die Wasserabflussvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, die zusammen mit der Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellensystem aufgenommen ist, sondern kann als eine alleinstehende Vorrichtung konfiguriert sein, um mit der Brennstoffzelle verbindbar zu sein.
C11. Modifikation 11
Das Brennstoffzellensystem jeder obigen Ausführungsform kann als ein System betrachtet werden, das eine Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle enthält, die die folgende Konfiguration hat. Diese Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle kann vorgesehen sein, um Wasser vom Inneren einer Brennstoffzelle abzulassen und weist ein Spülgaszufuhrsystem auf, das konfiguriert ist, um ein Gas zum Ausspülen von Wasser von dem Inneren der Brennstoffzelle der Brennstoffzelle zuzuführen; eine Betriebseinheit, die konfiguriert ist, um einen Wasserabflussbefehl von einem Nutzer zu empfangen, um eine Anweisung zum Ausspülen des Wassers aus dem Inneren der Brennstoffzelle zu geben; und einen Kontroller, der konfiguriert ist, um das Spülgaszufuhrsystem zu steuern, um einen Spülprozess zum Spülen im Inneren der Brennstoffzelle durchzuführen, wenn der Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit empfangen wird. Die Wasserabflussvorrichtung dieser Konfiguration ermöglicht, dass Wasser von Inneren der Brennstoffzelle zu jedem von dem Nutzer gewählten Zeitpunkt abgelassen werden kann. Wenn es einen Bedarf gibt, einen Wasserabfluss von der Brennstoffzelle zu verhindern, kann der Spülprozess im Voraus durchgeführt werden, um den Wassergehalt im Inneren der Brennstoffzelle zu reduzieren. Dies reduziert die Wassermenge, die durch einen nachfolgenden Wasserabflussprozess ausgespült wird.
Die Erfindung ist nicht auf eine der Ausführungsformen beschränkt, die Beispiele und die oben beschriebenen Modifikationen können durch eine Verschiedenheit von anderen Konfigurationen implementiert werden ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale jeder Ausführungsform, Beispiels und Modifikation, die den technischen Merkmalen jedes des in der KURZFASSUNG beschriebenen Aspektes entsprechen, ersetzt oder angemessen kombiniert werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen, oder um einen Teil oder alle der oben beschriebenen vorteilhaften Effekte zu lösen. Jedes der technischen Merkmale kann angemessen weggelassen werden, wenn das technische Merkmal nicht als wesentlich darin beschrieben wird. In jeder Ausführungsform und Modifikation können ein Teil oder alle Funktionen oder Prozesse, die durch Software implementiert werden, durch Hardware konfiguriert werden. Ein Teil oder alle Funktionen oder Prozesse, die durch Hardware implementiert werden, können durch Software konfiguriert werden. Die Hardware kann aus verschiedenen Schaltungen, wie beispielspeise einer integrierten Schaltung, diskreten Schaltung oder Schaltmodulen, wie Kombinationen dieser Schaltungen, sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-231175 A [0001]
JP 2006-099994 A [0003]
JP 2008-074200 A [0003]

Claims

Wasserabflussvorrichtung für eine Brennstoffzelle, die Wasser vom Inneren einer Brennstoffzelle ablasst, aufweisend: ein Spülgaszufuhrsystem, das derart konfiguriert ist, um ein Gas der Brennstoffzelle zuzuführen, um Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle auszuspülen; eine Betriebseinheit, die derart konfiguriert ist, um einen Wasserabflussbefehl von einem Nutzer zu empfangen; eine Wasserabflusssteuerung, die derart konfiguriert ist, um einen Spülprozess zum Spülen im Inneren der Brennstoffzelle durchzuführen, um Wasser von der Brennstoffzelle durch Steuern des Spülgaszufuhrsystems abzulassen, wenn der Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit empfangen wird; und eine Wassergehaltserfassungseinheit, die derart konfiguriert ist, um einen Wassergehalt zu erhalten, der eine Wassermenge darstellt, die in der Brennstoffzelle enthalten ist, wobei wenn der erhaltene Wassergehalt gleich oder niedriger einem vordefinierten Wert ist, führt die Wasserabflusssteuerung eines von Folgendem durch: (i) einen Prozess zum Annullieren des Wasserabflussbefehls, der von der Betriebseinheit empfangen wird; oder (ii) einen Prozess zum Verändern einer Prozessbedingung des Spülprozesses, um eine Wassermenge, die durch den Spülprozess abgelassen wird, im Vergleich zu einer Wasserabflussmenge zu verringern, wenn der erhaltene Wassergehalt höher als der vordefiniert Wert ist.
Wasserabflussvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wasserabflusssteuerung den Spülprozess beendet, wenn ein Betrieb empfangen wird, der identisch mit einem Betrieb ist, um den Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit während des Spülprozesses zu geben.
Wasserabflussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend eine Benachrichtigungseinheit, die konfiguriert ist, um den Nutzer über einen Ausführungszustand des Spülprozesses zu benachrichtigen.
Wasserabflussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend: eine Umgebungsinformationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Umgebungsinformation zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betrifft, in der die Brennstoffzelle platziert ist, wobei die Wasserabflusssteuerung eine Prozessbedingung des Spülprozesses in Abhängigkeit der erhaltenen Umgebungsinformation verändert.
Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; die Wasserabflussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und eine Systemsteuerung, die derart konfiguriert ist, dass sie den Betrieb der Brennstoffzelle steuert und als die Wasserabflusssteuerung der Wasserabflussvorrichtung fungiert, wobei die Systemsteuerung das Spülgaszufuhrsystem steuert, um den Spülprozess durchzuführen, der als ein gezwungener Spülprozess durchgeführt wird, wenn der Wasserabflussbefehl über die Betriebseinheit empfangen wird; und die Systemsteuerung das Spülgaszufuhrsystem steuert, um einen Nach-Anhalte-Spülprozess zum Spülen im Inneren der Brennstoffzelle nach einem Anhalten eines Betriebs der Brennstoffzelle zusätzlich zu dem erzwungenen Spülprozess durchzuführen.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, weiter aufweisend eine Umgebungsinformationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Umgebungsinformation zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betrifft, in der die Brennstoffzelle platziert ist, wobei die Systemsteuerung eine Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses und eine Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses in Abhängigkeit der erhaltenen Umgebungsinformation verändert.
Beweglicher Körper, der eine Brennstoffzelle aufweist, die an diesem als eine elektrische Leistungsquelle angebracht ist, wobei der bewegliche Körper mit dem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5 oder 6 ausgestattet ist.
Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem, aufweisend: einen Wasserabflussbefehlempfangsschritt, der einen Prozessor veranlasst einen Wasserabflussbefehl von einem Nutzer zu empfangen; einen Wasserabflussprozessdurchführungsschritt, der den Prozessor veranlasst, wenn der Wasserabflussbefehl empfangen wird, ein Spülgaszufuhrsystem zu steuern, um einen Spülprozess zum Zuführen eines Gases zu der Brennstoffzelle zu starten, um Wasser vom Inneren der Brennstoffzelle auszuspülen, wodurch Wasser von der Brennstoffzelle abgelassen wird; einen Wassergehalterhaltungsschritt, der den Prozessor veranlasst ein Wassergehalt zu erhalten, der eine Wassermenge darstellt, die in der Brennstoffzelle enthalten ist, wenn der Wasserabflussbefehl empfangen wird; und einen Wasserabflussprozesssteuerschritt, der den Prozessor veranlasst, wenn der erhaltene Wassergehalt gleich oder niedriger einem vordefinierten Wert ist, eines von Folgendem durchzuführen: (i) einen Prozess zum Annullieren des Wasserabflussbefehls, der durch die Betriebseinheit empfangen wird; oder (ii) einen Prozess zum Verändern einer Prozessbedingung des Spülprozesses, um eine Wassermenge, die durch den Spülprozess abgelassen wird, im Vergleich mit einer Wasserabflussmenge zu verringern, wenn der erhaltene Wassergehalt höher als der vordefinierte Wert ist.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, weiter aufweisend einen Wasserabflussprozessanhalteschritt, der den Prozessor veranlasst den Spülprozess zu beenden, wenn ein Betrieb empfangen wird, der identisch mit einem Betrieb ist, um den Wasserabflussbefehl nach einem Starten des Spülprozesses als Antwort auf den Wasserabflussbefehl zu geben.
Steuerverfahren nach Anspruch 8 oder 9, weiter aufweisend einen Benachrichtigungsschritt, der den Prozessor veranlasst, den Nutzer über einen Ausführungszustand des Spülprozesses über eine Benachrichtigungseinheit zu benachrichtigen.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiter aufweisend einen Umgebungsinformationserhaltungsschritt, der den Prozessor veranlasst, Umgebungsinformationen zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betreffen, in der die Brennstoffzelle platziert ist; und einen Prozessbedingungsänderungsschritt, der den Prozessor veranlasst, eine Prozessbedingung des Spülprozesses in Abhängigkeit der erhaltenen Umgebungsinformation zu verändern.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Wasserabflussprozessdurchführungsschritt einen erzwungenen Spülprozessdurchführungsschritt aufweist, der den Spülprozess als einen erzwungenen Spülprozess durchführt, wobei das Steuerverfahren weiter aufweist einen Nach-Anhalte-Spülprozessdurchführungsschritt, der den Prozessor veranlasst, das Spülgaszufuhrsystem zu steuern, um einen Nach-Anhalte-Spülprozess zum Zuführen des Gases zu der Brennstoffzelle und Spülen im Inneren der Brennstoffzelle nach einem Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle durchzuführen.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, weiter aufweisend: einen Umgebungsinformationserhaltungsschritt, der den Prozessor veranlasst eine Umgebungsinformation zu erhalten, die eine Umgebungsbedingung betrifft, in der die Brennstoffzelle platziert ist; und einen Prozessbedingungsänderungsschritt, der den Prozessor veranlasst, eine Prozessbedingung des erzwungenen Spülprozesses und eine Prozessbedingung des Nach-Anhalte-Spülprozesses in Abhängigkeit der erhaltenen Umgebungsinformation zu verändern.