DE102015119246B4

DE102015119246B4 - Brennstoffzellensystem und Steuerungsverfahren des Brennstoffzellensystems

Info

Publication number: DE102015119246B4
Application number: DE102015119246.2A
Authority: DE
Inventors: Tomohiko Kaneko; Yoshiaki Naganuma; Yutaka Tano; Yohei Okamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: KR20160055708A; US20160133974A1; US10135082B2; DE102015119246A1; JP2016091946A; JP6015736B2; CA2911227C; CN105591135A; CA2911227A1; CN105591135B; KR101829510B1

Abstract

Brennstoffzellensystem (1), mit:einer Brennstoffzelle (11), die einen Strom an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgibt;einer Zuführeinheit (12), die Oxidationsgas an die Brennstoffzelle (11) zuführt;einer Strömungsbetragmesseinheit (13), die einen Strömungsbetrag des Oxidationsgases von der Zuführeinheit (12) misst; undeiner Steuerung (10), die die Zuführeinheit (12) regelt, so dass ein gemessener Strömungsbetragwert der Strömungsbetragmesseinheit (13) zu einem Sollströmungsbetragwert konvergiert,wobei:die Steuerung (10) einen akzeptablen Stromwert gemäß dem gemessenen Strömungsbetragwert bestimmt;die Steuerung (10) den Strom, der durch die Brennstoffzelle (11) ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert oder weniger begrenzt und den Strom gemäß einem angeforderten Stromwert der Brennstoffzelle (11) steuert; unddie Steuerung (10) eine Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während einer vorbestimmten Zeit durchführt, wenn sich eine Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass eine Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als ein erster vorbestimmter Wert ist, und eine Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Strom gleich oder weniger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Steuerungsverfahren des Brennstoffzellensystems.
HINTERGRUND
Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV), an denen eine Brennstoffzelle angebracht ist, werden als neue Fahrzeuge wahrgenommen, die von Benzinfahrzeugen verschieden sind. Die Brennstoffzelle erzeugt eine elektrische Leistung durch eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff als Brennstoff und Luft, die Sauerstoff enthält, als Oxidationsmittel, und treibt einen Motor an.
Mit Bezug auf die Brennstoffzelle offenbart die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. JP 2013-191312 A , dass eine physikalische Größe bezüglich einer elektrischen Eingabegröße einer Gasquelle auf einen normalen Wert geregelt wird, so dass ein Strömungsbetrag eines Brenngases, der durch ein Gasströmungsmessgerät erfasst wird, mit einem Sollgasströmungsbetrag übereinstimmt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem und ein Steuerungsverfahren eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen, die ein Ändern eines Antriebsmoments eines Fahrzeugs reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, mit: einer Brennstoffzelle, die einen Strom an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgibt; einer Zuführeinheit, die ein Oxidationsgas an die Brennstoffzelle zuführt; einer Strömungsbetragmesseinheit, die einen Strömungsbetrag des Oxidationsgases von der Zuführeinheit misst; und einer Steuerung, die die Zuführeinheit regelt, so dass ein gemessener Strömungsbetragwert der Strömungsbetragmesseinheit zu einem Sollströmungsbetragwert konvergiert, wobei: die Steuerung einen akzeptablen Stromwert gemäß dem gemessenen Strömungsbetragwert bestimmt; die Steuerung den Strom, der durch die Brennstoffzelle ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert oder weniger begrenzt und den Strom gemäß einem angeforderten Stromwert der Brennstoffzelle steuert; und die Steuerung eine Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während einer vorbestimmten Zeit durchführt, wenn sich eine Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass eine Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als ein erster vorbestimmter Wert ist, und eine Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Stromwert gleich oder weniger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren eines Brennstoffzellensystems bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Zuführen eines Oxidationsgases an eine Brennstoffzelle von einer Zuführeinheit; Messen eines Strömungsbetrags des Oxidationsgases von der Zuführeinheit durch eine Strömungsbetragmesseinheit; Ausgeben eines Stroms von der Brennstoffzelle an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs; Regeln der Zuführeinheit, so dass ein gemessener Wert der Strömungsbetragmesseinheit zu einem Sollströmungsbetragwert konvergiert; Bestimmen eines akzeptablen Stromwerts gemäß dem gemessenen Strömungsbetragwert; Begrenzen des Stroms, der durch die Brennstoffzelle ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert oder weniger und Steuern des Stroms gemäß einem angeforderten Stromwert der Brennstoffzelle; und Durchführen einer Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während einer vorbestimmten Zeit, wenn sich eine Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass eine Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich einem ersten vorbestimmten Wert oder weniger ist, und eine Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Stromwert gleich oder weniger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Drehmomentschwankung eines Fahrzeugs zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 stellt ein Beispiel eines Brennstoffzellensystems dar;
2 stellt einen Graph dar, der ein Beispiel einer Schwankung eines gemessenen Werts mit Bezug auf einen Sollwert angibt;
3 stellt einen Graph dar, der ein Beispiel eines akzeptablen Stromwerts mit Bezug auf einen Luftströmungsbetrag angibt;
4A und 4B stellen einen Graph dar, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Stromanweisungswert und einem akzeptablen Wert in einem Fall, in dem ein Ausgabestrom nicht schwankt, und in einem Fall, in dem der Ausgabestrom schwankt, angibt;
5 stellt einen Graph dar, der eine Änderungsunterdrückungsverarbeitung eines akzeptablen Werts angibt;
6 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer Operation eines Brennstoffzellensystems dar;
7 stellt ein Ablaufdiagramm dar, das ein Beispiel einer Steuerungsverarbeitung eines Ausführungsmarkers nach einem Änderungsunterdrückungsprozess angibt;
8 stellt einen Graph dar, der ein Beispiel einer Änderung eines Stromanweisungswerts angibt;
9 stellt ein Beispiel des Umschaltens einer oberen Grenze eines Ausgabestroms einer Brennstoffzelle dar; und
10 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer Umschaltverarbeitung einer oberen Grenze eines Ausgabestroms einer Brennstoffzelle dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Strömungsbetrag eines Oxidationsgases, das einer Brennstoffzelle bereitgestellt wird, wird durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) oder Ähnliches geregelt, um zu einem angeforderten Sollwert zu konvergieren. Deshalb schwankt der Strömungsbetrag des Oxidationsgases periodisch um den Sollwert. Ein akzeptabler Wert eines Stroms, den die Brennstoffzelle ausgeben kann, das heißt eine obere Grenze, wird gemäß dem der Brennstoffzelle bereitgestellten Strömungsbetrag des Oxidationsgases bestimmt. Deshalb, wenn eine Last groß ist, schwankt der Strom, der von der Brennstoffzelle an den Motor ausgegeben wird. Mit der Schwankung schwankt ein Antriebsmoment des Fahrzeugs.
1 stellt ein Beispiel eines Brennstoffzellensystems dar. Ein Brennstoffzellensystem 1 ist an einem Fahrzeug wie etwa einem Brennstoffzellenfahrzeug angebracht und führt elektrische Leistung an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs zu. Das Brennstoffzellensystem 1 besitzt eine ECU 10, eine Brennstoffzelle 11, einen Luftkompressor 12, ein Strömungsmessgerät 13, einen Regulierer bzw. Regler 14, einen Wasserstofftank 15, einen DC-DC-Wandler 16, einen DC-AC-Inverter 17 und eine Batterie 18.
Die ECU 10 ist ein Beispiel einer Steuerung und steuert eine Operation des Brennstoffzellensystems 1. Die ECU 10 besitzt einen Prozessor wie etwa eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und arbeitet gemäß einem Programm, das von einem Speicher wie etwa einem ROM (Festwertspeicher) gelesen wird. Die ECU 10 ist nicht auf diese Struktur begrenzt. Die ECU 10 könnte nur durch Hardware strukturiert sein.
Die ECU 10 überträgt Signale S1, S3, S4 und S5 an den Luftkompressor 12, den DC-DC-Wandler 16, den DC-AC-Inverter 17 und den Regler 14 gemäß einem Eingabesignal von einer Sensoreinheit 2. Die Sensoreinheit 2 besitzt eine Vielzahl von Sensoren. Die Sensoren sind solche wie etwa ein Gaspedalpositionssensor, der einen Öffnungswinkel eines Gaspedals des Fahrzeugs (einen Grad des Drückens) erfasst.
Der Wasserstofftank 15, der Regler 14 und die Brennstoffzelle 11 sind mit einer Leitung in dieser Reihenfolge verbunden. Der Wasserstofftank 15 ist ein Beispiel einer Zuführeinrichtung von Wasserstoff (H₂), der als Brennstoff verwendet wird. Der Wasserstofftank 15 führt den Wasserstoff an die Brennstoffzelle 11 über den Regler 14 zu. Der Regler 14 ist zum Beispiel ein Druckregelventil. Der Regler 14 steuert einen Zuführbetrag des Wasserstoffs durch Anpassen eines Öffnungswinkels des Ventils gemäß dem Steuerungssignal S5 von der ECU 10.
Der Luftkompressor 12, das Strömungsmessgerät 13 und die Brennstoffzelle 11 sind mit einer Leitung in dieser Reihenfolge verbunden. Der Luftkompressor 12 ist ein Beispiel einer Zuführeinheit und führt Oxidationsgas, das Sauerstoff (O₂) umfasst, an die Brennstoffzelle 11 zu. Der Luftkompressor 12 saugt Luft von außerhalb des Fahrzeugs an und pumpt die Luft zu der Brennstoffzelle 11 über das Strömungsmessgerät 13. In dem Ausführungsbeispiel ist die Luft ein Beispiel des Oxidationsgases. Das Oxidationsgas ist jedoch nicht auf die Luft beschränkt.
Das Strömungsmessgerät 13 ist ein Beispiel einer Strömungsbetragmesseinheit und misst einen Strömungsbetrag der Luft von dem Luftkompressor 12. Das Strömungsmessgerät 13 gibt ein Informationssignal S2, das einen gemessenen Wert des Strömungsbetrags der Luft angibt, an die ECU 10 aus. Die ECU 10 regelt den Luftkompressor 12, so dass der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 zu einem Sollwert konvergiert. Der gemessene Wert ist ein Beispiel eines gemessenen Strömungsbetragwerts. Der Sollwert ist ein Beispiel eines Strömungsbetragsollwerts.
Die Brennstoffzelle 11 ist ein Stapel einer Vielzahl von Brennstoffzellen, die elektrisch in Reihe verbunden sind. Die Brennstoffzelle 11 besitzt eine Anode (Brennstoffelektrode) 11a, an die der Wasserstoff, der als das Brenngas dient, zugeführt wird, und eine Kathode (Luftelektrode) 11b, an die die Luft zugeführt wird. Die Brennstoffzelle 11 erzeugt elektrische Leistung durch Durchführen einer chemischen Reaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Sauerstoff. Somit gibt die Brennstoffzelle 11 einen Strom an den Motor M zum Antreiben des Fahrzeugs aus.
Der DC-DC-Wandler 16 umfasst einen Druck-Anstieg-Abfall-Chopper-Schaltkreis („pressure-rising-falling chopper circuit“) oder Ähnliches und wandelt eine Ausgabespannung und einen Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 gemäß dem Steuerungssignal S3, das von der ECU 10 ausgegeben wird, um. Der DC-DC-Wandler 16 steuert ein Ein-Aus einer Vielzahl von Schaltelementen, wie etwa eines FET (Feldeffekttransistor), der in dem Druck-Anstieg-Abfall-Chopper-Schaltkreis bereitgestellt ist. Deshalb werden die Ausgabespannung und der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 gemäß einer Einschaltdauer des Steuerungssignals S3 umgewandelt. Ein Ausgabestrom des DC-DC-Wandlers 16 wird in den DC-AC-Inverter 17 eingegeben.
Die Batterie 18 dient als ein Speicher einer überschüssigen elektrischen Leistung, ein Speicher einer regenerativen Energie während eines regenerativen Bremsens und ein Energiepuffer während einer Änderung einer Last, die durch Beschleunigen und Verlangsamen des Fahrzeugs verursacht wird. Die Batterie 18 kann eine Lithium-Sekundärbatterie sein. Der Ausgabestrom der Batterie 18 wird in den DC-AC-Inverter 17 eingegeben.
Der DC-AC-Inverter 17 wandelt Gleichstrom des Ausgabestroms des DC-DC-Wandlers 16 und der Batterie 18 in einen Dreiphasenstrom um. Der DC-AC-Inverter 17 wandelt den Strom basierend auf einem Steuerungsverfahren wie etwa PWM (Pulsbreitenmodulation) um, wenn das Ein-Aus des Schaltelements gemäß dem Steuerungssignal S4, das von der ECU 10 ausgegeben wird, gesteuert wird. Der Ausgabestrom des DC-AC-Inverters 17 wird an den Motor M zum Antreiben des Fahrzeugs ausgegeben.
In dem Brennstoffzellensystem des Ausführungsbeispiels berechnet die ECU 10 einen Sollwert des Zuführbetrags der Luft des Luftkompressors 12 gemäß der Eingabe von der Sensoreinheit 2 und regelt den Luftkompressor 12, so dass der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 zu dem Sollwert konvergiert. Deshalb schwankt der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 in der Nähe des Sollwerts.
2 stellt einen Graph dar, der ein Beispiel einer Schwankung des gemessenen Werts mit Bezug auf den Sollwert angibt. In 2 gibt eine horizontale Achse eine Zeit an und gibt eine vertikale Achse den Strömungsbetrag der Luft an. Eine durchgezogene Linie in dem Graphen gibt den gemessenen Wert des Strömungsmessgeräts 13 an. Eine gestrichelte Linie gibt den Sollwert an.
Der Sollwert erhöht sich, wenn ein Gaspedal des Fahrzeugs gedrückt wird. Die Regelung der ECU 10 ergibt normalerweise eine periodische Änderung des gemessenen Werts in der Nähe des Sollwerts, so dass der gemessene Wert zu dem Sollwert konvergiert. Konkret erhöht die ECU 10 die Ausgabe des Luftkompressors 12, wenn der gemessene Wert niedriger als der Sollwert ist, und verringert die Ausgabe des Luftkompressors 12, wenn der gemessene Wert höher als der Sollwert ist. Deshalb folgt der gemessene Wert der Änderung des Sollwerts. Nachdem der gemessene Wert den Sollwert überschreitet, wird der gemessene Wert niedriger als der Sollwert. Diese Prozesse werden wiederholt.
Die ECU 10 berechnet einen Stromanweisungswert Iref der Brennstoffzelle 11 gemäß der Eingabe von der Sensoreinheit 2. Der Stromanweisungswert Iref ist ein Beispiel eines angeforderten Stromwerts, der für die Brennstoffzelle 11 angefordert wird bzw. erforderlich ist. Die ECU 10 erzeugt das Steuerungssignal S3 des DC-DC-Wandlers 16 gemäß dem Stromanweisungswert Iref.
In diesem Fall bestimmt die ECU 10 einen akzeptablen Wert Ialw des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 gemäß dem Strömungsbetrag der Luft, die der Brennstoffzelle 11 zugeführt wird, und begrenzt den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf einen Wert, der gleich oder weniger als der akzeptable Wert Ialw ist. Das heißt der akzeptable Wert Ialw wird gemäß dem gemessenen Wert des Strömungsmessgeräts 13 bestimmt und ist ein oberer Grenzwert des Stroms, der von der Brennstoffzelle 11 extrahiert werden kann. Deshalb begrenzt die ECU 10 den Stromanweisungswert Iref auf den akzeptablen Wert Ialw oder weniger. Der akzeptable Wert Ialw ist ein Beispiel eines akzeptablen Stromwerts.
3 stellt einen Graph dar, der ein Beispiel des akzeptablen Werts Ialw des Stroms mit Bezug auf den Strömungsbetrag der Luft angibt. Zum Beispiel wird der akzeptable Wert Ialw bestimmt, so dass dieser proportional zu dem Zuführbetrag der Luft ist. Konkret erhält die ECU 10 einen Wert, bei dem ein gemessener Wert des Strömungsmessgeräts 13 mit einem vorbestimmten Proportionalitätskoeffizienten multipliziert wird, und bestimmt den Wert als den akzeptablen Wert Ialw.
Auf diese Weise bestimmt die ECU 10 den akzeptablen Wert Ialw gemäß dem gemessenen Wert. Die ECU 10 begrenzt den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf den akzeptablen Wert Ialw oder weniger und steuert den Strom gemäß dem Stromanweisungswert Iref. Somit wird eine Reduzierung der Ausgabespannung der Brennstoffzelle 11, die durch einen Mangel des Zuführbetrags der Luft verursacht wird, unterdrückt. Und ein Strom gemäß dem Stromanweisungswert Iref wird von der Brennstoffzelle 11 extrahiert und in den DC-DC-Wandler 16 eingegeben.
Jedoch schwankt der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 wegen der Regelung der ECU 10, wie vorstehend erwähnt. Deshalb schwankt auf ähnliche Weise der akzeptable Wert Ialw. Deshalb, wenn die ECU 10 den akzeptablen Wert Ialw für die Stromsteuerung verwendet, kann der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 schwanken, wie nachstehend beschrieben.
4A und 4B stellen einen Graphen dar, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw in einem Fall, in dem der Ausgabestrom nicht schwankt, und in einem Fall, in dem der Ausgabestrom schwankt, angibt. In 4A und 4B gibt eine horizontale Achse eine Zeit an und gibt eine vertikale Achse einen Stromwert an. Eine durchgezogene Linie gibt den Stromanweisungswert Iref (Ausgabestromwert) an. Eine gestrichelte Linie gibt den akzeptablen Wert Ialw an.
Wie in 4A dargestellt ist, wenn eine Differenz D zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw ausreichend groß ist, beeinflusst der akzeptable Wert Ialw den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 nicht. Deshalb schwankt der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 nicht.
Andererseits, wie in 4B dargestellt ist, wenn die Differenz D zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw klein ist, schwankt der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11, wenn der Stromanweisungswert Iref der Begrenzung des akzeptablen Werts Ialw unterworfen ist. Deshalb gibt es während einer Hochlastphase, in der ein hoher Stromanweisungswert Iref gegeben ist (zum Beispiel wenn das Fahrzeug mit einem vollständig gedrückten Gaspedal beschleunigt wird), ein Problem, dass der Strom, der von der Brennstoffzelle 11 an den Motor M ausgegeben wird, schwankt und in Verbindung damit das Antriebsmoment des Fahrzeugs schwankt.
Und so, wenn die ECU 10 eine Phase erfasst, in der das Drehmoment schwanken kann, führt die ECU 10 eine Änderungsunterdrückungsverarbeitung durch, bei der eine Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw reduziert wird.
5 stellt einen Graphen dar, der die Änderungsunterdrückungsverarbeitung des akzeptablen Werts Ialw angibt. In 5 gibt eine horizontale Achse eine Zeit an und gibt eine vertikale Achse einen Stromwert an. Eine durchgezogene Linie gibt den akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an. Eine gestrichelte Linie gibt den akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an.
Die ECU 10 erfasst, dass eine Bedingung der Änderungsunterdrückungsverarbeitung, die später beschrieben wird, zu einer Zeit Ton erfüllt ist. Danach startet die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung des akzeptablen Werts Ialw. Eine Amplitude des akzeptablen Werts Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung ist kleiner als die des akzeptablen Werts Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung. Deshalb wird die Änderungsbreite reduziert. Es gibt einen Filter n-ter Ordnung (n: eine positive Ganzzahl) und eine Ratenverarbeitung als die Änderungsunterdrückungsverarbeitung.
Wenn die ECU 10 den Filter n-ter Ordnung verwendet, ist es vorzuziehen, dass die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung durchführt, bei der ein momentaner Wert des akzeptablen Werts Ialw als ein Anfangswert mit Bezug auf den akzeptablen Wert Ialw verwendet wird, so dass eine Kontinuität der akzeptablen Werte Ialw und Ialw_flt vor und nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung beibehalten wird. Das heißt, die ECU 10 erhält einen Wert Io (siehe einen Code Po) des akzeptablen Werts Ialw zu einer Startzeit Ton, und startet eine Filterverarbeitung, bei der der Wert Io als ein Anfangswert verwendet wird. Der Wert Io ist ein Beispiel des akzeptablen Werts Ialw beim Start der Änderungsunterdrückungsverarbeitung.
Somit wird die Kontinuität der akzeptablen Werte Ialw und Ialw_flt vor und nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung beibehalten. Andererseits, wenn die Änderungsunterdrückungsverarbeitung von der Zeit Ton oder früher, wenn die Bedingung der Änderungsunterdrückungsverarbeitung erfüllt ist, konstant durchgeführt wird, gibt es einen Fall, in dem der Wert des akzeptablen Werts Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung zur Zeit Ton von einem Wert des akzeptablen Werts Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung (siehe der Code Po) weit entfernt ist, wie durch den Code Px angegeben ist. In diesem Fall ändern sich die akzeptablen Werte Ialw_flt und Ialw vor und nach der Zeit Ton stark. Deshalb können die akzeptablen Werte Ialw_flt und Ialw das Antriebsmoment des Motors M beeinflussen.
Auf diese Weise reduziert die ECU 10 die Änderung des Ausgabestroms der Brennstoffzelle durch Durchführen der Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw. Somit wird die Änderung des Antriebsmoments des Fahrzeugs reduziert. Wenn jedoch die Änderungsunterdrückungsverarbeitung des akzeptablen Werts Ialw bedingungslos durchgeführt wird, kann der akzeptable Wert die Operation des Fahrzeugs beeinflussen. Deshalb wird in dem Brennstoffzellensystem 1 des Ausführungsbeispiels die Änderungsunterdrückungsverarbeitung des akzeptablen Werts Ialw nur durchgeführt, wenn eine Bedingung, die nachstehend beschrieben ist, erfüllt ist. Eine Beschreibung der Operation des Brennstoffzellensystems 1 wird detailliert vorgenommen.
6 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels der Operation des Brennstoffzellensystems 1 dar. Die ECU 10 berechnet einen Sollwert des Zuführbetrags der Luft des Luftkompressors 12 und den Stromanweisungswert Iref (Schritt St1) basierend auf der Eingabe von der Sensoreinheit 2. Die ECU 10 speichert den Sollwert des Zuführbetrags der Luft und den Stromanweisungswert gemäß den Eingabeparametern von der Sensoreinheit 2 als eine Tabelle im Voraus. Die ECU 10 kann den Sollwert des Zuführbetrags der Luft und den Stromanweisungswert Iref durch Lesen der Tabelle erhalten.
Als Nächstes misst das Strömungsmessgerät 13 einen Strömungsbetrag Mf der Luft von dem Luftkompressor 12 (Schritt St2). Der Strömungsbetrag Mf (gemessener Wert) der Luft wird der ECU 10 als ein Informationssignal S2 gegeben.
Der Prozess des Schritts St3 und der Ablauf der Prozesse von Schritten St4 bis St8 werden parallel durchgeführt. Eine Beschreibung des Prozesses von Schritt St3 wird vorgenommen. Danach wird eine Beschreibung des Ablaufs der Prozesse der Schritte St4 bis St8 vorgenommen.
Die ECU 10 steuert den Luftkompressor 12 basierend auf dem Strömungsbetrag Mf der Luft (Schritt St3). Das heißt, die ECU 10 regelt den Luftkompressor 12, so dass der gemessene Wert, der durch das Strömungsmessgerät 13 gemessen wird, zu dem Sollwert konvergiert.
Konkret setzt die ECU 10 den Wert gemäß der Differenz zwischen dem Sollwert und dem gemessenen Wert in das Steuerungssignal S1 und gibt das Steuerungssignal S1 an den Luftkompressor 12. Somit führt der Luftkompressor 12 gemäß dem Sollwert die Luft an die Brennstoffzelle 11 zu.
Die ECU 10 bestimmt den akzeptablen Wert Ialw des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 gemäß dem Luftströmungsbetrag Mf der Luft (Schritt St4). Wie vorstehend erwähnt bestimmt die ECU 10 den akzeptablen Wert Ialw basierend auf der in 3 dargestellten Beziehung.
Als Nächstes bestimmt die ECU 10, ob ein Ausführungsmarker Flg der Änderungsunterdrückungsverarbeitung gleich „1“ ist (Schritt St5). Wie nachstehend beschrieben führt die ECU 10 die Steuerungsverarbeitung des Ausführungsmarkers Flg periodisch durch.
Die ECU 10 führt die Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw durch, wenn der Ausführungsmarker Flg = „1“ ist (Ja in Schritt St5). Andererseits, wenn der Ausführungsmarker Flg = „0“ ist (Nein in Schritt St5), führt die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nicht durch.
Als Nächstes erzeugt die ECU 10 das Steuerungssignal S3 basierend auf dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw (Ialw_flt) (Schritt St7). Konkret erzeugt die ECU 10 das Steuerungssignal S3 der Einschaltdauer gemäß dem Stromanweisungswert Iref. In diesem Fall gleicht die ECU 10 den Stromanweisungswert Iref mit dem akzeptablen Wert Ialw (Ialw_flt) ab und erzeugt das Steuerungssignal S3, wenn der Stromanweisungswert Iref größer als der akzeptable Wert Ialw (Ialw_flt) ist.
Als Nächstes gibt die ECU 10 das Steuerungssignal S3 an den DC-DC-Wandler 16 aus (Schritt St8). Das heißt, die ECU 10 begrenzt den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf den akzeptablen Wert Ialw oder weniger gemäß dem gemessenen Wert des Strömungsmessgeräts 13 und steuert den Strom gemäß dem Stromanweisungswert Iref mit Bezug auf die Brennstoffzelle 11.
Als Nächstes gibt die Brennstoffzelle 11 den Strom an den Motor M aus (Schritt St9). Auf diese Weise arbeitet das Brennstoffzellensystem 1.
7 stellt ein Ablaufdiagramm dar, das ein Beispiel der Steuerungsverarbeitung des Ausführungsmarkers Flg nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung angibt. In dem Prozess erfasst die ECU 10 mit einem Zeitnehmer, dass die Bedingung, in der eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt sind, sich für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Die Verarbeitung wird periodisch durchgeführt. Jedes Mal, wenn die Verarbeitung durchgeführt wird, wird der Ausführungsmarker Flg aktualisiert.
Die ECU 10 initialisiert den Ausführungsmarker Flg auf „0“ (Schritt St21). Als Nächstes initialisiert die ECU 10 den Zeitnehmerwert auf „0“ (Schritt St22). Als Nächstes bestimmt die ECU 10, ob die folgenden Bedingungen (1) bis (4) erfüllt sind (Schritt St23). Eine Beschreibung der Bedingungsbestimmung wird vorgenommen. $Mf \geq Mref$
$Iref \geq th$
$Δ Iref \leq W$
$Ialw - Iref \leq Dref$
Mit Bezug auf die Bedingung von Formel (1) bestimmt die ECU 10, ob der Strömungsbetrag Mf der Luft von dem Luftkompressor 12, das heißt der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13, gleich einem vorbestimmten Wert Mref (ein dritter vorbestimmter Wert) oder mehr ist. Somit bestimmt die ECU 10, ob ein ausreichender Betrag der Luft der Brennstoffzelle 11 zugeführt wird.
Wenn der ausreichende Betrag an Luft nicht zugeführt wird, wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle 11 eine intermittierende bzw. diskontinuierliche Operation durchführt, oder wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle 11 die intermittierende Operation gerade beendet hat. In dieser Phase ist der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 viel geringer als während der normalen Operation. Deshalb führt die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nicht durch.
Mit Bezug auf die Bedingung von Formel (2) bestimmt die ECU 10, ob der Stromanweisungswert Iref gleich oder größer als ein Schwellenwert th (ein vierter vorbestimmter Wert) ist. Somit bestimmt die ECU 10 eine hohe oder niedrige Last der Brennstoffzelle 11.
Wenn die Last niedrig ist, ist der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 niedrig. Deshalb ist die Schwankung des Antriebsmoments, die durch die Schwankung des Ausgabestroms verursacht wird, ebenso niedrig. Wenn die Last niedrig ist, wird der Ausgabestrom der Batterie 18 in den Motor M als eine Zugabe eingegeben. Deshalb wird die Schwankung des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 aufgehoben. Und das Antriebsmoment wird stabilisiert. Deshalb führt die ECU 10 in diesem Fall die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nicht durch.
Mit Bezug auf die Bedingung von Formel (3) bestimmt die ECU 10, ob die Änderungsbreite ΔIref des Stromanweisungswerts Iref gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert W (ein erster vorbestimmter Wert) ist. Somit bestimmt die ECU 10 ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der schnellen Änderung des Stromanweisungswerts Iref. Die Änderungsbreite ΔIref wird als eine Differenz zwischen einem vorher erhaltenen Wert und einem momentan erhaltenen Wert berechnet, wenn der Stromanweisungswert Iref zu einem Zeitintervall erhalten wird. Das heißt, die ECU 10 bestimmt, ob die Änderungsbreite ΔIref des Stromanweisungswerts während einer vorbestimmten Zeit gleich oder niedriger als der vorbestimmte Wert W ist.
8 stellt einen Graphen dar, der ein Beispiel der Änderung des Stromanweisungswerts Iref angibt. In 8 gibt die horizontale Achse eine Zeit an und gibt die vertikale Achse einen Stromwert an.
Der Stromanweisungswert Iref wird während einer Periode A1 bei einem konstanten Wert, der gleich oder höher als der Schwellenwert th ist, beibehalten.
Jedoch verringert sich der Stromanweisungswert Iref während einer nächsten Periode A2. In diesem Fall, wenn die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung des akzeptablen Werts Ialw durchführt, wird der Reduzierungsgrad des Stromanweisungswerts Iref reduziert, wie durch den Code Ix angegeben ist. Deshalb wird die Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs beeinflusst. Deshalb führt die ECU 10 in diesem Fall die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nicht durch. Das heißt, die ECU 10 führt die Änderungsunterdrückungsverarbeitung durch, wenn der Anweisungswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant ist.
Mit Bezug auf die Bedingung von Formel (4) bestimmt die ECU 10, ob die Differenz (Ialw - Iref) zwischen dem akzeptablen Wert Ialw und dem Stromanweisungswert Iref gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert Dref (ein zweiter vorbestimmter Wert) ist. Somit bestimmt die ECU 10, ob der Stromanweisungswert Iref nicht in dem Übergangszustand bzw. Einschwingzustand („transient state“) ist und ein Wert in der Nähe des akzeptablen Werts Ialw ist, wie in 4B dargestellt ist.
Wie vorstehend erwähnt, wenn die Differenz zwischen dem akzeptablen Wert Ialw und dem Stromanweisungswert Iref ausreichend groß ist (siehe 4A), schwankt das Antriebsmoment nicht. Deshalb führt die ECU 10 in diesem Fall die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nicht durch.
Die ECU 10 beendet den Prozess, wenn zumindest eine der Bedingungen, die durch die Formeln (1) bis (4) angegeben sind, nicht erfüllt ist (Nein in Schritt St23). Andererseits, wenn alle der Bedingungen, die durch die Formeln (1) bis (4) angegeben sind, erfüllt sind (Ja in Schritt St23), startet die ECU 10 einen Zeitnehmer (Schritt St24). Das heißt, die ECU 10 startet einen Zeitmesser.
Als Nächstes bestimmt die ECU 10, ob alle der Bedingungen, die durch die Formeln (1) bis (4) angegeben sind, erfüllt sind, wie in Schritt St23 (Schritt St25). Die ECU 10 stoppt den Zeitnehmer (Schritt St31) und beendet den Prozess, wenn zumindest eine der Bedingungen, die durch die Formeln (1) bis (4) angegeben sind, nicht erfüllt ist (Nein in Schritt St25). Andererseits, wenn alle der Bedingungen, die durch die Formeln (1) bis (4) angegeben sind, erfüllt sind (Schritt St25), bestimmt die ECU 10, ob der Zeitnehmerwert einen vorbestimmten Wert Tmax erreicht (Schritt St29).
Die ECU 10 führt die Bestimmungsverarbeitung von Schritt St25 wiederholt durch, wenn der Zeitnehmerwert den vorbestimmten Wert Tmax nicht erreicht (Nein in Schritt St29). Andererseits, wenn der Zeitnehmerwert den vorbestimmten Wert Tmax erreicht (Ja in Schritt St29), setzt die ECU 10 den Ausführungsmarker Flg auf „1“ (Schritt St30).
Das heißt, die ECU 10 setzt den Ausführungsmarker Flg auf „1“, wenn der Zustand, in dem jede der Bedingungen von Schritt St25 erfüllt ist, sich für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, bis der Zeitnehmerwert den vorbestimmten Wert Tmax erreicht. Deshalb führt die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Werts für eine vorbestimmte Zeit in Schritt St16 von 6 durch, wenn sich ein Zustand für eine vorbestimmte Periode fortsetzt. Der Zustand umfasst, dass die Änderungsbreite des Stromanweisungswerts Iref während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert W ist, die Differenz zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert Dref ist, der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 größer als ein vorbestimmter Wert Mref ist und der Stromanweisungswert Iref gleich oder mehr als der Schwellenwert th ist.
Deshalb führt die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung nach einem Bestimmen eines Zustands durch, in dem die Änderungsunterdrückungsverarbeitung notwendig ist. Die Reihenfolge der Bestimmungsverarbeitungen der Bedingungen, die durch Schritte St23 und St25 angegeben sind, ist nicht begrenzt.
Als Nächstes stoppt die ECU 10 den Zeitnehmer (Schritt St31) und der Prozess endet. Auf diese Weise wird der Steuerungsprozess des Ausführungsmarkers Flg der Änderungsunterdrückungsverarbeitung durchgeführt. Wenn die Änderung des akzeptablen Werts Ialw das Antriebsmoment des Fahrzeugs stark beeinflusst, auch wenn der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 niedrig ist, kann die ECU 10 die Bestimmung der Bedingungen (1) und (2) in Schritten St23 und St25 weglassen.
Wenn die Änderungsunterdrückungsverarbeitung durchgeführt wird, kann der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung größer sein als der akzeptable Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung. In diesem Fall, wenn der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung übermäßig größer ist als der akzeptable Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung, wird ein großer Strom, der nicht dem Zuführbetrag der Luft entspricht, für die Brennstoffzelle angefordert. Deshalb ist der Zustand, in dem der akzeptable Wert Ialw_flt größer als der akzeptable Wert Ialw ist, nicht wünschenswert.
Und so ist es während der Änderungsunterdrückungsverarbeitung wünschenswert, dass die ECU 10 den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf einen kleineren Wert oder weniger eines Werts, bei dem ein vorbestimmter Wert α zu dem akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung (nachstehend als ein korrigierter Wert bezeichnet) hinzugefügt wird, und des akzeptablen Werts Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung begrenzt. In diesem Fall schaltet die ECU 10 die obere Grenze des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 zwischen einem korrigierten Wert (Ialw + α) des akzeptablen Werts Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung und dem akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung um.
9 stellt ein Beispiel des Umschaltens der oberen Grenze des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 dar. In 9 gibt eine horizontale Achse eine Zeit an und gibt eine vertikale Achse einen Stromwert an. Eine durchgezogene Linie gibt den akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an. Eine gestrichelte Linie gibt den korrigierten Wert (Ialw + α) des akzeptablen Werts Ialw nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an. Eine strichpunktierte Linie gibt den akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an. Die Zeit Ton gibt einen Startzeitpunkt der Änderungsunterdrückungsverarbeitung an.
Während einer Periode A3 nach dem Startzeitpunkt Ton ist der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung niedriger als der korrigierte Wert des akzeptablen Werts Ialw. Deshalb begrenzt die ECU 10 den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf den akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung oder weniger. Während einer nächsten Periode A4 ist der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung jedoch größer als der korrigierte Wert des akzeptablen Werts Ialw. Deshalb, wie durch einen Pfeil angegeben ist, wird der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf den korrigierten Wert des akzeptablen Werts Ialw oder weniger begrenzt. Somit wird der Stromwert, der für die Brennstoffzelle 11 angefordert wird, reduziert.
10 stellt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer Umschaltverarbeitung der oberen Grenze des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 dar. Zum Beispiel wird die Verarbeitung in der Erzeugungsverarbeitung (Schritt St7) des Steuerungssignals S3, die in 6 dargestellt ist, ausgeführt.
Die ECU 10 vergleicht den korrigierten Wert (Ialw + α) des akzeptablen Werts Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung mit dem akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung (Schritt St41). Die ECU 10 begrenzt den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf den akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung oder weniger (Schritt St42), wenn Ialw_flt ≤ Ialw + α erfüllt ist (Ja in Schritt St41). Das heißt, die ECU 10 begrenzt den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf den akzeptablen Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung oder weniger, wenn der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung gleich oder weniger als ein Wert ist, bei dem der vorbestimmte Wert α zu dem akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung addiert ist.
Andererseits, wenn Ialw_flt > Ialw + α erfüllt ist (Nein in Schritt St41), begrenzt die ECU 10 den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf den korrigierten Wert des akzeptablen Werts Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung oder weniger (Schritt St43). Das heißt, die ECU 10 begrenzt den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf einen Wert, bei dem der vorbestimmte Wert α zu dem akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung addiert ist, oder weniger als der Wert, wenn der akzeptable Wert Ialw_flt nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung größer als der Wert ist, bei dem der vorbestimmte Wert α zu dem akzeptablen Wert Ialw vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung addiert ist. Auf diese Weise wird die obere Grenze des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 umgeschaltet.
Die ECU 10 erzeugt das Steuerungssignal S3 gemäß der oberen Grenze, die durch die vorstehend erwähnte Verarbeitung bestimmt wird, und gibt das Steuerungssignal S3 an den DC-DC-Wandler 16 aus. Somit wird der Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 reduziert.
Wie vorstehend erwähnt umfasst das Brennstoffzellensystem 1 die Brennstoffzelle 11, den Luftkompressor 12, das Strömungsmessgerät 13 und die ECU 10. Die Brennstoffzelle 11 gibt den Strom an den Motor M zum Antreiben des Fahrzeugs aus. Der Luftkompressor 12 führt die Luft an die Brennstoffzelle 11 zu.
Das Strömungsmessgerät 13 misst den Strömungsbetrag der Luft von dem Luftkompressor 12. Die ECU 10 regelt den Luftkompressor 12, so dass der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 zu dem Sollwert konvergiert. Die ECU 10 bestimmt den akzeptablen Wert Ialw gemäß dem gemessenen Wert, begrenzt den Strom, der von der Brennstoffzelle 11 ausgegeben wird, auf den akzeptablen Wert Ialw oder weniger und führt eine Verarbeitung durch, bei der der Ausgabestrom gemäß dem Stromanweisungswert Iref gesteuert wird, mit Bezug auf die Brennstoffzelle 11.
Die ECU 10 führt die Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw während einer vorbestimmten Zeit durch, wenn sich die Bedingung, dass die Änderungsbreite des Stromanweisungswerts Iref während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert W ist, und die Differenz zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert Dref ist, für eine vorbestimmte Periode fortsetzt.
Mit der vorstehend erwähnten Struktur regelt die ECU 10 den Luftkompressor 12, so dass der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 zu dem Sollwert konvergiert. Deshalb schwankt der gemessene Wert.
Die ECU 10 begrenzt den Ausgabestrom der Brennstoffzelle 11 auf den akzeptablen Wert Ialw gemäß dem gemessenen Wert oder weniger als der akzeptable Wert Ialw, und steuert den Ausgabestrom gemäß dem Stromanweisungswert Iref mit Bezug auf die Brennstoffzelle 11. Deshalb wird eine Reduzierung der Ausgabespannung der Brennstoffzelle 11, die durch einen Mangel eines Luftzuführbetrags verursacht wird, unterdrückt, und der Strom gemäß einer Anforderung wird von der Brennstoffzelle 11 extrahiert.
Weiterhin führt die ECU 10 die Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw durch, wenn sich die Bedingung, dass die Änderungsbreite des Stromanweisungswerts Iref während einer vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als ein vorbestimmter Wert W ist, und die Differenz zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert Dref ist, für eine vorbestimmte Periode fortsetzt. Deshalb wird die Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw während der vorbestimmten Zeit reduziert, wenn ein Anweisungswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant ist und der akzeptable Wert Ialw gemäß dem gemessenen Wert schwankt.
Die Brennstoffzelle 11 gibt einen Strom an den Motor M zum Antreiben des Fahrzeugs aus. Deshalb, wenn die Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw reduziert ist, wird die Schwankung des Antriebsmoments des Motors M reduziert.
Das Steuerungsverfahren des Brennstoffzellensystems 1 des Ausführungsbeispiels umfasst die folgenden Schritte:

(1) Einen Schritt des Zuführens von Sauerstoff zu der Brennstoffzelle 11 von dem Luftkompressor 12.
(2) Einen Schritt des Messens des Strömungsbetrags der Luft von dem Luftkompressor 12 durch das Strömungsmessgerät 13.
(3) Einen Schritt des Ausgebens des Stroms von der Brennstoffzelle 11 an den Motor M zum Antreiben des Fahrzeugs.
(4) Einen Schritt des Regelns des Luftkompressors 12, so dass der gemessene Wert des Strömungsmessgeräts 13 zu dem Sollwert konvergiert.
(5) Einen Schritt des Bestimmens des akzeptablen Werts Ialw gemäß dem gemessenen Wert.
(6) Einen Schritt des Begrenzens des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 11 zu dem akzeptablen Wert Ialw oder weniger und Steuern des Ausgabestroms gemäß dem Stromanweisungswert Iref mit Bezug auf die Brennstoffzelle 11.
(7) Einen Schritt des Durchführens der Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Werts Ialw während einer vorbestimmten Zeit, wenn sich die Bedingung, dass die Änderungsbreite des Stromanweisungswerts Iref während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert W ist, und die Differenz zwischen dem Stromanweisungswert Iref und dem akzeptablen Wert Ialw gleich oder weniger als der vorbestimmte Wert Dref ist, für eine vorbestimmte Periode fortsetzt.

Ein Steuerungsverfahren des Brennstoffzellensystems 1 weist die gleichen Merkmale auf wie das Brennstoffzellensystem 1. Deshalb weist das Steuerungsverfahren die gleiche Funktion und den gleichen Effekt auf wie die erwähnte Struktur.
Obwohl manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie beansprucht, variiert oder verändert werden.

Claims

Brennstoffzellensystem (1), mit: einer Brennstoffzelle (11), die einen Strom an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgibt; einer Zuführeinheit (12), die Oxidationsgas an die Brennstoffzelle (11) zuführt; einer Strömungsbetragmesseinheit (13), die einen Strömungsbetrag des Oxidationsgases von der Zuführeinheit (12) misst; und einer Steuerung (10), die die Zuführeinheit (12) regelt, so dass ein gemessener Strömungsbetragwert der Strömungsbetragmesseinheit (13) zu einem Sollströmungsbetragwert konvergiert, wobei: die Steuerung (10) einen akzeptablen Stromwert gemäß dem gemessenen Strömungsbetragwert bestimmt; die Steuerung (10) den Strom, der durch die Brennstoffzelle (11) ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert oder weniger begrenzt und den Strom gemäß einem angeforderten Stromwert der Brennstoffzelle (11) steuert; und die Steuerung (10) eine Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während einer vorbestimmten Zeit durchführt, wenn sich eine Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass eine Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als ein erster vorbestimmter Wert ist, und eine Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Strom gleich oder weniger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.
Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung die Änderungsunterdrückungsverarbeitung durchführt, bei der der akzeptable Stromwert beim Start der Änderungsunterdrückungsverarbeitung als ein Anfangswert verwendet wird.
Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung die Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren der Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während der vorbestimmten Zeit durchführt, wenn sich die Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass die Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich oder weniger als ein erster vorbestimmter Wert ist, die Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Stromwert gleich oder weniger als der zweite vorbestimmte Wert ist, der gemessene Strömungsbetragwert größer als ein dritter vorbestimmter Wert ist und der angeforderte Stromwert gleich oder mehr als ein vierter vorbestimmter Wert ist.
Brennstoffzellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Änderungsunterdrückungsverarbeitung die Steuerung den Strom, der durch die Brennstoffzelle ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung oder weniger begrenzt, wenn der akzeptable Stromwert nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung gleich oder weniger als ein Wert ist, bei dem ein vorbestimmter Wert zu dem akzeptablen Stromwert vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung hinzugefügt wird, und den Strom, der durch die Brennstoffzelle ausgegeben wird, auf den oder weniger als den Wert begrenzt, bei dem der vorbestimmte Wert zu dem akzeptablen Wert vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung hinzugefügt wird, wenn der akzeptable Wert nach der Änderungsunterdrückungsverarbeitung größer als der Wert ist, bei dem der vorbestimmte Wert zu dem akzeptablen Wert vor der Änderungsunterdrückungsverarbeitung hinzugefügt wird.
Steuerungsverfahren eines Brennstoffzellensystems, wobei das Verfahren aufweist: Zuführen eines Oxidationsgases an eine Brennstoffzelle (11) von einer Zuführeinheit (12); Messen eines Strömungsbetrags des Oxidationsgases von der Zuführeinheit (12) durch eine Strömungsbetragmesseinheit (13); Ausgeben eines Stroms von der Brennstoffzelle (11) an einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs; Regeln der Zuführeinheit (12), so dass ein gemessener Strömungsbetragwert der Strömungsbetragmesseinheit (13) zu einem Sollströmungsbetragwert konvergiert; Bestimmen eines akzeptablen Stromwerts gemäß dem gemessenen Strömungsbetragwert; Begrenzen des Stroms, der durch die Brennstoffzelle (11) ausgegeben wird, auf den akzeptablen Stromwert oder weniger und Steuern des Stroms gemäß einem angeforderten Stromwert der Brennstoffzelle (11); und Durchführen einer Änderungsunterdrückungsverarbeitung zum Reduzieren einer Änderungsbreite des akzeptablen Stromwerts während einer vorbestimmten Zeit, wenn sich eine Bedingung für eine vorbestimmte Periode fortsetzt, wobei die Bedingung umfasst, dass eine Änderungsbreite des angeforderten Stromwerts während der vorbestimmten Zeit gleich einem ersten vorbestimmten Wert oder weniger ist, und eine Differenz zwischen dem angeforderten Stromwert und dem akzeptablen Stromwert gleich oder weniger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.