DE102015207072A1 - Steuerverfahren und -system eines brennstoffzellensystems - Google Patents

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Abstract

Ein Steuerverfahren und -System eines Brennstoffzellensystems sind vorgesehen. Das Steuerverfahren umfasst ein Ableiten der Spannung eines Brennstoffzellenstapels durch Laden einer Hochspannungsbatterie. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels durch Verbinden einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel, was durchgeführt wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels, die durch den ersten Ableitungsprozess verringert wird, kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Steuerverfahren und -System eines Brennstoffzellensystems und insbesondere ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems, das eine Verschlechterung eines Brennstoffzellenstapels verhindert und einen Fehler in einer Last zum Ableiten einer Restspannung des Brennstoffzellenstapels diagnostiziert.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Brennstoffzellensystem, das anwendbar ist bei einem Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug, eine Art eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, besteht aus einem Brennstoffzellenstapel zum Erzeugen von elektrischen Strom aus einer elektrochemischen Reaktion von Reaktionsgasen; einem Wasserstoffversorgungssystem, das eingerichtet ist, um Wasserstoff als Brennstoff an einen Brennstoffzellenstapel zuzuführen; ein Luftversorgungssystem, das eingerichtet ist, um Gas einschließlich Sauerstoff als ein Oxidationsmittel in elektrochemischen Reaktionen zuzuführen; und ein Wärme- und Wasser-Management-System, das eingerichtet ist, um Wasser zu leiten und um eine optimale Brennstoffzellenstapeltemperatur zum Antreiben durch Abgabe von Wärme, die ein Nebenprodukt der elektrochemischen Reaktionen darin darstellt, beizubehalten.
  • 1 zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht, die ein gesamtes Brennstoffzellensystem darstellt. Wie in 1 gezeigt, kann das Brennstoffzellensystem 100 umfassen einen Brennstoffzellenstapel 10, eine Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, ein Luftgebläse 30, eine Befeuchtungsvorrichtung (Befeuchter) 40, Luftabsperrventile 35 und 45 in einem Einlass und Auslass, ein Ablassventil 42, ein Spülventil 44, einen Wasserabscheider 50, eine Wasserstoffrückführungsvorrichtung 55, ein Wasserstoffversorgungsventil 57, einen Kühler 60 und ein Thermostat 65. Die Luftabsperrventile 35 und 45 in dem Einlass und Auslass können ein Einströmen von Luft zu dem Brennstoffzellenstapel verhindern, nachdem ein Brennstoffzellenfahrzeug abgeschaltet ist. Das Ablassventil 42 ist in einer Wasserstoffaustragsleitung angeordnet, um erzeugtes Wasser an einer Anode zu entfernen, und das Spülventil 44 stellt Wasserstoffkonzentrationen an der Anode ein und trägt Wasserstoff an einen Luftauslass aus, um die Luft zu verdünnen.
  • Die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, die die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 verringert, um die Spannung abzuleiten, ist mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden, während das Brennstoffzellenfahrzeug abgeschaltet wird, und nachdem das Brennstoffzellenfahrzeug abgeschaltet ist, um Sauerstoff innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 zu entfernen. Der in den Brennstoffzellenstapel 10 strömende Sauerstoff wird mit restlichem Wasserstoff der Anode entfernt, da die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 Strom verbraucht. Jedoch kann unzureichend Wasserstoff einen vollständigen Verbrauch des Sauerstoffs ausschließen, und somit wird ein Aufweckverfahren verwendet, um periodisch Wasserstoff an die Anode zuzuführen.
  • Mit anderen Worten erfordert das Brennstoffzellensystem 100 im Gegensatz zu einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ein Nachbearbeitungsverfahren, das die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 verringert, indem Restluft innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 entfernt wird, nachdem das Brennstoffzellenfahrzeug abgeschaltet ist. Das Nachbearbeitungsverfahren verhindert eine Verschlechterung des Brennstoffzellenstapels 10, um das Risiko einer Gefährdung durch hohe Spannungen zu vermeiden. Wenn eine Spannung gebildet wird, da Sauerstoff an der Anode vorhanden ist, kann eine Kohlenstoffkorrosion an einer Kathode auftreten. Demzufolge ist es erforderlich, den Sauerstoff innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 zu entfernen und das zusätzliche Einströmen von Sauerstoff zu verhindern. Wenn zusätzlicher Sauerstoff in den Brennstoffzellenstapel strömt, ist ein Entfernen des Sauerstoffs erforderlich. Infolgedessen, wenn ein Fahrzeug abgeschaltet wird, stoppt das System die Zufuhr von Sauerstoff, verbraucht absichtlich den restlichen Sauerstoff für einen Laststrom unter Verwendung der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 und verringert die Spannung.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren und -System eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen, die eine Spannung des Brennstoffzellenstapels unter Verwendung einer Batterie und einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung verringern können und eine Störung der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung diagnostizieren können.
  • Ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann umfassen: Ableiten der Spannung eines Brennstoffzellenstapels durch Laden einer Hochspannungsbatterie; und Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels durch Verbinden einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist, wenn die Spannung abgeleitet wird.
  • Wenn die Hochspannungsbatterie nicht geladen werden darf, wenn ein Unfall des Brennstoffzellenfahrzeugs erfasst wird oder wenn eine Zeitdauer für eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels, um eine vorgegebene erste Referenzspannung zu erreichen, größer als eine vorgegebene erste Referenzzeitdauer ist, kann ein Laden der Hochspannungsbatterie gestoppt werden und das zweite Ableiten kann durchgeführt werden. Die Hochspannungsbatterie wird möglicherweise unter bestimmten Umständen nicht geladen, einschließlich der Fälle, wenn die Hochspannungsbatterie kaputtgeht, ein mit der Hochspannungsbatterie verbundener Leistungswandler kaputtgeht, ein Ladezustand (state of charge – SOC) der Hochspannungsbatterie größer als ein vorgegebener SOC ist oder eine Leistungsquelle für das Laden der Hochspannungsbatterie unzureichend ist. Wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, wenn eine Spannung des Brennstoffzellenstapels verringert wird, so dass die kleiner als eine vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) ist, kann der zweite Ableitungsprozess beendet werden.
  • Das Steuerverfahren kann ferner umfassen ein Einstellen einer Spannung eines Hauptbusanschlusses, der zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Wechselrichter angeordnet ist, auf eine akzeptable minimale Spannung (V3), um zu verhindern, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels an Lasten mit Ausnahme der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung bereitgestellt werden, bis eine Spannung des Brennstoffzellenstapels eine vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) erreicht, gemäß der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung. Die Einstellung der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) kann die Spannung des Hauptbusanschlusses auf einem Anfangswert halten, und wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels die vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) erreicht, kann die Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) herabgesetzt werden.
  • Die Einstellung der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) kann die Spannung des Hauptbusanschlusses größer als eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels halten. Darüber hinaus kann die Einstellung der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) ein Trennen des Brennstoffzellenstapels von dem Hauptbusanschluss durch Ausschalten eines Hauptrelais vor einem Verbinden mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung umfassen. Die akzeptable minimale Spannung (V3) kann kleiner als die erste Referenzspannung und größer als eine minimale Spannung zum Betreiben eines mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Leistungswandlers oder von mit dem Hauptbusanschluss verbundenen Hochspannungskomponenten sein.
  • Vor dem ersten Ableitungsprozess kann das Steuerverfahren ferner ein Stoppen der Zufuhr von Luft an den Brennstoffzellenstapel nach Erhöhen der Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als die erste Referenzspannung durch Zuführen von Luft an den Brennstoffzellenstapel umfassen. Vor dem zweiten Ableitungsprozess kann das Steuerverfahren ferner ein Trennen des Brennstoffzellenstapels von einem zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Inverter angeordneten Hauptbusanschluss durch Ausschalten eines Hauptrelais umfassen.
  • Ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann umfassen: Verbinden einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel; und Diagnostizieren eines Betriebs der angeschlossenen Brennstoffzellen-Lastvorrichtung. Zusätzlich kann das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung umfassen ein Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf zumindest einem aus: einem von dem Brennstoffzellenstapel abgegebenen Strom, einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Strom und einer Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels.
  • Das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung kann ferner umfassen ein Diagnostizieren, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausfällt, wenn eine Differenz zwischen einem eingestellten Stromwert und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert oder eine Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert und einem Wert des Ausgangsstromes des Brennstoffzellenstapels jeweils größer als vorgegebene Toleranzen ist, wobei der eingestellte Stromwert basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels als auch einem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung berechnet wird. Die Toleranzen können jeweils basierend auf einer Auflösung eines Sensors, der den in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert erfasst, und einer Auflösung eines Sensors, der eingerichtet ist zum Erfassen des Ausgangsstromwertes des Brennstoffzellenstapels, vorbestimmt werden.
  • Das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels kann umfassen ein Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels eine bestimmte Spannung erreicht, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, als auch einer Referenzzeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht. Die Referenzzeit kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, einem Wassergehalt des Brennstoffzellenstapels, einem Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels oder der Spannung des Brennstoffzellenstapels in dem Moment, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, variieren.
  • Das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels kann umfassen ein Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, als auch einer Referenzspannung, die der Brennstoffzellenstapel nach der bestimmten Zeitdauer unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht. Die Referenzspannung kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, einem Wassergehalt des Brennstoffzellenstapels, einem Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels oder der Spannung des Brennstoffzellenstapels in dem Moment, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, variieren.
  • Zusätzlich kann das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung durchgeführt werden basierend auf zumindest einem aus: einem von dem Brennstoffzellenstapel abgegebenen Strom und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Strom, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als eine vorgegebene Spannung ist. Das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung kann auch durchgeführt werden auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene Spannung ist.
  • Die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung kann mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden werden, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung ist, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels durch Laden einer Hochspannungsbatterie abgeleitet wird; und das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung kann beendet werden, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels auf weniger als eine vorgegebene zweite Referenzspannung verringert wird. Die vorgegebene Spannung kann größer als die vorgegebene zweite Referenzspannung und weniger als die vorgegebene erste Referenzspannung sein.
  • Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als die vorgegebene Spannung ist, wenn eine Differenz zwischen einem eingestellten Stromwert und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert oder eine Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert und einem Wert eines Ausgangsstromes des Brennstoffzellenstapels jeweils größer als vorgegebene Toleranzen ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausgefallen ist, wobei der eingestellte Stromwert basierend auf der Spannung des Brennstoffzellenstapels und einem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung berechnet wird. Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als die vorgebebene Spannung ist, kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels eine bestimmte Spannung von einem Startzeitpunkt der Diagnose erreicht, als auch einer Referenzzeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht, diagnostiziert werden.
  • Die Referenzzeit kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, eines Wassergehalts des Brennstoffzellenstapels, eines Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels oder der Spannung des Brennstoffzellenstapels in dem Moment, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, variieren. Die vorgegebene Spannung kann größer als die bestimmte Spannung sein. Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapel kleiner als die vorgegebene Spannung ist, kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn eine bestimmte Zeitdauer von dem Startzeitpunkt der Diagnose verstrichen ist, als auch auf einer Referenz-Sollspannung, wenn die bestimmte Zeitdauer unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung verstrichen ist, diagnostiziert werden.
  • Die Referenzspannung kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, eines Wassergehalts des Brennstoffzellenstapels, eines Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels oder der Spannung des Brennstoffzellenstapels in dem Moment, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, variieren. Die vorgegeben Spannung kann größer als die Referenzspannung sein. Das Steuerverfahren kann ferner, wenn das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung beendet ist, ein Speichern von Ergebnissen basierend auf der Beendigung der Diagnose in einem Speicher umfassen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Steuerverfahren des Brennstoffzellensystems die Haltbarkeit des Brennstoffzellensystems durch Ableiten von restlichem Sauerstoff des Brennstoffzellenstapels verbessern. Zusätzlich kann das Verfahren ein Risiko einer Gefährdung durch hohe Spannungen durch Verringern der Spannung des Brennstoffzellenstapels herabsetzen. Das Verfahren kann ebenfalls die Stabilität beim Neustarten des Fahrzeugs aufrechterhalten und kann die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen:
  • 1 eine beispielhafte schematische Ansicht, die ein Brennstoffzellensystem gemäß dem Stand der Technik insgesamt darstellt;
  • 2 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung;
  • 3 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes eines Brennstoffzellensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4A und 4B beispielhafte Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 5 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes von einem Brennstoffzellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes von einem Brennstoffzellensystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7A und 7B beispielhafte Ansichten, die einen Prozess zum Ableiten der Spannung eines Brennstoffzellenstapels unter Verwendung einer Hochspannungsbatterie beziehungsweise einen Prozess zum Deaktivieren des Prozesses zum Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels unter Verwendung der Hochspannungsbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 8 einen beispielhaften Graphen, der Änderungen der Spannung und des Stromes mit der Zeit, wenn eine Brennstoffzelle abgeschaltet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung unter Verwendung eines Stromwertes, der durch einen in 5 gezeigten ersten Stromsensor erfasst wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 10 ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung unter Verwendung eines Stromwertes, der durch einen in 6 gezeigten zweiten Stromsensor erfasst wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 11A und 11B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Graphen, die, wenn eine Brennstoffzellen-Lastvorrichtung in einem normalen Betrieb steht und wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausfällt, eine Zeit darstellen, die benötigt wird, um eine bestimmte Spannung beziehungsweise eine Spannung nach einer bestimmten Zeitdauer gemäß Änderungen der Spannung eines Brennstoffzellenstapels zu erreichen;
  • 12 ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 14 und 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der aus anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Obwohl das Ausführungsbeispiel derart beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
  • Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
  • Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
  • Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, wird der Begriff ”ungefähr/in etwa”, wie er hierin verwendet wird, derart verstanden, dass er innerhalb eines Bereichs mit normgemäßer Toleranz im Stand der Technik liegt, zum Beispiel innerhalb 2 Standardabweichungen der Mittelwerte. ”Ungefähr/in etwa” kann derart verstanden werden, dass es innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Werts liegt. Soweit es sich nicht anderweitig aus dem Kontext ergibt, werden alle hierin bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff ”ungefähr/in etwa” verändert.
  • Spezifische strukturelle oder funktionelle Beschreibungen in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in der vorliegenden Beschreibung oder Anmeldung offenbart sind, sind nur zur Veranschaulichung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Beschreibungen können in verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als auf die in der Beschreibung oder Anwendung beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt angesehen werden.
  • Es werden bestimmte Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen dargestellt und im Detail in der Beschreibung oder Anmeldung beschrieben, weil die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verschiedene Formen und Modifikationen aufweisen können. Es versteht sich jedoch, dass es keine Absicht gibt, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen zu beschränken, es aber beabsichtigt wird, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst sind, abzudecken.
  • Obwohl die Begriffe ”erste”, ”zweite”, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, sollten diese Elemente durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem weiteren Element zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden und in ähnlicher Weise könnte ein zweites Element als ein erstes Element bezeichnet werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”gekoppelt” oder ”verbunden” ist, es mit dem anderen Element direkt gekoppelt oder verbunden sein kann oder dazwischen angeordnete Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”direkt gekoppelt” oder ”direkt verbunden” ist, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in ähnlicher Art und Weise ausgelegt werden (beispielsweise ”zwischen” im Vergleich zu ”direkt zwischen”, ”benachbart” im Vergleich zu ”direkt benachbart”, usw.).
  • Wenn nichts anderes angegeben ist, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) dieselbe Bedeutung wie jene, die üblicherweise von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Es versteht sich ferner, dass Begriffe, wie jene, die in häufig verwendeten Wörterbüchern definiert sind, derart ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung aufweisen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext des Standes der Technik konsistent ist und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne ausgelegt werden, sofern dies nicht ausdrücklich hierin bestimmt wird.
  • Es wird nun Bezug genommen auf die Zeichnungen, in denen die gleichen Bezugszeichen überall in den verschiedenen Zeichnungen verwendet werden, um die gleichen oder ähnlichen Komponenten zu bezeichnen.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung, und 3 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes eines Brennstoffzellensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 und 3 gezeigt, kann ein Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystem für ein Fahrzeug umfassen: eine Brennstoffzelle 10 als eine Hauptleistungsquelle und eine Hochspannungsbatterie (Hauptbatterie) 220 als eine Hilfsleistungsquelle, die über einen Hauptbusanschluss 211 parallel miteinander verbunden sein können; einen bidirektionalen Gleichstrom-Gleichstrom-(DC/DC)Wandler (z. B. BHDC: Bidirektionaler Hochspannungs-DC/DC-Wandler) 221, der mit der Hochspannungsbatterie 220 verbunden ist, um die Ausgangsleistung der Hochspannungsbatterie 220 einzustellen; einen Wechselrichter (Inverter) 231, der verbunden ist mit dem Hauptbusanschluss 211 an der Ausgangsseite von sowohl der Brennstoffzelle 10 als auch der Hochspannungsbatterie 220; einen Antriebsmotor 232, der mit dem Inverter 231 verbunden ist; eine Hochspannungslast 233 innerhalb des Fahrzeugs, mit Ausnahme des Inverters 231 und des Antriebsmotors 232; eine Niederspannungsbatterie (Hilfsbatterie) 240 und eine Niederspannungslast 241; einen Niederspannungs-DC/DC-Wandler (z. B. LDC: Niederspannungs-DC/DC-Wandler) 242, der die Niederspannungsbatterie 240 mit dem Hauptbusanschluss 211 verbindet, der eingerichtet ist, um eine Hochspannung in eine Niederspannung umzuwandeln; und eine Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20.
  • Hierbei können sowohl die Brennstoffzelle 10 als eine Hauptleistungsquelle als auch die Hochspannungsbatterie 220 als eine Hilfsleistungsquelle über den Hauptbusanschluss 211 mit systeminternen Lasten, wie der Inverter 231, der Antriebsmotor 232, usw., parallel verbunden werden. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 221, der mit der Hochspannungsbatterie verbunden ist, kann mit dem Hauptbusanschluss 211 an der Ausgangseite der Brennstoffzelle 10 verbunden werden, und demzufolge kann es möglich sein, die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 10 und der Hochspannungsbatterie 220 durch Einstellen einer Spannung des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 221 einzustellen (z. B. eine Ausgangsspannung an den Hauptbusanschluss).
  • Die Brennstoffzelle 10 kann umfassen eine Diode 213 an einem Ausgangsanschluss derselben, um einen Rückstrom zu verhindern, und ein Relais 214, um wahlweise die Brennstoffzelle 10 mit dem Hauptbusanschluss 211 zu verbinden. Das Relais 214 kann in dem in 2 gezeigten Leistungsnetz angeordnet sein, aber muss nicht notwendigerweise in dem in 3 gezeigten Leistungsnetz angeordnet sein. Das Relais 214 in 2 kann eingerichtet sein, um die Brennstoffzelle 10 mit dem Hauptbus während des Leerlauf-Stopp-/Neustart-Prozesses des Brennstoffzellensystems und während des Fahrens des Fahrzeugs unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzelle 10 zu verbinden (z. B. Betrieb ohne Fehler) und um die Brennstoffzelle 10 von dem Hauptbus nach dem Ausschalten der Zündung (key off) des Fahrzeugs (z. B. normales Abschalten) oder einer Notabschaltung zu trennen. Die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 kann eine Last zum Ableiten einer Spannung der Brennstoffzelle nach der Inbetriebnahme und Abschaltung der Brennstoffzelle sein. Die Brennstoffzelle 10 und die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 können über ein Brennstoffzellen-Lastrelais 25 miteinander verbunden sein.
  • Das Brennstoffzellensystem in 3 eliminiert das Relais 214, weshalb es demzufolge möglich sein kann, die Kosten für das Relais zu vermeiden und die von dem Betrieb des Relais 214 verursachten Geräusche zu vermeiden. Jedoch, um eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle abzuschalten, was eine Rolle des Relais 214 in 2 darstellt, sollte das System eine Spannung des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 221 größer als eine Leerlaufspannung des Brennstoffzellenstapels und eine Grenzlast von sowohl der Hochspannungslast 233 als auch der Niederspannungslast 241 innerhalb einer zulässigen Ausgangsleistung der Hochspannungsbatterie ohne das Relais 214 halten. Zusätzlich, um eine Zeit zu verringern, die erforderlich ist, um eine Hochspannung zu bilden, wenn die Brennstoffzelle abschaltet, ist es erforderlich, dass die Spannung abgeleitet wird. Wenn das Relais 214 in dem System umfasst ist, kann es möglich sein, durch Abschalten des Relais 214 zu verhindern, dass eine Hochspannung in dem Busanschluss gebildet wird.
  • 4A und 4B zeigen beispielhafte Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. 4 stellt ein Steuerverfahren dar, in dem das Brennstoffzellensystem ein Hauptrelais 214 umfassen kann, das eingerichtet ist, um zu verhindern, dass eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle an einen Hauptbusanschluss bereitgestellt wird, während 4B ein Steuerverfahren darstellt, in dem das Brennstoffzellensystem das Hauptrelais 214 nicht umfasst. Insbesondere kann eine Brennstoffzellensteuerung (fuel cell controller – FCU) eingerichtet sein, um die jeweiligen Schritte in dem Flussdiagramm auszuführen, oder mehrere Steuerungen/Regler für jede Komponente innerhalb des Brennstoffzellensystems, die mit der Brennstoffzellensteuerung in Verbindung stehen, können eingerichtet sein, um den Prozess auszuführen.
  • Unter Bezugnahme auf 4A und 4B, wenn das Brennstoffzellensystem 100 abgeschaltet wird (S401), kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob eine Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist (S403). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist, kann Luft an den Brennstoffzellenstapel 10 zugeführt werden (S405) und die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kann erhöht werden, bis die Spannung größer als die erste Referenzspannung (V1) ist (S407), und dann kann die Zufuhr von Luft an den Brennstoffzellenstapel beendet werden (S409). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als die erste Referenzspannung (V1) ist, kann verhindert werden, dass Luft an den Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, und der Prozess zum Zuführen von Luft kann beendet werden (S409).
  • Mit anderen Worten kann ein Stoppen der Zufuhr von Luft unabhängig von der Spannung der Brennstoffzelle durchgeführt werden, aber wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Wesentlichen niedrig ist, kann die Steuerung eingerichtet sein, um Luft an den Brennstoffzellenstapel 10 zuzuführen, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als die erste Referenzspannung (V1) zu erhöhen und dann die Zufuhr von Luft zu stoppen. Wenn die Brennstoffzelle während des Leerlauf-Stopp-Prozesses abgeschaltet wird, ist die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 bereits niedrig, und somit kann es schwierig sein, einen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 zu diagnostizieren. Zum Diagnostizieren, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung betrieben wird, kann es erforderlich sein, die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung in einem Zustand zu betreiben, in dem die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 so hoch wie ein bestimmtes Maß ist. Demzufolge, nachdem Luft an den Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels auf ein bestimmtes Maß zu erhöhen, kann die Zufuhr von Luft gestoppt werden.
  • Nach Stoppen der Zufuhr von Luft kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Hochspannungsbatterie 220 geladen werden darf, oder ob der Unfall des Brennstoffzellenfahrzeugs nicht aufgetreten ist (S411). Ob die Hochspannungsbatterie 220 geladen werden darf, kann basierend auf zumindest einer Bedingung bestimmt werden, die ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus: ob die Hochspannungsbatterie 220 ausgefallen ist, ob der bidirektionale DC/DC-Wandler 221, der mit der Hochspannungsbatterie 220 verbunden ist, ausgefallen ist, ob der SOC (State of Charge – Ladezustand) der Hochspannungsbatterie 220 größer als ein vorgegebener SOC ist, und ob eine Leistungsquelle für das Laden der Hochspannungsbatterie 220 unzureichend ist.
  • In Erwiderung auf das Bestimmen, dass die Hochspannungsbatterie 220 geladen werden darf, kann die Spannung des Brennstoffzellenstapels durch das Laden der Hochspannungsbatterie 220 verbraucht werden und somit kann die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 verringert werden (S413). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 verringert ist, kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist oder ob eine Ladezeit der Hochspannungsbatterie 220 größer als eine vorgegebene Zeitdauer (T1) ist (S415). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist oder wenn die Ladezeit der Hochspannungsbatterie 220 größer als die vorgegebene Zeitdauer (T1) ist, kann das Laden der Hochspannungsbatterie gestoppt werden (S417).
  • Wie in 4B gezeigt ist, für das System, das das Hauptrelais 214 umfasst, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene erste Referenzspannung ist oder wenn die Ladezeit der Hochspannungsbatterie größer als die vorgegebene Zeitdauer (T1) ist, kann der Brennstoffzellenstapel 10 von dem Hauptbusanschluss 211 durch Ausschalten des Hauptrelais 214 getrennt werden (S416), und die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 kann verringert werden, um eine dritte Referenzspannung (V3) zu erreichen, die vorgegeben werden kann, so dass sie ungefähr gleich der ersten Referenzspannung (V1) ist oder dass sie kleiner als die erste Referenzspannung (V1) ist (S417). Ein Stoppen der Hochspannungsbatterie 220 kann basierend auf Bedingungen bestimmt werden, die die Spannung des Hauptbusanschlusses 211, die maximale Höhe der von dem Brennstoffzellenstapel abgeleiteten Spannung, die dem Laden der Hochspannungsbatterie zuordenbar ist, und dergleichen umfassen. Der Prozess zum Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10, der dem Laden der Hochspannungsbatterie 220 zuordenbar ist, und der Prozess zum Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10, der dem Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ist, können nicht gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Genauer gesagt kann, um die Abgabe von Leistung an die Lasten (z. B. Hochspannungsbatterie, Hilfsmaschinen, usw.) mit Ausnahme der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 zu verhindern, die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 auf die vorgegebene dritte Referenzspannung verringert werden. Ferner kann der Brennstoffzellenstapel mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 verbunden werden (S419). Der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 kann diagnostiziert werden, während die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist (S421). Mit anderen Worten kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu diagnostizieren oder zu bestimmen, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 gemäß dem Zweck ihrer Auslegung ohne Fehler betrieben wird.
  • Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels verringert wird, so dass sie kleiner als eine vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) ist (S423), kann die Diagnose beendet werden und Ergebnisse der Diagnose können in einem Speicher gespeichert werden (S425). Dann kann die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 auf die vorgegebene dritte Referenzspannung (V3) durch Einstellen der Spannung des Leistungswandlers, des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 221 verringert werden (S427). Die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 kann auf die vorgegebene dritte Referenzspannung verringert werden, um gemäß dem Ergebnis der Diagnose der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, das anzeigen kann, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausfällt, ein Bestimmen zu ermöglichen, ob eine Warnleuchte usw. eingeschaltet werden soll, das aus dem Speicher bei der nächsten Inbetriebnahme des Fahrzeugs nach dem Abschalten ausgelesen wird.
  • Die erste Referenzspannung (V1) kann derart vorgegeben werden, so dass sie innerhalb des Spannungsbetriebsbereichs des Leistungswandlers 221 liegt. Zusätzlich kann die erste Referenzspannung derart vorgegeben werden, so dass sie ein im Wesentlichen geringerer Wert für die Kraftstoffeffizienz des Brennstoffzellenfahrzeugs ist, während sie derart vorgegeben werden kann, so dass sie ein im Wesentlichen größerer Wert für die Diagnose darüber, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausfällt, ist. Die dritte Referenzspannung (V3) kann eine Referenzspannung zum Verringern der Spannung des Hauptbusanschlusses 211 sein, um die Stabilität zum Neustarten aufrechtzuerhalten, und kann derart vorgegeben werden, so dass sie eine minimale Spannung zum Ansteuern der Lasten (z. B. Hilfsmaschinen, usw.) in dem Brennstoffzellensystem 100 innerhalb des Spannungsbetriebsbereichs des Leistungswandlers 221 ist. Die erste Referenzspannung (V1) kann in etwa gleich der dritten Referenzspannung (V3) oder größer als die dritte Referenzspannung (V3) sein. Zusätzlich kann die dritte Referenzspannung (V3) größer als die minimale Spannung zum Betreiben des mit der Hochspannungsbatterie 220 verbundenen Leistungswandlers 221 oder von mit dem Hauptbusanschluss 211 verbundenen Hochspannungskomponenten sein.
  • Das Brennstoffzellensystem 100, welches das Hauptrelais 214 nicht umfasst, kann den Prozess zum Verringern der Spannung des Hauptbusanschlusses 211 (S417) vor einem Stoppen des Ladens der Hochspannungsbatterie 220 auslassen, oder falls das System den Schritt S417 durchführt, kann das System eingerichtet sein, um zu verhindern, dass die Leistung des Brennstoffzellenstapels 10 an die Lasten einschließlich der Hochspannungsbatterie 220, mit Ausnahme der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 abgegeben wird.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes von einem Brennstoffzellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 6 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Leistungsnetzes von einem Brennstoffzellensystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Beschreibung der gleichen Komponenten und Konfigurationen, die in 3 dargestellt sind, werden weggelassen. Unter Bezugnahme auf 5 kann das Brennstoffzellensystem in 5 ferner einen ersten Stromsensor 27, der eingerichtet ist, um eine Größe eines an die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließenden Stromes zu erfassen, umfassen. Es können Stromsensoren, die an den Strombereich angepasst sind, der an die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließt, als die ersten Stromsensoren 27 verwendet werden. Das in 6 gezeigte Brennstoffzellensystem kann einen zweiten Stromsensor 29, der eingerichtet ist, um einen Ausgangsstrom des Brennstoffzellenstapels 10 zu erfassen, anstatt des ersten Stromsensors 27 zum Abtasten des an die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließenden Stromes umfassen. Insbesondere, da der Ausgangsstrom des Brennstoffzellenstapels 10 einen größeren Bereich als der an die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließende Strom aufweisen kann, kann der zweite Stromsensor in der Lage sein, eine hochauflösende Strommessung durchzuführen.
  • 7A und 7B zeigen beispielhafte Ansichten, die einen Prozess zum Ableiten der Spannung eines Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung einer Hochspannungsbatterie 220 beziehungsweise einen Prozess zum Deaktivieren des Prozesses zum Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung der Hochspannungsbatterie 220 darstellen. Ein Ableiten der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung der Hochspannungsbatterie 220 kann durchgeführt werden, bis die Spannung die vorgegebene dritte Referenzspannung (V3) erreicht. Die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 kann mit der Zeit verringert werden, aber die akzeptable minimale Spannung kann auf die dritte Referenzspannung (V3) begrenzt werden (z. B. kann die Spannung des Hauptbusanschlusses auf eine akzeptable minimale Spannung (V3) eingestellt werden). Die dritte Referenzspannung oder die akzeptable minimale Spannung (V3) kann vorgegeben werden, so dass sie der niedrigere Wert zwischen der minimalen Betriebsspannung des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 221 und der minimalen Ansteuerspannung der der Hochspannungslast 233 ist.
  • 7B stellt dar, wenn die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 im Laufe der Zeit beibehalten wird, oder in der die minimale Spannungsgrenze des Hauptbusanschlusses 211 variiert und die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 basierend auf der variierenden minimalen Spannungsgrenze verringert wird. Die minimale Spannungsgrenze kann auf den größeren Wert zwischen der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 und der dritten Referenzspannung (V3) bestimmt werden, um die Spannung des Hauptbusanschlusses 211 größer als die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 zu halten, wodurch verhindert werden kann, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 10 an die Lasten mit Ausnahme der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 bereitgestellt wird.
  • 8 zeigt einen beispielhaften Graphen, der Änderungen der Spannung und des Stromes mit der Zeit, wenn eine Brennstoffzelle abgeschaltet wird, darstellt. Abschnitt 1 stellt einen Abschnitt dar, in dem die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 durch das Laden der Hochspannungsbatterie 220 abgeleitet wird, und Abschnitt 2 stellt einen Abschnitt dar, in dem die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 abgeleitet wird. In dem Abschnitt 2 kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 diagnostiziert werden. Ferner kann in dem Abschnitt 2 das Hauptrelais 214 ausgeschaltet werden, um ein Laden der Hochspannungsbatterie 220 durch den Brennstoffzellenstapel 10 zu verhindern oder um zu verhindern, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 10 an die Hilfsmaschinen bereitgestellt wird. Zusätzlich kann ein Verringern der Spannung des Hauptbusanschlusses 211 unter Verwendung des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 221 deaktiviert werden und die in 7B dargestellte Spannungsregelung 2 kann durchgeführt werden.
  • 9 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren des Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung eines Stromwertes, der durch den in 5 gezeigten ersten Stromsensor 27 erfasst wird, darstellt. 10 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren des Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung eines Stromwertes, der durch den in 6 gezeigten zweiten Stromsensor erfasst wird, darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 9 und 10 kann das Steuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Diagnostizieren eines Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, die mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist, umfassen, und ein Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 kann ein Berechnen eines geschätzten Stromwerts (Iest) basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 als auch auf einem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 (S701, S801) umfassen. Wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Stromwert (Iest) und einem Wert des in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließenden Stromes (Ireal-load) oder die Differenz zwischen dem geschätzten Stromwert (Iest) und einem Wert des Ausgangsstromes des Brennstoffzellenstapels 10 (Ireal-fuelcell) größer als eine vorgegebene Toleranz (K, M) ist (S703, S803), kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausfällt (S705, S805). Die vorgegeben Toleranz (K, M) kann basierend auf der Auflösung des ersten Stromsensors 27 der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 und der Auflösung des zweiten Stromsensors 29 des Brennstoffzellenstapels 10 unterschiedlich eingestellt werden.
  • 11A und 11B zeigen beispielhafte Graphen, die, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung in einem normalen Betrieb steht (z. B. wenn kein Fehler oder Ausfall auftritt) und wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausfällt, eine Zeit darstellen, die benötigt wird, um eine bestimmte Spannung beziehungsweise eine Spannung nach einer bestimmten Zeitdauer basierend auf Änderungen der Spannung des Brennstoffzellenstapels zu erreichen.
  • Unter Bezugnahme auf 11A kann zum Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 auf der Grundlage der Geschwindigkeit der Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 basierend auf sowohl der Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 eine bestimmte Spannung (V11) erreicht, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist, als auch einer Referenzzeit (T_f), die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11) unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 erreicht, diagnostiziert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 11B kann zum Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage der Geschwindigkeit der Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10, wenn eine bestimmte Zeitdauer (T11) verstrichen ist, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, als auch einer Referenzspannung (V_f), die der Brennstoffzellenstapel 10 erreicht, wenn die bestimmte Zeitdauer (T11) verstrichen ist, unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 diagnostiziert werden.
  • Mit anderen Worten kann, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 betrieben wird, der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage darauf, ob die Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung (V11) erreicht, größer als die Referenzzeitdauer ist, und ob die Spannung des Brennstoffzellenstapels nach der bestimmten Zeitdauer (T11) größer als die Referenzspannung ist, diagnostiziert werden. Die Zeit, die zum Erreichen der bestimmten Spannung (V11) erforderlich ist, und die Spannung, die der Brennstoffzellenstapel nach der bestimmten Zeitdauer (T11) erreichen kann, können basierend auf der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels variabel sein, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 betrieben wird (das heißt, die Spannung des Brennstoffzellenstapels beim Starten, um die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 10 an die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 bereitzustellen). Zusätzlich kann das Fehlerkriterium der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 basierend auf der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels variabel sein, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung betrieben wird. Sowohl die zum Erreichen der bestimmten Spannung erforderliche Zeit als auch die Spannung, die der Brennstoffzellenstapel erreichen kann, können erhöht werden, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zunimmt. Die Zeiten können ebenfalls erhöht werden, wenn der Luftstrom erfasst wird und wenn sich der Brennstoffzellenstapel 10 in einem Austrocknungszustand befindet, in dem eine Befeuchtung des Brennstoffzellenstapels 10 unzureichend ist (z. B. nimmt der Innenwiderstand der Brennstoffzelle zu). Ferner können die Zeiten verringert werden, wenn ein Crossover des Wasserstoffs auftritt. Infolgedessen können unter Berücksichtigung der äußeren Umgebung und des Grades der Verschlechterung des Brennstoffzellenstapels 10 die Referenzspannung und die Referenzzeitdauer geändert werden. Insbesondere wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Menge der Luftströmung, der Grad der Austrocknung und die Crossover-Rate des Wasserstoffs erhöht sind, kann die Diagnose des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 deaktiviert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 11A und 11B kann es möglich sein, gemäß der Zeit, die zum Erreichen der bestimmten Spannung erforderlich ist, oder gemäß der Spannung nach der bestimmten Zeitdauer, die durch die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 geändert werden kann (z. B. die Spannung, wenn die Diagnose begonnen wird), zu diagnostizieren, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 in dem normalen Betrieb ist oder ob sie eine Störung aufweist. Das Kriterium zum Bestimmen des Normalzustandes oder Fehlerzustandes kann Versätze (engl. offsets) wie L1, L2 aufweisen.
  • 12 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und 13 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Betriebs einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 12 und 13 zeigen das Verfahren zum Diagnostizieren des Fehlers der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, in dem die Stromsensoren 27, 29 im Gegensatz zu dem in 9 und 10 dargestellten Verfahren nicht verwendet werden, das den Ausfall in der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung des durch den Stromsensor erfassten Wertes diagnostiziert. Wenn das System die Stromsensoren 27, 29 nicht umfasst, kann der Ausfall in der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung der Geschwindigkeit der Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 diagnostiziert werden.
  • Mit anderen Worten kann, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist, die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung (V11) erreicht, größer als die Referenzzeitdauer ist, oder ob die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 größer als die Referenzspannung ist, wenn die bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, und somit kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausgefallen ist.
  • Unter Bezugnahme auf 12 kann das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 umfassen: Bestimmen, ob die verstrichene Zeit nach der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 größer als ein bestimmtes Zeitlimit ist (S901); Bestimmen, ob der Spannungsistwert des Brennstoffzellenstapels größer als die Referenzspannung (V_f) ist, wenn die verstrichene Zeit größer als das bestimmte Zeitlimit ist (S903); und Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 (S905, S907). Wenn die verstrichene Zeit größer als das bestimmte Zeitlimit ist und wenn der Spannungsistwert des Brennstoffzellenstapels 10 größer als die Referenzspannung (V_f) des Normalzustandes ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausgefallen ist, das heißt, sich nicht in dem normalen Betriebszustand befindet (S905), wohingegen, wenn der Spannungsistwert des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die Referenzspannung (V_f) ist, bestimmt werden kann, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 normal arbeitet (S907).
  • Darüber hinaus kann unter Bezugnahme auf 12 das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 umfassen: nach der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ein Bestimmen, ob die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 eine bestimmte Spannung (V11, v12) erreicht (S901); Bestimmen, ob die Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11, V12) erreicht, größer als die Referenzzeitdauer (T_f) ist (S903); und Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 (S905, S907). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11) erreicht und wenn die Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11) erreicht, größer als die Referenzzeitdauer (T_f) des Normalzustandes ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausgefallen ist, das heißt, sich nicht in einem normalen Betriebszustand befindet (S905), wohingegen, wenn die Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11) erreicht, kleiner als die Referenzzeitdauer (T_f) ist, bestimmt werden kann, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 normal arbeitet (S907).
  • Unter Bezugnahme auf 13 kann das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 umfassen: Einstellen einer Referenzspannung (V_f) des Brennstoffzellenstapels 10, die die erreichbare Spannung darstellt, wenn eine bestimmte Zeitdauer (T11) nach der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 verstrichen ist (S1001); Bestimmen, ob die bestimmte Zeitdauer nach der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 verstrichen ist (S1003); und Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung (S1007, S1009) gemäß der Differenz zwischen der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 und der Referenzspannung (V_f) (S1005), wenn die bestimmte Zeitdauer (T11) nach der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung verstrichen ist.
  • Mit anderen Worten kann die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 zuerst mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden werden und die Referenzspannung kann vorher eingestellt werden als die Spannung, welche der Brennstoffzellenstapel erreichen kann, wenn die bestimmte Zeitdauer (T11) nach der Verbindung verstrichen ist, wenn die Spannung durch den normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 verringert wird). Dann kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die bestimmte Zeitdauer (T11) verstrichen ist (S1003), und die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10, die nach der bestimmten Zeitdauer (T11) erfasst wird, kann mit der Referenzspannung verglichen werden (S1005). Wenn die Differenz zwischen der erfassten Spannung und der Referenzspannung größer als der Versatz (L2) ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausgefallen ist (S1007).
  • Zusätzlich kann unter Bezugnahme auf 13 das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 umfassen: Einstellen einer Referenzzeitdauer (T_f), die die Zeit darstellt, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 eine bestimmte Spannung (V11) unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 erreicht (S1001); Bestimmen, ob die Spannung der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 die bestimmte Spannung (V11) erreicht (S1003); und Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung (S1007, S1009) gemäß der Differenz zwischen der Referenzzeitdauer (T_f) und der tatsächlichen Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 die bestimmte Spannung (V11) erreicht (S1005).
  • Mit anderen Worten kann zuerst die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden werden und die Referenzzeitdauer (T_f) kann vorher eingestellt werden, welche die Zeit darstellt, die benötigt wird, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 auf die bestimmte Sollspannung nach der Verbindung unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 zu verringern. Ferner kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Spannung des Brennstoffzellenstapels auf die bestimmte Spannung verringert ist (S1003), und die Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 auf die bestimmte Spannung zu verringern, kann mit der Referenzzeitdauer verglichen werden (S1005). Wenn die Differenz zwischen der Referenzzeitdauer und der Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 auf die bestimmte Spannung zu verringern, größer als die vorgegebene Toleranz (L1) ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ausgefallen ist (S1007). Wenn die Differenz zwischen der Referenzzeitdauer und der Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 auf die bestimmte Spannung zu verringern, kleiner als die vorgegebene Toleranz (L1) ist, kann diagnostiziert werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 normal arbeitet (S1009).
  • Die Referenzsollspannung nach der bestimmten Zeitdauer und die Referenzzeitdauer, die erforderlich ist, um die bestimmte Spannung zu erreichen, können gemäß der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 variieren, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist. Darüber hinaus können die Referenzzeitdauer und die Referenzspannung zunehmen, wenn die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs zunimmt. Zusätzlich, wenn die Luftströmung erfasst wird und wenn sich der Brennstoffzellenstapel 10 in einem Austrocknungszustand befindet, in dem eine Befeuchtung des Brennstoffzellenstapels unzureichend ist, kann die Referenzzeitdauer und die Referenzspannung ansteigen. Ferner, wenn die Crossover-Rate des Wasserstoffs der Membran der Brennstoffzelle, die den Brennstoffzellenstapel aufweist, erhöht ist, können die Referenzzeitdauer und die Referenzspannung abnehmen.
  • 14 und 15 zeigen beispielhafte Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Schritte von S1103 bis S1107 in 14 und die Schritte von S1203 bis S1207 in 15 sind die gleichen wie die Schritte von S801 bis S805 in 10. Die Schritte von S1109 bis S1113 in 14 und die Schritte von S1209 bis S1215 in 15 sind die gleichen wie die Schritte von S901 bis S907 in 12 beziehungsweise die Schritte S1003 bis S1009 in 13. Demzufolge werden Beschreibungen über die vorher erwähnten Schritte weggelassen.
  • Das in 14 und 15 dargestellte Steuerverfahren verändert das Verfahren zum Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 dem entsprechend, wie die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer oder kleiner als eine vorgegebene Spannung (V4) beim Starten der Diagnose des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 ist. Mit anderen Worten kann die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 gemessen werden und mit der vorgegebenen Spannung (V4) verglichen werden (S1101, S1201). Wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 größer als die vorgegebene Spannung (V4) ist, kann der geschätzte Stromwert (Iest) basierend sowohl auf der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 als auch auf dem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 berechnet werden (S1103, S1203). Dann, wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert (Iest) und dem Ausgangsstromwert des Brennstoffzellenstapels 10 (Ireal–fuelcell) größer als eine vorgegebene Toleranz (K) ist (S1105, S1205), kann diagnostiziert werden, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 einen Fehler aufweist (S1107, S1207).
  • Ferner, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene Spannung (V4) ist, kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung des in 12 oder 13 dargestellten Verfahrens diagnostiziert werden. Mit anderen Worten, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene Spannung (V4) ist, kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 basierend sowohl auf der Zeit, die erforderlich ist, damit die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung erreicht, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist (z. B. abgelaufene Zeit) als auch auf der Referenzzeitdauer (T_f), die die Zeit darstellt, die erforderlich ist, damit die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 erreicht, diagnostiziert werden.
  • Zusätzlich, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorgegebene Spannung (V4) ist, kann der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 basierend sowohl auf der Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn die bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden ist, als auch auf der Referenzspannung (V_f), die der Brennstoffzellenstapel 10 erreicht, wenn die bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20, diagnostiziert werden.
  • Ein Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung des Stromsensors kann genauer als das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 auf der Grundlage des Grades der Abnahme der Spannung mit der Zeit sein. Jedoch kann unter Berücksichtigung des Bereichs, in dem der Stromsensor zum Messen eingerichtet ist, wenn die Größe eines in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließenden Stromes erheblich ist, der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 unter Verwendung des Stromsensors diagnostiziert werden, wohingegen, wenn der in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 fließende Strom so klein ist, um durch den Stromsensor nicht mehr erfasst werden zu können, der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20 durch den Grad der Abnahme der Spannung mit der Zeit diagnostiziert werden kann.
  • Die vorgegebene Spannung (V4) kann derart eingestellt werden, dass sie größer als sowohl die bestimmte Spannung (V11) als auch die Referenzspannung (V_f) ist, die der Brennstoffzellenstapel 10 erreicht, wenn die bestimmte Zeitdauer (T11) verstrichen ist, unter dem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 20. Zusätzlich, wie in 8 dargestellt, kann die vorgegebene Spannung (V4) den Wert zwischen der ersten Referenzspannung (V1) und der zweiten Referenzspannung (V2) aufweisen. Zusätzlich kann die vorgegebene Spannung (V4) größer als L2, die Toleranz (Versatz) sein. Wie oben beschrieben, da das den Strom messende Verfahren genauer sein kann als das Verfahren, das die Geschwindigkeit der Spannungsabnahme misst, kann die vorgegebene Spannung (V4) die Referenzspannung sein, die das Verfahren, das die Geschwindigkeit der Spannungsabnahme misst, nützlich macht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Steuerverfahren des Brennstoffzellensystems die Haltbarkeit des Brennstoffzellensystems durch Abführen des restlichen Sauerstoffs des Brennstoffzellenstapels verbessern. Ferner hat das Verfahren einen Effekt eines Beseitigens einer Gefährdung durch hohe Spannungen durch Verringern der Spannung des Brennstoffzellenstapels. Zusätzlich kann das Verfahren eine Stabilität bei einem Neustarten des Fahrzeugs aufrechterhalten und kann eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern.
  • Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden sind, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und dem Geist der Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart wird, abzuweichen.

Claims (31)

  1. Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem, aufweisend: Ableiten, durch eine Steuerung, der Spannung eines Brennstoffzellenstapels durch Laden einer Hochspannungsbatterie; und Ableiten, durch die Steuerung, der Spannung des Brennstoffzellenstapels durch Verbinden einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung (V1) ist, wenn die Spannung abgeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Hochspannungsbatterie nicht geladen werden darf, wenn ein Unfall des Brennstoffzellenfahrzeugs erfasst wird oder wenn ein Zeitraum, der erforderlich ist, dass eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels eine vorgegebene erste Referenzspannung erreicht, größer als eine vorgegebene erste Referenzzeitdauer ist, ein Laden der Hochspannungsbatterie gestoppt wird und der zweite Ableitungsprozess durchgeführt wird.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 2, wobei die Hochspannungsbatterie unter bestimmten Umständen nicht geladen werden darf, welche umfassen, wenn die Hochspannungsbatterie ausfällt, wenn ein mit der Hochspannungsbatterie verbundener Leistungswandler ausfällt, wenn ein Ladezustand, SOC, der Hochspannungsbatterie größer als ein vorgegebener SOC ist oder wenn eine Leistungsquelle für das Laden der Hochspannungsbatterie unzureichend ist.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, wenn eine Spannung des Brennstoffzellenstapels verringert wird, so dass die Spannung kleiner als eine vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) ist, der zweite Ableitungsprozess beendet wird.
  5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Einstellen, durch die Steuerung, einer Spannung eines Hauptbusanschlusses, der zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Wechselrichter angeordnet ist, auf eine akzeptable minimale Spannung (V3), um zu verhindern, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels an Lasten mit Ausnahme der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung bereitgestellt wird, bis eine Spannung des Brennstoffzellenstapels eine vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) erreicht, auf der Grundlage der Verbindung mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung.
  6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) die Spannung des Hauptbusanschlusses auf einem Anfangswert hält, und wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels die vorgegebene zweite Referenzspannung (V2) erreicht, die Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) abnimmt.
  7. Steuerverfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) die Spannung des Hauptbusanschlusses größer als eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels hält.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen der Spannung des Hauptbusanschlusses auf die akzeptable minimale Spannung (V3) umfasst: Trennen, durch die Steuerung, des Brennstoffzellenstapels von dem Hauptbusanschluss durch Ausschalten eines Hauptrelais vor einem Verbinden mit der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 5, wobei die akzeptable minimale Spannung (V3) kleiner als die erste Referenzspannung ist und größer als eine minimale Spannung zum Betreiben eines mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Leistungswandlers oder von mit dem Hauptbusanschluss verbundenen Hochspannungskomponenten ist.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Stoppen, durch die Steuerung, der Zufuhr von Luft an den Brennstoffzellenstapel nach Erhöhen der Spannung des Brennstoffzellenstapels, damit diese größer ist als die erste Referenzspannung, durch Zuführen von Luft an den Brennstoffzellenstapel.
  11. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Trennen, durch die Steuerung, des Brennstoffzellenstapels von einem zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Inverter angeordneten Hauptbusanschluss durch Ausschalten eines Hauptrelais.
  12. Steuerverfahren nach Anspruch 5, wobei die akzeptable minimale Spannung (V3) kleiner als die erste Referenzspannung ist und größer als eine minimale Spannung zum Betreiben eines mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Leistungswandlers oder von mit dem Hauptbusanschluss verbundenen Hochspannungskomponenten ist.
  13. Steuerverfahren nach Anspruch 6, wobei die akzeptable minimale Spannung (V3) kleiner als die erste Referenzspannung ist und größer als eine minimale Spannung zum Betreiben eines mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Leistungswandlers oder von mit dem Hauptbusanschluss verbundenen Hochspannungskomponenten ist.
  14. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei die akzeptable minimale Spannung (V3) kleiner als die erste Referenzspannung ist und größer als eine minimale Spannung zum Betreiben eines mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Leistungswandlers oder von mit dem Hauptbusanschluss verbundenen Hochspannungskomponenten ist.
  15. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems, aufweisend: Verbinden, durch eine Steuerung, einer Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel; und Diagnostizieren, durch die Steuerung, eines Betriebs der verbundenen Brennstoffzellen-Lastvorrichtung; wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung umfasst: Diagnostizieren, durch die Steuerung, des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf zumindest einem, das aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Strom, der von dem Brennstoffzellenstapel abgegeben wird, Strom, der innerhalb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließt und einer Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels.
  16. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung umfasst: Diagnostizieren, durch die Steuerung, eines Ausfalls der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung, wenn eine Differenz zwischen einem eingestellten Stromwert und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert oder eine Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert und einem Wert des Ausgangsstromes des Brennstoffzellenstapels jeweils größer als vorgegebene Toleranzen ist, wobei der eingestellte Stromwert basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels als auch einem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung berechnet wird.
  17. Steuerverfahren nach Anspruch 16, wobei die Toleranzen jeweils basierend auf einer Auflösung eines Sensors, der eingerichtet ist, um den in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert zu abzutasten, und einer Auflösung eines Sensors, der eingerichtet ist, um den Ausgangsstromwert des Brennstoffzellenstapels abzutasten, vorbestimmt werden.
  18. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels umfasst: Diagnostizieren, durch die Steuerung, des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels eine bestimmte Spannung erreicht, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, als auch auf einer Referenzzeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht.
  19. Steuerverfahren nach Anspruch 18, wobei die Referenzzeit auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, eines Wassergehalts des Brennstoffzellenstapels, eines Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels und der Spannung des Brennstoffzellenstapels variiert, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist.
  20. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels umfasst: Diagnostizieren, durch die Steuerung, des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl der Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, als auch auf einer Referenzspannung, die der Brennstoffzellenstapel nach der bestimmten Zeitdauer unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht.
  21. Steuerverfahren nach Anspruch 20, wobei die Referenzspannung auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge (Betrag) einer Lufteinströmung, eines Wassergehalts des Brennstoffzellenstapels, eines Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels und der Spannung des Brennstoffzellenstapels variiert, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist.
  22. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung durchgeführt wird basierend auf zumindest einem, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus: einem von dem Brennstoffzellenstapel abgegebenen Strom und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Strom, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als eine vorgegebene Spannung ist.
  23. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung durchgeführt wird auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Abnahme der Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene Spannung ist.
  24. Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei: das Verbinden der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel durchgeführt wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung ist, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels durch Laden einer Hochspannungsbatterie abgeleitet wird; und das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung beendet wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels auf weniger als eine vorgegebene zweite Referenzspannung verringert wird, wobei die vorgegebene Spannung größer als die vorgegebene zweite Referenzspannung und kleiner als die vorgegebene erste Referenzspannung ist.
  25. Steuerverfahren nach Anspruch 22, ferner aufweisend: Diagnostizieren, durch die Steuerung, dass die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung ausfällt, wobei der eingestellte Stromwert in Abhängigkeit von der Spannung des Brennstoffzellenstapels und einem Widerstandswert der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung berechnet wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels größer als die vorgegebene Spannung ist, wenn eine Differenz zwischen einem eingestellten Stromwert und einem in die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung fließenden Stromwert oder eine Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert und einem Wert eines Ausgangsstromes des Brennstoffzellenstapels jeweils größer als vorgegebene Toleranzen ist.
  26. Steuerverfahren nach Anspruch 23, wobei, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als die vorgebebene Spannung ist, der Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Zeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels eine bestimmte Spannung von einem Startzeitpunkt der Diagnose erreicht, als auch auf einer Referenzzeit, die erforderlich ist, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels die bestimmte Spannung unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung erreicht, diagnostiziert wird.
  27. Steuerverfahren nach Anspruch 26, wobei die Referenzzeit basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, einem Wassergehalt des Brennstoffzellenstapels, einem Crossover-Zustand innerhalb des Brennstoffzellenstapels und der Spannung des Brennstoffzellenstapels variiert, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, wobei die vorgegebene Spannung größer als die bestimmte Spannung ist.
  28. Steuerverfahren nach Anspruch 23, ferner aufweisend: Diagnostizieren, durch die Steuerung, des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung basierend auf sowohl einer Spannung des Brennstoffzellenstapels, wenn eine bestimmte Zeitdauer von dem Startzeitpunkt der Diagnose verstrichen ist, als auch auf einer Referenz-Sollspannung, wenn die bestimmte Zeitdauer unter einem normalen Betrieb der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung verstrichen ist, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als die vorgegebene Spannung ist.
  29. Steuerverfahren nach Anspruch 28, wobei die Referenzspannung basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Menge einer Lufteinströmung, einem Wassergehalt des Brennstoffzellenstapels, einem Crossover-Zustandes innerhalb des Brennstoffzellenstapels oder der Spannung des Brennstoffzellenstapels variiert, wenn die Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, wobei die vorgegebene Spannung größer als die Referenzspannung ist.
  30. Steuerverfahren nach Anspruch 15, ferner aufweisend: wenn das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung beendet ist, Speichern, durch die Steuerung, von Ergebnissen gemäß der Beendigung der Diagnose in einem Speicher.
  31. Steuerverfahren nach Anspruch 23, wobei: das Verbinden der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel durchgeführt wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels kleiner als eine vorgegebene erste Referenzspannung ist, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels durch das Laden einer Hochspannungsbatterie abgeleitet wird; und das Diagnostizieren des Betriebs der Brennstoffzellen-Lastvorrichtung beendet wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels auf weniger als eine vorgegebene zweite Referenzspannung verringert wird.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101637720B1 (ko) 2014-11-07 2016-07-08 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 제어 방법
KR101822232B1 (ko) * 2015-06-24 2018-01-26 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 파워넷 시스템 및 그 제어 방법
US10320213B2 (en) * 2016-07-21 2019-06-11 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method to apply voltage to fuel cell stack from high voltage system for usage during diagnostic tests
KR101897338B1 (ko) 2016-09-05 2018-09-11 현대자동차주식회사 연료전지차량의 셧다운 시스템 및 그 제어방법
CN108092371B (zh) * 2016-11-15 2020-04-03 华为技术有限公司 充放电装置
KR102360162B1 (ko) * 2017-06-09 2022-02-09 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 운전 제어 장치 및 방법
JP6922723B2 (ja) * 2017-12-26 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US10734821B2 (en) * 2018-03-08 2020-08-04 Saudi Arabian Oil Company Power control system
KR102554937B1 (ko) * 2018-03-14 2023-07-11 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 운전 정지방법
US11376977B2 (en) * 2018-12-30 2022-07-05 Texas Instruments Incorporated Powertrain architecture for a vehicle utilizing an on-board charger
CN113093028B (zh) * 2019-12-23 2022-07-29 未势能源科技有限公司 用于燃料电池极片检测的连接装置、连接器、检测装置
CN111952645A (zh) * 2020-07-02 2020-11-17 摩氢科技有限公司 一种燃料电池控制系统、方法及存储介质
US12027735B2 (en) * 2020-11-20 2024-07-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Fuel cell system

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4096430B2 (ja) * 1998-12-10 2008-06-04 松下電器産業株式会社 燃料電池装置
US6991864B2 (en) 2003-09-23 2006-01-31 Utc Fuel Cells, Llc Storage of fuel cell energy during startup and shutdown
US7041405B2 (en) 2003-10-07 2006-05-09 Utc Fuel Cells, Llc Fuel cell voltage control
JP4417238B2 (ja) * 2004-12-22 2010-02-17 松村物産株式会社 分散電源システムおよび分散電源システム制御方法
KR100645690B1 (ko) 2005-04-12 2006-11-14 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 운전중지 방법 및 이를 이용한 연료전지 장치
KR100906910B1 (ko) 2007-12-13 2009-07-08 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 차량의 시동오프 제어방법
KR20100060478A (ko) 2008-11-27 2010-06-07 주식회사 케피코 시동정지 중 자기시동 기능을 가지는 연료전지 자동차용 전자제어유닛
JP2010244919A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Toshiba Corp 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法
KR20110057715A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 현대자동차주식회사 연료전지 전기 안전 시스템
KR101566720B1 (ko) 2009-12-02 2015-11-06 현대자동차 주식회사 연료전지 차량의 진단장치 및 방법
JP4924910B2 (ja) 2010-02-26 2012-04-25 Ｔｏｔｏ株式会社 燃料電池装置
KR101230900B1 (ko) * 2010-12-01 2013-02-07 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 시스템의 운전 제어 방법
JP2013041783A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Hitachi Ltd 燃料電池システム、および燃料電池の出力制御方法
KR101416399B1 (ko) * 2012-12-11 2014-07-09 현대자동차 주식회사 연료 전지 스택의 고장 진단 장치
KR20140078948A (ko) * 2012-12-18 2014-06-26 현대자동차주식회사 연료전지 승온 방법
KR20140085802A (ko) * 2012-12-27 2014-07-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 상태 진단을 위한 임피던스 측정 방법 및 시스템
KR101637720B1 (ko) 2014-11-07 2016-07-08 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 제어 방법

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