DE102016208279A1

DE102016208279A1 - Brennstoffzellen-system

Info

Publication number: DE102016208279A1
Application number: DE102016208279.5A
Authority: DE
Inventors: Kengo Ikeya; Toshihide Tachibana; Yoshimasa Matsumoto
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2016-11-24
Also published as: US9911997B2; JP6554906B2; US20160344050A1; JP2016219227A

Abstract

Ein Brennstoffzellen-Stapel (5), der für eine elektrochemische Reaktion eines Brenngases ausgelegt ist, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, ist mit einer Messstrecke (51) für einen Arbeitspunkt zum Messen einer Erzeugungsspannung und eines Erzeugungsstroms des Brennstoffzellen-Stapels (5) versehen und ist mit einer Steuereinheit (7) verbunden, die einen Ausgangskennlinien-Speicher (72) zum Speichern von Ausgangskennlinien des Brennstoffzellen-Stapels (5) sowie eine Abschätzeinrichtung (71) für eine potentielle Ausgangsleistung beinhaltet, um eine potentielle Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels (5) basierend auf einer Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung VO und einem momentanen Erzeugungsstrom IO, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke (51) gemessen werden, und Teilinformationen abzuschätzen, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher (72) gespeichert sind.

Description

VERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Zeitrang der Priorität der am 20. Mai 2015 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-102431 , deren Inhalte durch Verweis hierin aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf Brennstoffzellen-Systeme und insbesondere auf Brennstoffzellen-Systeme, die dafür ausgelegt sind, eine Ausgangsleistung abzuschätzen, die von einer betreffenden Brennstoffzelle abgegeben werden kann.
Bisheriger Stand der Technik
Es gibt bekannte Brennstoffzellen, die elektrochemische Reaktionen zum Erzeugen einer elektrischen Leistung einsetzen. Derartige Brennstoffzellen sind im Allgemeinen als ein Brennstoffzellen-Stapel gebildet, der aus einem Satz von mehreren gestapelten minimalen Baueinheiten besteht, die als Einheitszellen bezeichnet werden. Einheitszellen weisen einen Aufbau auf, der eine Anodenelektrode, der Wasserstoff zugeführt wird, und eine Kathodenelektrode beinhaltet, der Sauerstoff in der Luft zugeführt wird, wobei jede jeweils an einer Seite eine Diffusionsschicht und eine Katalysatorschicht aufweist, die in der Reihenfolge darauf laminiert sind. Die Seiten, die jeweils eine Diffusionsschicht und eine Katalysatorschicht aufweisen, die darauf laminiert sind, werden nach innen eingesetzt, wobei ein in der Mitte gelegener Elektrolyt dazwischen eingefügt ist. Die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode weisen Ausgangsanschlüsse für die elektrische Leistung auf, die mit einem externen Stromkreis verbunden sind. Der externe Stromkreis ist mit Lasten verbunden, wie beispielsweise einem Motor.
In einer derartigen Einheitszelle werden Wasserstoffmoleküle, die der Anodenelektrode zugeführt werden, an der Katalysatorschicht der Anodenelektrode in aktive Wasserstoffmoleküle und weiter in Wasserstoffionen umgewandelt, die Elektronen abgeben. Derartige Wasserstoffionen werden von Feuchtigkeit begleitet, die in dem Elektrolyten enthalten ist, und bewegen sich in diesem Elektrolyten von der Anodenelektrode in Richtung zu der Kathodenelektrode. Abgegebene Elektronen bewegen sich über den externen Stromkreis, der mit der Anodenelektrode verbunden ist, zu der Kathodenelektrode. Derartige Bewegungen von Elektronen erzeugen elektrische Ströme, die durch mit dem externen Stromkreis verbundene elektrische Lasten geleitet werden. Andererseits nehmen Sauerstoffmoleküle, die der Kathodenelektrode zugeführt werden, Elektronen in der Katalysatorschicht auf, in der Elektronen von dem externen Stromkreis bewegt werden, und werden in Sauerstoffionen umgewandelt, die sich mit durch den Elektrolyten hierher bewegten Wasserstoffionen verbinden und so Wasser erzeugen.
Ist dies der Fall, benötigt der Elektrolyt Feuchtigkeit, damit die Einheitszelle einen abgehenden elektrischen Strom aufweist. Wie allgemein bekannt, weist der Elektrolyt eine erhöhte ionische Leitfähigkeit auf, wenn er eine höhere relative Luftfeuchtigkeit aufweist. Eine zu hohe Feuchtigkeit ruft jedoch Überflutungsphänomene auf, die Bewegungen von Wasserstoffgasen erschweren, was eine Schwierigkeit für ein Leiten von elektrischen Strömen darstellt. Ist dies der Fall, tendieren Brennstoffzellen dazu, in Abhängigkeit von einem Grad an Trockenheit der betreffenden Elektrolyte veränderte Performanz bei der Erzeugung von Leistung zu zeigen.
Des Weiteren tendieren Brennstoffzellen dazu, unter Bedingungen mit niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise jenen unterhalb des Gefrierpunkts von betreffenden Katalysatorschichten, mit herabgesetzten Aktivitäten oder Elektrolyten mit verringerten Leitfähigkeiten reduzierte Performanz bei der Erzeugung von Leistung aufzuweisen.
Ist dies der Fall, weisen Brennstoffzellen in Abhängigkeit von einem Grad an Trockenheit und einer Temperatur von betreffenden Elektrolyten veränderte Performanz bei der Erzeugung von Leistung auf. Wenn daher eine Brennstoffzelle für die Zufuhr einer elektrischen Leistung verwendet wird, besteht nicht die Möglichkeit, eine elektrische Leistung zu ermitteln, die von der Brennstoffzelle abgegeben werden kann, wobei Sorgen hinsichtlich nicht erstrebenswerter Situationen bestehen, die zum Beispiel eine Leitung eines übermäßigen elektrischen Stroms von der Brennstoffzelle beinhalten, der verursacht, dass an der Brennstoffzelle eine verringerte Spannung abgegeben wird, oder der einen Kurzschluss bei der abzugebenden elektrischen Leistung verursacht, was zu nicht übereinstimmenden Performanzen von Lasten führt.
Für eine Brennstoffzelle ist die Performanz bei der Erzeugung von Leistung als eine Ausgangskennlinie der Brennstoffzelle definiert. Es gab ein in der Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2009-099 393 (im Folgenden als Patentliteratur 1 bezeichnet) offenbartes Brennstoffzellen-System, welches das Einsetzen einer Ausgangskennlinie einer Brennstoffzelle, die aus einer Temperatur und einer Impedanz der Brennstoffzelle ermittelt wird, als eine Basis für die Abschätzung einer elektrischen Leistung beinhaltet, die von der Brennstoffzelle abgegeben werden kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Brennstoffzellen weisen jedoch Ausgangskennlinien auf, die sich auch in Abhängigkeit von der Trockenheit von deren Elektrolyten ändern. Wenn daher die elektrische Leistung, die von einer betreffenden Brennstoffzelle abgegeben werden kann, auf der Basis einer Ausgangskennlinie abgeschätzt wird, die aus einer Temperatur und einer Impedanz der Brennstoffzelle ermittelt wird, wie bei dem in der Patentliteratur 1 offenbarten Brennstoffzellen-System, kann es als ein Problem einen signifikanten Fehler geben, der zwischen einer abgeschätzten Ausgangsleistung und einer tatsächlichen Ausgangsleistung mit einer zunehmenden Tendenz hervorgerufen wird.
Diese Erfindung wurde im Hinblick auf das Problem in der Vergangenheit entwickelt.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Brennstoffzellen-Systems, das dafür ausgelegt ist, eine elektrische Leistung, die von einer betreffenden Brennstoffzelle abgegeben werden kann, mit einer größeren Präzision abzuschätzen.
Um die Aufgabe zu lösen, wird gemäß Aspekten dieser Erfindung ein Brennstoffzellen-System bereitgestellt, das eine Brennstoffzelle, die für eine elektrochemische Reaktion eines Brenngases konfiguriert ist, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, eine Arbeitspunkt-Messstrecke, die für ein Messen eines Arbeitspunkts konfiguriert ist, der durch eine Kombination aus einer Erzeugungsspannung und einem Erzeugungsstrom der Brennstoffzelle definiert ist, einen Ausgangskennlinien-Speicher, der für ein Speichern eines Satzes von Kennlinien konfiguriert ist und dafür ausgelegt ist, Ausgangskennlinien der Brennstoffzelle abzubilden, sowie eine Abschätzeinrichtung für eine potentielle Ausgangsleistung umfasst, die für eine Abschätzung einer potentiellen Ausgangsleistung der Brennstoffzelle basierend auf einer Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung und einem momentanen Erzeugungsstrom, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke gemessen werden, und einem Satz von Teilinformationen konfiguriert ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher gespeichert sind.
Gemäß den Aspekten dieser Erfindung wird ein Brennstoffzellen-System bereitgestellt, das dafür ausgelegt ist, eine elektrische Leistung, die von einer betreffenden Brennstoffzelle abgegeben werden kann, mit einer größeren Präzision abzuschätzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein konzeptionelles Blockschaubild eines Fahrzeugs, das ein Brennstoffzellen-System beinhaltet, als eine Figur, die ein Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
2 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgangskennlinie eines Brennstoffzellen-Stapels in dem Brennstoffzellen-System als eine Figur zeigt, die ein Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
3 ist eine graphische Darstellung, die einen Teil eines Satzes von Ausgangskennlinien, die in Abhängigkeit von einer Trockenheit von Elektrolyten in dem Brennstoffzellen-Stapel veränderlich sind, als eine Figur zeigt, die ein Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
4 ist eine graphische Darstellung, die den Grundgedanken des Abschätzens einer elektrischen Leistung, die von dem Brennstoffzellen-Stapel abgegeben werden kann, als eine Figur zeigt, die ein Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
5 ist ein Ablaufplan, der eine Prozedur für einen Verfahrensablauf des Abschätzens einer elektrischen Leistung, die von dem Brennstoffzellen-Stapel abgegeben werden kann, als eine Figur zeigt, die ein Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Brennstoffzellen-Systeme gemäß Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein Fahrzeug 1, das mit einem Brennstoffzellen-System gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgestattet ist. Das Fahrzeug 1 ist so hergestellt, dass es einen Motor 2, einen Wechselrichter 3, eine Batterie 4 sowie einen Brennstoffzellen-Stapel 5 beinhaltet. Das Fahrzeug 1 beinhaltet des Weiteren einen Gleichstromumrichter 6 sowie ein Steuergerät (ECU, Electronic Control Unit) 7 als eine Steuereinheit des Fahrzeugs 1.
Der Motor 2 ist als ein Synchronmotor hergestellt, der einen Rotor und einen Stator beinhaltet. Der Rotor weist darin eingebettete Permanentmagnete auf. Der Stator weist eine Kombination von in dessen Innerem gewickelten drei Statorwicklungen auf, die als Y oder Delta geschaltet sind. In dem Motor 2 weist der Stator rotierende magnetische Felder auf, die sich darin mit einem daran angelegten Drei-Phasen-Wechselstrom ausbilden, und der Rotor wird durch die rotierenden magnetischen Felder, die ein rotierendes Drehmoment als eine bewegende Kraft erzeugen, zu einer Rotation gezwungen. Das an dem Motor 2 erzeugte rotierende Drehmoment wird mittels eines nicht dargestellten Getriebes hinsichtlich der Drehzahl geändert und wird auf nicht dargestellte Antriebsräder übertragen, um ein Fahren des Fahrzeugs 1 zu erreichen. Wenn des Weiteren das Fahrzeug 1 verlangsamt wird, liegt ein entgegengesetzt rotierendes Drehmoment vor, das von den Antriebsrädern als eine antreibende Kraft auf den Motor 2 übertragen wird, wodurch erzwungen wird, dass der Motor 2 als ein Generator zum Erzeugen einer regenerativen Leistung funktioniert. Der Motor 2 ist mit dem Wechselrichter 3 verbunden.
Der Wechselrichter 3 ist dafür ausgelegt, eine ihm zugeführte Gleichstromleistung in eine Drei-Phasen-Wechselstromleistung umzuwandeln, um diese dem Motor 2 zuzuführen, wodurch ein Ausgangsdrehmoment des Motors 2 gesteuert wird. Der Wechselrichter 3 folgt einem Drehmoment-Befehlssignal, das von dem Steuergerät 3 abgegeben wird, um Ströme der Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die dem Motor 2 zuzuführen sind, so zu steuern, dass der Motor 2 ein rotierendes Drehmoment abgibt, das von dem Drehmoment-Befehlssignal angeordnet wird. Des Weiteren ist der Wechselrichter 3 dafür ausgelegt, eine Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die von dem Motor 2 als eine regenerative Leistung abgegeben wird, in eine Gleichstromleistung umzuwandeln, um die Batterie 4 zu laden.
Die Batterie 4 ist von in Reihe geschalteten Sekundärzellen gebildet, die jeweils aus einer Nickel-Speicherzelle oder einer Lithium-Speicherzelle bestehen. Die Batterie 4 ist dafür ausgelegt, dass ihr von dem Wechselrichter 3 oder dem Gleichstromumrichter 6 eine Gleichstromleistung (in Watt/Sek.) zugeführt wird und diese geladen wird, um sie in Form einer elektrischen Energie (in Watt) zu speichern. Die Batterie 4 ist dafür ausgelegt, dass in ihr eine elektrische Energie (in Watt) gespeichert wird und in Form einer Gleichstromleistung (in Watt/Sek.) aus ihr abgegeben wird, um sie dem Wechselrichter 3 zuzuführen.
Der Brennstoffzellen-Stapel 5 ist dafür ausgelegt, dass eine Kombination aus einem Brenngas, wie beispielsweise Wasserstoff, und einem Oxidationsgas, das Sauerstoff enthält, dazwischen durch Elektrolyte darin elektrochemisch reagiert, um direkt elektrische Energie von Paaren von Elektroden aufzunehmen, die jeweils an beiden Seiten eines betreffenden Elektrolyten bereitgestellt sind. Der Brennstoffzellen-Stapel 5 weist einen Arbeitspunkt auf, der als eine Kombination aus 'einer Gleichspannung, die sich zwischen externen Ausgangsanschlüssen bildet' (hierin manchmal als 'eine Erzeugungsspannung' bezeichnet) und 'einem Gleichstrom, der durch die externen Anschlüsse geleitet wird' (hierin manchmal als 'Erzeugungsstrom' bezeichnet) definiert ist. Der Brennstoffzellen-Stapel 5 ist dafür ausgelegt, unter der Steuerung des Steuergeräts 7 'eine Gleichstromleistung, die als ein Produkt einer Erzeugungsspannung und eines Erzeugungsstroms definiert ist' (hierin manchmal als 'eine Ausgangsleistung' bezeichnet) an den Gleichstromumrichter 6 abzugeben. Der Brennstoffzellen-Stapel 5 beinhaltet eine Arbeitspunkt-Messtrecke 51 für ein Messen einer Erzeugungsspannung und eines Erzeugungsstroms, um dadurch einen Arbeitspunkt des Brennstoffzellen-Stapels 5 zu ermitteln. Der Brennstoffzellen-Stapel 5 ist dafür auslegt, an das Steuergerät 7 einen Satz von Teilinformationen zu übermitteln, die Daten hinsichtlich einer Erzeugungsspannung und eines Erzeugungsstroms beinhalten, wie sie von der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 gemessen werden.
Der Gleichstromumrichter 6 ist dafür ausgelegt, eine von dem Brennstoffzellenstapel 5 eingegebene Gleichstromleistung in eine Gleichstromleistung umzuwandeln, die dafür geeignet ist, zwecks Zufuhr zu dem Wechselrichter 3 oder der Batterie 4 abgegeben zu werden. Der Gleichstromumrichter 6 weist eine Ausgangsleistung auf, die von dem Steuergerät 7 gesteuert wird. Der Gleichstromumrichter 6 weist eine Eingangsleistung auf, die mittels Steuern einer Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 gesteuert wird.
Das Steuergerät 7 ist von einer Computereinheit gebildet, die eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einen ROM (Festwertspeicher), einen Flash-Speicher, einen Eingangskanal, einen Ausgangskanal sowie ein Netzwerk-Modul beinhaltet.
Bei dem Steuergerät 7 ist in dem ROM ein Satz von Programmen, die so programmiert sind, dass die Computereinheit als das Steuergerät 7 funktioniert, sowie ein Satz von Steuerdaten gespeichert, die verschiedene Kennlinien und verschiedene Steuerkonstanten beinhalten. Die Computereinheit ist dafür ausgelegt, mittels der Programme in dem ROM, die bei Bedarf bei der CPU auszuführen sind, als das Steuergerät 7 zu funktionieren.
Bei dem Steuergerät 7 ist der Eingangskanal mit der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 des Brennstoffzellen-Stapels 5 sowie einem Satz von nicht dargestellten verschiedenen Sensoren verbunden, die einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor sowie einen Fahrpedal-Öffnungssensor beinhalten. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor ist dafür ausgelegt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu erfassen. Der Fahrpedal-Öffnungssensor ist dafür ausgelegt, ein Maß an Betätigung eines von einem Fahrer betätigten Fahrpedals zu erfassen, wie eine Fahrpedal-Öffnung.
Der Sensor-Satz beinhaltet einen Satz von Temperatursensoren für ein Erfassen von Temperaturen, die repräsentativ für Arbeitstemperaturen des Brennstoffzellen-Stapels 5 sind, wie beispielsweise einen Temperatursensor für ein Erfassen einer repräsentativen Temperatur von Temperaturen bei Elektrolyten in dem Brennstoffzellen-Stapel 5, oder von Temperatursensoren für ein Erfassen einer Kombination aus einer repräsentativen Temperatur von Oxidationsgasen, die dem Brennstoffzellen-Stapel 5 zugeführt werden, und einer repräsentativen Temperatur von Abführgasen, die aus dem Brennstoffzellen-Stapel 5 abgeführt werden. Die Arbeitspunkt-Messstrecke 51 des Brennstoffzellen-Stapels 5 kann auch einen Sub-Satz des Satzes von Temperatursensoren beinhalten und kann auch dafür ausgelegt sein, gemeinsam einen Satz von Stichprobendaten, die eine Erzeugungsspannung und einen Erzeugungsstrom beinhalten, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 gemessen werden, und einen Satz von Stichprobendaten zu handhaben, der von derartigen Temperatursensoren erfasste Temperaturen beinhaltet.
Andererseits ist der Ausgangskanal bei dem Steuergerät 7 mit einem Satz von verschiedenen Steuerobjekten verbunden, die den Wechselrichter 3, die Batterie 4, den Brennstoffzellen-Stapel 5 und den Gleichstromumrichter 6 beinhalten.
Das Steuergerät 7 setzt eine Kombination aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor erfasst wird, und einer Fahrpedal-Öffnung, die von dem Fahrpedal-Öffnungssensor erfasst wird, als eine Basis für die Ermittlung eines Drehmoments ein, das an den Motor 2 abgegeben werden muss, und sendet ein entsprechendes Drehmoment-Befehlssignal an den Wechselrichter 3. Der Wechselrichter 3 folgt diesem Drehmoment-Befehlssignal, um dem Motor 2 eine entsprechende Leistung zuzuführen, um zu erreichen, dass der Motor 2 ein erforderliches Drehmoment abgibt, wodurch ein Fahren des Fahrzeugs 1 gesteuert wird. Einhergehend damit steuert das Steuergerät 7 eine Ausgangsleistung des Gleichstromumrichters 6, um sie dem Wechselrichter 3 zuzuführen.
Bei dem Steuergerät 7 beinhaltet der Satz von Steuerdaten, die in dem ROM gespeichert sind, einen Satz von Kennlinien, die jeweils eine Kennlinie abbilden, die fortlaufend 'eine Relation zwischen einer Erzeugungsspannung und einem Erzeugungsstrom, die unter einer festgelegten Arbeitsbedingung abzugeben sind' (hierin manchmal als 'eine Strom-Spannungs-Kennlinie' oder 'Ausgangskennlinie' bezeichnet) des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert.
2 zeigt eine Kennlinie, die eine typische Strom-Spannungs-Kennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, wie sie in einer Strom-Spannungs-Koordinatenebene abgebildet wird. Wie in 2 gezeigt, weist der Brennstoffzellen-Stapel 5 mit einem zunehmenden Erzeugungsstrom (der sich in der Figur von der linken Seite zur rechten Seite ändert) eine abnehmende Erzeugungsspannung auf (die sich in der Figur von einer oberen Seite zu einer unteren Seite ändert).
In einem Bereich mit einem geringen Strom dieser Kennlinie (dem linken Halbbereich von 2), der relativ geringe Erzeugungsströme beinhaltet, weist der Brennstoffzellen-Stapel 5 aufgrund von katalytischen Reaktionen, die in jeder Einheitszelle Wasserstoffmoleküle an der Anodenelektrode und Sauerstoffmoleküle an der Kathodenelektrode ionisieren, eine abnehmende Erzeugungsspannung auf, wobei damit einhergehende Aktivierungsenergien bestimmend zu einem Stromerzeugungs-Mechanismus in dem Brennstoffzellen-Stapel 5 beitragen.
Andererseits weist der Brennstoffzellen-Stapel 5 in einem Bereich mit einem hohen Strom jener Kennlinie (dem rechten Halbbereich von 2), der relativ hohe Erzeugungsströme beinhaltet, aufgrund des Stromerzeugungs-Mechanismus, der von einer Kombination aus einer Wasserstoff-Zufuhrrate zu der Anodenelektrode und einer Sauerstoff-Zufuhrrate zu der Kathodenelektrode in jeder Einheitszelle gesteuert wird, eine abnehmende Erzeugungsspannung auf.
Darüber hinaus weist der Brennstoffzellen-Stapel 5 auch aufgrund von Ohmschen Verlusten durch Widerstände für Wasserstoffionen, die sich in dem Elektrolyten in jeder Einheitszelle bewegen, eine abnehmende Erzeugungsspannung auf.
3 zeigt eine graphische Darstellung als eine Strom-Spannungs-Koordinatenebene, in der eine erste Kennlinie (auf der unteren Seite der Figur), die eine Strom-Spannungs-Kennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte mit einer relativ großen Trockenheit (oder einer relativ geringen Feuchtigkeit) beinhaltet, eine zweite Kennlinie (auf der oberen Seite der Figur), die eine Strom-Spannungs-Kennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte mit einer relativ geringen Trockenheit (oder einer relativ hohen Feuchtigkeit) beinhaltet, sowie eine dritte Kennlinie (in der Mitte der Figur) abgebildet sind, die eine Strom-Spannungs-Kennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte mit einer mittleren normalen Trockenheit (oder einer mittleren normalen Feuchtigkeit) beinhaltet.
Wie in 3 gezeigt, weist der Brennstoffzellen-Stapel 5 eine Kennlinie auf, die in Richtung zu einer Seite in der Strom-Spannungs-Koordinatenebene mit einer geringeren Spannung verformt ist, wenn Elektrolyte eine größere Trockenheit mit einem höheren Ohmschen Verlust (d. h. einem Potentialabfall) aufweisen, was eine verringerte Erzeugungsspannung verursacht.
Das Steuergerät 7 ist dafür ausgelegt, Kennlinien, die Ausgangskennlinien des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentieren, als eine Basis für eine Abschätzung 'einer Ausgangsleistung, die abgegeben werden kann' (hierin manchmal als 'eine potentielle Ausgangsleistung' bezeichnet) bei dem Brennstoffzellen-Stapel 5 einzusetzen.
Das Steuergerät 27 beinhaltet eine Abschätzeinrichtung für eine potentielle Ausgangsleistung sowie ein Ausgangskennlinien-Speicherbereich 72. Das Ausgangskennlinien-Speicherbereich 72 besteht aus einem Teilspeicherbereich des ROM in dem Steuergerät 7. In dem Ausgangskennlinien-Speicherbereich 72 ist ein Satz von Kennlinien für ein Abbilden von Kennlinien, die Ausgangskennlinien des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentieren, in einer Strom-Spannungs-Koordinatenebene gespeichert.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung in dem Steuergerät 7 ist dafür ausgelegt, eine Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5, die in einem momentanen Steuerzeitfenster abgegeben werden kann, basierend auf einem Arbeitspunkt (d. h. einer Kombination aus einer Erzeugungsspannung und einem Erzeugungsstrom), der von der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 des Brennstoffzellen-Stapels 5 gemessen wird, und einem Satz von Kennlinien von Strom-Spannungs-Kennlinien abzuschätzen, der in dem Ausgangskennlinien-Speicherbereich 72 des ROM in dem Steuergerät 7 gespeichert ist.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann so betrieben werden, wie in 4 gezeigt, dass in einer Strom-Spannungs-Koordinatenebene (in einem virtuellen Raum) eine Kombination aus einer ersten Kennlinie POL_L, die eine Ausgangskennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte beinhaltet, die einen am meisten trockenen oder am wenigsten nassen (einen schlechtesten) Zustand aufweisen, und einer zweiten Kennlinie POL_H abgebildet wird, die eine Ausgangskennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte beinhaltet, die einen am wenigstens trockenen oder am meisten nassen (eine besten) Zustand aufweisen. Es ist anzumerken, dass 4 eine dritte Kennlinie POL_M aufweist, die eine Ausgangskennlinie des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert, der Elektrolyte beinhaltet, die einen mittleren trockenen oder mittleren nassen (einen normalen) Zustand aufweisen, die zum Vergleich in der Koordinatenebene abgebildet ist. Hierbei basieren die Kennlinien POL_L, POL_H und POL_M, wie sie abgebildet sind, auf empirischen Daten, die in dem Ausgangskennlinien-Speicherbereich 72 gespeichert sind.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann für Berechnungen so betrieben werden, dass sie einen ersten Arbeitspunkt (I_O, V_O), der durch eine Kombination aus einem Erzeugungsstrom I_O und einer Erzeugungsspannung V_O definiert ist, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 gemessen werden, und einen zweiten Arbeitspunkt (I_LMT, V_EST) erkennt, der durch eine Kombination aus einem anzugebenden potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT und einer abzuschätzenden potentiellen Erzeugungsspannung V_EST definiert ist, wobei der zweite Arbeitspunkt eine potentielle Ausgangsleistung unter einem Satz von festgelegten Arbeitsbedingungen des Brennstoffzellen-Stapels 5 repräsentiert. Hierbei ist der potentielle Erzeugungsstrom I_LMT ein maximaler Strom, der von dem Brennstoffzellen-Stapel 5 unter dem Satz von festgelegten Arbeitsbedingungen abgegeben werden kann, und er wird im Voraus als ein Merkmalswert des Brennstoffzellen-Stapels 5 ermittelt, um ihn in dem ROM des Steuergeräts 7 zu speichern.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann des Weiteren für Berechnungen so betrieben werden, dass sie erkennt:
eine erste Koordinate (I_O, V_L-O), die als ein Schnittpunkt zwischen dem gemessenen Erzeugungsstrom I_O (insbesondere einer geraden Linie I = I_O, die sich parallel zu der Spannungsachse erstreckt) und der ersten Kennlinie POL_L definiert ist;
eine zweite Koordinate (I_O, V_H-O), die als ein Schnittpunkt zwischen dem gemessenen Erzeugungsstrom I_O und der zweiten Kennlinie POL_H definiert ist;
eine dritte Koordinate (I_LMT, V_L-LMT), die als ein Schnittpunkt zwischen dem gegebenen Erzeugungsstrom I_LMT (insbesondere einer geraden Linie I = I_LMT, die sich parallel zu der Spannungsachse erstreckt) und der ersten Kennlinie POL_L definiert ist; und
eine vierte Koordinate (I_LMT, V_H-LMT), die als ein Schnittpunkt zwischen dem gegebenen Erzeugungsstrom I_LMT und der zweiten Kennlinie POL_H definiert ist.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann des Weiteren für Berechnungen so betrieben werden, dass sie erkennt:
eine erste Länge (V_O – V_L-O), die als ein vertikaler Abstand zwischen dem ersten Arbeitspunkt (I_O, V_O) und der ersten Koordinate (I_O, V_L-O) definiert ist;
eine zweite Länge (V_H-O – V_–O), die als ein vertikaler Abstand zwischen dem ersten Arbeitspunkt (I_O, V_O) und der zweiten Koordinate (I_O, V_H-O) definiert ist;
eine dritte Länge (V_EST – V_L-LMT), die als ein vertikaler Abstand zwischen dem zweiten Arbeitspunkt (I_LMT, V_EST) und der dritten Koordinate (I_LMT, V_L-LMT) definiert ist; und
eine vierte Länge (V_H-LMT – V_EST), die als ein vertikaler Abstand zwischen dem zweiten Arbeitspunkt (I_LMT, V_EST) und der vierten Koordinate (I_LMT, V_H-LMT) definiert ist.
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann des Weiteren für Berechnungen so betrieben werden, dass ein Ausdruck (1) als eine Gleichung aufgestellt wird, die ausdrückt:
der Wert 'eines Verhältnisses {(V_O – V_L-O):(V_H-O – V_–O)} der ersten Länge (V_O – V_L-O) zu der zweiten Länge (V_H-O – V_–O)' ist gleich
dem Wert 'eines Verhältnisses {(V_EST – V_L-LMT):(V_H-LMT – V_EST)} der dritten Länge (V_EST – V_L-LMT) zu der vierten Länge (V_H-LMT – V_EST)',
so dass: (V_O – V_L-O)·(V_H-O – V_–O) = (V_EST – V_L-LMT):(V_H-LMT – V_EST) (1).
Die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung kann dann für eine Berechnung eines Ausdrucks (2) betrieben werden, der eine Lösung für den Ausdruck (1) ist, um einen Wert der potentiellen Erzeugungsspannung V_EST abzuschätzen, so dass: V_EST = {(V_O – V_L-O) × V_H-LMT + (V_H-O – V_O) × V_L-LMT}/(V_H-O – V_-O) (2).
Ist dies der Fall, ist die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung dafür ausgelegt, ein Paar von Kennlinien POL_L und POL_H (die Arbeitsbedingungen für den Brennstoffzellen-Stapel 5 entsprechen, der Elektrolyte in einem am meisten trockenen Zustand beziehungsweise einem am meisten nassen Zustand beinhaltet) als Basis einzusetzen für:
Entnahme
'einer Kombination von Differenzen (V_O – V_L-O) und (V_H-O – V_-O) zwischen einer beobachteten Erzeugungsspannung V_O und Erzeugungsspannungen V_L-O und V_H-O, die mit einem beobachteten Erzeugungsstrom I_O auf den Kennlinien POL_L beziehungsweise POL_H verknüpft sind', und
'einer Kombination von Differenzen (V_EST – V_L-LMT) und (V_H-LMT – V_EST) zwischen einer unbekannten Erzeugungsspannung V_EST und Erzeugungsspannungen V_L-O und V_H-O, die mit einem gegebenen Erzeugungsstrom I_LMT auf den Kennlinien POL_L beziehungsweise POL_H verknüpft sind'; und
Nutzen einer geometrischen Linearität (insbesondere einer Proportionalität von entsprechenden Abständen) zwischen den Kombinationen von Differenzen, um für eine Abschätzung der Erzeugungsspannung V_EST eine Interpolation zwischen den Kennlinien POL_L und POL_H zu berechnen.
Daher ist die Abschätzvorrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung dafür ausgelegt, eine potentielle Ausgangsleistung (insbesondere ein Produkt aus der Erzeugungsspannung V_EST und dem Erzeugungsstrom I_LMT) des Brennstoffzellen-Stapels 5 mit einer größeren Präzision abzuschätzen.
Bei dem in 4 gezeigten Beispiel liegt eine Kombination aus einer Kennlinie POL_L, die einem am meisten trockenen Zustand von Elektrolyten entspricht, und einer Kennlinie POL_H vor, die einem am meisten nassen Zustand von Elektrolyten entspricht, die für eine Interpolation einer Linearität dazwischen eingesetzt wird, um eine Berechnung für eine Abschätzung einer Erzeugungsspannung V_EST vorzunehmen. In dieser Hinsicht kann auch eine Kombination aus einer Kennlinie, die einem relativ trockenen Zustand entspricht, und einer Kennlinie vorliegen, die einem relativ nassen Zustand entspricht, die für eine Interpolation oder eine Extrapolation einer Linearität dazwischen eingesetzt wird, die bei Bedarf für eine Abschätzung vorzunehmen ist.
Des Weiteren kann die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung auch eine größere Anzahl von Kennlinien aufweisen, um den Interpolationsabstand für eine Abschätzung einer potentiellen Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 mit einer noch größeren Präzision zu verringern.
Des Weiteren weist die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung einen beschriebenen Abschätzprozess auf, der in Intervallen eines festgelegten Zeitfensters wiederholt wird. In dieser Hinsicht können höhere Ströme vorliegen, die für Fahrzeuglasten erforderlich sind, wie beispielsweise jenen bei dem Wechselrichter 3. Infolgedessen kann die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung einen geringeren Fehler zwischen einer tatsächlichen potentiellen Ausgangsleistung und einer abgeschätzten potentiellen Leistung aufweisen, wenn sich die Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 an ein Maximum annähert.
Dementsprechend kann das Fahrzeug 1 derartige Situationen vermeiden, wenn dem Brennstoffzellen-Stapel 5 ein übermäßiger Strom entnommen wird, wodurch zugelassen wird, dass Fahrzeuglasten ausreichende Leistungen zugeführt werden, was eine erfolgreiche Steuerung von Fahrzeuglasten ermöglicht.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Abschätzprozess für eine potentielle Ausgangsleistung in dem beschriebenen Brennstoffzellen-System beschrieben. Der zu beschreibende Abschätzprozess für eine potentielle Ausgangsleistung wird mit Betriebsbeginn des Steuergeräts 7 gestartet und wird in Intervallen eines festgelegten Zeitfensters wiederholt.
Zunächst steuert die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung in Schritt S1 die Arbeitspunkt-Messstrecke 51, um eine Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung V_O und einem momentanen Erzeugungsstrom I_O zu messen.
In einem nachfolgenden Schritt S2 wird die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung für Berechnungen betrieben, um eine Erzeugungsspannung V_H-O zu ermitteln, die mit dem Erzeugungsstrom I_O auf einer Kennlinie POL_H verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert ist.
In einem nachfolgenden Schritt S3 wird die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung für Berechnungen betrieben, um eine Erzeugungsspannung V_L-O zu ermitteln, die mit dem Erzeugungsstrom I_O auf einer Kennlinie POL_L verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert ist.
In einem nachfolgenden Schritt S4 wird die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung für Berechnungen betrieben, um eine Erzeugungsspannung V_H-LMT zu ermitteln, die mit einem gegebenen potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT auf der Kennlinie POL_H verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert ist.
In einem nachfolgenden Schritt S5 wird die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung für Berechnungen betrieben, um eine Erzeugungsspannung V_L-LMT zu ermitteln, die mit dem potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT auf der Kennlinie POL_L verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert ist.
In einem nachfolgenden Schritt S6 setzt die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung den Ausdruck (2) für Berechnungen ein, um eine Erzeugungsspannung V_EST abzuschätzen, die mit dem potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT unter einer momentanen Trockenheit zu verknüpfen ist.
Und in einem Schritt S7 wird die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung für Berechnungen betrieben, um eine potentielle Ausgangsleistung basierend auf der abgeschätzten Erzeugungsspannung V_EST und dem potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT unter einer momentanen Trockenheit abzuschätzen. Dann wird dieser Prozess beendet.
Es ist anzumerken, dass, wenn der potentielle Erzeugungsstrom I_LMT als eine Variable mit einem spezifizierten Gebiet gegeben ist, das Gebiet in signifikante Abschnitte unterteilt wird (z. B. in der Weise, dass ein Wert, der im Voraus als ein vorläufiger Wert eingestellt war, nacheinander geändert wird), gefolgt von Wiederholungen einer Sub-Routine, die aus Schritten besteht, welche die Schritte S4 bis S7 (beide einschließlich) in dem Ablaufplan von 5 beinhalten, jedes Mal für eine Verarbeitung eines vorläufigen Erzeugungsstroms I_LMT als einem repräsentativen Wert eines zugehörigen Abschnitts, um dadurch einen Satz von potentiellen Ausgangsleistungen des Brennstoffzellen-Stapels 5 als Kandidaten für einen letzten Schritt abzuschätzen, um eine maximale als eine potentielle Ausgangsleistung auszuwählen.
Das Steuergerät 7 kann einen Kurs einschlagen, bei dem ein Erzeugungsstrom des Brennstoffzellen-Stapels 5 erhöht wird, indem ein Prozess wiederholt wird, bei dem eine Erzeugungsspannung und der Erzeugungsstrom gesteuert werden, um eine mittels der Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung abgeschätzte potentielle Ausgangsleistung zu erhalten. Bei einem derartigen Kurs wird auch der in 5 gezeigte Abschätzprozess für eine potentielle Ausgangsleistung wiederholt, der einen geringeren Fehler zwischen einer abgeschätzten potentiellen Ausgangsleistung und einer tatsächlichen potentiellen Ausgangsleistung aufweist, wenn sich der Erzeugungsstrom an einen potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT annähert.
Gemäß Ausführungsformen hierin ist die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung dafür ausgelegt, einen Satz von Kennlinien einzusetzen, die mit verschiedenen Trockenheitszuständen von Elektrolyten verknüpft sind, um eine potentielle Erzeugungsspannung V_EST abzuschätzen. In dieser Hinsicht können auch Ausgangskennlinien eingesetzt werden, die unter Berücksichtigung von lokalen Temperaturen des Brennstoffzellen-Stapels 5 erstellt wurden. Zum Beispiel kann es einen Satz von Kennlinien geben, die mit unterschiedlichen Trockenheitszuständen (z. B. einem am meisten trockenen Zustand und einem am meisten nassen Zustand) von Elektrolyten verknüpft sind, die für jedes Einheitsgebiet eines Temperaturkoordinatenraums erstellt wurden, der durch eine Kombination von Temperaturen des Brennstoffzellen-Stapels 5 definiert ist, die von einer Kombination von Temperatursensoren erfasst werden (z. B. einem Ansaugluft-Temperatursensor und einem Abführgas-Temperatursensor). Ein derartiger Satz von Kennlinien kann auch in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert sein und kann von der Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung eingesetzt werden, um eine potentielle Erzeugungsspannung V_EST an einem Arbeitspunkt abzuschätzen, der mit einer Koordinate eines Temperatur-Trockenheits-Koordinatenraums verknüpft ist, indem ein grundlegendes Konzept des Abschätzprozesses für eine potentielle Ausgangsleistung verwendet wird, der in 5 gezeigt ist.
Ist dies der Fall, beinhaltet das beschriebene Brennstoffzellen-System gemäß Ausführungsformen hierin eine Arbeitspunkt-Messstrecke 51, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung und einem momentanen Erzeugungsstrom eines Brennstoffzellen-Stapels 5 misst, einen Ausgangskennlinien-Speicher 72, der so konfiguriert ist, dass er einen Satz von Ausgangskennlinien des Brennstoffzellen-Stapels 5 speichert, sowie eine Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung V_O und einem momentanen Erzeugungsstrom I_O, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke 51 gemessen werden, und einem Satz von Teilinformationen, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert sind, als Grundlagen einsetzt, um eine potentielle Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 abzuschätzen.
Dementsprechend kann eine Abschätzung einer potentiellen Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 auf den Grundlagen einer Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung V_O und einem momentanen Erzeugungsstrom I_O und einem Satz von empirischen Ausgangskennlinien erzielt werden, die mit Trockenheitszuständen (insbesondere jenen Zuständen, die verschiedene physikalische und chemische Zustände umfassen, wie beispielsweise Temperaturen) von Elektrolyten des Brennstoffzellen-Stapels 5 verknüpft sind. Demzufolge kann eine Abschätzung einer potentiellen Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 7 erzielt werden, ohne direkte Erfassungen von derartigen Trockenheitszuständen bei Elektrolyten des Brennstoffzellen-Stapels 5 zu benötigen.
Des Weiteren ist die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung so konfiguriert, dass sie eine potentielle Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 basierend auf einer Kombination aus der momentanen Erzeugungsspannung V_O, Erzeugungsspannungen V_L-O und V_H-O, die mit dem momentanen Erzeugungsstrom I_O auf Ausgangskennlinien POL_L und POL_H verknüpft sind, sowie Erzeugungsspannungen V_L-LMT und V_H-LMT abschätzt, die mit einem potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT auf den Ausgangskennlinien POL_L und POL_H verknüpft sind.
Indem so verfahren wird, kann eine Abschätzung einer potentiellen Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 basierend auf einer tatsächlich beobachteten Erzeugungsspannung V_O, einer Kombination aus Erzeugungsspannungen V_L-O und V_H-O, die mit einem tatsächlich beobachteten Erzeugungsstrom I_O auf den Ausgangskennlinien POL_L beziehungsweise POL_H verknüpft sind, sowie einer Kombination aus Erzeugungsspannungen V_L-LMT und V_H-LMT erzielt werden, die mit einem gegebenen potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT auf den Ausgangskennlinien POL_L beziehungsweise POL_H verknüpft sind. Dementsprechend kann eine potentielle Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Stapels 5 mit einer größeren Präzision abgeschätzt werden.
Des Weiteren ist die Abschätzeinrichtung 71 für eine potentielle Ausgangsleistung so konfiguriert, dass sie eine Linearität zwischen Kennlinien POL_L und POL_H als Abbildungen der Ausgangskennlinien in einer Strom-Spannungs-Koordinatenebene (4) als eine Basis einsetzt, um eine potentielle Erzeugungsspannung V_EST, die mit einem potentiellen Erzeugungsstrom I_LMT verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher 72 gespeichert sind, von einem momentanen Arbeitspunkt (I_O, V_O) aus abzuschätzen, der durch die Kombination aus der momentanen Erzeugungsspannung V_O und dem momentanen Erzeugungsstrom I_O definiert ist, um dadurch die potentielle Ausgangsleistung abzuschätzen (V_EST × I_LMT).
Daher kann das Brennstoffzellen-System gemäß Ausführungsformen hierin eine potentielle Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Systems mit einer noch größeren Präzision abschätzen.
Während Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben wurden, ist es ersichtlich, dass ein Fachmann Änderungen vornehmen kann, ohne von dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Jegliche und sämtliche derartigen Modifikationen und Äquivalente sollen in den beigefügten Ansprüchen eingeschlossen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-102431 [0001]
JP 2009-099393 [0008]

Claims

Brennstoffzellen-System, das umfasst: eine Brennstoffzelle, die für eine elektrochemische Reaktion eines Brenngases konfiguriert ist, um eine elektrische Leistung zu erzeugen; eine Arbeitspunkt-Messstrecke, die so konfiguriert ist, dass sie einen Arbeitspunkt misst, der durch eine Kombination aus einer Erzeugungsspannung und einem Erzeugungsstrom der Brennstoffzelle definiert ist; einen Ausgangskennlinien-Speicher, der so konfiguriert ist, dass ein Satz von Kennlinien gespeichert wird, der dafür ausgelegt ist, Ausgangskennlinien der Brennstoffzelle abzubilden; und eine Abschätzeinrichtung für eine potentielle Ausgangsleistung, die so konfiguriert ist, dass sie eine potentielle Ausgangsleistung der Brennstoffzelle basierend auf einer Kombination aus einer momentanen Erzeugungsspannung und einem momentanen Erzeugungsstrom, die von der Arbeitspunkt-Messstrecke gemessen werden, und einem Satz von Teilinformationen abschätzt, der in dem Ausgangskennlinien-Speicher gespeichert ist.
Brennstoffzellen-System nach Anspruch 1, wobei die Abschätzeinrichtung für eine potentielle Ausgangsleistung so konfiguriert ist, dass sie die potentielle Ausgangsleistung der Brennstoffzelle basierend auf der momentanen Erzeugungsspannung, Erzeugungsspannungen, die mit dem momentanen Erzeugungsstrom auf den Ausgangskennlinien verknüpft sind, sowie Erzeugungsspannungen abschätzt, die mit einem gegebenen potentiellen Erzeugungsstrom der Brennstoffzelle auf den Ausgangskennlinien verknüpft sind.
Brennstoffzellen-System nach Anspruch 1, wobei die Abschätzeinrichtung für eine potentielle Ausgangsleistung so konfiguriert ist, dass sie eine Linearität zwischen Kennlinien als Abbildungen der Ausgangskennlinien in einer Strom-Spannungs-Koordinatenebene als eine Basis einsetzt, um eine potentielle Erzeugungsspannung, die mit einem potentiellen Erzeugungsstrom verknüpft ist, die in dem Ausgangskennlinien-Speicher gespeichert sind, von einem momentanen Arbeitspunkt aus abzuschätzen, der durch die Kombination aus der momentanen Erzeugungsspannung und dem momentanen Erzeugungsstrom definiert ist, um dadurch die potentielle Ausgangsleistung der Brennstoffzelle abzuschätzen.