DE102017102454B4 - Spülverfahren für eine Brennstoffzelle - Google Patents

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Abstract

Spülverfahren für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren zum Spülen der Brennstoffzelle zu der Zeit eines Betriebsstopps der Brennstoffzelle durch Zufuhr von Gas zu der Brennstoffzelle unter Verwendung der elektrischen Energie einer Batterie dient, und wobei das Verfahren aufweist:Erfassen einer angenommenen Temperatur (T), von der angenommen wird, dass eine Temperatur der Batterie (25) diese während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle (20) erreicht; undBestimmen, ob die angenommene Temperatur (T) zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei einer vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt oder nicht, dadurch gekennzeichnet, dass:i) das Spülen der Brennstoffzelle (20) mit einer ersten Spülleistung durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei der vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt;ii) das Spülen der Brennstoffzelle mit einer zweiten Spülleistung durchgeführt wird, die höher ist als die erste Spülleistung, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur (T1), wobei:ein Parkspülvorgang durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) bei der vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt;der Parkspülvorgang nicht durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur (T1); undder Parkspülvorgang so durchgeführt wird, dass die Zufuhr von Gas zu der Brennstoffzelle (20), wenn der Betrieb der Brennstoffzelle (20) gestoppt ist, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle (20) gesteuert wird, und das Spülen der Brennstoffzelle (20) durchgeführt wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spülverfahren für eine Brennstoffzelle.
  • Stand der Technik
  • Bei einer Brennstoffzelle kann ein Feuchtigkeitsanteil, der durch Wasser, das bei Betrieb erzeugt wird, nach einem Betriebsstopp der Brennstoffzelle in der Brennstoffzelle verbleiben. Der Feuchtigkeitsanteil in der Brennstoffzelle kann aufgrund eines Abfalls einer Außentemperatur gefrieren. Im Hinblick darauf, kann zur Zeit des Stopps der Brennstoffzelle ein Prozess durchgeführt werden, der als Spülen bezeichnet wird (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung JP 2013 - 37 790 A ). Ein Zielbereich für das Spülen kann nicht nur der Brennstoffzellenstapel sein, sondern auch eine Rohrleitung um den Brennstoffzellenstapel oder Hilfseinrichtungen wie eine in der Rohrleitung angeordnete Pumpe. Ferner kann in einem Fall, in dem ein Brennstoffzellenfahrzeug über einen langen Zeitraum einer Außenluft ausgesetzt ist, ein Feuchtigkeitsanteil in der Brennstoffzelle, selbst wenn eine Außentemperatur zu der Zeit eines Fahrzeugstopps nicht besonders niedrig ist, gefrieren, wenn die Außentemperatur während des Fahrzeugstopps abfällt. Dementsprechend wird ein Spülen der Brennstoffzelle des gestoppten Fahrzeugs durchgeführt, wenn davon ausgegangen wird, dass die Außenluft während des Stopps des Fahrzeugs auf eine vorbestimmte Temperatur oder darunter abfällt. Solch ein Spülen während des Stopps wird als Parkspülen bezeichnet. Zu der Zeit des Parkspülens erzeugt die Brennstoffzelle keine elektrische Leistung, so dass ein Parkspülvorgang unter Verwendung von in einer Batterie gespeicherter elektrischer Energie durchgeführt wird. Gattungsgemäße Brennstoffzellensysteme und Spülverfahren hierfür sind auch in der JP 2007 - 157 621 A sowie der DE 10 2007 029 420 A1 beschrieben.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn eine Temperatur der Batterie jedoch zu der Zeit, zu der die Batterie für das Spülen verwendet wird, abfällt, kann die Batterie aufgrund eines Entladens verschlechtern. In einem Fall jedoch, in dem das Parkspülen nicht durchgeführt wird, wenn die Temperatur der Batterie abfällt, kann der Brennstoffzellenstapel und dergleichen gefrieren. Der vorgenannte Zustand ist nicht auf das Brennstoffzellenfahrzeug beschränkt, sondern ist ebenfalls üblich bei einem Brennstoffzellensystem, das das Spülen während eines Stopps einer Brennstoffzelle unter Verwendung einer Batterie durchführt.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Spülverfahren für eine Brennstoffzelle.
  • In der vorliegenden Beschreibung meint die Brennstoffzelle eine Konfiguration, um unter Verwendung von Brenngas durch eine elektrochemische Reaktion eine elektrische Leistungserzeugung durchzuführen. Die Brennstoffzelle kann durch einen einzelnen Leistungserzeugungskörper realisiert werden, wobei es ebenso möglich ist, eine Konfiguration eines Brennstoffzellenstapels heranzuziehen, in dem eine Mehrzahl elektrischer Leistungserzeugungseinheiten (auch als Einzelzellen bezeichnet) laminiert ist. Der Betriebsstopp der Brennstoffzelle gibt den Stopp der Zufuhr von Brenngas zu der Brennstoffzelle und den Stopp der elektrischen Leistungserzeugung an. Die Zeit des Stoppens ist nicht auf einen Zeitpunkt beschränkt, zu dem die Zufuhr des Brenngases gestoppt wird oder die elektrische Leistungserzeugung gestoppt wird, sondern umfasst auch Zeitpunkte vor und nach dem Stoppen. Der Stoppzeit-Spulvorgang kann zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, zu dem die Zufuhr des Brenngrases zu der Brennstoffzelle gestoppt ist und die elektrische Leistungserzeugung vollständig gestoppt ist, oder kann nach dem Stopp der Zufuhr des Brenngases, aber vor dem vollständigen Stoppen der elektrischen Leistungserzeugung durchgeführt werden. Alternativ kann der Stoppzeit-Spülvorgang auf der Prämisse, dass ein Prozess des Stoppens der Brenngaszufuhr gestartet wird, unmittelbar vor dem Stopp der Brenngaszufuhr durchgeführt werden.
  • Ein Spülverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein solches, das der Brennstoffzelle zu der Zeit eines Betriebsstopps der Brennstoffzelle unter Verwendung einer elektrischen Leistung einer Batterie Gas zugeführt, und das das Spülen der Brennstoffzelle durchführt. Das Spülverfahren für die Brennstoffzelle umfasst: das Erfassen einer angenommenen Temperatur, von der angenommen wird, dass eine Temperatur der Batterie diese während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle erreicht; und das Bestimmen, ob die angenommene Temperatur zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei einer vorbestimmten Temperatur oder darüber liegt oder nicht, i) Wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei der vorbestimmten Temperatur oder darüber liegt, wird das Spülen der Brennstoffzelle mit einer ersten Spülleistung durchgeführt, und ii) wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur, wird das Spülen der Brennstoffzelle mit einer zweiten Spülleistung durchgeführt, die höher ist als die erste Spülleistung.
  • Gemäß dem Spülverfahren für die Brennstoffzelle wird das Spülen mit der zweiten Spülleistung durchgeführt, die höher ist als die erste Spülleistung, wenn die angenommene Temperatur der Batterie zu der Zeit des Stopps der Brennstoffbatterie niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur, so dass der in einem Zielbereich wie der Brennstoffzelle oder ihrer Umgebung vorhandene Feuchtigkeitsanteil noch effektiver ausgeleitet werden kann. Dementsprechend ist es, in einem Zustand, in dem die angenommene Temperatur der Batterie während des Stopps der Brennstoffzelle niedriger wird als die vorbestimmte Temperatur und das Entladen der Batterie eine Verschlechterung der Batterie verursacht, möglich, das Spülen nicht unter Verwendung der Batterie durchzuführen. Folglich wird, wenn das Spülen in einem solchen Zustand nicht durchgeführt wird, kein Nachlassen der Batterie verursacht, und es ist möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Batterie, und letztendlich des Brennstoffzellensystems beeinträchtigt wird.
  • Bei dem Verfahren kann ein Parkspülvorgang durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur bei der vorbestimmten Temperatur oder darüber liegt, und der Parkspülvorgang kann nicht durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird der Parkspülvorgang nicht durchgeführt, wenn die angenommene Temperatur der Batterie niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur. Dementsprechend ist es möglich, ein Entladen der Batterie zu begrenzen, wenn die angenommene Temperatur der Batterie niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur. Demzufolge ist es möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu begrenzen, dass eine Verschlechterung der Batterie bewirkt wird, und eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Batterie, und letztendlich des Brennstoffzellensystems, beeinträchtigt wird.
  • Bei dem Verfahren des vorstehenden Aspekts kann der Spülvorgang so durchgeführt werden, dass die Zufuhr des Gases zu der Brennstoffzelle, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt ist, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle gesteuert wird, und das Spülen der Brennstoffzelle durchgeführt wird.
  • Bei dem Verfahren des vorstehenden Aspekts kann das mit der ersten Spülleistung durchgeführte Spülen zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle nicht durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass sie angenommene Temperatur nicht niedriger ist als eine Grenztemperatur, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur.
  • Bei einer solchen Konfiguration wird der Parkspülvorgang durchgeführt, wenn die angenommene Temperatur der Batterie bei der vorbestimmten Temperatur oder darüber liegt. In diesem Fall ist es, wenn die angenommene Temperatur der Batterie hoch genug ist, möglich, das Auftreten einer Funktionsstörung wie das Gefrieren der Brennstoffzelle selbst dann zu begrenzen, wenn der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt wird. Dies ermöglicht es dementsprechend, das Entladen der für den Stoppzeit-Spülvorgang benötigten Batterie zu begrenzen.
  • Bei dem Verfahren des vorstehenden Aspekts kann bestimmt werden, ob eine vorbestimmte Bedingung, unter der die Brennstoffzelle gefrieren kann, erfüllt ist oder nicht, und das mit der ersten Spülleistung durchgeführte Spülen kann zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle nicht durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt wird und die angenommene Temperatur nicht niedriger ist als die Grenztemperatur, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur.
  • Bei einer solchen Konfiguration ist es, wenn die Bedingung, unter der die Brennstoffzelle gefrieren kann bei einer Winterbestimmung nicht erfüllt ist, möglich, ein Auftreten eines Funktionsstörung wie das Gefrieren der Brennstoffzelle selbst dann zu begrenzen, wenn der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt wird. Dies ermöglicht es dementsprechend, das Entladen der Batterie zu begrenzen.
  • Bei dem Verfahren des vorstehenden Aspekts ist das Spülen auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle und das Spülen auf einer Kathodenseite der Brennstoffzelle bei dem Parkspülvorgang getrennt durchführbar, i) Wenn bestimmt wird, dass die Bedingung nicht erfüllt ist und bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur bei der Grenztemperatur oder darüber liegt, kann das Spülen auf der Anodenseite der Brennstoffzelle und das Spülen auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle bei dem Parkspülvorgang durchgeführt werden, und ii) wenn die Bedingung erfüllt ist oder bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur niedriger ist als die Grenztemperatur und nicht niedriger als der vorbestimmte Wert, kann das Spülen auf der Anodenseite bei dem Parkspülvorgang durchgeführt werden.
  • Bei einer solchen Konfiguration wird der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur nicht niedriger ist als die Grenztemperatur, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur, jedoch wird bei dem Parkspülvorgang das Spülen auf der Kathodenseite und das Spülen auf der Anodenseite durchgeführt. Dementsprechend ist es möglich, den Feuchtigkeitsanteil in ausreichendem Maß aus der Brennstoffzelle auszuleiten.
  • Bei dem Verfahren des vorstehenden Aspekts kann die Temperatur der Batterie, die zu der Zeit des Stopps der Brennstoffzelle ermittelt wird, als angenommene Temperatur erfasst werden.
  • Figurenliste
  • Die Merkmale und Vorteile, sowie die technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und in der gilt:
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Brennstoffzellensystem in einer Ausführungsform darstellt;
    • 2 ist eine erklärende Ansicht, die eine für einen Spülvorgang benötigte elektrische Konfiguration schematisch darstellt;
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Stoppzeit-Spülvorgangs in einer ersten Ausführungsform darstellt;
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Stoppzeit-Spülvorgangs in einer zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Parkspülvorgangs in der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 6 ist eine erklärende Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einem Spülvorgang zu der Zeit eines Fahrzeugstopps in der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Winterbestimmung-Verarbeitungsroutine in einer dritten Ausführungsform darstellt;
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Stoppzeit-Spülvorgangs in der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Parkspülvorgangs in der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 10 ist eine erklärende Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einem Spülvorgang zu der Zeit eines Fahrzeugstopps in der dritten Ausführungsform darstellt; und
    • 11 ist eine erklärende Ansicht, die eine weitere Ausführungsform darstellt, in der während eines Fahrzeugstopps eine angenommene Temperatur einer Batterie erfasst wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Gesamtkonfiguration wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Ein Brennstoffzellensystem 100 ist in diesem Fall in einem Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehen, und erzeugt und gibt eine zum Antreiben eines Fahrzeugs benötigte elektrische Leistung und dergleichen basierend auf einer Anforderung eines Fahrers aus. Das Brennstoffzellenfahrzeug kann beispielsweise ein vierrädriges Fahrzeug sein. Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10, einen Brennstoffzellenstapel 20, einen Luft-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 30, einen Wasserstoffgas-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 50, und einen Kühlmittelzirkulationsabschnitt 70.
  • Die ECU 10 besteht aus einem Mikrocomputer mit einer Zentraleinheit (CPU) und einer Speichervorrichtung. Die von der ECU ausgeführten Programme in der Speichervorrichtung weisen verschiedene Funktionen auf. Die ECU 10 weist eine Funktion des Lesens von Signalen von einer Mehrzahl von Sensoren und dergleichen, die untenstehend beschrieben werden, auf, und des Steuerns von Stellgliedern für eine Pumpe und dergleichen, um verschiedene Bestandteile des Brennstoffzellensystems 100 zu steuern, und somit zu bewirken, dass der Brennstoffzellenstapel 20 eine elektrische Leistung entsprechend einer Ausgabeanforderung erzeugt. Ferner fungiert die ECU 10, wie zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird, als ein Temperaturerfassungsabschnitt, der eine angenommene Temperatur einer Batterie erfasst, und als ein Spülsteuerabschnitt 15, der ein Spülen des Brennstoffzellenstapels 20 durchführt.
  • Der Brennstoffzellenstapel 20 ist eine Einheit, die durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff eine elektrische Leistung erzeugt, und wird durch Laminieren einer Mehrzahl von Einzelzellen 21 gebildet. Jede Einzelzelle 21 ist ein Leistungserzeugungselement, das selbst eine elektrische Leistung erzeugen kann, und umfasst eine Membranelektrodenanordnung, die ein Leistungserzeugungskörper ist, der so konfiguriert ist, dass Elektroden (eine Kathode, eine Anode) auf beiden Seiten einer Elektrolytmembran platziert sind, und Separatoren an beiden Außenseiten der Membranelektrodenanordnung platziert sind. Die Elektrolytmembran besteht aus einer Festpolymermembran, die eine gute Protonenleitfähigkeit in nassem Zustand aufweist, in dem ein Feuchtigkeitsanteil vorhanden ist. Als Brennstoffzellenstapel 20 können verschiedene Arten verwendet werden, wobei die vorliegende Ausführungsform einen Brennstoffzellenstapel vom Festpolymertyp verwendet.
  • Der Luft-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 30 weist eine Funktion des Zuführens von Luft (Oxidationsgas) zu dem Brennstoffzellenstapel 20 auf, und eine Funktion des Ausleitens eines Feuchtigkeitsanteils auf einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 20 und eines Kathodenabgases aus dem Brennstoffzellensystem 100. Der Luft-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 30 umfasst eine Luftzufuhrleitung 31, einen Luftverdichter 32, einen Luftmengenmesser 33, und ein Öffnungs-/Schließventil 34 auf einer relativ zu dem Brennstoffzellenstapel 20 stromaufwärts gelegenen Seite. Die Luftzufuhrleitung 31 ist eine mit einem kathodenseitigen Einlass des Brennstoffzellenstapels 20 verbundene Leitung. Der Luftverdichter 32 ist mittels der Luftzufuhrleitung 31 mit dem Brennstoffzellenstapel 20 verbunden und ist so konfiguriert, dass er Außenluft ansaugt, die Luft verdichtet, und die verdichtete Luft anschließend als Oxidationsgas für die elektrische Leistungserzeugung der Einzelzellen 21 zur Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 20 liefert.
  • Der Luftmengenmesser 33 misst auf der stromaufwärtigen Seite des Luftverdichters 32 eine Menge der Außenluft, die von dem Luftverdichter 32 angesaugt werden soll, und gibt diese an die ECU 10 aus. Die ECU 10 steuert eine Zufuhrmenge der Luft zu dem Brennstoffzellenstapel 20, indem sie den Luftverdichter 32 basierend auf einem hier erhaltenen Messwert antreibt. Das Öffnungs-/Schließventil 34 ist zwischen dem Luftverdichter 32 und dem Brennstoffzellenstapel 20 vorgesehen. Das Öffnungs-/Schließventil 34 ist normalerweise geschlossen, und das Öffnungs-/Schließventil 34 wird geöffnet, wenn Luft mit einem vorbestimmten Druck von dem Luftverdichter 32 zu der Luftzufuhrleitung 31 geliefert wird.
  • Der Luft-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 30 umfasst eine Kathodenabgasleitung 41, ein Druckregelventil 43, und einen Druckmessabschnitt 44 auf einer relativ zu dem Brennstoffzellenstapel 20 stromabwärts gelegenen Seite. Die Kathodenabgasleitung 41 ist eine mit einem kathodenseitigen Auslass des Brennstoffzellenstapels 20 verbundene Leitung, und kann Abwasser und das Kathodenabgas aus dem Brennstoffzellensystem 100 ausleiten. Das Druckregelventil 43 stellt einen Druck (einen kathodenseitigen Gegendruck des Brennstoffzellenstapels 20) des Kathodenabgases in der Kathodenabgasleitung 41 ein. Der Druckmessabschnitt 44 ist relativ zu dem Druckregelventil 43 auf der stromaufwärtigen Seite vorgesehen, und misst einen Druck des Kathodenabgases und gibt dessen Messwert an die ECU 10 aus. Die ECU 10 stellt einen Öffnungsgrad des Druckregelventils 43 basierend auf dem Messwert des Druckmessabschnitts 44 zu der Zeit eines Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 ein.
  • Der Wasserstoffgas-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 50 weist eine Funktion des Zuführens von Wasserstoffgas zu dem Brennstoffzellenstapel 20 auf, eine Funktion des Ausleitens des aus dem Brennstoffzellenstapel 20 ausgetragenen Anodenabgases aus dem Brennstoffzellensystem 100, und eine Funktion des Zirkulierens des Wasserstoffgases in dem Brennstoffzellensystem 100. Der Wasserstoffgas-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 50 umfasst eine Wasserstoffgaszufuhrleitung 51 und einen Wasserstofftank 52 auf der stromaufwärtigen Seite relativ zu dem Brennstoffzellenstapel 20. Hochdruckwasserstoff, der dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt werden soll, ist in den Wasserstofftank 52 eingefüllt. Der Wasserstofftank 52 ist mittels der Wasserstoffgaszufuhrleitung 51 mit einem anodenseitigen Einlass des Brennstoffzellenstapels 20 verbunden.
  • Ferner umfasst die Wasserstoffgaszufuhrleitung 51 ein Öffnungs-/Schließventil 53, eine Regler 54, eine Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55, und einen Druckmessabschnitt 56, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der stromaufwärtigen Seite (einer Seite des Wasserstofftanks 52) vorgesehen sind. Die ECU 10 steuert das Öffnen und Schließen des Öffnungs-/Schließventils 53, um das Einströmen des Wasserstoffs von dem Wasserstofftank 52 zu der stromaufwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 zu steuern. Der Regler 54 ist ein Druckminderungsventil, das einen Druck des Wasserstoffs auf der stromaufwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 einstellt, und ein Öffnungsgrad des Reglers 54 wird von der ECU 10 gesteuert. Die Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 besteht beispielsweise aus einem Injektor, der ein elektromagnetisch angetriebenes Öffnungs-/Schließventil ist. Der Druckmessabschnitt 56 misst einen Druck des Wasserstoffs auf der stromabwärtigen Seite der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 und gibt diesen an die ECU 10 aus. Die ECU 10 steuert eine Menge des Wasserstoffs, die dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt werden soll, indem sie eine Antriebsperiode, die einen Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 anzeigt, basierend auf einem Messwert des Druckmessabschnitts 56 steuert.
  • Der Wasserstoffgas-Zufuhr-Auslass-Abschnitt 50 umfasst auf der stromabwärtigen Seite relativ zu dem Brennstoffzellenstapel 20 eine Anodenabgasleitung 61, einen Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62, eine Wasserstoffgaszirkulationsleitung 63, eine Zirkulationspumpe 64, eine Anodenablassleitung 65, ein Ablassventil 66, und einen Druckmessabschnitt 67. Die Anodenabgasleitung 61 ist eine Leitung, die einen anodenseitigen Auslass des Brennstoffzellenstapels 20 mit dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 verbindet. Der Druckmessabschnitt 67 ist in der Anodenabgasleitung 61 vorgesehen. Der Druckmessabschnitt 67 misst einen Druck des Anodenabgases (einen anodenseitigen Gegendruck des Brennstoffzellenstapels 20) um einen Auslass einer Wasserstoffsammelleitung des Brennstoffzellenstapels 20 und übermittelt diesen an die ECU 10.
  • Der Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 ist mit der Wasserstoffgaszirkulationsleitung 63 und der Anodenablassleitung 65 verbunden. Das Anodenabgas, das mittels der Anodenabgasleitung 61 in den Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 strömt, wird von dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 in eine Gaskomponente und einen Feuchtigkeitsanteil abgeschieden. In dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 wird die Gaskomponente des Anodenabgases zu der Wasserstoffgaszirkulationsleitung 63 geführt, und der Feuchtigkeitsanteil wird zu der Anodenablassleitung 65 geführt.
  • Die Wasserstoffgaszirkulationsleitung 63 ist relativ zu der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 55 mit einer stromabwärtigen Seite der Wasserstoffgaszufuhrleitung 51 verbunden. Die Zirkulationspumpe 64 ist in der Wasserstoffgaszirkulationsleitung 63 vorgesehen. Die Zirkulationspumpe 64 fungiert als eine Zirkulationspumpe, die die in dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 62 abgeschiedene Gaskomponente zu der Wasserstoffgaszufuhrleitung 51 führt. Während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20, weist die Gaskomponente Wasserstoff auf. Dementsprechend kann das Wasserstoffgas, das nicht von dem Brennstoffzellenstapel 20 verwendet worden ist, durch Betreiben der Zirkulationspumpte 64 zu dem Brennstoffzellenstapel 20 zurückgeführt werden.
  • Das Ablassventil 66 ist in der Anodenablassleitung 65 vorgesehen. Das Ablassventil 66 wird als Reaktion auf einen Befehl der ECU 10 geöffnet und geschlossen. Die ECU 10 hält das Ablassventil 66 normalerweise geschlossen, und öffnet das Ablassventil 66 zu einem vorbestimmten Ablasszeitpunkt, der zuvor eingestellt wird oder einem Auslass-Zeitpunkt des Gases in dem Anodenabgas. Ein stromabwärtiges Ende der Anodenablassleitung 65 ist an die Kathodenabgasleitung 41 angeschlossen, so dass das anodenseitige Abwasser und das Anodenabgas in einem gemischten Zustand mit dem kathodenseitigen Abwasser und dem Kathodenabgas (nicht gezeigt) ausgeleitet werden kann.
  • Der Kühlmittelzirkulationsabschnitt 70 umfasst eine Kühlmittelleitung 71, einen Kühler 72, eine Kühlmittelpumpte 75, und zwei Temperaturmessabschnitte 76a, 76b. Die Kühlmittelleitung 71 ist eine Leitung, die ein Kühlmittel zirkuliert, das den Brennstoffzellenstapel 20 kühlt, und besteht aus einer stromaufwärtigen Leitung 71a und einer stromabwärtigen Leitung 71b. Die stromaufwärtige Leitung 71a verbindet einen Auslass eines Kühlmitteldurchlasses in dem Brennstoffzellenstapel 20 mit einem Einlass des Kühlers 72. Die stromabwärtige Leitung 71b verbindet einen Einlass eines Kühlmitteldurchlasses in dem Brennstoffzellenstapel 20 mit einem Auslass des Kühlers 72.
  • Der Kühler 72 umfasst einen Lüfter, der die Außenluft ansaugt, und führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel der Kühlmittelleitung 71 und der Außenluft durch, um das Kühlmittel abzukühlen. Die Kühlmittelpumpe 75 ist in der stromabwärtigen Leitung 71b vorgesehen, und wird als Reaktion auf einen Befehl der ECU 10 angetrieben. Das Kühlmittel strömt durch eine Antriebskraft der Kühlmittelpumpe 75 durch die Kühlmittelleitung 71.
  • Ein erster Temperaturmessabschnitt 76a ist in der stromaufwärtigen Leitung 71a vorgesehen, und ein zweiter Temperaturmessabschnitt 76b ist in der stromabwärtigen Leitung 71b vorgesehen. Die ECU 10 ermittelt durch die beiden Temperaturmessabschnitte 76a, 76b die Kühlmitteltemperaturen in den Leitungen 71a, 71b, und ermittelt anhand einer Differenz zwischen den Kühlmitteltemperaturen der Leitungen 71a, 71b eine Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 20. Die ECU 10 steuert eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe 75 basierend auf einer Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 20, um die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 20 entsprechend zu steuern.
  • Der Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt unter Verwendung von Wasserstoff und Luft (Oxidationsgas), die von den vorstehenden Konfigurationen zugeführt werden, eine elektrische Leistung. Eine dabei erzeugte elektrische Leistung wird einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) mittels eines Wechselrichters (nicht gezeigt) zum Antrieb des Fahrzeugs zugeführt. Ferner ist eine Hochspannungsseite eines DC/DC-Wandlers 22 mit einer Stromleitung PL (siehe 2) verbunden, über welche dem Antriebsmotor von dem Brennstoffzellenstapel 20 eine elektrische Leistung zugeführt wird. Der DC/DC-Wandler 22 wandelt eine Spannung einer von dem Brennstoffzellenstapel 20 erzeugten elektrischen Leistung in eine Niederspannung um, die von der ECU 10 und dergleichen verwendet werden kann. Eine Batterie 25 ist mittels einer Niederspannungs-Stromleitung CL mit einer Niederdruckseite des DC/DC-Wandlers 22 verbunden. Dementsprechend kann die Batterie 25 bei dem Brennstoffzellensystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, abgesehen von der zum Antreiben des Antriebsmotors und dergleichen verwendeten elektrischen Leistung, mit überschüssiger elektrischer Leistung von der elektrischen Leistung, die von der Brennstoffzelle 20 erzeugt wird, der elektrischen Leistung, die von dem Antriebsmotor erzeugt wird, oder anderer elektrischer Leistung geladen werden. Selbst in einem Fall, in dem der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt wird, können verschiedene Teile des Fahrzeugs, z. B., die ECU 10 und die Hilfseinrichtungen durch die elektrische Leistung der Batterie 25 betrieben werden, wenn die Batterie 25 geladen ist.
  • Im Folgenden wird ein Teil eines elektrischen Systems einer Schaltung beschrieben, die für einen von dem Brennstoffzellensystem 100 durchgeführten Spülvorgang benötigt wird. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Brennstoffzellensystem 100 zusätzlich zu der ECU 10 und der Batterie 25 Sensoren wie einen Außentemperatursensor 80, einen Batterietemperatursensor 81 (in 2 als ein BT-Temperatursensor bezeichnet), und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83. Der Außentemperatursensor 80 ist ein Sensor zum Ermitteln einer Außentemperatur THA des Fahrzeugs, und gibt die Außentemperatur THA, die ein Messergebnis ist, an die ECU 10 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Außentemperatursensor 80 an einer Rückseite eines vorderen Stoßfängers befestigt, kann jedoch unter der Voraussetzung, dass eine Temperatur außerhalb des Brennstoffzellenfahrzeugs ermittelt werden kann, an einer beliebigen Position vorgesehen sein. Der Batterietemperatursensor 81 ist an einer Oberfläche der Batterie 25 vorgesehen oder in deren Nähe, und ermittelt eine Temperatur der Batterie 25 und gibt diese an die ECU 10 aus. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 ist ein Sensor, der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt und diese an die ECU 10 ausgibt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ermittelt der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 eine Drehzahl einer Achse, und ermittelt eine Fahrzeuggeschwindigkeit VV anhand der Drehzahl und gibt diese aus. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 kann selbstverständlich durch einen Sensor realisiert werden, der eine Grundgeschwindigkeit oder dergleichen ermittelt. Ferner ermittelt der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 bei der vorliegenden Ausführungsform die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Wie zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird, wird bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 30 km/h oder mehr beträgt oder nicht. Dementsprechend kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 beispielsweise ein Signal an die ECU 10 ausgeben, dass erkennen kann, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 30 km/h oder mehr beträgt oder nicht.
  • Zusätzlich umfasst das Brennstoffzellensystem 100 einen Startschalter 90, einen Parkzeitgeber 91, eine Mehrzahl von Relais 11, 12, 13, und dergleichen. Der Startschalter 90 informiert die ECU 10 über eine Anforderung zum Starten/Stoppen des Brennstoffzellensystems, und wenn eine vorbestimmte Zeit in einem Zustand verstrichen ist, in dem das Fahrzeug gestoppt ist (nachstehend wird dieser Zustand als „Parken“ bezeichnet), startet der Parkzeitgeber 91 die ECU 10. Der Parkzeitgeber 91 startet seinen Betrieb als Reaktion auf eine Anweisung der ECU 10. Der Startschalter 90 und der Parkzeitgeber 91 sind jeweils mit Unterbrechungsterminals IR2, IR1 der ECU 10 verbunden, um ihren AN-/AUS-Zustand unter Verwendung einer Ausgangsspannung der Batterie 25 als Signal an diese auszugeben.
  • Eine Stromleitung CL der Batterie 25 ist mit einem Leistungsversorgungsanschluss Vc der ECU 10 verbunden, und ist ebenfalls mittels jeweiligen Kontaktpunkten der Relais 11, 12, 13 mit dem Luftverdichter 32, der Zirkulationspumpe 64, dem Druckregelventil 43, und dergleichen verbunden. Die Relais 11, 12, 13 sind mit der ECU 10 verbunden, und können durch die ECU 10 betrieben werden. Dementsprechend kann die ECU 10 die Kontaktpunkte der Relais 11, 12, 13 einzeln ein- und ausschalten. Die ECU 10 und die Hilfseinrichtungen wie der Luftverdichter 32 werden in Betrieb genommen, sobald sie eine elektrische Leistung über die mit der Batterie 25 verbundene Stromleitung CL erhalten. Daher können die ECU 10 und die Hilfseinrichtungen nicht nur in einem Fall betrieben werden, in dem der Brennstoffzellenstapel 20 eine elektrische Leistung erzeugt, sondern, sofern eine Restkapazität der Batterie 25 ausreichend ist, auch in einem Fall, in dem die elektrische Leistungserzeugung durch den Brennstoffzellenstapel 20 gestoppt ist.
  • Bei der in 2 dargestellten Konfiguration ist die Stromleitung CL der Batterie 25 immer mit der ECU 10 und den Kontaktpunkten der Relais 11, 12, 13 verbunden. Dementsprechend ist die ECU 10 immer in Betrieb, und wenn ein Signal des Startschalters 90 oder des Parkzeitgebers 91 eingegeben wird, empfängt die ECU 10 das Signal als eine Unterbrechung und führt ein vorbestimmtes Programm aus, wodurch der Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 gestartet oder gestoppt wird. Wenn der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt wird, schaltet die ECU 10 alle Funktionen außer die Überwachung der Unterbrechungsterminals IR1, IR2 aus, so dass der Leistungsverbrauch der ECU 10 minimiert wird. Die Stromleitung CL der Batterie 25 kann selbstverständlich mittels des Startschalters 90, des Parkzeitgebers 91, und dergleichen, mit dem Leistungsversorgungsanschluss Vc der ECU 10 verbunden werden, und zu der Zeit, zu der der Brennstoffzellenstapel 20 gestoppt ist, kann die Leistungszufuhr zu allen Elementen außer dem Parkzeitgeber 91 unterbrochen werden, um den Leistungsverbrauch der Batterie 25 weiter zu senken.
  • Im Anschluss wird ein durch einen Spülsteuerabschnitt 15 der ECU 10 durchgeführter Spülvorgang beschrieben. Das Brennstoffzellensystem 100 mit der vorstehenden Konfiguration führt einen Stoppzeit-Spülvorgang zu der Zeit aus, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, und führt, wenn nötig, ferner einen Parkspülvorgang zu der Zeit durch, zu der ein mit dem Brennstoffzellenstapel 20 ausgestattetes Fahrzeug geparkt ist. Solche Spülvorgänge werden aus folgendem Grund durchgeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, umfasst jede Einzelzelle 21 des Brennstoffzellenstapels 20 eine Elektrolytmembran, die eine gute Protonenleitfähigkeit in nassem Zustand aufweist. Dementsprechend wird ein Innenteil des Brennstoffzellenstapels 20 während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 in einem mäßig nassen Zustand gehalten. Daher wird davon ausgegangen, dass in einem Fall, in dem der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt wird, eine Situation auftreten kann, dass ein Feuchtigkeitsanteil in dem Brennstoffzellenstapel 20 oder in dessen Verbindungsleitung verbleibt und aufgrund einer Exposition gegenüber einer Umgebung mit niedriger Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts gefriert. Wenn ein Gefrieren in dem Brennstoffzellenstapel 20 oder einer Leitung auftritt, kann von den folgenden Fällen ausgegangen werden. Wenn der Brennstoffzellenstapel 20 das nächste Mal eine elektrische Leistung erzeugt, ist ein Strom des Brenngases oder der Luft blockiert, so dass die elektrische Leistungserzeugung nicht durchgeführt werden kann oder eine Verschlechterung jeder der Einzelzellen 21 des Brennstoffzellenstapels 20 auftreten kann. Dementsprechend ist es erwünscht, den bei Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 erzeugten Feuchtigkeitsanteil zu beseitigen, wenn eine Wahrscheinlichkeit des Gefrierens besteht. Aus diesem Grund wird ein Vorgang zum Beseitigen des Feuchtigkeitsanteils durch Zufuhr von Gas durchgeführt, um den in dem Brennstoffzellenstapel oder dergleichen verbliebenen Feuchtigkeitsanteil zu beseitigen, das heißt, aus diesem Grund wird der Spülvorgang durchgeführt.
  • Nachstehend wird ein von dem Brennstoffzellensystem 100 in der ersten Ausführungsform durchgeführter Spülvorgang mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine eines Stoppzeit-Spülvorgangs in der ersten Ausführungsform darstellt. Diese Verarbeitungsroutine wird zur gleichen Zeit ausgeführt wie ein Betriebsstopp des Brennstoffzellenstapels 20, wenn die ECU 10 basierend auf einer Signaleingabe in das Unterbrechungsterminal IR2 ermittelt, dass der Startschalter 90 ausgeschaltet ist. Ein Prozess des Spülsteuerabschnitts 15 wird durch Ausführen dieser Verarbeitungsroutine realisiert. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgangs zu der Zeit des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 durchgeführt wird, während der Niederspannungs-Stromleitung CL mittels des DC/DC-Wandlers 22 eine elektrische Leistung des Brennstoffzellenstapels 20 zugeführt wird.
  • Wenn der in 3 dargestellte Prozess durch Ausschalten des Startschalters 90 gestartet wird, wird ein Prozess des Lesens einer Temperatur der Batterie 25 zunächst durch Lesen eines Signals des Batterietemperatursensors 81 durchgeführt (Schritt S110). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur der Batterie 25 zu der Zeit, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, als eine angenommene Temperatur T behandelt, von der angenommen wird, dass die Batterie 25 diese während des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 erreicht. Dementsprechend entspricht dieser Prozess einem Prozess des Temperaturerfassungsabschnitts, der eine angenommene Temperatur erfasst, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese während des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 erreicht.
  • Im Anschluss daran wird bestimmt, ob die angenommene Temperatur T der Batterie 25 niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur T1 oder nicht (Schritt S120). Die vorbestimmte Temperatur T1 ist eine Temperatur, die im Voraus als eine Temperatur eingestellt wird, bei der die Batterie 25 gegebenenfalls keine ausreichende elektrische Leistung liefern kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die vorbestimmte Temperatur T1 -10 °C. Wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur T der Batterie 25 nicht niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1 (Schritt S120: „NEIN“), wird ein erster Spülvorgang durchgeführt (Schritt S 130). Derweil wird ein zweiter Spülvorgang durchgeführt (Schritt S 140), wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur T der Batterie 25 niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1 (Schritt S120: „JA“). Nachdem diese Spülvorgänge durchgeführt worden sind, geht die Verarbeitungsroutine zum „ENDE“ über, um somit beendet zu werden.
  • Der erste Spülvorgang ist ein Vorgang, um die Kathode mit einem Spülbetrag Qa zu spülen und die Anode mit einem Spülbetrag Qb zu spülen. Der zweite Spülvorgang ist ein Vorgang, um die Kathode mit einem Spülbetrag Qc zu spülen und die Anode mit einem Spülbetrag Qd zu spülen. In diesem Fall gibt der Spülbetrag einen Betrag des Gases an, das durch die Kathode und die Anode des Brennstoffzellenstapels 20 tritt, und es wird eine Beziehung von Qc > Qa, Qd > Qb hergestellt. Das heißt, eine Spülleistung des zweiten Spülvorgangs ist höher als jene des ersten Spülvorgangs. Es ist zu beachten, dass die Spülleistung des zweiten Spülvorgangs besser sein solle als jene des ersten Spülvorgangs, und der zweite Spülvorgang das Spülen für die gleiche Zeitdauer durchführen kann wie der erste Spülvorgang, indem ein Spülbetrag pro Zeiteinheit erhöht wird, oder der zweite Spülvorgang das Spülen für eine längere Zeit durchführen kann als der erste Spülvorgang, indem ein Spülbetrag pro Zeiteinheit gleich eingestellt wird die jener des ersten Spülvorgangs. Alternativ kann beides kombiniert werden.
  • Das Spülen auf der Kathodenseite wird so durchgeführt, dass die Relais 11, 13 angetrieben werden, um die jeweiligen Kontaktpunkte zu schließen, der Luftverdichter 32 angetrieben wird, und das Druckregelventil 43 entsprechend auf einen vollständig geöffneten Zustand eingestellt wird. Durch das Durchführen des kathodenseitigen Spülens werden das Spülen des Feuchtigkeitsanteils in einem kathodenseitigen Durchlass des Brennstoffzellenstapels 20 und das Spülen des Feuchtigkeitsanteils in dem Druckregelventil 43 durchgeführt. Hierdurch wird eine Situation verhindert, dass der Feuchtigkeitsanteil in dem Durchlass des Brennstoffzellenstapels 20, während der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, gefriert, so dass der kathodenseitige Durchlass teilweise oder vollständig verschlossen wird, und eine elektrische Leistungserzeugung zu der Zeit, zu der der Brennstoffzellenstapel 20 das nächste Mal gestartet wird, verhindert wird. Ferner ist es ebenso möglich, eine Situation zu verhindern, dass das Druckregelventil 43 aufgrund eines Gefrierens festsitzt und das Einstellen einer Luftmenge (des Oxidationsgases) nicht mehr ordnungsgemäß durchgeführt werden kann.
  • Derweil wird das Spülen auf der Anodenseite so durchgeführt, dass das Relais 12 angetrieben wird, um dessen Kontaktpunkt zu schließen und die Zirkulationspumpe 64 angetrieben wird. Durch das Durchführen des anodenseitigen Spülens wird das Spülen des Feuchtigkeitsanteils in dem anodenseitigen Durchlass des Brennstoffzellenstapels 20 durchgeführt. Hierdurch wird eine Situation verhindert, dass während der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, Wasser in der Zirkulationspumpe 64, die Wasserstoff zirkuliert, durch den anodenseitigen Durchlass zirkuliert wird, und gefriert, so dass der anodenseitige Durchlass teilweise oder vollständig verschlossen wird, und eine elektrische Leistungserzeugung zu der Zeit, zu der der Brennstoffzellenstapel 20 das nächste Mal gestartet wird, verhindert wird. Das kathodenseitige Spülen und das anodenseitige Spülen werden im Allgemeinen in dieser Reihenfolge durchgeführt, sie können in Abhängigkeit von einem Zustand des Brennstoffzellenstapels 20 jedoch auch in umgekehrter Reihenfolge zu der vorstehenden durchgeführt werden. Ferner können sie teilweise oder vollständig zur gleichen Zeit durchgeführt werden.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform führt das Brennstoffzellensystem 100 den Stoppzeit-Spülvorgang zu der Zeit durch, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, und wenn die angenommene Temperatur T, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese zu der Zeit, zu der der Brennstoffzellenstapel 20 gestoppt ist, erreicht, niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1, wird, im Gegensatz zu einem Fall, in dem die angenommene Temperatur T bei der vorbestimmten Temperatur T1 oder darüber liegt, der zweite Spül vorgang mit einer hohen Spülleistung durchgeführt. Dementsprechend wird zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 ein starkes Spülen durchgeführt, um den Feuchtigkeitsanteil in dem Brennstoffzellenstapel 20, dessen umlaufender Rohrleitung, der Pumpe, und dergleichen vollständig auszuleiten. Daher ist es nicht nötig, das Spülen in einem Zustand, in dem die angenommene Temperatur T der Batterie 25 während des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 niedriger wird als die vorbestimmte Temperatur T1 und ein Entladen der Batterie 25 eine Verschlechterung der Batterie 25 verursacht, unter Verwendung der Batterie 25 durchzuführen. Demzufolge ist es möglich, die Verschlechterung der Batterie 25 zu vermeiden und es ist ebenfalls möglich, eine lange Haltbarkeit und hohe Zuverlässigkeit des Brennstoffzellensystems 100 zu erhalten. Ferner wird bei der vorstehenden Ausführungsform der erste Spülvorgang, wenn die angenommene Temperatur T der Batterie 25 bei der vorbestimmten Temperatur T1 oder darüber liegt, mit einer niedrigeren Spülleistung als des zweiten Spülvorgangs durchgeführt. Dementsprechend wird die Zeit für den Stoppzeit-Spülvorgang, in einem Fall, in dem die Wahrscheinlichkeit des Gefrierens niedrig ist, nicht notwendigerweise lange eingestellt, und außerdem wird eine Last auf die Batterie 25 nicht erhöht, so dass der Komfort eines Fahrers nicht verloren geht.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die von dem Batterietemperatursensor 81 ermittelte Temperatur als angenommene Temperatur T herangezogen, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese während des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 erreicht. Der Grund hierfür ist folgender. In einem Fall von einer Temperatur von -10 °C oder darunter, was als sehr kalt angesehen werden kann, gefriert der Feuchtigkeitsanteil, wenn ein Feuchtigkeitsanteil in dem Brennstoffzellenstapel 20 oder dergleichen verbleibt, innerhalb einer kurzen Zeit. Dementsprechend ist es möglich, eine von dem Batterietemperatursensor 81 gemessene Batterietemperatur als angenommene Temperatur T heranzuziehen, um zu bestimmen, ob der erste Spülvorgang oder der zweite Spülvorgang für den Stoppzeit-Spülvorgang verwendet werden soll.
  • Im Anschluss wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das Brennstoffzellensystem 100 der zweiten Ausführungsform weist dieselbe Hardwarekonfiguration auf wie die erste Ausführungsform, und eine Betriebssteuerung eines Brennstoffzellenstapels 20 und dergleichen ist ebenfalls ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Wenn ein Startschalter 90 ausgeschaltet ist, führt das Brennstoffzellensystem 100 gemäß der zweiten Ausführungsform, ähnlich wie die erste Ausführungsform, eine Verarbeitungsroutine eines Stoppzeit-Spülvorgangs aus. Die Verarbeitungsroutine (4) ist mit Ausnahme von Schritt S150, der im Anschluss an Schritt S130 durchgeführt wird, und Schritt S160, der im Anschluss an Schritt S140 durchgeführt wird, die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform, weswegen die Beschreibung der Prozesse von Schritt S110 bis S140 weggelassen werden.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem 100 gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Prozess des Einstellens des Parkzeitgebers 91 (Schritt S150) im Anschluss an einen Prozess eines ersten Spülvorgangs (Schritt S130) durchgeführt. Dieser Prozess ist ein Prozess, bei dem der Parkzeitgeber 91 nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Stopp des Brennstoffzellenstapels 20 eingeschaltet wird, und der Parkzeitgeber 91 so eingestellt wird, dass er eine ECU 10 startet. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise fünf Stunden betragen.
  • Derweil wird, wenn ein zweiter Spülvorgang (Schritt S140) durchgeführt wird, im Anschluss daran ein Prozess des Stoppens des Parkzeitgebers 91 oder des Beibehalten des gestoppten Zustands von diesem durchgeführt (Schritt S160). Demzufolge wird der Parkzeitgeber 91 in einen gestoppten Zustand versetzt, so dass eine Funktion des Startens der ECU 10 nach der vorbestimmten Zeit nicht funktioniert.
  • Daher wird der Parkzeitgeber 91 durch die Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgangs nach dem ersten Spülvorgang eingestellt, wenn bestimmt wird, dass eine angenommene Temperatur T einer Batterie 25 bei einer vorbestimmten Temperatur T1 oder darüber liegt. Dementsprechend wird der Parkzeitgeber 91, wenn die vorbestimmte Zeit nach Beenden des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 verstrichen ist, eingeschaltet, so dass die ECU 10 eine Verarbeitungsroutine eines in 5 dargestellten Parkspülvorgangs ausführt. Wenn die ECU 10 diesen Prozess durchführt, wird eine Funktion eines Spülsteuerabschnitts 15 in der zweiten Ausführungsform realisiert.
  • Wenn die in 5 dargestellte Verarbeitungsroutine gestartet wird, führt die ECU 10 das Anodenspülen (Schritt S220) aus. Das Anodenspülen ähnelt dem Anodenspülen des ersten Spülvorgangs, und wird so durchgeführt, dass ein Relais 12 so angetrieben wird, dass es dessen Kontaktpunkt schließt, und eine Zirkulationspumpe 64 wird so angetrieben, dass sie Gas durch eine Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 20 zirkuliert. Ein Spülbetrag zu dieser Zeit kann der gleiche sein wie ein Spülbetrag Qb einer ersten Spülleistung bei dem Stoppzeit-Spülvorgang oder kann hiervon abweichen. Ob der Spülbetrag auf den Spülbetrag Qb oder darüber eingestellt wird, oder niedriger eingestellt wird als der Spülbetrag Qb, sollte basierend auf der Konfiguration des Brennstoffzellensystems 100 festgelegt werden. Nachdem der vorstehende Prozess durchgeführt worden ist, geht die Verarbeitungsroutine zum „ENDE“ über, wodurch die Verarbeitungsroutine des Parkspülvorgangs beendet wird. Der Parkzeitgeber 91 kann nach dem Anodenspülen eingestellt werden, so dass er die Verarbeitungsroutine des in 5 dargestellten Parkspülvorgangs nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit erneut startet.
  • Das wie vorstehend beschriebene Brennstoffzellensystem 100 gemäß der zweiten Ausführungsform führt den in 4 dargestellten Stoppzeit-Spülvorgang durch und den in 5 dargestellten Parkspülvorgang. Das durch beide Spülvorgänge realisierte Spülen ist in 6 zusammengefasst. Wie hier dargestellt ist, wird das Spülen, wenn die angenommene Temperatur T der Batterie 25 niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1 bei der zweiten Ausführungsform zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 auf der Kathodenseite und der Anodenseite mit der zweiten Spülleistung durchgeführt, wobei der Parkspülvorgang nicht durchgeführt wird. Derweil wird das Spülen, wenn die angenommene Temperatur T bei der vorbestimmten Temperatur T1 oder darüber liegt, zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 auf der Kathodenseite und der Anodenseite mit der ersten Spülleistung durchgeführt, und nach einer vorbestimmten Zeit ab dem Betriebsstopp des Brennstoffzellenstapels 20 wird das Spülen auf der Anodenseite als Parkspülvorgang durchgeführt. Eine Beziehung zwischen einem Spülbetrag Qa des Kathodenspülens durch die Luftzufuhr mit der ersten Spülleistung, einem Spülbetrag Qb des Anodenspülens durch die Luftzirkulation, einem Spülbetrag Qc des Kathodenspülens durch die Luftzufuhr mit der zweiten Spülleistung, und einem Spülbetrag Qd des Anodenspülens durch die Luftzirkulation erfüllt Qc > Qa, Qd > Qb. Die zweite Spülleistung des Stoppzeit-Spülvorgangs ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform höher als die erste Spülleistung.
  • Dementsprechend wird der Spülvorgang, wenn die angenommene Temperatur T, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese während des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 erreicht, niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1, bei dem Brennstoffzellensystem 100 gemäß der zweiten Ausführungsform während des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 nicht nur durch die elektrische Leistung der Batterie 25 durchgeführt. Aus diesem Grund entlädt sich die Batterie 25 bei sehr niedriger Temperatur nicht, so dass eine Wahrscheinlichkeit, dass eine Verschlechterung der Batterie 25 bewirkt wird, verringert werden kann. Demzufolge ist es möglich, die Verlässlichkeit des gesamten Brennstoffzellensystems 100 zu erhöhen. Zudem wird das Spülen des Brennstoffzellenstapels 20 in diesem Fall zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 mit der zweiten Spülleistung durchgeführt, die höher ist als die erste Spülleistung. Dementsprechend ist es möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass ein in dem Brennstoffzellenstapel 20 verbleibender Feuchtigkeitsanteil während des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 gefriert. Ferner wird bei der vorstehenden Ausführungsform, wenn die angenommen Temperatur T der Batterie 25 bei der vorbestimmten Temperatur T1 oder darüber liegt, der erste Spülvorgang mit einer niedrigeren Spülleistung als jene des zweiten Spülvorgangs durchgeführt. Dementsprechend wird die Zeit für den Stoppzeit-Spülvorgang in einem Fall, in dem die Wahrscheinlichkeit des Gefrierens niedrig ist, nicht notwendigerweise lange eingestellt, und außerdem wird eine Last auf die Batterie 25 nicht erhöht, so dass der Komfort eines Fahrers nicht verloren geht.
  • Derweil wird der Stoppzeit-Spülvorgang, in einem Fall, in dem die angenommene Temperatur T, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese während des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 erreicht, niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1, zu der Zeit, zu der der Brennstoffzellenstapel 20 gestoppt ist, mit der ersten Spülleistung durchgeführt, und nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird der Parkspülvorgang durchgeführt. Als Parkspülvorgang wird das Spülen auf der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 20 durchgeführt. Dementsprechend ist es, aufgrund des Ausführens des Parkspülvorgangs, möglich ein Gefrieren des Feuchtigkeitsanteils in dem Brennstoffzellenstapel 20 während des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 auf sicherere Weise zu verhindern. Der Parkspülvorgang wird unter Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie 25 durchgeführt. Die angenommene Temperatur T der Batterie 25 zu dieser Zeit wird als die vorbestimmte Zeit T1 oder darüber liegend bestimmt, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sich die Batterie 25 aufgrund eines Entladens verschlechtert. Demzufolge ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit einzugrenzen, dass sich die Batterie 25 verschlechtert, und somit eine lange Haltbarkeit und hohe Verlässlichkeit des Brennstoffzellensystems 100 zu erhalten.
  • Im Anschluss wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Brennstoffzellensystem 100 der dritten Ausführungsform weist die gleiche Hardwarekonfiguration auf wie die erste und zweite Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch in Bezug auf einen Spülvorgang. Ferner wird bei der dritten Ausführungsform vor dem Spülvorgang ein als „Winterbestimmung“ bezeichneter Prozess durchgeführt. Die „Winterbestimmung“ bezeichnet den folgenden Prozess. Eine Umgebung, in der das Brennstoffzellensystem 100 verwendet wird, befindet sich in einer Winterzeit, und es wird bestimmt, ob es wahrscheinlicher ist, dass sie zu einer Umgebung wird, in der ein Feuchtigkeitsanteil in einem Brennstoffzellenstapel 20, beispielsweise nachdem ein Fahrzeug gestoppt worden ist, in der Nacht gefriert. Wenn die Winterbestimmung „AN“ ist, bedeutet dies, dass bestimmt worden ist, dass eine Jahreszeit vorliegt, in der das Auftreten des Gefrierens während eines Fahrzeugstopps sehr wahrscheinlich ist, und wenn die Winterbestimmung „AUS“ ist, bedeutet dies, dass bestimmt worden ist, dass eine andere Jahreszeit als Winter vorliegt.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem 100 gemäß der dritten Ausführungsform wird eine in 7 dargestellte Winterbestimmungsverarbeitungsroutine in einem vorbestimmten Intervall wiederholt ausgeführt, wenn ein Startschalter 90 eingeschaltet ist. Wenn der Prozess gestartet wird, wird zunächst bestimmt, ob eine Winterbestimmung-AN-Bedingung hergestellt ist (Schritt S310). Die Winterbestimmung-AN-Bedingung meint bei dieser Ausführungsform, dass eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: (a) ein Zustand, in dem eine von einem Außentemperatursensor 80 ermittelte Außentemperatur THA -10 °C oder weniger beträgt, hält für drei Sekunden oder länger an; und (b) eine Historie, dass ein Parkspülvorgang durchgeführt wird, wird in einer Speichervorrichtung einer ECU 10 hinterlassen. Wenn eine der beiden Bedingungen erfüllt wird, wird bestimmt, dass die Winterbestimmung-AN-Bedingung erfüllt wird, und die Verarbeitungsroutine wechselt zu Schritt S320, bei dem eine Winterbestimmungsflag FW auf einen Wert 1 eingestellt wird. Die Winterbestimmungsflag FW wird in der Speichervorrichtung der ECU 10 gespeichert.
  • Derweil wird, wenn bestimmt wird, dass die Winterbestimmung-AN-Bedingung nicht hergestellt wird, anschließend bestimmt, ob eine Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist oder nicht (Schritt S330). Die Winterbestimmung-AUS-Bedingung ist bei dieser Ausführungsform eine solche, bei der die folgende Bedingung (c) erfüllt wird: (c) die von dem Außentemperatursensor 80 ermittelte Außentemperatur THA beträgt für 120 Sekunden oder länger 5 °C oder darüber, wenn eine von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 83 ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit VV bei 30 km/h oder schneller liegt. Zu dieser Zeit wird bestimmt, dass die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist, und die Verarbeitungsroutine wechselt zu Schritt S340, um die Winterbestimmungsflag FW auf einen Wert 0 zurückzustellen. Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, wird die in der Speichervorrichtung der ECU 10 hinterlassene Historie über das Durchführen des Parkspülvorgangs zu dieser Zeit gelöscht.
  • Nachdem die Winterbestimmungsflag FW bei Schritt S320, S340 auf den Wert 1 oder 0 eingestellt worden ist, oder wenn eine Bestimmung bei Schritt S330 „NEIN“ lautet, geht die Verarbeitungsroutine zum „ENDE“ über, um somit beendet zu werden.
  • Während der Startschalter 90 eingeschaltet ist, wird die in 7 dargestellte Verarbeitungsroutine wiederholt durchgeführt. Sobald jedoch die Winterbestimmung-AN-Bedingung hergestellt wird, wird die Winterbestimmungsflag FW auf dem Wert 1 gehalten bis die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt wird. Gleichermaßen wird die Winderbestimmungsflag FW, sobald die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist, auf dem Wert 0 gehalten bis die Winterbestimmung-AN-Bedingung hergestellt wird. Eine Funktion eines Winterbestimmungsabschnitts wird durch Ausführen solch eines Prozesses in der ECU 10 realisiert.
  • Im Anschluss werden ein Stoppzeit-Spülvorgang und ein Parkspülgang in der dritten Ausführungsform beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgang in der dritten Ausführungsform darstellt, und 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine des Parkspülvorgangs in der dritten Ausführungsform darstellt. Bei der in 8 dargestellten Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgangs sind ähnliche Prozesse wie die der zweiten Ausführungsform durch die gleichen Schrittnummern S 110 bis S160 gekennzeichnet. Eine Beschreibung gleicher Prozesse wird weggelassen oder vereinfacht.
  • Die Verarbeitungsroutine des in 8 dargestellten Stoppzeit-Spülvorgangs wird ausgeführt, wenn der Startschalter 90 ausgeschaltet ist und der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist. In der dritten Ausführungsform wird eine Temperatur T einer Batterie 25 von einem Batterietemperatursensor 81 (Schritt S110) gelesen, und anschließend wird bestimmt, ob die Winterbestimmungsflag FW den Wert 1 hat oder nicht (Schritt S350). Wenn bestimmt wird, dass die Winterbestimmungsflag FW den Wert 1 hat, wird ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform bestimmt, ob eine angenommene Temperatur T niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur T1 oder nicht (Schritt S120). Danach wird ein jeweiliger Prozess eines ersten Spülvorgangs (Schritt S130), des Einstellens eines Parkzeitgebers 91 (Schritt S150), eines zweiten Spülvorgangs (Schritt S140), und des Stoppens des Parkzeitgebers 91 (Schritt S160) durchgeführt.
  • Derweil wird, wenn die Winterbestimmungsflag FW bei Schritt S350 nicht den Wert 1 hat, bestimmt, ob die angenommene Temperatur T der Batterie 25 bei einer Grenztemperatur T2 (z. B., +5 °C) oder darüber liegt (Schritt S370). Die Grenztemperatur T2 ist höher als die vorbestimmte Temperatur T1. Wenn die angenommene Temperatur T nicht bei der Grenztemperatur T2 oder darüber liegt (Schritt S370: „NEIN“), wechselt die Verarbeitungsroutine erneut zu Schritt S120, und die vorstehenden Prozesse (von Schritt S 120 bis S 160) werden durchgeführt. Derweil wird, wenn die angenommene Temperatur T bei der Grenztemperatur T2 oder darüber liegt (Schritt S370: „JA“), eine Kathodenspülflag FC auf einen Wert 1 eingestellt, und die Verarbeitungsroutine wechselt anschließend zu Schritt S150, bei dem der Parkzeitgeber 91 eingestellt wird. Nach dem Einstellen des Parkzeitgebers 91 (Schritt S 150) oder dem Stoppen des Parkzeitgebers 91 (Schritt S160) geht die Verarbeitungsroutine zum „ENDE“ über und wird beendet. Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, wird die Kathodenspülflag FC auf einen Wert 0 zurückgesetzt, wenn der erste oder zweite Spülvorgang (Schritt S 130 oder S 140) durchgeführt werden.
  • Im Anschluss wird die Verarbeitungsroutine des Parkspülvorgangs mit Bezug auf 9 beschrieben. Wenn eine bei Schritt S 150 eingestellte vorbestimmte Zeit der Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgangs verstrichen ist, wird der Parkzeitgeber 91 eingeschaltet, so dass die ECU 10 die Verarbeitungsroutine des in 9 dargestellten Parkspülvorgangs ausführt. Bei dieser Verarbeitungsroutine wird bestimmt, ob die Kathodenspülflag FC den Wert 1 hat oder nicht (Schritt S400). Wie in 8 dargestellt ist, wird die Kathodenspülflag FC auf den Wert 1 eingestellt, wenn die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist (FW = 1) und die angenommene Temperatur T der Batterie 25 bei dem Grenzwert T2 oder darüber liegt. Zudem werden in diesem Fall die Prozesse des Schritts S130 und des Schritts S140 in 8 nicht durchgeführt, was bedeutet, dass der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt wird, wenn die Kathodenspülflag FC auf den Wert 1 eingestellt ist. Dementsprechend wird das Spülen, wenn die Kathodenspülflag FC auf den Wert 1 eingestellt ist, auf der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 20 durchgeführt (Schritt S410), und anschließend wird das Spülen auf der Anodenseite durchgeführt (Schritt S420). Derweil wird das Spülen auf der Kathodenseite (Schritt S410), wenn die Kathodenspülflag FC nicht auf den Wert 1 eingestellt ist (Schritt S400: „NEIN“) nicht durchgeführt, während das Spülen auf der Anodenseite (Schritt S420) durchgeführt wird. Danach geht die Verarbeitungsroutine zum „ENDE“ über, wodurch die Verarbeitungsroutine des Parkspülvorgangs beendet wird. Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, wird eine Historie, die anzeigt, dass der Parkspülvorgang durchgeführt worden ist, nach Beenden des Schritts S420 in der Speichervorrichtung der ECU 10 gespeichert, um zur Bestimmung des vorstehend beschriebenen Punkts (b) verwendet zu werden.
  • Der vorstehend beschriebene Spülvorgang in der dritten Ausführungsform ist in 10 zusammengefasst. 10 stellt dar, wie der Stoppzeit-Spülvorgang und der Parkspülvorgang in den folgenden Fällen in Abhängigkeit von Bedingungen der angenommenen Temperatur der Batterie 25 durchgeführt werden: ein Fall, in dem wie Winterbestimmung-AN-Bedingung hergestellt ist; und ein Fall, in dem die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist. Wie hier dargestellt ist, sind der Stoppzeit-Spülvorgang und der Parkspülvorgang, wenn die angenommene Temperatur T niedriger ist als die Grenztemperatur T2 wie folgt unabhängig von einem Ergebnis der Winterbestimmung gleich: Wenn die angenommene Temperatur T nicht niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T1, aber niedriger ist als die Grenztemperatur T2, wird der Stoppzeit-Spülvorgang mit einer ersten Spülleistung durchgeführt, und das anodenseitige Spülen wird als Parkspülvorgang durchgeführt; und wenn die angenommene Temperatur T niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur Tl, wird der Stoppzeit-Spülvorgang mit einer zweiten Spülleistung durchgeführt, die höher ist als die erste Spülleistung, und der Parkspülvorgang wird nicht durchgeführt.
  • In der Zwischenzeit wie der Spülvorgang, wenn die angenommene Temperatur T nicht niedriger ist als die Grenztemperatur T2, wie folgt durchgeführt: Wenn die Winterbestimmung-AN-Bedingung hergestellt ist, wird der Stoppzeit-Spülvorgang mit der ersten Spülleistung durchgeführt, und das anodenseitige Spülen wird als Parkspülvorgang durchgeführt; und wenn die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist, wird der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt, während das kathodenseitige Spülen und das anodenseitige Spülen als Parkspülvorgang durchgeführt werden. Eine Beziehung zwischen einem Spülbetrag Qa des Kathodenspülens durch Luftzufuhr mit der ersten Spülleistung, einem Spülbetrag Qb des Anodenspülens durch Luftzirkulation, einem Spülbetrag Qc des Kathodenspülens durch Luftzufuhr mit der zweiten Spülleistung, und einem Spülbetrag Qd des Anodenspülens durch Luftzirkulation erfüllt Qc > Qa, Qd > Qb. Es ist zu beachten, dass die Spülbeträge des kathodenseitigen Spülens und des anodenseitigen Spülens bei dem Parkspülvorgang wie bei der zweiten Ausführungsform gleich sein können wie die Spülbeträge des kathodenseitigen Spülens und des anodenseitigen Spülens bei dem Stoppzeit-Spülvorgang, oder von diesen abweichen können.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform ist es möglich, den gleichen Effekt zu erzielen wie bei der zweiten Ausführungsform, wobei ferner eine jahreszeitliche Bedingung wie die Winterbestimmung hinzugefügt wird, so dass unter der Bedingung, dass die angenommene Temperatur T bei der Grenztemperatur T2 oder darüber liegt, bestimmt wird, dass eine geringere Wahrscheinlichkeit des Gefrierens besteht, und der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt wird. Dementsprechend kann die für den Stoppzeit-Spülvorgang benötigte elektrische Leistung begrenzt werden. Auf dieser Basis werden das kathodenseitige Spülen und das anodenseitige Spülen in dem Parkspülvorgang durchgeführt. Daher kann der Großteil des Feuchtigkeitsanteils in dem Brennstoffzellenstapel 20 durch das kathodenseitige Spülen mit einer hohen Entwässerungsleistung entfernt werden, und ein verbleibender Feuchtigkeitsanteil kann durch das anodenseitige Spülen weiter entfernt werden. Dadurch wird eine Situation verhindert, dass zu der Zeit, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 das nächste Mal gestartet wird, jede der Einzelzellen 21 zu feucht ist und es lange dauert eine Leistungserzeugungseffizienz zu steigern. Demzufolge kann das Brennstoffzellensystem 100 letztendlich die Betriebseffizienz des Fahrzeugs erhöhen.
  • Modifikationen: Vorstehend sind einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und ist in verschiedenen Ausführungsformen ausführbar. Einige der weiteren Ausführungsformen werden als Modifikationen beschrieben.
  • Erste Modifikation: Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird die Temperatur der Batterie 25 zu der Zeit, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, als die angenommene Temperatur T der Batterie 25 verwendet. Der Grund hierfür ist wie folgt: Die angenommene Temperatur T ist eine Temperatur, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese erreicht, wenn der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 für eine vorbestimmte Zeitdauer gestoppt ist. Dementsprechend kann die Temperatur der Batterie 25 zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 verwendet werden, wenn die vorbestimmte Zeitdauer kurz ist.
  • Die angenommene Temperatur T kann durch die folgende Verfahrensweise eingestellt werden. (1) Ein externen Wetterserver oder dergleichen erfasst eine Außentemperatur nach einer eingestellten Zeit des Parkzeitgebers 91, und die erfasste Außentemperatur wird als die angenommene Temperatur T herangezogen. Wie in 11 dargestellt ist, kann eine ECU 10A eines Brennstoffzellensystems 100 beispielsweise eine Kommunikationsfunktion aufweisen, so dass eine erwartete Temperatur innerhalb einer vorbestimmten Zeit (z. B., 24 Stunden) durch drahtlose Kommunikation mittels einer Antenne 101 von einem Wetterserver 105 über ein Netzwerk NW wie einem bestehenden VICS (eingetragene Marke), LTE oder dergleichen erfasst werden kann, um die angenommene Temperatur T einzustellen. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Genauigkeit zu der Zeit, zu der die angenommene Temperatur T der Batterie 25 erfasst wird, zu erhöhen, während der Brennstoffzellenstapel 20 gestoppt ist, und es ist möglich, genau zu bestimmen, wie der Stoppzeit-Spülvorgang und der Parkspülvorgang gegebenenfalls durchgeführt werden.
    • (2) Die Außentemperaturen THA vor dem Stoppen des Brennstoffzellenstapels 20 werden sequentiell erfasst (z. B., jede Stunde) und in der Speichervorrichtung der ECU 10 gespeichert. Die angenommene Temperatur T der Batterie 25 während des Betriebsstopps des Brennstoffzellenstapels 20 wird bestimmt, indem sie anhand einer Historie (einer Temperatur und deren Erfassungszeit) der Außentemperaturen THA angenommen wird. Durch eine Temperaturänderung eines Tages kann in gewissem Maße ein Muster erzeugt werden, so dass es möglich ist, eine angenommene Temperatur, von der angenommen wird, dass die Temperatur der Batterie 25 diese erreicht, genau vorherzusagen und zu bestimmen. Das Erfassen einer solchen angenommenen Temperatur kann ferner unter Berücksichtigung von Informationen wie einer Zeit und einer Jahreszeit, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt wird, durchgeführt werden. Wenn Daten zu einer Durchschnittstemperatur für jede Tageszeit oder eine Durchschnittstemperatur zu jeder Jahreszeit verwendet werden, ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit der angenommenen Temperatur zu erhöhen. Solche Daten können in der Speichervorrichtung der ECU 10 im Voraus gespeichert werden oder von einer externen Stelle wie dem Wetterserver 105 durch die in 11 dargestellte Konfiguration erfasst werden.
    • (3) Es werden eine Temperatur der Batterie 25 in einem Zustand, in dem der Brennstoffzellenstapel 20 in Betrieb ist, und eine Temperatur der Batterie 25 in einem Zustand, in dem der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, gemessen, und eine Korrelation zwischen diesen wird im Voraus festgestellt. Anschließend wird die angenommene Temperatur T der Batterie 25 nach dem Stoppen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 entsprechend dieser Korrelation bestimmt. In einem Fall beispielsweise, in dem festgestellt wird, dass eine Temperatur der Batterie 25 während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 nur um eine vorbestimmte Temperatur höher ist als deren Temperatur nach dem Betriebsstopp des Brennstoffzellenstapels 20, kann eine Temperatur (Tb - ΔT), die nur um eine im Voraus bestimmte Differenztemperatur ΔT niedriger ist als eine Temperatur Tb der Batterie 25 zu der Zeit des Stopps des Brennstoffzellenstapels 20 als die angenommene Temperatur T eingestellt werden.
  • Modifikation 2: Bei der zweiten und dritten Ausführungsform wird der Parkzeitgeber 91 gestoppt, wenn der Stoppzeit-Spülvorgang mit der zweiten Spülleistung durchgeführt wird. Jedoch muss der Parkzeitgeber 91 bei der Verarbeitungsroutine des Stoppzeit-Spülvorgangs nicht gestoppt werden, und es kann nur eine Historie, dass der Stoppzeit-Spülvorgang mit der zweiten Spülleistung durchgeführt worden ist, in der Speichervorrichtung der ECU 10 gespeichert werden. In diesem Fall wird, nachdem der Parkzeitgeber 91 eingeschaltet worden ist, so dass die ECU 10 die Verarbeitungsroutine des Parkspülvorgangs startet, Bezug auf die Historie genommen, und wenn der Stoppzeit-Spülvorgang mit der zweiten Spülleistung durchgeführt wird, wird kein Parkspülvorgang durchgeführt.
  • Bei der zweiten und dritten Ausführungsform wird der Parkspülvorgang nicht durchgeführt, wenn der Stoppzeit-Spülvorgang mit der zweiten Spülleistung durchgeführt wird. Jedoch kann der Spülvorgang unter Verwendung von elektrischer Leistung der Batterie 25 gegebenenfalls nur für eine kurze Zeit durchgeführt werden, wodurch keine Verschlechterung der Batterie 25 bewirkt wird oder eine zu vernachlässigende Verschlechterung bewirkt wird.
  • Weitere Modifikationen: Bei der dritten Ausführungsform wird die Kathodenspülflag FC in einem Fall, in dem der Stoppzeit-Spülvorgang nicht durchgeführt wird, auf den Wert 1 eingestellt und das Spülen wird bei dem Parkspülvorgang nicht nur auf der Anodenseite, sondern auch auf der Kathodenseite durchgeführt. Jedoch muss das Spülen auf der Kathodenseite nicht durchgeführt werden. Ferner kann der Stoppzeit-Spülvorgang, wenn die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt ist, und die angenommene Temperatur T der Batterie 25 bei der Grenztemperatur T2 oder darüber liegt, nur für eine kurze Zeit durchgeführt werden.
  • In Bezug auf die erste Spülleistung und die zweite Spülleistung sollte die zweite Spülleistung höher eingestellt sein als die erste Spülleistung. Jedoch müssen deren Spülbeträge pro Zeiteinheit und deren Spülzeiten nicht bestimmt werden, sondern eine Frequenzimpedanz jeder Einzelzelle 21 des Brennstoffzellenstapels 20 kann gemessen werden, so dass das Spülen durchgeführt wird, bis ein anhand der Frequenzimpedanz geschätzter Feuchtigkeitsanteil einen Sollwert oder darunter erreicht. Durch Ändern des Sollwerts kann die Spülleistung des zweiten Spülvorgangs letztendlich höher werden als die Spülleistung des ersten Spülvorgangs. Ferner kann die zweite Spülleistung, die höher ist als die erste Spülleistung, durch Ändern eines Druckverlustes eines Durchlasses, durch den Gas zum Spülen tritt, statt durch die Steuerung auf der Seite des Luftverdichters 32 realisiert werden.
  • Ob die Winterbestimmung-AN-Bedingung und die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt sind oder nicht, kann basierend auf verschiedenen Bedingungen bestimmt werden. Die ECU 10 kann beispielsweise eine Funktion eines Echtzeit-Kalenders aufweisen, und eine Jahreszeit (eine Jahreszeit, zu der eine Außentemperatur unter null liegt) einer Region, in der das Fahrzeug verwendet wird, kann zu einer Bestimmungsbedingung hinzugefügt werden. Ferner kann der externe Wetterserver 105 oder dergleichen, die Winterbestimmung, wie in 11 dargestellt ist, anhand einer Wetterbedingung einer Region bestimmen, in der ein Fahrzeug verwendet wird, das auf den Wetterserver 105 zugreift. In diesem Fall kann die Winterbestimmung durchgeführt werden, ohne die Historie des Parkspülvorgangs zu berücksichtigen.
  • Die zweite Ausführungsform kann so modifiziert werden, dass die angenommene Temperatur T der Batterie 25 zu der Zeit, zu der der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 gestoppt ist, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben ist, mit der Grenztemperatur T2 verglichen wird, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur T1, und wenn die angenommene Temperatur T höher ist als die Grenztemperatur T2, wird der Stoppzeit-Spülvorgang gegebenenfalls nicht durchgeführt. In diesem Fall ist es nicht nötig zu bestimmen, ob die Winterbestimmung-AN-Bedingung und die Winterbestimmung-AUS-Bedingung hergestellt sind, und es ist möglich, den Stoppzeit-Spülvorgang einfach wegzulassen.
  • Die vorstehenden Ausführungsformen und Modifikationen betreffen einen Fall, in dem das Brennstoffzellensystem in dem Fahrzeug vorgesehen ist, wobei das Brennstoffzellensystem nicht unbedingt auf ein solches beschränkt ist, das in dem Fahrzeug vorgesehen ist. Das Brennstoffzellensystem kann beispielsweise in anderen beweglichen Körpern wie einem zweirädrigen Fahrzeug, einem Wasserfahrzeug, und einem Zug vorgesehen sein. Ferner ist das Brennstoffzellensystem auch auf ein in einem Haus und dergleichen vorgesehenes Brennstoffzellensystem anwendbar, vorausgesetzt, dass das Brennstoffzellensystem einen Vorgang durch eine elektrische Leistung einer Batterie durchführt, während dessen Brennstoffzellen gestoppt sind.
  • Bei den vorstehenden Ausführungsformen und Modifikationen umfasst ein Zielbereich für das Spülen nicht nur den Brennstoffzellenstapel, sondern auch die umlaufende Rohrleitung, die Pumpe, das Druckregelventil, und dergleichen. Jedoch kann der Zielbereich für das Spülen bei der vorliegenden Erfindung auf einige von diesen beschränkt sein.

Claims (5)

  1. Spülverfahren für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren zum Spülen der Brennstoffzelle zu der Zeit eines Betriebsstopps der Brennstoffzelle durch Zufuhr von Gas zu der Brennstoffzelle unter Verwendung der elektrischen Energie einer Batterie dient, und wobei das Verfahren aufweist: Erfassen einer angenommenen Temperatur (T), von der angenommen wird, dass eine Temperatur der Batterie (25) diese während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle (20) erreicht; und Bestimmen, ob die angenommene Temperatur (T) zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei einer vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt oder nicht, dadurch gekennzeichnet, dass: i) das Spülen der Brennstoffzelle (20) mit einer ersten Spülleistung durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle bei der vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt; ii) das Spülen der Brennstoffzelle mit einer zweiten Spülleistung durchgeführt wird, die höher ist als die erste Spülleistung, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur (T1), wobei: ein Parkspülvorgang durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) bei der vorbestimmten Temperatur (T1) oder darüber liegt; der Parkspülvorgang nicht durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur (T1); und der Parkspülvorgang so durchgeführt wird, dass die Zufuhr von Gas zu der Brennstoffzelle (20), wenn der Betrieb der Brennstoffzelle (20) gestoppt ist, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Betriebsstopps der Brennstoffzelle (20) gesteuert wird, und das Spülen der Brennstoffzelle (20) durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Spülen der Brennstoffzelle (20) mit der ersten Spülleistung zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle nicht durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur (T) nicht niedriger ist als eine Grenztemperatur, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur (T1).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: bestimmt wird, ob eine vorbestimmte Bedingung, unter der die Brennstoffzelle (20) gefriert, erfüllt ist oder nicht; und das Spülen der Brennstoffzelle (20) mit der ersten Spülleistung zu der Zeit des Betriebsstopps der Brennstoffzelle nicht durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist und die angenommene Temperatur nicht niedriger ist als eine Grenztemperatur, die höher ist als die vorbestimmte Temperatur.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei: das Spülen auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle und das Spülen auf einer Kathodenseite der Brennstoffzelle bei dem Parkspülvorgang getrennt durchführbar ist; und i) das Spülen auf der Anodenseite der Brennstoffzelle und das Spülen auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle bei dem Parkspülvorgang durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die Bedingung nicht erfüllt ist und bestimmt wird, dass die angenommene Temperatur bei der Grenztemperatur oder darüber liegt; und ii) das Spülen auf der Anodenseite bei dem Parkspülvorgang durchgeführt wird, wenn die Bedingung erfüllt ist oder bestimmt wird dass die angenommene Temperatur niedriger ist als die Grenztemperatur und nicht niedriger als der vorbestimmte Wert.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Temperatur der Batterie, die zu der Zeit des Stopps der Brennstoffzelle ermittelt wird, als angenommene Temperatur erfasst wird.
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