DE102017124833A1 - Spannungssteuerungsverfahren und -system für Brennstoffzelle - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren des Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle (10), das Verfahren weist auf Schritte des: Ermittelns (S100), ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, Steuerns einer Brennstoffzellenstapel-Spannung, so dass sie ein vorbestimmter Referenzwert oder weniger ist (S200), wenn der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, Überwachens von Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle (10) und Ermittelns (S300), ob ein Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, Verringerns eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500), wenn der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, und Steuerns der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger (S600). Das Verfahren und System zum Steuern einer Brennstoffzellenspannung wird bereitgestellt, um eine Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit einer individuellen Zelle eines Brennstoffzellenstapels sicherzustellen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle, wobei das Verfahren und das System in der Lage sind, eine Haltbarkeit eines Brennstoffzellenstapels (in Englisch „fuel cell Stack“) durch Variieren des Maximalbefehl-Spannungswerts des Brennstoffzellenstapels auf Basis der Individuelle-Zelle-Spannung (bzw. Einzelzelle-Spannung) zu verbessern.
  • Hintergrund
  • Eine Brennstoffzelle, welche eine Art von Vorrichtung ist, die chemische Energie aus einem Brennstoff in elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion in einem Brennstoffzellenstapel umwandelt, ohne dabei die chemische Energie durch Verbrennen des Brennstoffs in Wärme umzuwandeln, kann nicht nur zur Energieversorgung für Industrie, Haushalt und Fahrzeuge verwendet werden, sondern auch zur Energieversorgung für kleine elektrische/elektronische Produkte, insbesondere Mobilgeräte.
  • Jüngst wurden insbesondere Brennstoffzellen, welche durch Verbinden von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugte Energie nutzen, untersucht. Wenn ein Brennstoffzellenstapel einer OCV (Ruhespannung; Engl. „open circuit voltage“) ausgesetzt wird, kann sie beschädigt werden und wird die Leistungsfähigkeit des Stapels verschlechtert, so dass Technologien zum Verhindern dieses Problems untersucht wurden.
  • Eine Technologie des Begrenzens der oberen Grenzspannung eines Brennstoffzellenstapels auf ein vorbestimmtes Niveau zum Verbessern der Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels wurde offenbart. Wenn jedoch die obere Grenzspannung eines gesamten Stapels auf ein vorbestimmtes Niveau begrenzt wird, werden aufgrund von Spannungsunterschieden unter den individuellen Zellen die individuellen Zellen des Stapels einer hohen Spannung ausgesetzt, selbst wenn die Spannung des gesamten Stapels nicht die obere Grenzspannung überschreitet, so dass die Verschlechterung (z.B. die Beschädigung, der Verschleiß, etc.) individueller Zellen nicht verhindert werden kann.
  • Die oben bereitgestellte Beschreibung als eine bezogene Technik der vorliegenden Offenbarung dient lediglich dem Fördern des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung und sollte nicht als zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann bekannt ist, gehörend angesehen werden.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Bestreben getätigt, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle zu schaffen, wobei das Verfahren und das System eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ladezustand einer Batterie auf der Grundlage der Spannung individueller Zellen (nachstehend auch „Individuelle-Zelle-Spannung“ genannt) eines Brennstoffzellenstapels variiert.
  • Um das obige Ziel zu erreichen wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren des Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle bereitgestellt, das Verfahren aufweisend Schritte des: Ermittelns, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus (z.B. ein Steuerungsmodus eine Hohe-Spannung-Vermeidungssteuerung) der Brennstoffzelle ist, Steuerns einer Brennstoffzellenstapel-Spannung auf einen vorbestimmten Referenzwert oder weniger, wenn der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist, Überwachens von Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle (z.B. Überwachung von Spannungen der Einzelzellen bzw. Elementarzellen des Brennstoffzellenstapels) und Ermittelns, ob ein Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen einen vorbestimmten individuellen Wert (z.B. einen auf die Einzelzelle bezogenen (Spannungs-)Schwellenwert) überschreitet, Verringerns eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung, wenn der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, und Steuerns der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger.
  • Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Überwachens eines Ladezustands (SOC) einer Batterie vor dem Verringern eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung aufweisen, und bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung kann ein Verringerungsbetrag (z.B. Wert, um den der Referenzwert verringert wird) des Referenzwerts unterschiedlich gemäß dem überwachten Ladezustand der Batterie gesetzt werden.
  • Bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung kann der Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle umso geringer sein, je höher der überwachte Ladezustand der Batterie ist.
  • Bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung kann der Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle umso größer sein, je niedriger der überwachte Ladezustand der Batterie ist.
  • Wenn der Ladezustand der Batterie, welcher in dem Schritt des Überwachens des Ladezustands (SOC) der Batterie überwacht wird, ein vorbestimmter erster Ladezustand oder mehr ist, kann beim Verringern eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung der Referenzwert der Brennstoffzellenstapel-Spannung beibehalten werden (z.B. wird statt der Verringerung des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung der Referenzwert beibehalten), sogar falls ein Maximum (bzw. der Maximalwert) der Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  • Das Verfahren kann nach dem Verringern des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung ferner aufweisen Schritte des: Überwachens eines Ladestroms für die Batterie, und Verringerns einer Ausgabe (z.B. einer Leistungsabgabe) des Brennstoffzellenstapels, wenn der überwachte Ladestrom für die Batterie ein vorbestimmter Ladestrom oder mehr ist.
  • Beim Schritt des Verringerns der Ausgabe des Brennstoffzellenstapels kann eine Luftmenge, welche dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, verringert werden.
  • Beim Schritt des Ermittelns, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, kann ermittelt werden, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist, wenn ein geforderter (elektrischer) Strom für den Brennstoffzellenstapel ein vorbestimmter geforderter Wert oder weniger ist.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein System zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler (z.B. Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittlungseinrichtung) zum Ermitteln, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist, einen Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher (z.B. Individuelle-Zelle-Spannung-Überwachungseinrichtung) zum Berechnen und Überwachen von Spannungen von individuellen Zellen (auch Einzelzellen bzw. Elementarzellen) der Brennstoffzelle, und eine Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit zum Steuern einer Brennstoffzellenstapel-Spannung, so dass sie auf einem vorbestimmten Referenzwert oder weniger ist, wenn der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler ermittelt, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, und zum Verringern des vorbestimmten Referenzwerts und Steuern der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger, wenn ein Maximalwert der Spannungen der individuellen Zellen, welche durch den Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher überwacht werden, einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  • Das System kann ferner einen Ladezustandssensor (SOC-Sensor) zum Überwachen eines Ladezustands einer Batterie aufweisen, wobei die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit einen Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle verringern kann, wenn der durch den SOC-Sensor überwachte Ladezustand der Batterie hoch ist (z.B. kleiner als ein erster Ladezustandsschwellenwert ist und größer oder gleich einem (von dem ersten Ladezustandsschwellenwert verschiedenen) zweiten Ladezustandsschwellenwert ist), und den Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle erhöhen kann, wenn der überwachte Ladezustand der Batterie niedrig ist (z.B. kleiner als der zweite Ladezustandsschwellenwert).
  • Das System kann ferner einen oder den Ladezustandssensor (SOC-Sensor) zum Überwachen eines Ladezustands einer Batterie aufweisen, wobei, wenn der durch den SOC-Sensor überwachte Ladezustand der Batterie ein vorbestimmter Ladezustand oder größer ist (z.B. größer oder gleich dem ersten Ladezustandsschwellenwert ist), die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit den Referenzwert der Brennstoffzellenstapel-Spannung beibehalten kann, sogar falls der Maximalwert der Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  • Das System kann ferner aufweisen: einen Ladestromsensor zum Überwachen des Ladestroms für die Batterie, und eine Ausgabesteuereinheit zum Steuern einer Ausgabe (z.B. einer Leistungsabgabe) des Brennstoffzellenstapels, wobei, wenn der durch den Ladestromsensor überwachte Ladestrom für die Batterie ein vorbestimmter Ladestrom oder größer ist, die Ausgabesteuereinheit die Ausgabe des Brennstoffzellenstapels verringern kann.
  • Gemäß dem Verfahren und dem System zum Steuern der Brennstoffzellenspannung ist es möglich, die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von individuellen Brennstoffzellen (z.B. von Einzelzellen bzw. Elementarzellen eines Brennstoffzellenstapels) im Vergleich mit einer Struktur, welche eine obere Grenzspannung eines Stapels nutzt, weiter zu sichern.
  • Figurenliste
  • Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung klarer verstanden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:
    • 1 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren eines Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und
    • 2 ein Diagramm ist, welches die Struktur eines Systems zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren eines Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist ein Diagramm, welches die Struktur eines Systems zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Bezugnehmend auf 1 weist ein Verfahren eines Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf: Ermitteln, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (z.B. ein Modus zur Vermeidung einer hohen Spannung (z.B. Hochspannung) in der Brennstoffzelle) ist (S100), Steuern (z.B. Regeln) einer Brennstoffzellenstapel-Spannung (z.B. einer Spannung des gesamten Brennstoffzellenstapels) auf einen vorbestimmten Referenzwert oder weniger, wenn der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist (S200), Überwachen von Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle (z.B. Überwachung von Spannungen der Einzelzellen bzw. Elementarzellen des Brennstoffzellenstapels) und Ermitteln, ob der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet (S300), Verringern eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung, wenn die überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreiten (z.B. übersteigen) (S500), und Steuern (z.B. Regeln) der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger (S600).
  • Gemäß dem Verfahren des Steuerns der Spannung einer Brennstoffzelle ist es möglich, die Haltbarkeit (z.B. Lebensdauer) der individuellen Zellen bzw. Einzelzellen zu sichern, indem der Referenzwert des Brennstoffzellenstapels verringert wird mittels Überwachens, ob die Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle den individuellen Wert überschreiten.
  • Bezugnehmend auf 2 weist ein System zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf: einen Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler 20, welcher ermittelt, ob ein Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus einer Brennstoffzelle 10 ist, einen Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher 30, welcher Spannungen von individuellen Zellen der Brennstoffzelle 10 berechnet und überwacht, und eine Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40, welche eine Brennstoffzellenstapel-Spannung auf einen vorbestimmten Referenzwert oder weniger steuert, wenn der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler ermittelt, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, und welche den vorbestimmten Referenzwert verringert und die Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger steuert, wenn der Maximalwert der Individuelle-Zelle-Spannungen, welche durch den Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher 30 überwacht werden, einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  • Der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler 20, der Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher 30 und die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40 sind z.B. mittels Softwareanweisungen, welche auf einem Prozessor durchgeführt werden, umgesetzt.
  • Das Verfahren des Steuerns der Spannung einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches in 1 gezeigt ist, kann mittels des Systems zum Steuern einer Spannung eines Brennstoffzellenstapels, welches in 2 gezeigt ist, erzielt werden.
  • Bezugnehmend auf 1 und 2 ist dementsprechend das Ermitteln, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus einer Brennstoffzelle ist (S100), ein Schritt, in welchem der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler 20 ermittelt, ob ein Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, indem ermittelt wird, ob die Brennstoffzelle 10 einer hohen Spannung ausgesetzt ist. Im Detail ist es möglich, zu ermitteln, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist, wenn ein für den Brennstoffzellenstapel geforderter Strom ein vorbestimmter geforderter Wert oder weniger ist. Der geforderte Wert A kann beispielsweise auf 50 [A] gesetzt sein.
  • Wenn die Brennstoffzelle nicht die Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Bedingung erfüllt (S210), wird nicht in den Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus eingetreten oder dieser ausgeschaltet bzw. deaktiviert.
  • Wenn der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle ist, dann ist das Steuern der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf einen vorbestimmten Referenzwert oder weniger (S200) ein Schritt, bei welchem die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40 verhindert, dass der Stapel (Englisch „stack“) der Brennstoffzelle 10 einer Spannung, welche einen Referenzwert, der in einem mit der Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40 verbundenen Speicher 41 gespeichert ist, überschreitet, ausgesetzt wird. Der Referenzwert kann anfänglich auf 374 [V] in dem Speicher 41 gesetzt sein (z.B. beträgt ein (unverringerter) Initialwert für den Referenzwert 374 Volt in dem Speicher 41).
  • Um die Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den Referenzwert oder weniger zu steuern, kann es im Detail möglich sein, einen Maximalwert als einen Referenzwert in einem Befehlswert eines bidirektionalen (Hoch-)Spannungswandlers (BHDC) 51, welcher mit der Brennstoffzelle 10 verbunden ist, um eine Batterie 50 zu laden, zu setzen, oder kann es möglich sein, (z.B. mittels Stromregelung) zu bewirken, dass ein Strom durch einen Niederspannungswandler (LDC) 42 oder eine Hochspannungslast bzw. Hochvoltlast 43, welche mit elektrischen Komponenten verbunden ist, konsumiert wird.
  • Das Überwachen von Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle und das Ermitteln, ob der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, (S300) ist ein Schritt, bei welchem der Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher 30 die Spannungen der individuellen Zellen überwacht und ermittelt, ob der Maximalwert den individuellen Wert überschreitet (z.B. jede Einzelzelle des Brennstoffzellenstapels darauf überwacht wird, ob ihr Maximalwert der Spannung einen auf die Einzelzelle bezogenen (Spannungs-)Schwellenwert überschreitet). Der individuelle Wert kann beispielsweise auf 0,85 [V] (374 [V] / 440 [Zellen] = 0,85 [V/Zelle]) gesetzt sein.
  • Wenn der Maximalwert der Individuelle-Zelle-Spannungen den individuellen Wert nicht überschreitet, kann es möglich sein, den Referenzwert beizubehalten, anstatt ihn zu verringern (S530).
  • Wenn der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen den individuellen Wert überschreitet, ist es beim Überwachen des Ladezustands (SOC) der Batterie (S400) vor dem Verringern des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500) möglich, die aufladbare Menge (z.B. aufladbare Energiemenge) der Batterie 50 mittels Überwachens des Ladezustands der Batterie 50 durch einen SOC-Sensor 52, welcher mit der Batterie 50 verbunden ist, zu prüfen.
  • Das Verringern des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500) kann den Verringerungsbetrag des Referenzwerts in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie, welcher durch die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40 überwacht wird, unterschiedlich setzen. Der Verringerungsbetrag des Referenzwerts des Ladezustands der Batterie kann im Voraus in dem Speicher 41, welcher mit der Stapelspannung-Steuereinheit 40 verbunden ist, gespeichert werden.
  • Im Detail kann, da die aufladbare Menge der Batterie umso kleiner ist, je höher der überwachte Ladezustand der Batterie ist, der Betrag des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzelle gesteuert werden, so dass er verringert wird. Demgegenüber kann, da die aufladbare Menge der Batterie umso größer ist, je kleiner der überwachte Ladezustand der Batterie ist, der Betrag des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzelle gesteuert werden, so dass er erhöht wird.
  • Wenn der überwachte Ladezustand der Batterie jedoch ein vorbestimmter Ladezustand oder höher ist, ist es beim Verringern des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500) möglich, den Referenzwert der Brennstoffzellenstapel-Spannung beizubehalten, sogar falls das Maximum der Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  • Beispielsweise sind Bezugswerte des Ladezustands der Batterie als α und β festgelegt und wird ermittelt, ob der Ladezustand kleiner als α ist (S410), gleich α oder größer als α und kleiner als β ist (S420), oder β oder darüber ist. Wenn der Ladezustand kleiner als α ist, wird der Verringerungsbetrag des Referenzwerts auf V1 gesetzt (S510), und, wenn der Ladezustand gleich α oder größer als α und kleiner als β ist, wird der Verringerungsbetrag des Referenzwerts auf V2 gesetzt (S520), und, wenn der Ladezustand β oder darüber ist, wird der Referenzwert beibehalten (S530). Beispielsweise ist β der vorbestimmte Ladezustand und ist V1 größer als V2. Beispielsweise kann α auf 40% des Maximalladezustands der Batterie gesetzt sein, kann β auf 60% des Maximalladezustands der Batterie gesetzt sein, kann V1 auf 20 [V] gesetzt sein und kann V2 auf 10 [V] gesetzt sein.
  • Da, wenn der Ladezustand der Batterie niedrig ist, der Obere-Grenzspannung-Referenzwert des Brennstoffzellenstapels durch die oben beschrieben Steuerung zum bzw. beim Laden der Batterie beträchtlich verringert ist, kann die Haltbarkeit des Stapels verbessert werden. Wenn ferner der Ladezustand der Batterie hoch ist, ist es schwierig, die Batterie weiter zu laden, weshalb der Obere-Grenzspannung-Referenzwert des Brennstoffzellenstapels geringfügig verringert oder beibehalten wird, wodurch es möglich wird, die Effizienz des Systems zu verbessern.
  • Das Steuern der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger (S600) ist ein Schritt, bei welchem die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit 40 die Spannung der Brennstoffzelle 10 (bzw. die Brennstoffzellenstapel-Spannung) auf den verringerten oder beibehaltenen Referenzwert oder weniger steuert.
  • Um die Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den Referenzwert oder weniger zu steuern, kann es im Detail möglich sein, einen Maximalwert als einen Referenzwert in einem Befehlswert eines bidirektionalen (Hoch-)Spannungswandlers (BHDC) 51, welcher mit der Brennstoffzelle 10 verbunden ist, um eine Batterie 50 zu laden, zu setzen, oder kann es möglich sein, (z.B. mittels Stromregelung) zu bewirken, dass ein Strom durch einen Niederspannungswandler (LDC) 42 oder eine Hochspannungslast bzw. Hochvoltlast 43, welche mit elektrischen Komponenten verbunden ist, konsumiert wird.
  • Nach dem Verringern (oder Beibehalten) des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung wird ein Ladestrom für die Batterie überwacht (S700), wobei ein Ladestromsensor 53, welcher mit dem bidirektionalen (Hoch-)Spannungswandler 51 verbunden ist, ermittelt, ob der Ladestrom, welcher zur Batterie 50 hin strömt, ein vorbestimmter Ladestrom oder mehr ist oder ob nicht. Der vorbestimmte Ladestrom kann beispielsweise auf 2 [A] gesetzt sein, und, wenn der Ladestrom, welcher zur Batterie 50 hin strömt, 2 [A] oder mehr beträgt, dann kann ermittelt werden, dass der Ladestrom für die Batterie übermäßig (z.B. überhöht) ist.
  • Wenn der überwachte Ladestrom für die Batterie der vorbestimmte Ladestrom oder höher ist, wird die Ausgabe (z.B. Leistungsabgabe) des Stapels verringert (S800), wobei eine Ausgabesteuereinheit 60 die Ausgabe des Stapels verringert. Wenn der überwachte Ladestrom der Batterie nicht gleich oder höher als der der vorbestimmte Ladestrom ist, wird die Ausgabe des Stapels nicht verringert.
  • Beim Verringern der Ausgabe des Stapels (S800) ist es im Detail möglich, die Ausgabe des Stapels zu verringern, indem die Luftmenge (z.B. Sauerstoffmenge), welche dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, verringert wird.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, beschrieben wurde, versteht der Fachmann in der Technik, dass die vorliegende Erfindung auf zahlreiche Weisen modifiziert und verändert werden kann, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung, welche in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen.

Claims (12)

  1. Verfahren des Steuerns einer Spannung einer Brennstoffzelle (10), das Verfahren aufweisend Schritte des: Ermittelns (S100), ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, Steuerns einer Brennstoffzellenstapel-Spannung, so dass sie ein vorbestimmter Referenzwert oder weniger ist (S200), wenn der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, Überwachens von Individuelle-Zelle-Spannungen der Brennstoffzelle (10) und Ermittelns (S300), ob ein Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, Verringerns eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500), wenn der Maximalwert der überwachten Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet, und Steuerns der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger (S600).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend einen Schritt eines Überwachens (S400) eines Ladezustands (SOC) einer Batterie (50) vor dem Verringern eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500), wobei bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500) ein Verringerungsbetrag des Referenzwerts unterschiedlich gemäß dem überwachten Ladezustand der Batterie (50) gesetzt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500), je höher der überwachte Ladezustand der Batterie (50) ist, der Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle (10) umso geringer ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei bei dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung (S500), je niedriger der überwachte Ladezustand der Batterie (50) ist, der Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle (10) umso größer ist.
  5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei, wenn der Ladezustand der Batterie (50), welcher in dem Schritt (S400) des Überwachens des SOC der Batterie (50) überwacht wird, ein vorbestimmter Ladezustand (β) oder mehr ist, der Referenzwert der Brennstoffzellenstapel-Spannung beim Verringern eines Referenzwerts der Brennstoffzellenstapel-Spannung beibehalten wird, sogar falls ein Maximum der Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  6. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend Schritte des: nach dem Schritt des Verringerns des Referenzwerts der Brennstoffzellenstapelspannung (S500), Überwachens eines Ladestroms (S700) für die Batterie (50), und Verringerns einer Ausgabe (S800) des Brennstoffzellenstapels, wenn der überwachte Ladestrom für die Batterie (50) ein vorbestimmter Ladestrom oder mehr ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei beim Schritt des Verringerns der Ausgabe (S800) des Brennstoffzellenstapels eine Luftmenge, welche dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, verringert wird.
  8. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei beim Schritt des Ermittelns (S100), ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, ermittelt wird, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, wenn ein geforderter Strom für den Brennstoffzellenstapel ein vorbestimmter geforderter Wert (A) oder weniger ist.
  9. System zum Steuern einer Spannung einer Brennstoffzelle (10), aufweisend: einen Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler (20) zum Ermitteln, ob ein Modus ein Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus der Brennstoffzelle (10) ist, einen Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher (30) zum Berechnen und Überwachen von Spannungen von individuellen Zellen der Brennstoffzelle (10), und eine Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit (40) zum Steuern einer Brennstoffzellenstapel-Spannung, so dass sie auf einem vorbestimmten Referenzwert oder weniger ist, wenn der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus-Ermittler (20) ermittelt, dass der Modus der Hohe-Spannung-Vermeidungsmodus ist, und zum Verringern des vorbestimmten Referenzwerts und Steuern der Brennstoffzellenstapel-Spannung auf den verringerten Referenzwert oder weniger, wenn ein Maximalwert der Spannungen der individuellen Zellen, welche durch den Individuelle-Zelle-Spannung-Überwacher (30) überwacht werden, einen vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  10. System gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend einen Ladezustandssensor (SOC-Sensor 52) zum Überwachen eines Ladezustands einer Batterie (50), wobei die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit (40) einen Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle (10) verringert, wenn der durch den SOC-Sensor überwachte Ladezustand der Batterie (50) hoch ist, und den Verringerungsbetrag des Referenzwerts der Brennstoffzelle erhöht, wenn der überwachte Ladezustand der Batterie (50) niedrig ist.
  11. System gemäß Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend einen Ladezustandssensor (SOC-Sensor 52) zum Überwachen eines Ladezustands einer Batterie (50) oder, falls auf Anspruch 10 rückbezogen, den Ladezustandssensor (SOC-Sensor 52), wobei, wenn der durch den SOC-Sensor überwachte Ladezustand der Batterie (50) ein vorbestimmter Ladezustand oder größer ist, die Brennstoffzellenstapel-Spannung-Steuereinheit (40) den Referenzwert der Brennstoffzellenstapel-Spannung beibehält, sogar falls der Maximalwert der Individuelle-Zelle-Spannungen den vorbestimmten individuellen Wert überschreitet.
  12. System gemäß irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend: einen Ladestromsensor (53) zum Überwachen des Ladestroms für die Batterie (50), und eine Ausgabesteuereinheit (60) zum Steuern einer Ausgabe des Brennstoffzellenstapels, wobei, wenn der durch den Ladestromsensor (53) überwachte Ladestrom für die Batterie (50) ein vorbestimmter Ladestrom oder größer ist, die Ausgabesteuereinheit (60) die Ausgabe des Brennstoffzellenstapels verringert.
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