DE102017131157A1 - Brennstoffzellensystem und Wasserstoffleckentscheidungsverfahren in einem Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Wasserstoffleckentscheidungsverfahren in einem Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem umfasst Folgendeseine Brennstoffzelle; einen Wasserstofftank; einen Wasserstoffzuleitungspfad, der dafür ausgestaltet ist, den Wasserstofftank und die Brennstoffzelle miteinander zu verbinden; ein Ventilelement, das dafür ausgestaltet ist, wenn es geschlossen ist, die Zufuhr von Wasserstoff aus dem Wasserstofftank in den Wasserstoffzuleitungspfad abzusperren; einen Drucksensor; einen Druckminderer, der dafür ausgestaltet ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades zu senken; und eine Steuereinheit, die dafür ausgestaltet ist, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in dem Brennstoffzellensystem beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle zu entscheiden. Die Steuereinheitsenkt während des Schließens des Ventilelements den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades durch den Druckminderer auf einen ersten Druckwert; entscheidet nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes; senkt nach dem Entscheiden, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades durch den Druckminderer auf einen zweiten Druckwert, der unter dem ersten Druckwert liegt; und entscheidet nach der Druckminderung auf den zweiten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als ein Brennstoffzellensystem, in dem Wasserstoff und Sauerstoff in eine Brennstoffzelle eingespeist werden, um eine Energieerzeugung auszuführen, kennt der Fachmann ein System zum Treffen einer Entscheidung bezüglich eines Lecks von Wasserstoffgas, das der Anode der Brennstoffzelle zugeführt werden soll (im Weiteren als Wasserstoffleck bezeichnet). Zum Beispiel offenbart JP 2007-035445 A ein System, das so konstruiert ist, dass bei einem Anhalten der Brennstoffzelle ein Ventil zum Abschalten der Zufuhr von Wasserstoff aus einem Wasserstofftank zu einem Wasserstoffzuleitungspfad geschlossen wird, um den Wasserstoffinnendruck des Wasserstoffzuleitungspfades zu reduzieren, gefolgt vom Treffen einer Wasserstoffleckentscheidung.
  • Mit dem in JP 2007-035445 A beschriebenen System hat es zuvor Fälle gegeben, bei denen nach einer Wasserstoffleckentscheidung das Öffnen des Ventils, um die Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle zu starten, bewirkt, dass Wasserstoff in dem druckreduzierten Wasserstoffzuleitungspfad strömt, was zu Lärmentwicklung führt.
  • Dementsprechend besteht für das System, das dafür ausgelegt ist, eine Wasserstoffleckentscheidung bei einem Anhalten der Brennstoffzelle zu treffen, der Wunsch nach einer Technik, die in der Lage ist, Lärm zu verringern, der beim Öffnen des Absperrventils nach der Wasserstoffleckentscheidung entsteht.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung, die der Lösung des oben beschriebenen Problems dient, kann in den folgenden Aspekten implementiert werden.
    1. (1) Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt. Das Brennstoffzellensystem umfassteine Brennstoffzelle; einen Wasserstofftank, der dafür ausgestaltet ist, Wasserstoff darin zu speichern; einen Wasserstoffzuleitungspfad, der dafür ausgestaltet ist, den Wasserstofftank und die Brennstoffzelle miteinander zu verbinden; ein Ventilelement, das dafür ausgestaltet ist, wenn es geschlossen ist, die Zufuhr von Wasserstoff aus dem Wasserstofftank in den Wasserstoffzuleitungspfad abzusperren; einen Drucksensor zum Detektieren eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades; einen Druckminderer, der dafür ausgestaltet ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades zu senken; und eine Steuereinheit, die dafür ausgestaltet ist, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in dem Brennstoffzellensystem beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle zu entscheiden, wobei die Steuereinheitwährend des Schließens des Ventilelements den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades durch den Druckminderer auf einen ersten Druckwert senkt; nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheidet; für den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades durch den Druckminderer auf einen zweiten Druckwert senkt, der unter dem ersten Druckwert liegt; und nach der Druckminderung auf den zweiten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheidet.
  • Wenn gemäß dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, so wird der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades kleiner, als wenn das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den zweiten Druckwert entschieden wird. Daher kann Lärm, der durch den Druckunterschied erzeugt wird, während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
    • (2) In dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuereinheitanhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheiden, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist, das ein Wasserstoffleck von dem Ventilelement zu dem Wasserstoffzuleitungspfad ist; und für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist, den Innendruckwert des Wasserstoffzuleitungspfades durch den Druckminderer auf den zweiten Druckwert senken.
  • Beim Auftreten eines inneren Lecks ist es denkbar, dass der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades zunimmt. Gemäß diesem Aspekt wird, wenn ein Verdacht auf ein inneres Leck vorliegt, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den zweiten Druckwert entschieden. Daher kann eine Variation eines Druckwertes, der für die Entscheidung verwendet wird, ob ein Wasserstoffleck vorliegt oder fehlt, vergrößert werden, so dass die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann.
    • (3) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitdas Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheiden, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer ersten Entscheidungszeit ergibt; und das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheiden, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den zweiten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer zweiten Entscheidungszeit, die länger als die erste Entscheidungszeit ist, ergibt.
  • Gemäß diesem Aspekt wird, da die zweite Entscheidungszeit länger ist als die erste Entscheidungszeit, eine Variation des Druckwertes bei der zweiten Entscheidungszeit, beim Auftreten eines Wasserstofflecks, größer als eine Variation des Druckwertes bei der ersten Entscheidungszeit. Daher kann die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den zweiten Druckwert gegenüber der Entscheidungsgenauigkeit nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verbessert werden. Darüber hinaus kann, wenn nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, die Zeitdauer bis zu einem Ende der Wasserstoffleckentscheidung verkürzt werden.
    • (4) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitentscheiden, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate und einer sensorfehleräquivalenten Strömungsrate auf einen zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens des Wasserstoffzuleitungspfades, dessen Druckwert durch den Drucksensor detektiert wird, berechnet wird, und wobei die sensorfehleräquivalente Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes, der einem Fehler des Drucksensors äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens berechnet wird; entscheiden, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate nicht auf den zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit verstrichen ist; entscheiden, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate auf den zuvor festgelegte Wert oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit verstrichen ist, wobei die zweite Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den zweiten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens berechnet wird; und entscheiden, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate nicht auf den zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit verstrichen ist.
  • Gemäß diesem Aspekt kann die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden, da die Wasserstoffleckentscheidung ungeachtet von Sensorfehlern und der Größe eines für die Wasserstoffleckentscheidung herangezogenen Bereichs ausgeführt werden kann. Daher kann das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden, so dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Wasserstoffzuleitungspfad in einem größeren Ausmaß verringert werden kann. Wenn also nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, so kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
    • (5) In den oben beschriebenen Aspekten kann das Brennstoffzellensystem des Weiteren ein Absperrglied umfassen, das auf einer Seite des Wasserstoffzuleitungspfades angeordnet ist, die näher an der Brennstoffzelle liegt als der Drucksensor, und das dafür ausgestaltet ist, zum Absperren des in die Brennstoffzelle eingespeisten Wasserstoffs zu dienen, wobei die Steuereinheit das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in einem Teil des Wasserstoffzuleitungspfades entscheiden kann, der von dem Wasserstofftank zu dem Absperrglied reichen kann.
  • Gemäß diesem Aspekt kann die Wasserstoffleckentscheidung ausgeführt werden, indem die Auswirkungen von Kreuzlecks von Wasserstoff in der Brennstoffzelle beseitigt werden, wodurch die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann. Da also das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden kann, kann der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Wasserstoffzuleitungspfad in einem größeren Ausmaß verringert werden. Wenn also nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, so kann der durch den Unterschied entstehende Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
    • (6) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitfür den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, anhand der Positivität oder Negativität einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheiden, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck oder ein Verdacht auf ein äußeres Leck von dem Wasserstoffzuleitungspfad nach außerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades ist; für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, einen Druckbeaufschlagungsprozess zum Erhöhen des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades auf einen dritten Druckwert durch Öffnen des Ventilelements ausführen; und nach dem Druckbeaufschlagungsprozess anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheiden, ob ein Wasserstoffleck vorliegt oder fehlt.
  • Beim Auftreten eines äußeren Lecks ist es denkbar, dass der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades abnimmt. Gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn ein Verdacht auf ein äußeres Leck vorliegt, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades auf den dritten Druckwert entschieden. Daher kann eine Variation eines für die Wasserstoffleckentscheidung verwendeten Druckwertes vergrößert werden, so dass die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann. Außerdem wurde, wenn nach dem Druckbeaufschlagungsprozess entschieden wird, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Wasserstoffzuleitungspfad durch den Druckbeaufschlagungsprozess im Vergleich zu vor dem Druckbeaufschlagungsprozess reduziert. Daher kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
    • (7) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitfür den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, entscheiden, ob ein von dem Drucksensor erfasster Druckwert niedriger als der dritte Druckwert ist oder nicht; und den Druckbeaufschlagungsprozess ausführen, wenn der Druckwert niedriger als der dritte Druckwert ist.
  • Gemäß diesem Aspekt wird der Druckbeaufschlagungsprozess ausgeführt, wenn ein Verdacht auf ein äußeres Leck vorliegt und der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades niedriger als der dritte Druckwert ist. Somit kann eine unnötige Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades unterdrückt werden.
    • (8) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitdas Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen der ersten Entscheidungszeit ergibt, entscheiden; und das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum von der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades auf den dritten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer dritten Entscheidungszeit, die länger als die erste Entscheidungszeit ist, ergibt, entscheiden.
  • Gemäß diesem Aspekt wird, da die dritte Entscheidungszeit länger ist als die erste Entscheidungszeit, eine Variation eines Druckwertes bei der dritten Entscheidungszeit, beim Auftreten eines Wasserstofflecks, größer als eine Variation eines Druckwertes bei der ersten Entscheidungszeit. Daher kann die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit nach der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades auf den dritten Druckwert in einem größeren Ausmaß gegenüber der Entscheidungsgenauigkeit nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verbessert werden. Darüber hinaus kann, wenn nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, die Zeitdauer bis zu einem Ende der Wasserstoffleckentscheidung verkürzt werden.
    • (9) In den oben beschriebenen Aspekten kann die Steuereinheitentscheiden, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate und einer sensorfehleräquivalenten Strömungsrate auf einen zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens des Wasserstoffzuleitungspfades, dessen Druckwert durch den Drucksensor detektiert wird, berechnet wird, und wobei die sensorfehleräquivalente Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes, der einem Fehler des Drucksensors äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens berechnet wird; entscheiden, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate nicht auf den zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit verstrichen ist; entscheiden, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate auf den zuvor festgelegte Wert oder darunter gekommen ist, bevor die dritte Entscheidungszeit verstrichen ist, wobei die dritte Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades auf den dritten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens berechnet wird; und entscheiden, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate nicht auf den zuvor festgelegten Wert oder darunter gekommen ist.
  • Gemäß diesem Aspekt kann die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden, da die Wasserstoffleckentscheidung ungeachtet von Sensorfehlern und der Größe eines für die Wasserstoffleckentscheidung herangezogenen Bereichs ausgeführt werden kann. Daher kann das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden, so dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Wasserstoffzuleitungspfad in einem größeren Ausmaß verringert werden kann. Wenn also nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, so kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
    • (10) In den oben beschriebenen Aspekten kann das Brennstoffzellensystem des Weiteren mehrere Wasserstofftanks und mehrere Ventilelemente zum Absperren der Zufuhr von Wasserstoff von den jeweiligen mehreren Wasserstofftanks zu dem Wasserstoffzuleitungspfad enthalten, wobei beim Starten der Brennstoffzelle im Anschluss an das Treffen der Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks, die Steuereinheit ein Ventilelement unter den mehreren Ventilelementen öffnen kann und danach ein anderes der Ventilelemente öffnen kann.
  • Nach der Drucksenkung auf den zweiten Druckwert mit einer Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, ist der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Wasserstoffzuleitungspfad groß im Vergleich zu dem Fall, dass bei dem ersten Druckwert entschieden wird, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt. Infolge dessen wird der beim nächsten Starten der Brennstoffzelle entstehende Lärm ebenfalls groß. Jedoch wird gemäß diesem Aspekt, nachdem der Druckunterschied zwischen dem einen Wasserstofftank und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades verringert wurde, indem ein Ventilelement geöffnet wurde, ein anderes Ventilelement geöffnet. Dank dieser Anordnung kann der durch den Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades entstehende Lärm im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass die mehreren Ventilelemente gleichzeitig geöffnet werden.
  • Die vorliegende Offenbarung kann in verschiedenen Aspekten auch anders implementiert werden als die oben beschriebenen Brennstoffzellensysteme. Zum Beispiel kann die Erfindung in Aspekten wie zum Beispiel Wasserstoffleckentscheidungsverfahren durch das Brennstoffzellensystem, Computerprogramme zur Implementierung jener Verfahren, nicht-temporäre Speichermedien, auf denen diese Computerprogramme gespeichert sind, und dergleichen implementiert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems zeigt;
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Wasserstoffleckentscheidungsprozess zeigt, der durch das Brennstoffzellensystem auszuführen ist;
    • 3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Bild des Wasserstoffleckentscheidungsprozesses zeigt;
    • 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Wasserstoffleck-Strömungsrate und Zeit zeigt;
    • 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Wasserstoffleck-Strömungsrate und Zeit in einer zweiten Entscheidung zeigt;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Wasserstoffleckentscheidungsprozess in einer zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch das Brennstoffzellensystem auszuführen ist, wenn es einen Verdacht auf ein äußeres Leck gibt;
    • 8 ist ein Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems in einer dritten Ausführungsform zeigt; und
    • 9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Druckwertvariation und Zeit zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Erste Ausführungsform:
  • A1. Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems:
  • 1 ist ein Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems 20 zeigt. Das Brennstoffzellensystem 20 ist beispielsweise in einem Fahrzeug montiert und gibt auf Verlangen eines Fahrers elektrische Leistung aus, die als eine Kraftquelle für das Fahrzeug dient. Das Brennstoffzellensystem 20 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 40, der mehrere Brennstoffzellen umfasst, einen Wasserstoffzuleitungs-/-ableitungsmechanismus 50, einen Luftzuleitungs-/- ableitungsmechanismus 30, einen Kühlwasserzirkulationsmechanismus 80 und eine Steuereinheit 90. Das Brennstoffzellensystem 20 wird durch Einschalten eines Betriebsschalters 5 gestartet und durch Ausschalten des Betriebsschalters 5 angehalten. Der Betriebsschalter 5, der einem Zündschalter in Kraftfahrzeugen entspricht, dient als eine Eingabeschnittstelle, die dafür ausgestaltet ist, zwischen einem angehaltenen Zustand und einem Startzustand des Brennstoffzellensystems 20 umzuschalten.
  • Der Wasserstoffzuleitungs-/-ableitungsmechanismus 50, der Wasserstoff zu der Anode des Brennstoffzellenstapels 40 leitet bzw. von dort ableitet, umfasst einen Wasserstofftank 70, ein Ventilelement 71, einen Wasserstoffzuleitungspfad 60, einen Regler 51, eine Wasserstoffpumpe 55, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56, ein Ablaufwasser-Absperrventil 57, einen Abflussströmungspfad 58, einen Injektor 54, Entlastungsventile 52, 53, einen Hochdrucksektions-Drucksensor P1, einen Mitteldrucksektions-Drucksensor P2 und einen Niederdrucksektions-Drucksensor P3. In dem Wasserstoffzuleitungs-/-ableitungsmechanismus 50 wird ein Bereich zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Regler 51 auch als „Hochdrucksektion HS“ bezeichnet, ein Bereich zwischen dem Regler 51 und dem Injektor 54 wird auch als „Mitteldrucksektion MS“ bezeichnet und ein Bereich, der sich von dem Injektor 54 in Richtung des Brennstoffzellenstapels 40 erstreckt, wird auch als eine „Niederdrucksektion LS“ bezeichnet
  • Der Wasserstofftank 70 dient zum Speichern von Wasserstoff darin. In dem Wasserstofftank 70 wird Hochdruckwasserstoffgas bevorratet, das einen Druck von mehreren zehn MPa hat. Der Wasserstoffzuleitungspfad 60 besteht aus einer Verrohrung, die dafür ausgestaltet ist, den Wasserstofftank 70 und den Brennstoffzellenstapel 40 miteinander zu verbinden. Das Ventilelement 71 ist ein Ventil, das dafür ausgestaltet ist, die Zufuhr von Wasserstoff von dem Wasserstofftank 70 zu dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 abzusperren, und wird auch als Hauptstoppventil bezeichnet. Das Öffnen und Schließen des Ventilelements 71 wird durch die Steuereinheit 90 gesteuert. Wenn das Ventilelement 71 unter der Steuerung durch die Steuereinheit 90 geöffnet wird, so wird Wasserstoffgas von dem Wasserstofftank 70 über den Wasserstoffzuleitungspfad 60 zu dem Brennstoffzellenstapel 40 geleitet. Wenn das Ventilelement 71 geschlossen wird, so wird die Zufuhr von Wasserstoffgas abgesperrt.
  • Die Regler 51 regelt den Druck von in dem Wasserstofftank 70 bevorratetem Wasserstoff unter der Steuerung durch die Steuereinheit 90. Der Injektor 54 injiziert durch den Regler 51 druckgeregelten Wasserstoff in Richtung der Anode unter der Steuerung durch die Steuereinheit 90. Wenn der Injektor 54 Wasserstoff in Richtung der Anode injiziert, während das Ventilelement 71 geschlossen ist, so nimmt der Wasserstoffdruck in dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 ab. Der Injektor 54 wird auch als „Druckminderer“ bezeichnet. Außerdem sperrt der Injektor 54 Wasserstoff, der dem Brennstoffzellenstapel 40 von einem Teil des Wasserstoffzuleitungspfades 60, der von dem Injektor 54 zu dem Wasserstofftank 70 reicht, zuzuführen ist, durch Stoppen des Injizierens unter der Steuerung durch die Steuereinheit 90. Der Injektor 54 wird auch als „Absperrglied“ bezeichnet.
  • Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56 trennt Gas und Flüssigkeit voneinander, die von der Anode abgegebenen werden. Die Wasserstoffpumpe 55 leitet das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56 abgetrennte Gas zu dem Brennstoffzellenstapel 40 zurück. Das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56 abgetrennte Gas umfasst hauptsächlich Wasserstoff, der abgegeben wurde, ohne verbraucht zu werden, Stickstoff, der von der Kathodenseite her durch eine in der Brennstoffzelle enthaltene Membranelektrodenbaugruppe gedrungen ist, und Feuchtigkeitsgehalt, der nicht durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56 abgetrennt wurde. Der Abflussströmungspfad 58 ist eine Verrohrung zum Verbinden des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 56 und eines Luftablassströmungspfades 38 (der später noch beschrieben wird), die in dem Luftzuleitungs-/-ableitungsmechanismus 30 enthalten sind, miteinander. Das Ablaufwasser-Absperrventil 57 ist in dem Abflussströmungspfad 58 angeordnet. Das Ablaufwasser-Absperrventil 57 wird geöffnet, um Flüssigkeit und Stickstoff abzulassen, die durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 56 abgetrennt wurden. Die Menge der Wasserstoffzufuhr zu dem Brennstoffzellenstapel 40 wird durch Steuern des Injektors 54 und des Ablaufwasser-Absperrventils 57 eingestellt.
  • Der Hochdrucksektions-Drucksensor P1 detektiert einen Druck von Wasserstoff innerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades 60 in der Hochdrucksektion HS. Der Mitteldrucksektions-Drucksensor P2 misst einen Druck von Wasserstoff innerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades 60 in der Mitteldrucksektion MS. Der Niederdrucksektions-Drucksensor P3 misst einen Druck (Zufuhrdruck) innerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades 60 in der Niederdrucksektion LS. Die Entlastungsventile 52, 53 werden unter der Steuerung durch die Steuereinheit 90 geöffnet, um Wasserstoff in die atmosphärische Luft freizusetzen.
  • Der Luftzuleitungs-/-ableitungsmechanismus 30, der Luft zu und von der Kathode des Brennstoffzellenstapels 40 zuleitet bzw. ableitet, umfasst einen Verdichter 31, einen Luftzuleitungspfad 33, ein Strömungsteilungsventil 34, ein Druckregelventil 36, einen Umgehungsströmungspfad 37 und einen Luftablassströmungspfad 38.
  • Der Luftzuleitungspfad 33 ist eine Verrohrung zum Verbinden des Brennstoffzellenstapels 40 und eines Atmosphärenablassports des Luftzuleitungspfades 33 miteinander. Der Luftablassströmungspfad 38 ist eine Verrohrung zum Verbinden des Brennstoffzellenstapels 40 und eines Atmosphärenablassports des Luftablassströmungspfades 38 miteinander. Der Umgehungsströmungspfad 37 ist eine Verrohrung, die von einem Punkt des Luftzuleitungspfades 33 auf der stromaufwärtigen Seite des Brennstoffzellenstapels 40 abzweigt und mit dem Luftablassströmungspfad 38 verbunden ist. Der Verdichter 31 ist an einem Punkt in dem Luftzuleitungspfad 33 angeordnet, um Luft von der Atmosphärenablassport-Seite des Luftzuleitungspfades 33 anzusaugen und zu verdichten. Eine Position, wo der Verdichter 31 angeordnet ist, ist eine, die näher an dem Atmosphärenablassport liegt als an einer Verbindungsstelle des Luftzuleitungspfades 33 und des Umgehungsströmungspfades 37.
  • Das Strömungsteilungsventil 34 ist an der Verbindungsstelle des Luftzuleitungspfades 33 und des Umgehungsströmungspfades 37 auf der stromabwärtigen Seite des Verdichters 31, d. h. zwischen dem Verdichter 31 und dem Brennstoffzellenstapel 40, in dem Luftzuleitungspfad 33 angeordnet. Das Strömungsteilungsventil 34 schaltet eine Richtung des Luftstroms, der von dem Verdichter 31 herankommt, entweder zur Seite des Brennstoffzellenstapels 40 oder zur Seite des Umgehungsströmungspfades 37 um. Ein solches Strömungsteilungsventil 34 wird auch als Dreiwegventil bezeichnet. Der Umgehungsströmungspfad 37 ist eine Verrohrung zum Verbinden des Strömungsteilungsventils 34 und des Luftablassströmungspfades 38 miteinander. Das Druckregelventil 36 ist auf einer Seite des Luftablassströmungspfades 38 angeordnet, die näher an dem Brennstoffzellenstapel 40 als an der Verbindungsstelle des Luftablassströmungspfades 38 und des Umgehungsströmungspfades 37 liegt. Das Druckregelventil 36 regelt, in Abhängigkeit vom seinem Öffnungsgrad, einen Strömungspfadquerschnitt des Luftablassströmungspfades 38. Luft, die durch das Druckregelventil 36 geströmt ist, passiert die Verbindungsstelle mit dem Umgehungsströmungspfad 37 und wird dann durch den Atmosphärenablassport in die atmosphärische Luft abgegeben.
  • Der Kühlwasserzirkulationsmechanismus 80, der dafür ausgestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel 40 zu kühlen, umfasst einen Radiator 81, eine Kühlwasserpumpe 82, einen Kühlwasserabflussströmungspfad 83 und einen Kühlwasserzufuhrströmungspfad 84.
  • Der Kühlwasserzufuhrströmungspfad 84 ist ein Strömungspfad zum Verbinden des Radiators 81 und des Brennstoffzellenstapels 40 und ist auch eine Verrohrung zum Zuführen von Kühlwasser zu dem Brennstoffzellenstapel 40. Der Kühlwasserabflussströmungspfad 83 ist ein Strömungspfad zum Verbinden des Brennstoffzellenstapels 40 und des Radiators 81 und ist auch eine Verrohrung zum Ablassen von Kühlwasser aus dem Brennstoffzellenstapel 40. Die Kühlwasserpumpe 82 ist an einem Punkt in dem Kühlwasserzufuhrströmungspfad 84 zwischen dem Radiator 81 und dem Brennstoffzellenstapel 40 angeordnet, so dass Kühlwasser durch die Kühlwasserpumpe 82 zirkuliert wird.
  • Die Steuereinheit 90 ist als ein Computer ausgestaltet, der eine CPU, einen RAM und einen ROM umfasst, und insbesondere eine ECU (Elektronische Steuereinheit) ist. Die Steuereinheit 90 gibt Signale aus, die dafür ausgestaltet sind, den Betrieb des Brennstoffzellensystems 20 zu steuern. Die Steuereinheit 90 steuert bei Empfang einer Energieerzeugungsanforderung einzelne Teile des Brennstoffzellensystems 20, um den Brennstoffzellenstapel 40 zu veranlassen, eine Energieerzeugung auszuführen. Die Steuereinheit 90 steuert auch einzelne Teile des Brennstoffzellensystems 20, um Druckwerte von Wasserstoff zu erfassen, die durch die Drucksensoren P1 bis P3 detektiert wurden, und anhand von Variationen der erfassten Druckwerte einen später noch beschriebenen Wasserstoffleckentscheidungsprozess ausführen.
  • Obgleich auf eine bildliche Darstellung und eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird, umfasst das in einem Fahrzeug montierte Brennstoffzellensystem 20 des Weiteren eine Sekundärbatterie und einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der dafür ausgestaltet ist, die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 40 und das Laden und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern. Die Sekundärbatterie speichert durch den Brennstoffzellenstapel 40 abgegebene elektrische Energie sowie regenerative elektrische Energie, die zusammen zu dem Brennstoffzellenstapel 40 als eine Kraftquelle fungiert.
  • A2. Wasserstoffleckentscheidungsprozess:
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Wasserstoffleckentscheidungsprozess zeigt, der durch das Brennstoffzellensystem 20 auszuführen ist. Der Wasserstoffleckentscheidungsprozess ist ein Prozess, der dafür ausgestaltet ist, über das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in dem Brennstoffzellensystem 20 beim Anhalten der Energieerzeugung des Brennstoffzellenstapels 40 zu entscheiden. In dieser Ausführungsform wird der Wasserstoffleckentscheidungsprozess ausgeführt, wenn ein Signal, welches das Anhalten des Brennstoffzellensystems 20 anzeigt, von dem Betriebsschalter 5 in die Steuereinheit 90 eingespeist wird. In dieser Ausführungsform führt das Brennstoffzellensystem 20 die Wasserstoffleckentscheidung in der Hochdrucksektion HS und der Mitteldrucksektion MS aus.
  • In dem Wasserstoffleckentscheidungsprozess reduziert die Steuereinheit 90 zuerst den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf einen ersten Druckwert (2; Schritt S10). Genauer gesagt, veranlasst die Steuereinheit 90, während sie das Ventilelement 71 schließt, den Injektor 54, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 in der Hochdrucksektion HS und der Mitteldrucksektion MS zu reduzieren. Danach hält die Steuereinheit 90 das Injizieren des Injektors 54 an, um die Wasserstoffzufuhr in den Brennstoffzellenstapel 40 abzusperren. Der erste Druckwert ist zum Beispiel ein solcher Wert, dass ein Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 der Hochdrucksektion HS etwa 2 MPa wird.
  • Als Nächstes führt die Steuereinheit 90 eine erste Entscheidung zum Entscheiden über das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand von Variationen von von dem Drucksensor P1, P2 erfassten Druckwerten aus (Schritt S20).
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Bild des Wasserstoffleckentscheidungsprozesses zeigt. In 3 sind ein Öffnungs-/Schließzustand des Ventilelements 71, ein Öffnungs-/Schließzustand des Injektors 54 und ein Druckwert der Drucksensoren P1, P2 gezeigt. Wenn die Steuereinheit 90 das Ventilelement 71 schließt und den Injektor 54 das Injizieren beginnen lässt, so kommt der Druckwert am Zeitpunkt t0 auf den ersten Druckwert. Bei Nichtvorliegen eines Wasserstofflecks verändert sich der Druckwert kaum nach dem Verringern auf den ersten Druckwert. Beim Auftreten eines Wasserstofflecks nimmt der Druckwert von dem ersten Druckwert aus zu oder ab. Zum Beispiel nimmt beim Auftreten eines inneren Lecks, das ein Wasserstoffleck von dem Ventilelement 71 zu dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 ist, der Druckwert zu. Beim Auftreten eines äußeren Lecks, das ein Wasserstoffleck von dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 nach außerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades 60 ist, nimmt der Druckwert ab. In 3 sind ein Druckwertinkrement ΔP und ein Druckwertdekrement ΔP gezeigt, die nach dem Verstreichen einer Zeit tn nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entstehen. Im Folgenden wird ΔP auch als „Druckwertvariation“ bezeichnet.
  • In dieser Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 90 unter Verwendung der von dem Drucksensor P1, P2 erfassten Druckwertvariation ΔP im Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 eine Wasserstoffleck-Strömungsrate Q, die durch die folgenden Gleichung (1) ausgedrückt wird: Q = 0,6 × Δ P × V ( Z/t )
    Figure DE102017131157A1_0001
    wobei Q eine Wasserstoffleck-Strömungsrate (l/min) ist, ΔP eine Variation (kPa) des Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades 60 nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert ist, V ein Volumen (L) des Wasserstoffzuleitungspfades 60 ist, dessen Druckwert durch den Drucksensor P1, P2 detektiert wird, Z ein Komprimierbarkeitsfaktor ist und t Zeit (min) ist. Die Steuereinheit 90 entscheidet, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn die Strömungsrate Q auf eine zuvor festgelegte Schwelle Qth oder darunter gekommen ist. Die Schwelle Qth ist zum Beispiel 1,4 (nl/min). In dieser Ausführungsform entscheidet die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in Abhängigkeit vom absoluten Wert der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q, die durch die obige Gleichung (1) ausgedrückt wird, unter Verwendung der Druckwertvariation ΔP. Es ist anzumerken, dass die Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks in Abhängigkeit vom absoluten Wert der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q die Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks unter Verwendung des absoluten Wertes der Druckwertvariation ΔP meint.
  • Wie aus der Gleichung (1) zu erkennen ist, wird bei unveränderter Leckströmungsrate Q die Druckwertvariation ΔP umso kleiner, je größer das Volumen V ist. Da Drucksensoren allgemein Messfehler aufweisen, ist es bei einer kleinen Druckwertvariation ΔP schwer zu entscheiden, ob die Druckwertvariation einem Sensorfehler oder einem Wasserstoffleck zuzurechnen ist. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform die Wasserstoffleckentscheidung auf der Basis des folgenden Konzepts ausgeführt, um nicht durch Fehler der Drucksensoren beeinflusst zu werden.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q und der Zeit t zeigt. 4 zeigt der Einfachheit halber die Leckströmungsrate Q als absoluten Wert. Die in 4 gezeigte Zeit t0 ist ein Zeitpunkt, an dem das Innere des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert gekommen ist. Eine in 4 gezeigte sensorfehleräquivalente Strömungsrate Qerr wird durch die folgende Gleichung (2) berechnet: Q err = 0,6 × P err × V ( Z/t )
    Figure DE102017131157A1_0002
    wobei Qerr eine sensorfehleräquivalente Strömungsrate (l/min) ist, Perr ein Sensorfehler (kPa) ist, V ein Volumen (l) des Wasserstoffzuleitungspfades 60 ist, dessen Druckwert durch den Drucksensor P1, P2 detektiert wird, Z ein Komprimierbarkeitsfaktor ist und t Zeit (min) ist.
  • Wie aus der Gleichung (2) zu erkennen ist, wird, da die sensorfehleräquivalente Strömungsrate Qerr im Lauf der Zeit abnimmt, das Treffen einer Wasserstoffleckentscheidung ermöglicht, ohne durch Drucksensorfehler beeinflusst zu werden, wenn ein solcher Zeitpunkt erreicht ist, dass die sensorfehleräquivalente Strömungsrate Qerr auf die Schwelle Qth oder darunter kommt. Daher berechnet die Steuereinheit 90 einen Summenwert einer durch Gleichung (1) berechneten ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate Q1 und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate Qerr (im Weiteren als Strömungsratengesamtwert Q1+Qerr bezeichnet), nachdem eine Zeit t verstrichen ist, seit der innere Teil des Wasserstoffzuleitungspfades 60, dessen Druckwert durch den Drucksensor P1, P2 erfasst wird, auf den ersten Druckwert reduziert wurde. Dann wird, wenn der Strömungsratengesamtwert Q1+Qerr auf die Schwelle Qth oder darunter gekommen ist, bevor eine erste Entscheidungszeit t1 verstrichen ist, entschieden, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt.
  • In dieser Ausführungsform trifft die Steuereinheit 90 nach dem Verstreichen einer Zeit te, wo die sensorfehleräquivalente Strömungsrate Qerr, nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert, auf die Schwelle Qth kommt, eine erste Entscheidung zum Entscheiden über das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck durch das mit Bezug auf 4 beschriebene Entscheidungsverfahren (2; Schritt S20). Wenn der Strömungsratengesamtwert Q1+Qerr auf die Schwelle Qth oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit t1 nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verstrichen ist, so entscheidet die Steuereinheit 90, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt (2; JA bei Schritt S30). Die erste Entscheidungszeit t1 ist zum Beispiel eine Zeitdauer von 3 bis 8 Sekunden. Wenn der Strömungsratengesamtwert Q1+Qerr zu der Schwelle Qth oder darunter geworden ist, bevor die erste Entscheidungszeit t1 verstrichen ist, so beendet die Steuereinheit 90 den Wasserstoffleckentscheidungsprozess an diesem Zeitpunkt, ohne das Verstreichen der ersten Entscheidungszeit t1 abzuwarten. Wenn also kein Wasserstoffleck eingetreten ist, während die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate Q1 gleich 0 ist, so wird der Wasserstoffleckentscheidungsprozess am Zeitpunkt te beendet.
  • Ein in 4 gezeigter Strömungsratengesamtwert Q1a+Qerr ist am Zeitpunkt ta zu der Schwelle Qth geworden, bevor die erste Entscheidungszeit t1 verstrichen ist. In diesem Fall entscheidet die Steuereinheit 90 am Zeitpunkt ta, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt (2; JA bei Schritt S30), womit der Wasserstoffleckentscheidungsprozess beendet wird. Ein in 4 gezeigter Strömungsratengesamtwert Q1b+Qerr ist nicht zu der Schwelle Qth geworden, bevor die erste Entscheidungszeit t1 verstrichen ist. In diesem Fall entscheidet die Steuereinheit 90, dass es einen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt (2; NEIN bei Schritt S30).
  • Wir kehren zu 2 zurück. Wenn ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, so veranlasst die Steuereinheit 90 den Injektor 54, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf einen zweiten Druckwert zu reduzieren, der niedriger ist als der erste Druckwert (Schritt S50). Nachdem der Injektor 54 veranlasst wurde, das Injizieren zu beginnen, so dass der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert abnimmt, stoppt die Steuereinheit 90 das Injizieren des Injektors 54, um die Wasserstoffzufuhr in den Brennstoffzellenstapel 40 abzusperren. Der zweite Druckwert ist zum Beispiel ein solcher Wert, dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 der Hochdrucksektion HS etwa 10 MPa wird.
  • Als Nächstes trifft die Steuereinheit 90 anhand einer Variation eines von dem Drucksensor P1, P2 erfassten Druckwertes eine zweite Entscheidung, um über das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks zu entscheiden (2; Schritt S60). Die Steuereinheit 90 trifft die zweite Entscheidung mit dem gleichen Konzept wie in dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Entscheidungsverfahren.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q und der Zeit t in der zweiten Entscheidung zeigt. 5 zeigt die Leckströmungsrate Q der Einfachheit halber als absoluten Wert. Die in 5 gezeigte Zeit t0 ist ein Zeitpunkt, an dem das Innere des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den zweiten Druckwert gekommen ist. Die Steuereinheit 90 berechnet einen Strömungsratengesamtwert Q2+Qerr einer durch die Gleichung (1) berechneten zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate Q2 und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate Qerr, nachdem eine Zeit t verstrichen ist, seit der innere Teil des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den zweiten Druckwert reduziert wurde. Dann wird, wenn der Strömungsratengesamtwert Q2+Qerr auf die Schwelle Qth oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit t2, die länger als die erste Entscheidungszeit t1 ist, verstrichen ist, entschieden, dass es kein Wasserstoffleck gibt (2; NEIN bei Schritt S70), womit der Wasserstoffleckentscheidungsprozess beendet wird. Das heißt, wenn der Strömungsratengesamtwert Q2+Qerr zu der Schwelle Qth oder darunter geworden ist, bevor die zweite Entscheidungszeit t2 verstrichen ist, so beendet die Steuereinheit 90 den Wasserstoffleckentscheidungsprozess an diesem Zeitpunkt. Die zweite Entscheidungszeit t1 ist zum Beispiel eine Zeitdauer von 9 bis 15 Sekunden. Ein in 5 gezeigter Strömungsratengesamtwert Q2c+Qerr ist am Zeitpunkt tc zu der Schwelle Qth geworden, bevor die zweite Entscheidungszeit t2 verstrichen ist. In diesem Fall entscheidet die Steuereinheit 90 am Zeitpunkt tc, dass es kein Wasserstoffleck gibt ( 2; JA bei Schritt S70), womit der Wasserstoffleckentscheidungsprozess beendet wird. Ein in 5 gezeigter Strömungsratengesamtwert Q2d+Qerr ist nicht zu der Schwelle Qth geworden, bevor die zweite Entscheidungszeit t2 verstrichen ist. In diesem Fall entscheidet die Steuereinheit 90, dass es ein Wasserstoffleck gibt (2; NEIN bei Schritt S70), und gibt eine Benachrichtigung über das Eintreten eines Wasserstofflecks mittels einer Warnanzeige auf einem Armaturenträger oder Erzeugung eines Alarmtons oder dergleichen aus (2; Schritt S80), und beendet dann den Wasserstoffleckentscheidungsprozess.
  • A3. Auswirkungen:
  • Gemäß dem Brennstoffzellensystem 20 dieser Ausführungsform wird, wenn nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 kleiner, als wenn das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den zweiten Druckwert entschieden wird. Daher kann der entstehende Lärm durch den Druckunterschied während des Öffnens des Ventilelements 71 beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
  • Des Weiteren wird gemäß dieser Ausführungsform, da die zweite Entscheidungszeit t2 länger ist als die erste Entscheidungszeit t1, eine Variation eines Druckwertes bei der zweiten Entscheidungszeit t2, beim Auftreten eines Wasserstofflecks, größer als eine Variation eines Druckwertes bei der ersten Entscheidungszeit t1. Daher kann die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit nach der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den zweiten Druckwert gegenüber der Entscheidungsgenauigkeit nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verbessert werden. Darüber hinaus kann, wenn nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, die Zeitdauer bis zu einem Ende der Wasserstoffleckentscheidung verkürzt werden.
  • Des Weiteren kann gemäß dieser Ausführungsform die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden, da die Wasserstoffleckentscheidung ungeachtet von Sensorfehlern und der Größe eines für die Wasserstoffleckentscheidung herangezogenen Bereichs ausgeführt werden kann. Daher kann das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden, so dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 in einem größeren Ausmaß verringert werden kann. Wenn also nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, so kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements 71 beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
  • Des Weiteren trifft die Steuereinheit 90 gemäß dieser Ausführungsform eine Wasserstoffleckentscheidung innerhalb eines Bereichs des Wasserstoffzuleitungspfades 60 von dem Wasserstofftank 70 zu dem Injektor 54, während in die Brennstoffzelle eingespeister Wasserstoff durch den Injektor 54 abgesperrt wird, der auf einer Seite des Wasserstoffzuleitungspfades 60 angeordnet ist, die näher an dem Brennstoffzellenstapel 40 liegt als die Drucksensoren P1, P2. Infolge dessen kann die Wasserstoffleckentscheidung getroffen werden, indem die Auswirkungen von Kreuzlecks von Wasserstoff in der Brennstoffzelle beseitigt werden, wodurch die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann. Daher kann das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden, so dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 in einem größeren Ausmaß verringert werden kann. Wenn also mit dem ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, so kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements 71 beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
  • A4. Modifizierung der ersten Ausführungsform:
  • In der zweiten Entscheidung kann die Steuereinheit 90 die Positivität oder Negativität einer Variation eines von dem Drucksensor P1, P2 erfassten Druckwertes verwenden, um zu entscheiden, ob ein Wasserstoffleck ein inneres Leck oder ein äußeres Leck ist. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 90 entscheiden, dass es ein inneres Leck gibt, wenn ein Druckwert, der sich nach einem Verstreichen der zweiten Entscheidungszeit t2 ergibt, sich auf über den zweiten Druckwert erhöht hat. Wenn umgekehrt der Druckwert, der sich nach dem Verstreichen der zweiten Entscheidungszeit t2 ergibt, auf unter den zweiten Druckwert verringert hat, so kann die Steuereinheit 90 entscheiden, dass es ein äußeres Leck gibt.
  • Zweite Ausführungsform:
  • B1. Wasserstoffleckentscheidungsprozess:
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Wasserstoffleckentscheidungsprozess in einer zweiten Ausführungsform zeigt. Der Prozessinhalt der Schritte S10a bis S30a und der Schritte S50a bis S80a des Wasserstoffleckentscheidungsprozesses, der in 6 gezeigt ist, ähnelt dem der Schritte S10 bis S30 und der Schritte S50 bis S80 des Wasserstoffleckentscheidungsprozesses in der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
  • In dieser Ausführungsform, wenn es einen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt (6; NEIN bei Schritt S30a), entscheidet die Steuereinheit 90 anhand einer Variation bei einem erfassten Druckwert, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist oder nicht (6; Schritt S40a). Ein Verdacht auf ein inneres Leck kann zum Beispiel auf der Basis unterschieden werden, dass eine Druckwertvariation ΔP bei Verstreichen der ersten Entscheidungszeit t1 positiv ist.
  • Wenn hingegen die Druckwertvariation ΔP negativ ist, so entscheidet die Steuereinheit 90, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist (NEIN bei Schritt S40a).
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch das Brennstoffzellensystem 20 auszuführen ist, wenn es einen Verdacht auf ein äußeres Leck gibt. Die Steuereinheit 90 entscheidet, ob der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 niedriger ist als ein dritter Druckwert oder nicht (Schritt S110a). Der dritte Druckwert ist ein Druckwert, der die Unterscheidung eines äußeren Lecks erlaubt und der ein zuvor festgelegter Wert ist. In dieser Ausführungsform ist der dritte Druckwert ein Wert mit einem Bereich, zum Beispiel ein Wert innerhalb eines Bereichs oberhalb etwa 40 MPa und unterhalb des Druckwertes des Wasserstofftanks 70.
  • Wenn der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 niedriger ist als der dritte Druckwert (JA bei Schritt S110a), so veranlasst die Steuereinheit 90 das Ventilelement 71, Wasserstoff in den Wasserstoffzuleitungspfad 60 einzuleiten, wodurch ein Druckbeaufschlagungsprozess zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den dritten Druckwert ausgeführt wird (Schritt S120a). Genauer gesagt, öffnet die Steuereinheit 90 das Ventilelement 71, um das Innere des Wasserstoffzuleitungspfades 60 der Hochdrucksektion HS auf den dritten Druckwert mit Druck zu beaufschlagen, woraufhin das Ventilelement 71 geschlossen wird. Im Ergebnis der Druckbeaufschlagung wird der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 der Hochdrucksektion HS verringert.
  • Wenn der Innendruckwert des Wasserstoffzuleitungspfades 60 mindestens so hoch ist wie der dritte Druckwert (NEIN bei Schritt S110a), oder wenn der Druckbeaufschlagungsprozess ausgeführt wird (Schritt S120a), so trifft die Steuereinheit 90 eine dritte Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor P1, P2 erfassten Druckwertes (Schritt S160a). Die Steuereinheit 90 entscheidet das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach dem gleichen Konzept wie in der oben beschriebenen zweiten Entscheidung.
  • In der dritten Entscheidung berechnet die Steuereinheit 90 einen Strömungsratengesamtwert Q3+Qerr, der sich aus der Summierung einer dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate Q3 und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate Qerr ergibt, wobei die dritte Wasserstoffleck-Strömungsrate Q3 mittels der Gleichung (1) berechnet wird, und sich ergibt, nachdem eine Zeit t seit der Druckbeaufschlagung auf den dritten Druckwert verstrichen ist. Dann, wenn der Strömungsratengesamtwert Q3+Qerr auf die Schwelle Qth oder darunter gekommen ist, bevor eine dritte Entscheidungszeit t3, die länger als die erste Entscheidungszeit t1 ist, seit der Druckbeaufschlagung auf den dritten Druckwert verstrichen ist, entscheidet die Steuereinheit 90, dass es kein Wasserstoffleck gibt (JA bei Schritt S170a), womit der Wasserstoffleckentscheidungsprozess beendet wird. Wenn der Strömungsratengesamtwert Q3+Qerr zu der Schwelle Qth oder darunter geworden ist, bevor die dritte Entscheidungszeit t3 verstrichen ist, so beendet die Steuereinheit 90 den Wasserstoffleckentscheidungsprozess an diesem Zeitpunkt. Die dritte Entscheidungszeit t3 ist zum Beispiel eine Zeitdauer von 9 bis 15 Sekunden. Wenn der Strömungsratengesamtwert Q3+Qerr nicht zu der Schwelle Qth oder darunter wird, bevor die dritte Entscheidungszeit t3 verstrichen ist, so entscheidet die Steuereinheit 90, dass es ein Wasserstoffleck gibt (NEIN bei Schritt S170a), und gibt eine Benachrichtigung über das Eintreten eines Wasserstofflecks mittels einer Warnanzeige auf einem Armaturenträger oder der Erzeugung eines Alarmtons oder dergleichen aus (Schritt S180a). Damit wird der Wasserstoffleckentscheidungsprozess beendet. Außerdem kann die Steuereinheit 90 bei der Ausgabe der Benachrichtigung bei Schritt S80a die Benachrichtigung geben, dass das Wasserstoffleck ein inneres Leck ist; und bei der Ausgabe der Benachrichtigung bei Schritt S180a kann die Steuereinheit 90 die Benachrichtigung geben, dass das Wasserstoffleck ein äußeren Lecks ist.
  • B2. Auswirkungen:
  • Beim Auftreten eines inneren Lecks ist es denkbar, dass der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades zunimmt. Gemäß dieser Ausführungsform, wenn es einen Verdacht auf ein inneres Leck gibt, entscheidet die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks, nachdem der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den zweiten Druckwert reduziert wurde. Daher können Variationen von Druckwerten, die für die Entscheidung verwendet werden, ob ein Wasserstoffleck vorliegt oder fehlt, vergrößert werden, so dass die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann.
  • Beim Auftreten eines äußeren Lecks ist es denkbar, dass der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 abnimmt. Gemäß dieser Ausführungsform, wenn es einen Verdacht auf ein äußeres Leck gibt, entscheidet die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks nach der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den dritten Druckwert. Daher können Variationen von Druckwerten, die für die Wasserstoffleckentscheidung verwendet werden, vergrößert werden, so dass die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden kann.
  • Des Weiteren hat sich gemäß dieser Ausführungsform, wenn nach dem Druckbeaufschlagungsprozess entschieden wird, dass es kein Wasserstoffleck gibt, der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 im Vergleich zu vor der Ausführung des Druckbeaufschlagungsprozesses verringert. Daher kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements 71 beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
  • Des Weiteren erhöht die Steuereinheit 90 gemäß dieser Ausführungsform, wenn es einen Verdacht auf ein äußeres Leck gibt und der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 niedriger als der dritte Druckwert ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 mittels Druckbeaufschlagung. Somit kann eine unnötige Druckbeaufschlagung im Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 unterdrückt werden.
  • Des Weiteren wird gemäß dieser Ausführungsform, da die dritte Entscheidungszeit t3 länger ist als die erste Entscheidungszeit t1, eine Variation eines Druckwertes bei der dritten Entscheidungszeit t3, beim Auftreten eines Wasserstofflecks, größer als eine Variation eines Druckwertes bei der ersten Entscheidungszeit t1. Daher kann die Wasserstoffleck-Entscheidungsgenauigkeit nach der Druckbeaufschlagung auf den dritten Druckwert gegenüber der Entscheidungsgenauigkeit nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verbessert werden. Darüber hinaus kann, wenn nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, die Zeitdauer, bis die Wasserstoffleckentscheidung beendet wird, verkürzt werden.
  • Des Weiteren kann gemäß dieser Ausführungsform die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden, da die Entscheidung bezüglich eines inneren Lecks und/oder eines äußeres Lecks ungeachtet von Sensorfehlern und der Größe eines für die Wasserstoffleckentscheidung herangezogenen Bereichs getroffen werden. Da also das Ausmaß der Drucksenkung, die bei der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf den ersten Druckwert realisiert wird, verringert werden kann, kann der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 in einem größeren Ausmaß verringert werden. Wenn also nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, so kann ein durch den Druckunterschied entstehender Lärm in einem größeren Ausmaß während des Öffnens des Ventilelements beim nächsten Starten der Brennstoffzelle reduziert werden.
  • B3. Modifizierung der zweiten Ausführungsform:
  • In der zweiten Ausführungsform entscheidet die Steuereinheit 90 auf der Basis, dass die Druckwertvariation ΔP positiv ist, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist. Statt dessen kann die Steuereinheit 90 dies auch auf der Basis entscheiden, dass sich ein Druckwert nach dem Verstreichen der ersten Entscheidungszeit t1 auf über den ersten Druckwert erhöht hat. Des Weiteren entscheidet zwar die Steuereinheit 90 anhand des Umstandes, dass die Druckwertvariation ΔP negativ ist, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, doch kann die Steuereinheit 90 dies auch auf der Basis entscheiden, dass sich ein Druckwert nach dem Verstreichen der ersten Entscheidungszeit t1 auf unter den ersten Druckwert verringert hat. Des Weiteren kann die Steuereinheit 90 in Abhängigkeit von der Positivität oder Negativität der Strömungsrate Q, die mittels der Druckwertvariation ΔP berechnet wird und die durch die obige Gleichung (1) ausgedrückt wird, entscheiden, ob ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck oder ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist.
  • In der zweiten Ausführungsform, wenn entschieden wird, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck kein Verdacht auf ein inneres Leck ist (6; NEIN bei Schritt S40a), entscheidet die Steuereinheit 90, ob der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 niedriger als der dritte Druckwert ist oder nicht (7; Schritt S110a). Statt dessen kann, wenn entschieden wird, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck kein Verdacht auf ein inneres Leck ist, die Steuereinheit 90 den Druckbeaufschlagungsprozess ausführen, während der Schritt des Entscheidens weggelassen wird, ob der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 niedriger als der dritte Druckwert ist oder nicht.
  • Dritte Ausführungsform:
  • 8 ist ein Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems 20d in einer dritten Ausführungsform zeigt. Das Brennstoffzellensystem 20d in dieser Ausführungsform umfasst mehrere Wasserstofftanks 70d, 70e und mehrere Ventilelemente 71d, 71e. Nachdem in dem Wasserstoffleckentscheidungsprozesses die Entscheidung getroffen wurde, ob ein Wasserstoffleck vorliegt oder fehlt (2; Schritt S70), öffnet eine Steuereinheit 90d ein Ventilelement 71d und anschließend das andere Ventilelement 71e beim nächsten Starten der Brennstoffzelle. Außerdem kann das Brennstoffzellensystem 20d mit zwei oder mehr Wasserstofftanks 70e ausgestattet werden, und jeder Wasserstofftank 70e kann mit dem Ventilelement 71e ausgestattet werden. Der Rest der Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems 20d ähnelt dem des Brennstoffzellensystems 20 der obigen Ausführungsformen, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist.
  • Bei dem zweiten Druckwert ist in dem Wasserstoffleckentscheidungsprozess, da der Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 auf unter den ersten Druckwert reduziert wurde, der Druckunterschied zwischen dem Wasserstofftank 70 und dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 groß im Vergleich zu dem Fall, dass bei dem ersten Druckwert entschieden wird, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt. Infolge dessen wird der beim nächsten Starten der Brennstoffzelle entstehende Lärm ebenfalls groß. Jedoch wird gemäß dem Brennstoffzellensystem 20d dieser Ausführungsform ein Ventilelement 71d geöffnet, was bewirkt, dass der Druckunterschied zwischen dem einen Wasserstofftank 70d und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 abnimmt, und danach wird das andere Ventilelement 71e geöffnet. Dank dieser Anordnung kann der entstehende Lärm durch den Druckunterschied zwischen den Wasserstofftanks 70d, 70e und dem Inneren des Wasserstoffzuleitungspfades 60 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass die mehreren Ventilelemente 71d, 71e gleichzeitig geöffnet werden.
  • Andere Modifizierungen:
  • D1. Modifizierung 1:
  • Der Wasserstoffleckentscheidungsprozess in den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen kann beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle ausgeführt werden, bevor das Brennstoffzellensystem 20 aktiviert wird, um die Brennstoffzelle zu starten. Außerdem kann in einem Fahrzeug, das mit dem Brennstoffzellensystem 20, 20d ausgestattet ist, wenn der Wasserstoffleckentscheidungsprozess nach einem Anhalten der Energieerzeugung durch den Brennstoffzellenstapel 40 ausgeführt wird, während der Betriebsschalter 5 ausgeschaltet ist, eine Verzögerung des Beginns der Energieerzeugung aufgrund des Wasserstoffleckentscheidungsprozesses unterdrückt werden, während die Entscheidungsgenauigkeit verbessert wird, da die zweite Entscheidungszeit t2 und die dritte Entscheidungszeit t3 verlängert werden.
  • D2. Modifizierung 2:
  • In den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen entscheidet die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand des absoluten Wertes der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q, die durch die obige Gleichung (1) ausgedrückt wird, unter Verwendung der Druckwertvariation ΔP. Statt dessen kann die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in Abhängigkeit von Variationen von Druckwerten entscheiden. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 90 entscheiden, dass es einen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, wenn ein von dem Drucksensor P1, P2 erfasster Druckwert über den ersten Druckwert nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert angestiegen ist, und kann des Weiteren entscheiden, dass es ein Wasserstoffleck gibt, wenn der Druckwert auf über einen Wert angestiegen ist, der sich aus dem Addieren eines sensorfehleräquivalenten Druckwertes Perr zu dem ersten Druckwert ergibt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 90 entweder entscheiden, dass es ein Wasserstoffleck gibt, wenn sich ein von dem Drucksensor P1, P2 erfasster Druckwert auf unter den ersten Druckwert nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert verringert hat, oder kann entscheiden, dass es einen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, wenn sich der Druckwert auf unter einen Wert verringert hat, der sich aus dem Subtrahieren des sensorfehleräquivalenten Druckwertes Perr von dem ersten Druckwert ergibt.
  • D3. Modifizierung 3:
  • In den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen entscheidet die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand des absoluten Wertes der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q, die durch Gleichung (1) ausgedrückt wird, unter Verwendung der Druckwertvariation ΔP. Statt dessen kann die Steuereinheit 90 das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks durch die Druckwertvariation ΔP ohne Berechnen der Wasserstoffleck-Strömungsrate Q entscheiden.
  • 9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Druckwertvariation ΔP und Zeit zeigt. 9 zeigt die Druckwertvariation ΔP der Einfachheit halber als absoluten Wert. Des Weiteren sind in 9 der absolute Wert des sensorfehleräquivalenten Druckwertes Perr und eine gerade Linie Pn gezeigt, die die Schwelle für die Druckwertvariation angibt. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 90 entweder entscheiden, dass es keinen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, wenn die Druckwertvariation ΔP auf die Schwelle oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit t1 verstrichen ist, nachdem eine Zeit te bei dem ersten Druckwert verstrichen ist (2; JA bei Schritt S30), oder kann entscheiden, dass es einen Verdacht auf ein Wasserstoffleck gibt, wenn die Druckwertvariation ΔP auf über die Schwelle gekommen ist (2; NEIN bei Schritt S30).
  • D4. Modifizierung 4:
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Druckminderer zum Verringern des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades 60 der Injektor 54. Statt dessen kann der Druckminderer ein Ventil sein, das in dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 angeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem 20 das Ventil öffnen kann, um den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades 60 zu reduzieren.
  • D5. Modifizierung 5:
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Injektor 54 das Absperrglied, das auf einer Seite des Wasserstoffzuleitungspfades 60 angeordnet ist, die näher bei der Brennstoffzelle liegt, um Wasserstoff abzusperren, der in die Brennstoffzelle eingespeist wird. Statt dessen kann das Absperrglied ein Ventil sein, das in dem Wasserstoffzuleitungspfad 60 angeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem 20 das Ventil schließen kann, um Wasserstoff abzusperren, der in den Brennstoffzellenstapel 40 eingespeist wird.
  • D6. Modifizierung 6:
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen trifft die Steuereinheit 90 die Wasserstoffleckentscheidung für die Hochdrucksektion HS und die Mitteldrucksektion MS. Statt dessen kann die Steuereinheit 90 die Wasserstoffleckentscheidung für den Wasserstoffzuleitungspfad 60 treffen, indem sie das Ablaufwasser-Absperrventil 57 schließt und einen Druckwert der Niederdrucksektion LS mit dem Drucksensor P3 erfasst. In diesem Fall kann das Ablaufwasser-Absperrventil 57 als ein Druckminderer verwendet werden. In diesem Fall kann die Steuereinheit 90 die oben beschriebenen verschiedenen Entscheidungen unter Verwendung eines Gesamtwertes von Variationen von von dem Drucksensor erfassten Druckwerten P1, P2, P3 treffen.
  • D7. Modifizierung 7:
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die zweite Entscheidungszeit t2 und die dritte Entscheidungszeit t3 jeweils länger als die erste Entscheidungszeit t1 ist. Statt dessen kann die erste Entscheidungszeit t1 länger sein als die zweite Entscheidungszeit t2 und die dritte Entscheidungszeit t3.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifizierungen beschränkt und kann in verschiedenen Ausgestaltungen implementiert werden, sofern diese Ausgestaltungen nicht vom Wesen der Erfindung abweichen. Zum Beispiel können technische Merkmale in den Ausführungsformen und Modifizierungen, die technischen Merkmalen in den einzelnen Aspekten entsprechen, die im Abschnitt „Kurzdarstellung der Erfindung“ beschrieben sind, auf verschiedene Weise nach bedarf gegeneinander ausgetauscht oder miteinander kombiniert werden, um die oben beschriebenen Probleme ganz oder teilweise zu lösen oder um die oben beschriebenen vorteilhaften Auswirkungen ganz oder teilweise zu erreichen. Des Weiteren sind unter den einzelnen Elementen in den oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifizierungen einzelne Elemente, die andere sind als jene, die in den beiliegenden unabhängigen Ansprüchen beschrieben sind, zusätzliche Elemente und können nach Zweckmäßigkeit weggelassen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007035445 A [0002, 0003]

Claims (19)

  1. Brennstoffzellensystem (20; 20d), umfassend: eine Brennstoffzelle (40); einen Wasserstofftank (70; 70d; 70e), der dafür ausgestaltet ist, Wasserstoff darin zu speichern; einen Wasserstoffzuleitungspfad (60), der dafür ausgestaltet ist, den Wasserstofftank (70; 70d; 70e) und die Brennstoffzelle (40) miteinander zu verbinden; ein Ventilelement (71; 71d; 71e), das dafür ausgestaltet ist, wenn es geschlossen ist, die Zufuhr von Wasserstoff von dem Wasserstofftank (70; 70d; 70e) zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) abzusperren; einen Drucksensor (P1; P2) zum Detektieren eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60); einen Druckminderer (54), der dafür ausgestaltet ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) zu senken; und eine Steuereinheit (90; 90d), die dafür ausgestaltet ist, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in dem Brennstoffzellensystem (20; 20d) beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle (40) zu entscheiden, wobei die Steuereinheit (90; 90d): während das Ventilelement (71; 71d; 71e) geschlossen ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) durch den Druckminderer (54) auf einen ersten Druckwert senkt; nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet; für den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) durch den Druckminderer (54) auf einen zweiten Druckwert senkt, der niedriger ist als der erste Druckwert; und nach der Druckminderung auf den zweiten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet.
  2. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (90; 90d): anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist, was ein Wasserstoffleck von dem Ventilelement (71; 71d; 71e) zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) ist; und für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck der Verdacht auf ein inneres Leck ist, den Innendruckwert des Wasserstoffzuleitungspfades (60) durch den Druckminderer auf den zweiten Druckwert (54) senkt.
  3. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (90; 90d): das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Senkung des Innendrucks (P1; P2) des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer ersten Entscheidungszeit (t1) ergibt; und das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer zweiten Entscheidungszeit (t2), die länger als die erste Entscheidungszeit (t1) ist, ergibt.
  4. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und einer sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf einen zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens (V) des Wasserstoffzuleitungspfades (60), dessen Druckwert durch den Drucksensor (P1; P2) detektiert wird, berechnet wird, und wobei die sensorfehleräquivalente Strömungsrate (Qerr) unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes (Perr), der einem Fehler des Drucksensors (P1; P2) äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist; die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf den zuvor festgelegte Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist, wobei die zweite Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; und die Steuereinheit (90, 90d) entscheidet, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist.
  5. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren umfassend: ein Absperrglied (54), das auf einer Seite des Wasserstoffzuleitungspfades (60) angeordnet ist, die näher an der Brennstoffzelle liegt als der Drucksensor (P1; P2), und das dafür ausgestaltet ist, zum Absperren des in die Brennstoffzelle eingespeisten Wasserstoffs zu dienen, wobei die Steuereinheit (90; 90d) das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in einem Teil des Wasserstoffzuleitungspfades (60) entscheidet, der von dem Wasserstofftank zu dem Absperrglied (54) reichen kann.
  6. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 5, die Anspruch 2 untergeordnet sind, wobei: wenn die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, die Steuereinheit anhand der Positivität oder Negativität einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck oder ein Verdacht auf ein äußeres Leck von dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) nach außerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades (60) ist; wenn die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck der Verdacht auf ein äußeres Leck ist, die Steuereinheit einen Druckbeaufschlagungsprozess zum Erhöhen des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf einen dritten Druckwert durch Öffnen des Ventilelements (71; 71d; 71e) ausführt; und die Steuereinheit (90; 90d) nach dem Druckbeaufschlagungsprozess anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, ob ein Wasserstoffleck vorliegt oder fehlt.
  7. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (90; 90d): für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, entscheidet, ob ein von dem Drucksensor (P1; P2) erfasster Druckwert niedriger als der dritte Druckwert ist; und den Druckbeaufschlagungsprozess ausführt, wenn der Druckwert niedriger als der dritte Druckwert ist.
  8. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinheit (90; 90d): das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen der ersten Entscheidungszeit (t1) ergibt; und das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den dritten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer dritten Entscheidungszeit (t3), die länger als die erste Entscheidungszeit (t1) ist, ergibt.
  9. Brennstoffzellensystem (20; 20d) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und einer sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf einen zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes (ΔP), die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens (V) des Wasserstoffzuleitungspfades (60), dessen Druckwert durch den Drucksensor (P1; P2) detektiert wird, berechnet wird, und wobei die sensorfehleräquivalente Strömungsrate (Qerr) unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes, der einem Fehler des Drucksensors (P1; P2) äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit verstrichen ist (t1); die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die dritte Entscheidungszeit verstrichen ist, wobei die dritte Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den dritten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens berechnet wird; und die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist.
  10. Brennstoffzellensystem (20d) nach den Ansprüchen 1 bis 9, des Weiteren umfassend: mehrere Wasserstofftanks (70d; 70e) und mehrere Ventilelemente (71d; 71e) zum Absperren der Zufuhr von Wasserstoff von den mehreren Wasserstofftanks (70; 70d) jeweils zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60), wobei bei einem Starten der Brennstoffzelle im Anschluss an das Treffen der Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks die Steuereinheit (90d) ein Ventilelement unter den mehreren Ventilelementen (71d; 71e) öffnet und danach ein weiteres der Ventilelemente öffnet.
  11. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren in einem Brennstoffzellensystem (20; 20d), das eine Brennstoffzelle (40) umfasst, umfassend: beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle, während des Schließens eines Ventilelements (70; 71d; 71e) eines Wasserstofftanks, in dem Wasserstoff bevorratet ist, Verringern des Innendrucks eines Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf einen ersten Druckwert, wobei der Wasserstoffzuleitungspfad (60) den Wasserstofftank und die Brennstoffzelle miteinander verbindet (S10; S10a); nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert, Entscheiden des Vorliegens oder Fehlens eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60) (S20; S20a); für den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, Verringern des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf einen zweiten Druckwert, der niedriger ist als der erste Druckwert (S50; S50a); und nach der Drucksenkung auf den zweiten Druckwert, Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) (S60; S60a).
  12. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend: anhand einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), Entscheiden, ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck, was ein Wasserstoffleck von dem Ventilelement (71; 71d; 71e) zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) ist, ist oder nicht (S40a); und für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck ist, Verringern des Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert (S50a).
  13. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, des Weiteren umfassend: Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen der ersten Entscheidungszeit (t1) ergibt (S20; S20a); und Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer zweiten Entscheidungszeit (t2), die länger als die erste Entscheidungszeit (t1) ist, ergibt (S60; S60a).
  14. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend: Entscheiden, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und einer fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf einen zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens (V) des Wasserstoffzuleitungspfades (60) berechnet wird, und wobei die fehleräquivalente Strömungsrate (Qerr) unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes, der einem Detektionsfehler (Perr) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60) äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird (S20; S20a); Entscheiden, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist; Entscheiden, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf den zuvor festgelegte Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist, wobei die zweite Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; und Entscheiden, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist (S60; S60a).
  15. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 12 oder einem der Ansprüche 13 bis 14, die Anspruch 12 untergeordnet sind, des Weiteren umfassend: für den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, Entscheiden, anhand der Positivität oder Negativität einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), ob der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein inneres Leck oder ein Verdacht des äußeren Lecks von dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) nach außerhalb des Wasserstoffzuleitungspfades (60) ist (S40a); für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, Ausführen eines Druckbeaufschlagungsprozesses zum Erhöhen des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf einen dritten Druckwert durch Öffnen des Ventilelements (S120a); und nach dem Druckbeaufschlagungsprozess, Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60) (S160a).
  16. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 15, des Weiteren umfassend: für den Fall der Entscheidung, dass der Verdacht auf ein Wasserstoffleck ein Verdacht auf ein äußeres Leck ist, Entscheiden, ob ein Innendruckwert des Wasserstoffzuleitungspfades (60) niedriger als der dritte Druckwert ist oder nicht (S110a); und für den Fall der Entscheidung, dass der Innendruckwert niedriger als der dritte Druckwert ist, Ausführen des Druckbeaufschlagungsprozesses (S120a).
  17. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 15 oder 16, des Weiteren umfassend Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer ersten Entscheidungszeit (t1) ergibt (S20a); und Entscheiden bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks anhand einer Variation des Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum von der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den dritten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer dritten Entscheidungszeit (t3), die länger als die erste Entscheidungszeit (t1) ist, ergibt (S160a).
  18. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: Entscheiden, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und einer fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf einen zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (AP) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens (V) des Wasserstoffzuleitungspfades (60) berechnet wird, und wobei die fehleräquivalente Strömungsrate (Qerr) unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes, der einem Detektionsfehler (Perr) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60) äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird (S20a); Entscheiden, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist; Entscheiden, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf den zuvor festgelegte Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die dritte Entscheidungszeit (t3) verstrichen ist, wobei die dritte Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60), die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Erhöhung des Innendrucks des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den dritten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; und Entscheiden, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der dritten Wasserstoffleck-Strömungsrate und der fehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist (S160a).
  19. Wasserstoffleckentscheidungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Brennstoffzellensystem (20d) mehrere Wasserstofftanks (70d; 70e) und mehrere Ventilelemente (71d; 71e) umfasst, die dafür ausgestaltet sind, die Zufuhr von Wasserstoff jeweils von den mehreren Wasserstofftanks (70d; 70e) zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) abzusperren, wobei das Verfahren des Weiteren Folgendes umfasst: bei einem Starten der Brennstoffzelle im Anschluss an das Treffen der Entscheidung bezüglich des Vorliegens oder Fehlens eines Wasserstofflecks, Öffnen eines Ventilelements (71d; 71e) unter den mehreren Ventilelementen und danach Öffnen eines weiteren der Ventilelemente.
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