DE102018112480A1 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems Download PDF

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Abstract

Eine Steuereinheit, die in einer ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, speichert einen Sollbereichssatz. Der Sollbereichssatz umfasst einen Ladezustandssteuersollbereich, einen Steuersollbereich einer Temperatur einer Sekundärbatterie, einen Steuersollbereich für eine Brennstoffzellentemperatur, einen Steuersollbereich für eine Temperatur einer BDC, einen Steuersollbereich für eine Temperatur einer Wasserstoffpumpe und einen Steuersollbereich für eine Temperatur eines Luftverdichters. Die Steuereinheit steuert die jeweiligen Parameter derart, dass sie innerhalb dieser Sollbereiche fallen. Eine in einer zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit speichert auch den Sollbereichssatz. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit steuert daher auf ähnliche Weise die jeweiligen Parameter derart, dass sie innerhalb der gleichen Sollbereiche fallen, wie die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit.

Description

  • Querverweise auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-127132 , welche am 29. Juni 2017 angemeldet wurde, und deren vollständiger Inhalt in diese Anmeldung hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerung einer Brennstoffzelle.
  • JP 2016-054600A offenbart ein Kraftfahrzeug, in dem zwei Brennstoffzelleneinheiten (Fahrmechanismen) eingebaut sind. Wenn ein Fehler in einer der zwei Brennstoffzelleneinheiten auftritt, veranlasst das in JP 2016-054600A offenbarte Kraftfahrzeug, dass nur eine Sekundärbatterie, die in der normalen Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, mit Regenerativstrom aufgeladen wird und verhindert daher, dass ein Ladezustand bzw. SOC (State of Charge) der in der normalen Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie übermäßig hoch wird.
  • In einer Konfiguration eines Brennstoffzellensystems, das eine Mehrzahl an Brennstoffzelleneinheiten aufweist, kann bei jeder der Brennstoffzelleneinheiten eine Leistungsabgabe begrenzt werden. Zum Beispiel wenn der Ladezustand einer in einer Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie einen unteren Grenzwert erreicht, darf diese Sekundärbatterie nicht entladen werden. Daher ist die von der Brennstoffzelleneinheit erzeugte Leistungsabgabe nur auf die von der Brennstoffzelle erzeugte Leistung begrenzt.
  • Selbst wenn die Leistungsabgabe auf einen Teil der Brennstoffzelleneinheiten begrenzt ist, dient die normale Brennstoffzelleneinheit dazu, für einen durch die Begrenzung verursachten Leistungsmangel zu kompensieren und ermöglicht dementsprechend, den Betrieb des Brennstoffzellensystems in einem gewissen Umfang aufrechtzuerhalten. Wird jedoch eine solche Kompensation fortgesetzt, so wird die normale Brennstoffzelleneinheit überlastet. Dies führt wahrscheinlich dazu, dass eine Leistungsabgabe der normalen Brennstoffzelleneinheit ebenfalls begrenzt wird und daher den Betrieb des Brennstoffzellensystems beeinträchtigt. In Anbetracht einer solchen Wahrscheinlichkeit wird eine unbeschränkte Kompensation durch die normale Brennstoffzelleneinheit vorzugsweise vermieden.
  • Eine Begrenzung der Kompensation durch die normale Brennstoffzelleneinheit kann dazu führen, dass eine Abgabeleistungsanforderung nicht erfüllt wird. Der ursprüngliche Grund für ein solches Versagen wird auf ein Versagen zurückgeführt, eine Verschlechterung eines Steuerparameters (beispielsweise eines Ladezustands) in dem Teil der Brennstoffzelleneinheiten zu verhindern.
  • In einer Konfiguration eines Brennstoffzellensystems, das eine Mehrzahl an Brennstoffzelleneinheiten aufweist, ist es wünschenswert, eine Erhöhung der Abweichung eines Steuerparameters zwischen den Brennstoffzelleneinheiten zu verhindern.
  • KURZFASSUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, das eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit aufweist. Sowohl die erste Brennstoffzelleneinheit als auch die zweite Brennstoffzelleneinheit weist Folgendes auf: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, einer Last Leistung zuzuführen; einen Wandler, der eingerichtet ist, einen Ladezustand bzw. SOC der Sekundärbatterie zu messen und das Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern; eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit dem Wandler verbunden ist; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Wert des Ladezustands von dem Wandler zu erhalten und den Wandler zu steuern. Die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels durch, das hinsichtlich des Ladezustands der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie bestimmt wird. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels durch, das hinsichtlich des Ladezustands der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie bestimmt wird. Wenn der Ladezustand der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie einen Referenzwert erreicht, der kleiner ist als ein Minimalwert des Steuerziels, begrenzt die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit ein Entladen der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit begrenzt ein Entladen der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie. Die Steuerziele hinsichtlich des Ladezustands der Sekundärbatterie, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, weisen Zahlenbereiche auf, die zumindest teilweise überlappen. Diese Konfiguration verhindert, dass eine Abweichung hinsichtlich des Ladezustands auftritt.
  • In dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die Steuereinheit, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, einen Startzeitladeprozess durchführen, der die Sekundärbatterie, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, auf einen Sollwert unter Verwendung einer Leistung auflädt, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle zu einer Startzeit des Brennstoffzellensystems erzeugt wurde. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit kann einen Startzeitladeprozess durchführen, der die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie zu dem Sollwert hin unter Verwendung einer Leistung auflädt, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle zur Startzeit des Brennstoffzellensystems erzeugt wurde. Diese Konfiguration teilt den Ladezustand-Sollwert zur Startzeit und reduziert daher eine durch einen vorherigen Vorgang verursachte Abweichung des Ladezustands.
  • In dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die erste Brennstoffzelleneinheit ferner einen Brennstoffzellenkühlmechanismus aufweisen, der eingerichtet ist, die Brennstoffzelle, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, abzukühlen, und die Steuereinheit, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, kann eine Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus verbessern, wenn ein Aufladen der Sekundärbatterie, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, und eine Leistungszufuhr an die Last gleichzeitig durchgeführt werden, indem eine Leistung verwendet wird, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wurde. Diese Konfiguration unterbindet einen Temperaturanstieg der Brennstoffzelle, wenn ein Aufladen der Sekundärbatterie und die Leistungszufuhr an die Last gleichzeitig durchgeführt werden, indem die von der Brennstoffzelle erzeugte Leistung verwendet wird.
  • Das Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann in einer Maschine montiert sein, die eine Bewegungsfunktion aufweist. Der Brennstoffzellenkühlmechanismus kann einen Radiator umfassen, der eingerichtet ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Brennstoffzelle abzukühlen. Die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit kann basierend auf einer Kühlkapazität des Radiators, die über eine Umgebungstemperatur und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine geschätzt wird, die Leistung bestimmen, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, wenn das Aufladen der Sekundärbatterie und die Leistungszufuhr an die Last gleichzeitig durchgeführt werden. Diese Konfiguration steuert auf angemessene Weise den Heizwert basierend auf der Kühlkapazität des Radiators und unterbindet dadurch, dass die Temperatur der Brennstoffzelle übermäßig hoch wird.
  • In dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie unter Verwendung von einer Leistung aufladen, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wurde, wenn eine Differenz aus der Subtraktion des Ladezustands der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie von dem Ladezustand der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie größer gleich einem Referenzwert ist. Diese Konfiguration reduziert weiter eine Abweichung bezüglich des Ladezustands.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, das eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit aufweist. Sowohl die erste Brennstoffzelleneinheit als auch die zweite Brennstoffzelleneinheit weist Folgendes auf: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, einer Last Leistung zuzuführen; einen Wandler, der eingerichtet ist, das Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern; eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit dem Wandler verbunden ist; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Wandler zu steuern. Die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt Steuerungen hinsichtlich Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, unter Verwendung von Steuerzielen durch, die jeweils im Hinblick auf die Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers bestimmt werden. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt Steuerungen hinsichtlich Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers, die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, unter Verwendung von Steuerzielen durch, die jeweils im Hinblick auf die Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers bestimmt werden. Wenn zumindest entweder eine Bedingung, dass die Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie einen erste Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels, und/oder eine Bedingung, dass die Temperatur des in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandlers einen zweiten Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels, erfüllt ist, begrenzt die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit ein Entladen der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit begrenzt ein Entladen der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie. Mindestens entweder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur der Sekundärbatterie und/oder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur des Wandlers, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, weisen Zahlenbereiche auf, die zumindest teilweise überlappen. Diese Konfiguration verhindert das Auftreten mindestens einer Abweichung bezüglich der Sekundärbatterie und des Wandlers.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die erste Brennstoffzelleneinheit ferner einen Hilfsmaschinenkühlmechanismus aufweisen, der eingerichtet ist, den Wandler abzukühlen, und die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit kann eine Kühlkapazität des Hilfsmaschinenkühlmechanismus verbessern, wenn die Sekundärbatterie aufgeladen wird. Diese Konfiguration unterbindet einen Temperaturanstieg des Wandlers, wenn die Sekundärbatterie aufgeladen wird.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführen, um den in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandler abzukühlen, wenn eine Differenz bei der Subtraktion der Temperatur des in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandlers von der Temperatur des in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandlers größer gleich einem Referenzwert ist. Diese Konfiguration verhindert weiter eine Abweichung bezüglich der Temperatur des Wandlers.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführen, um die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie abzukühlen, wenn eine Differenz bei der Subtraktion der Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie von der Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie größer gleich einem Referenzwert ist. Diese Konfiguration reduziert weiter eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Sekundärbatterie.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, das eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit aufweist. Sowohl die erste Brennstoffzelleneinheit als auch die zweite Brennstoffzelleneinheit weist eine Brennstoffzelle auf; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle zu steuern. Die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels hinsichtlich einer Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle durch. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit führt eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels hinsichtlich einer Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle durch. Wenn die Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle einen Referenzwert erreicht, der größer ist als ein Maximalwert des Steuerziels, begrenzt die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Strom, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird. Wenn der Strom begrenzt wird, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, nimmt die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Kompensation vor, um für zumindest einen Teil eines durch die Begrenzung verursachten Leistungsmangels mit einer Leistung zu kompensieren, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird. Die Steuerziele, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, weisen Zahlenbereiche auf, die zumindest teilweise überlappen. Diese Konfiguration verhindert das Auftreten einer Abweichung bezüglich der Temperatur der Brennstoffzelle.
  • In dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann die zweite Brennstoffzelleneinheit ferner einen Brennstoffzellenkühlmechanismus aufweisen, der eingerichtet ist, die Brennstoffzelle abzukühlen. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit kann eine Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus verbessern, wenn die Kompensation vorgenommen wird. Diese Konfiguration unterbindet einen Temperaturanstieg der Brennstoffzelle, wenn die Kompensation vorgenommen wird.
  • Das Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann in einer Maschine montiert sein, die eine Bewegungsfunktion aufweist. Der Brennstoffzellenkühlmechanismus kann einen Radiator umfassen. Die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit kann basierend auf einer Kühlkapazität des Radiators, die über eine Umgebungstemperatur und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine geschätzt wird, eine Obergrenze der Leistung bestimmen, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, wenn die Kompensation vorgenommen wird. Diese Konfiguration steuert auf angemessene Weise den Heizwert basierend auf der Kühlkapazität des Radiators und unterbindet dadurch, dass die Temperatur der Brennstoffzelle übermäßig hoch wird.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem des obigen Aspekts kann, wenn eine Differenz durch Subtraktion der Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle von der Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle größer gleich einem Referenzwert ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführen, um die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Brennstoffzelle abzukühlen. Diese Konfiguration verhindert weiter eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Brennstoffzelle.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen, das eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit aufweist. Sowohl die erste Brennstoffzelleneinheit als auch die zweite Brennstoffzelleneinheit weist Folgendes auf: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, einer Last Leistung zuzuführen; einen Wandler, der eingerichtet ist, einen Ladezustand bzw. SOC der Sekundärbatterie zu messen und das Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern; eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit dem Wandler verbunden ist; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Wert des Ladezustands von dem Wandler zu erhalten und den Wandler und die Brennstoffzelle zu steuern. Die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit teilen sich einen gemeinsamen Zahlenbereich für einen Steuerparameter, um Leistungsabgaben von den jeweiligen Brennstoffzelleneinheiten zu steuern.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Brennstoffzellenfahrzeug darstellt;
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration einer ersten Brennstoffzelleneinheit darstellt;
    • 3 ist ein Diagramm, das einen Sollbereichssatz darstellt, der in einer Steuereinheit gespeichert ist;
    • 4 ist ein Diagramm, das einen Sollbereichssatz darstellt, der in der anderen Steuereinheit gespeichert ist;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Startzeitladeprozess zeigt;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ladezeit-Temperatursteuerprozess zeigt;
    • 7 ist ein Graph, der eine exotherme Eigenschaft bei der Leistungserzeugung einer Brennstoffzelle zeigt;
    • 8 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem Wärmeabgabekennwert eines Radiators zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt;
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Leistungsabgabebegrenzungsprozess für die Brennstoffzelle zeigt;
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Leistungsabgabebegrenzungsprozess für eine Sekundärbatterie zeigt;
    • 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für einen Ladezustand zeigt;
    • 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für eine Temperatur der Sekundärbatterie zeigt;
    • 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für eine Brennstoffzellentemperatur zeigt;
    • 14 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für eine Temperatur eines BDC zeigt;
    • 15 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für eine Temperatur eines Luftverdichters zeigt;
    • 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für eine Temperatur einer Wasserstoffpumpe zeigt; und
    • 17 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein anderes Brennstoffzellenfahrzeug darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird Ausführungsform 1 beschrieben. 1 zeigt ein Brennstoffzellenfahrzeug 10. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 ist ein Lastkraftwagen bzw. LKW, der einen Anhänger 19 zieht. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 umfasst ein Brennstoffzellensystem 15, eine Gelenkwelle 25, einen Antriebsmotor 510, einen Antriebsmotor 510A, einen Resolver 511, einen Resolver 511A, ein erstes Betätigungssystem 910 und ein zweites Betätigungssystem 920. Das Brennstoffzellensystem 15 weist eine erste Brennstoffzelleneinheit 20 und eine zweite Brennstoffzelleneinheit 20A auf.
  • Das erste Betätigungssystem 910 und das zweite Betätigungssystem 920 bezeichnen kollektiv Vorrichtungen, die von dem Fahrer zum Fahren betätigt werden. Das erste Betätigungssystem 910 erhält eine Leistungszufuhr von der ersten Brennstoffzelleneinheit 20. Das zweite Betätigungssystem 920 erhält eine Leistungszufuhr von der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A. Das erste Betätigungssystem 910 umfasst eine elektrische Servolenkung 911. Das zweite Betätigungssystem 920 umfasst eine Bremsvorrichtung 921. Sowohl die elektrische Servolenkung 911 als auch die Bremsvorrichtung 921 verbrauchen Strom.
  • Die erste Brennstoffzelleneinheit 20 führt dem Antriebsmotor 510 Strom zu. Die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A führt dem Antriebsmotor 510A Strom zu. Von den Antriebsmotoren 510 und 510A erzeugte Drehmomente werden über eine Gelenkwelle 25 auf vier Hinterräder RW übertragen. Der Resolver 511 dient dazu, eine Drehzahl des Antriebsmotors 510 zu messen. Der Resolver 511A dient dazu, eine Drehzahl des Antriebsmotors 510A zu messen.
  • Die Antriebsmotoren 510 und 510A sind miteinander gekoppelt, um eine Gelenkwelle 25 zu drehen, sodass die Antriebsmotoren 510 und 510A identische Drehzahlen aufweisen. Die Antriebsmotoren 510 und 510A erzeugen allerdings unterschiedliche Drehmomente, wenn ein Wert einer Leistung, die dem Antriebsmotor 510 zugeführt wird, sich von einem Wert einer Leistung, die dem Antriebsmotor 510A zugeführt wird, unterscheidet.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 darstellt. Die erste Brennstoffzelleneinheit 20 umfasst eine Brennstoffzelle 100, einen Mechanismus 200 zum Zuführen bzw. Ablassen von Brenngas, einen Mechanismus 300 zum Zuführen bzw. Ablassen von Oxidationsgas, einen Brennstoffzellenkühlmechanismus 400, einen Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490, einen Mechanismus 500 zum Auf- bzw. Entladen von Leistung und eine Steuereinheit 600.
  • Die Brennstoffzelle 100 ist eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle und umfasst einen Zellstapel, der eine Mehrzahl an Einzelzellen bzw. Einheitszellen 110 aufweist, die in einer Stapelrichtung SD gestapelt sind, und ein Paar Stromabnehmer 111, die an jeweiligen Enden des Zellstapels platziert sind, um als allgemeine Elektroden zu dienen.
  • Der Mechanismus 200 zum Zuführen bzw. Ablassen von Brenngas ist eingerichtet, ein Brenngas an die Brennstoffzelle 100 zuzuführen und ein Anodenabgas von der Brennstoffzelle 100 abzulassen. Der Mechanismus 200 zum Zuführen bzw. Ablassen von Brenngas umfasst einen Wasserstofftank 210, ein Absperrventil 220, einen Druckregler 221, einen Injektor 222, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 250, eine Wasserstoffpumpe 240, einen Wasserstoffpumpentemperatursensor 241, ein Spülventil 260, einen Brenngaszufuhrpfad 231, einen ersten Brenngasablasspfad 232, einen Brenngaszirkulationspfad 233, einen zweiten Brenngasablasspfad 262, einen ersten Drucksensor 271 und einen zweiten Drucksensor 272.
  • Der Wasserstofftank 210 dient dazu, Hochdruckwasserstoff zu speichern. Das Absperrventil 220 wird in der Nähe einer Zufuhröffnung des Brenngases in dem Wasserstofftank 210 platziert und wird geschlossen, wenn kein Wasserstoffgas von dem Wasserstofftank 210 zugeführt wird.
  • Der Druckregler 221 wird auf einer Stromabwärtsseite von dem Absperrventil 220 und auf einer Stromaufwärtsseite des Injektors 222 in dem Brenngaszufuhrpfad 231 platziert. Der Druckregler 221 dient dazu, den Wasserstoffdruck zu reduzieren.
  • Der Injektor 222 wird auf einer Stromabwärtsseite des Druckreglers 221 in dem Brenngaszufuhrpfad 231 platziert, um das Wasserstoffgas in die Brennstoffzelle 100 zu injizieren. Der Injektor 222 dient dazu, die Strömungsrate des Wasserstoffgases an die Brennstoffzelle 100 zu regulieren.
  • Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 ist in dem ersten Brenngasablasspfad 232 platziert und dient dazu, Wasser, das in dem aus der Brennstoffzelle 100 abgelassenen Anodenabgas enthalten ist, abzutrennen und das abgetrennte Wasser an den zweiten Brenngasablasspfad 262 abzulassen und das Gas nach dem Abtrennen von Wasser an den Brenngaszirkulationspfad 233 abzulassen.
  • Die Wasserstoffpumpe 240 ist in dem Brenngaszirkulationspfad 233 platziert und dient dazu, das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 abgelassene Brenngas an den Brenngaszufuhrpfad 231 zuzuführen. Der Wasserstoffpumpentemperatursensor 241 dient dazu, die Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 zu messen. Das Spülventil 260 ist in dem zweiten Brenngasablasspfad 262 platziert und wird geöffnet, um eine Abgabe des Wassers, das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 abgetrennt wurde, in die Atmosphäre zu ermöglichen.
  • Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 ist über den ersten Brenngasablasspfad 232 mit der Brennstoffzelle 100 verbunden. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 ist über den zweiten Brenngasablasspfad 262 mit der Atmosphäre verbunden, wenn das Spülventil 260 geöffnet ist. Wenn das Spülventil 260 geöffnet ist, wird Wasser, das sich in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 250 angesammelt hat, an den zweiten Brenngasablasspfad 262 abgelassen.
  • Der erste Drucksensor 271 dient dazu, einen Druck zwischen dem Druckregler 221 und dem Injektor 222 in dem Brenngaszufuhrpfad 231 zu messen. Der zweite Drucksensor 272 dient dazu, einen Druck zwischen dem Injektor 222 und der Brennstoffzelle 100 in dem Brenngaszufuhrpfad 231 zu messen.
  • Der Mechanismus 300 zum Zuführen bzw. Ablassen von Oxidationsgas ist eingerichtet, ein Oxidationsgas an die Brennstoffzelle 100 zuzuführen und ein Kathodenabgas von der Brennstoffzelle 100 abzulassen. Der Mechanismus 300 zum Zuführen bzw. Ablassen von Oxidationsgas umfasst einen Luftfilter 310, einen Luftverdichter 320, einen Luftverdichtertemperatursensor 321, ein Rückschlagventil 340, einen Oxidationsgaszufuhrpfad 331 und einen Oxidationsgasablasspfad 332.
  • Der Luftfilter 310 dient dazu, Fremdkörper wie beispielsweise Staub in der Luft mittels eines Filters, der darin angeordnet ist, abzufangen und die Luft nach Entfernen der Fremdkörper an den Luftverdichter 320 zuzuführen. Der Luftverdichter 320 dient dazu, die Luft zu verdichten, die von dem Luftfilter 310 zugeführt wird, und die Druckluft zu veranlassen, in den Oxidationsgaszufuhrpfad 331 zu strömen. Der Luftverdichtertemperatursensor 321 dient dazu, die Temperatur des Luftverdichters 320 zu messen.
  • Das Rückschlagventil 340 ist in dem Oxidationsgasablasspfad 332 platziert und dient dazu, den Druck auf einer Kathodenauslassseite der Brennstoffzelle 100 zu regulieren. Der Oxidationsgasablasspfad 332 ist mit dem zweiten Brenngasablasspfad 262 verbunden. Gemeinsam mit dem Wasser und dem Anodenabgas, das durch den zweiten Brenngasablasspfad 262 abgelassen wird, werden Wasser und Kathodenabgas, das durch den Oxidationsgasablasspfad 332 abgelassen wird, in die Atmosphäre freigesetzt.
  • Der Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 umfasst einen Radiator 410, einen Kühlmittelablasspfad 442, einen Kühlmittelzufuhrpfad 441, eine Wasserpumpe 430 und einen Brennstoffzellentemperatursensor 420. Der Radiator 410 ist mit dem Kühlmittelablasspfad 442 und dem Kühlmittelzufuhrpfad 441 verbunden und dient dazu, das Kühlmittel, das von dem Kühlmittelablasspfad 442 hineinfließt, zu kühlen, indem die Luft mittels eines elektrischen Ventilators 411 oder dergleichen geblasen wird und das gekühlte Kühlmittel an den Kühlmittelzufuhrpfad 441 abgelassen wird.
  • Der Kühlmittelablasspfad 442 ist mit dem Kühlmittelablasssammelrohr, das in der Brennstoffzelle 100 angeordnet ist, verbunden, und der Kühlmittelzufuhrpfad 441 ist mit einem Kühlmittelzufuhrsammelrohr, das in der Brennstoffzelle 100 angeordnet ist, verbunden. Dementsprechend bilden der Kühlmittelablasspfad 442, der Radiator 410, der Kühlmittelzufuhrpfad 441 und die Sammelrohre, die in der Brennstoffzelle 100 angeordnet sind, einen Zirkulationspfad des Kühlmittels. Der Brennstoffzellentemperatursensor 420 ist in der Nähe der Brennstoffzelle 100 in dem Kühlmittelablasspfad 442 angeordnet und dient dazu, die Temperatur des aus der Brennstoffzelle 100 abgelassenen Kühlmittels zu messen. Der Messwert von dem Brennstoffzellentemperatursensor 420 wird Brennstoffzellentemperatur genannt. Es wird angenommen, dass die Brennstoffzellentemperatur gleich der Temperatur der Brennstoffzelle 100 ist.
  • Der Mechanismus 500 zum Auf- bzw. Entladen von Leistung ist eingerichtet, eine Stromabgabe aus der Brennstoffzelle 100 und/oder einer Sekundärbatterie 550 an eine Last L zuzuführen. Die Last L umfasst den Antriebsmotor 510 und das erste Betätigungssystem 910.
  • Der Mechanismus 500 zum Auf- bzw. Entladen von Leistung umfasst einen Wechselrichter 520, einen Wechselrichtertemperatursensor 521, eine Sekundärbatterie 550, einen Sekundärbatterietemperatursensor 551, einen BDC 560, einen BDC-Temperatursensor 561 und einen FDC 590.
  • Die Sekundärbatterie 550 ist ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akkumulator und ist insbesondere ein Lithiumtitanat-Akkumulator. Der Sekundärbatterietemperatursensor 551 dient dazu, die Temperatur der Sekundärbatterie 550 zu messen.
  • Der Wechselrichter 520 ist mit der Brennstoffzelle 100 und der Sekundärbatterie 550 parallel geschaltet und dient dazu, aus der Brennstoffzelle 100 und/oder der Sekundärbatterie 550 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom an die Last L zuzuführen.
  • Der BDC 560 ist ein Gleichspannungswandler. Der BDC 560 dient dazu, die Ausgabespannung der Sekundärbatterie 550 zu erhöhen und die erhöhte Spannung an den Wechselrichter 520 zuzuführen. Der BDC 560 dient auch dazu, die Ausgabespannung der Brennstoffzelle 100 zu senken und die gesenkte Spannung an die Sekundärbatterie 550 zuzuführen, um die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte überschüssige Leistung zu speichern. Der BDC 560 misst einen Ladezustand der Sekundärbatterie 550. SOC ist ein Akronym und steht für „State of Charge“, also Ladezustand. Die Steuereinheit 600 speichert einen unteren Grenzwert (Schwellwert) in einem praktischen Anwendungsbereich des Ladezustands, der im Voraus bestimmt wird, um zu verhindern, dass der Ladezustand 0 % erreicht, und steuert den Ladezustand so, dass er nicht unter diesen unteren Grenzwert sinkt. Der BDC-Temperatursensor 561 dient dazu, die Temperatur des BDC 560 zu messen.
  • Der BDC 560 gemäß der Ausführungsform ist ein Begriff, der eine Gruppe an Komponenten bezeichnet, die zusätzlich zu einem Stromkreis, der eingerichtet ist, die Ausgabespannung zu senken, eine Steuereinheit und Sensoren umfasst und der Sekundärbatterie 550 zugeordnet ist.
  • Der FDC 590 ist ein Gleichspannungswandler. Der FDC 590 dient dazu, die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Stromstärke und Spannung zu steuern. Die Brennstoffzelle 100 ist über den FDC 590 elektrisch mit dem BDC 560 verbunden. Die Brennstoffzelle 100 ist über den FDC 590 auch mit dem Wechselrichter 520 elektrisch verbunden.
  • Wie der Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 umfasst der Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 einen Radiator und einen elektrischen Ventilator und ist eingerichtet, Hilfsmaschinen zu kühlen, indem ein Zirkulieren des Kühlmittels genutzt wird. Die hier umfassten Hilfsmaschinen umfassen die Wasserstoffpumpe 240, den Luftverdichter 320, den Wechselrichter 520 und den BDC 560. Der Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 ist ebenfalls eingerichtet, einen Teil der Last L zu kühlen. Der Teil der Last L bedeutet den Antriebsmotor 510. Der Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 gemäß der Ausführungsform ist eingerichtet, diese Kühlobjekte durch das Fließen des Kühlmittels in einem identischen Zirkulationspfad zu kühlen.
  • 3 ist ein Diagramm, das einen Speicher eines Sollbereichssatzes 602 in einem Speichermedium 601 darstellt. Das Speichermedium 601 ist in der Steuereinheit 600 platziert. Der Sollbereichssatz 602 bezeichnet Informationen als einen Satz Sollbereiche jeweiliger Parameter. Der Sollbereichssatz 602 umfasst einen Ladezustandssteuersollbereich, einen Steuersollbereich für die Temperatur der Sekundärbatterie 550, einen Steuersollbereich für die Brennstoffzellentemperatur, einen Steuersollbereich für die Temperatur des BDC 560, einen Steuersollbereich für die Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 und einen Steuersollbereich für die Temperatur des Luftverdichters 320. Jede der Steuersollbereiche wird von Zahlenwerten als Minimalwert und Maximalwert definiert.
  • Diese Sollbereiche bezeichnen zweckmäßig betriebsfähige Bereiche für die jeweiligen Komponenten. Referenzwerte als oberer Grenzwert und unterer Grenzwert, die als Auslöser fungieren, um den Betrieb jeder Komponente zu beschränken, werden getrennt bestimmt. Der Sollwert wird als Bereich bestimmt, um Nachlaufen zu verhindern.
  • Um zu verhindern, dass die Brennstoffzellentemperatur den Steuersollbereich überschreitet, erhält die Steuereinheit 600 Messwerte von einem Umgebungstemperatursensor 40 und dem Brennstoffzellentemperatursensor 420 und führt eine Regelung der Betriebsweisen des Radiators 410 und des elektrischen Ventilators 411 durch. Wie in 2 gezeigt, ist ein Umgebungstemperatursensor 40 in dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 montiert. Die Steuereinheit 600 führt einen Aufwärmvorgang durch, wenn die Brennstoffzellentemperatur niedriger ist als der Steuersollbereich.
  • Um zu verhindern, dass die Temperaturen der Wasserstoffpumpe 240, des Luftverdichters 320, des Wechselrichters 520, des BDC 560 und des Antriebsmotors 510 die jeweiligen Steuersollbereiche überschreiten, erhält die Steuereinheit 600 Messwerte von an diesen Komponenten angebrachten Temperatursensoren und führt eine Regelung von den Vorgängen des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 und eine Reduzierung des Heizwerts durch. Der Heizwert wird reduziert, indem die Drehzahlen der Wasserstoffpumpe 240, des Luftverdichters 320 und des Antriebsmotors 510 reduziert werden, während er im Hinblick auf den BDC 560 reduziert wird, indem die Aufladung und Entladung der Sekundärbatterie 550 reduziert wird.
  • Die Steuereinheit 600 führt den Aufwärmvorgang durch, wenn die Temperaturen der Wasserstoffpumpe 240, des Luftverdichters 320 und des Antriebsmotors 510 niedriger sind als die jeweiligen Steuersollbereiche. Der Steuersollbereich für den BDC 560 weist keinen spezifischen unteren Grenzwert auf. Dementsprechend führt die Steuereinheit 600 keinen Vorgang zur Erhöhung der Temperatur des BDC 560 durch. Dies rührt daher, dass bei dem BDC 560 keine Probleme durch eine übermäßig niedrige Temperatur unter tatsächlichen Einsatzbedingungen erwartet werden.
  • Die Steuereinheit 600 steuert die Temperatur der Sekundärbatterie 550 so, dass sie nicht höher ist als der Steuersollbereich für die Temperatur der Sekundärbatterie 550. Die Sekundärbatterie 550 ist allerdings kein Kühlobjekt des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490. Dementsprechend wird die Sekundärbatterie 550 durch natürliche Wärmeabgabe abgekühlt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Sekundärbatterie 550 durch Wasserkühlung des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 abgekühlt werden.
  • Die Steuereinheit 600 steuert die Temperatur der Sekundärbatterie 550 so, dass sie nicht niedriger wird als der Steuersollbereich für die Temperatur der Sekundärbatterie 550. Insbesondere lädt und entlädt die Steuereinheit 600 die Sekundärbatterie 550 bei niedriger Leistung.
  • Die Steuereinheit 600 steuert den Ladezustand der Sekundärbatterie 550 basierend auf dem Messwert des BDC 560 so, dass er innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs fällt. Dementsprechend entlädt die Steuereinheit 600 die Sekundärbatterie 550, wenn der Wert des Ladezustands übermäßig hoch ist, während sie die Sekundärbatterie 50 lädt, wenn der Wert des Ladezustands übermäßig niedrig ist.
  • Die Sekundärbatterie 550 wird entladen, wenn der Wert des Ladezustands übermäßig hoch ist. Dies rührt daher, dass ein Belassen des Zustands mit dem übermäßig hohen Ladezustandswert ein Versagen bei der Aufladung der Sekundärbatterie 55 verursachen kann, selbst wenn ein Regenerativstrom erzeugt wird.
  • Die Sekundärbatterie 550 wird dagegen aufgeladen, wenn der Wert des Ladezustands übermäßig niedrig ist. Dies zielt auf eine Vorbereitung ab, die Leistungsabgabe der Antriebsmotoren 510 und 510A auf ein großes Volumen zu steuern. Gemäß der Ausführungsform werden, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, der von den Brennstoffzellen 100 und 100A erzeugte Strom und der von den Sekundärbatterien 550 und 550A zugeführte Strom gleichzeitig an die Antriebsmotoren 510 und 510A zugeführt. Im Falle eines übermäßig niedrigen Ladezustands ist die Entladungsmenge von den Sekundärbatterien 550 und 550A unzureichend und die Leistungsabgabe der Antriebsmotoren 510 und 510A erfüllt nicht eine erforderliche Leistungsabgabe.
  • Die Sekundärbatterie 550 kann unter Verwendung des Regenerativstroms von dem Antriebsmotor 510 aufgeladen werden oder unter Verwendung der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung. Der Regenerativstrom von dem Antriebsmotor 510 ist von der Fahrt des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 abhängig. Die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung wird daher hauptsächlich für die Steuerung verwendet, um sich einem Steuersollwert anzunähern.
  • Die Komponenten der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A sind identisch mit den Komponenten der ersten Brennstoffzelleneinheit 20. Grundsätzlich werden die ersten Brennstoffzelleneinheit 20 und die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A unter identischen Bedingungen betrieben. Zum Beispiel ist der Wert der Leistung, die dem Antriebsmotor 510 durch die erste Brennstoffzelleneinheit 20 zugeführt wird, grundsätzlich gleich dem Wert der Leistung, die dem Antriebsmotor 510A durch die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A zugeführt wird.
  • Die Bezugszeichen der jeweiligen Komponenten der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A haben ein A als Suffix. Die gleichen Bezugszeichen werden den gleichen Komponenten zugeordnet, außer dem Suffix A. Zum Beispiel umfasst die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A, wie in 2 gezeigt, eine Steuereinheit 600A. Die anderen Komponenten der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A wurden in der Darstellung ausgelassen, allerdings werden die Bezugszeichen mit dem Suffix A verwendet, um die Komponenten der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A in deren Beschreibung zu erläutern.
  • 4 ist ein Diagramm, das einen Speicher eines Sollbereichssatzes 602 in einem Speichermedium 601A darstellt. Das Speichermedium 601A ist in der Steuereinheit 600A platziert. Der Inhalt des in der Steuereinheit 600A gespeicherten Sollbereichssatzes 602 ist identisch mit dem Inhalt des in der Steuereinheit 600 gespeicherten Sollbereichssatzes 602. Dementsprechend überlappt der Steuersollbereich vollständig bezüglich einem beliebigen Parameter.
  • Die Steuereinheiten 600 und 600A teilen sich einen gemeinsamen Sollbereichssatz 602. Jeder der Parameter wird daher von den Steuereinheiten 600 und 600A auf ein identisches Soll gesteuert und stellt dementsprechend ähnliche Werte, um eine kleine Abweichung aufzuweisen.
  • Nachfolgend wird das Aufladen der Sekundärbatterie 550, um den Wert des Ladezustands zu veranlassen, innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs zu fallen, beschrieben.
  • Der Wert des Ladezustands kann eine Abweichung aufweisen, selbst unmittelbar nach einem Starten des Brennstoffzellensystems 15. Ein Grund für eine solche Abweichung ist eine Differenz im Leistungsverbrauch zwischen dem ersten Betätigungssystem 910 und dem zweiten Betätigungssystem 920.
  • Ein Starten des Brennstoffzellensystems 15 wird durch das Drücken eines Leistungsschalters des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 ausgelöst, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 10 sich in einem geparkten Zustand befindet. Der Fahrer drückt den Leistungsschalter, um das Brennstoffzellenfahrzeug 10 von dem geparkten Zustand in einen fahrfähigen Zustand zu wechseln. Der Fahrer drückt auch den Leistungsschalter, um das Brennstoffzellenfahrzeug 10 von einem fahrfähigen Zustand in den geparkten Zustand zu wechseln. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 10 im geparkten Zustand ist, ist das Brennstoffzellensystem 15 angehalten. Ein Starten des Brennstoffzellensystems 15 umfasst eine Serie an Prozessen, um den Betrieb des Brennstoffzellensystems 15 zu stabilisieren, beispielsweise Aufwärmvorgänge der Brennstoffzellen 100 und 100A. Eine Startzeit des Brennstoffzellensystems 15 bezeichnet eine Zeitspanne von einem Drücken des Leistungsschalters bis zum wesentlichen Abschluss der Prozessserie. Sofort nach einem Starten des Brennstoffzellensystems 15 bedeutet unmittelbar nachdem ein Start des Brennstoffzellensystems 15 ausgelöst wurde.
  • Wenn eine Abweichung des Ladezustands durch eine Leistungsverbrauchsdifferenz zwischen dem ersten Betätigungssystems 910 und dem zweiten Betätigungssystems 920 stattfindet, wird ein Neustarten des Brennstoffzellensystems 15 zum Fortsetzen des Betriebs des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 wahrscheinlich die Abweichung weiter erhöhen.
  • Dementsprechend führen die Steuereinheiten 600 und 600A jeweils einen in 5 gezeigten Startzeitladeprozess zur Startzeit des Brennstoffzellensystems 15 durch. Nach dem Drücken des Leistungsschalters hat das Aufladen der Sekundärbatterien 550 und 550A Vorrang vor einer Leistungszufuhr an die Antriebsmotoren 510 und 510A, bis der Startzeitladeprozess beendet wird. Zum Beispiel wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, wird die Leistungszufuhrmenge an die Antriebsmotoren 510 und 510A reduziert, sodass sie niedriger ist als eine korrekte Leistungszufuhrmenge, die gemäß der Betätigungsgröße des Gaspedals bestimmt wurde, oder null ist. Diese Spezifikation wird für das Brennstoffzellenfahrzeug 10 verwendet, da das Brennstoffzellenfahrzeug 10 ein Nutzfahrzeug ist.
  • Nachfolgend wird der Startzeitladeprozess beschrieben, der von der Steuereinheit 600 als Ausführungsgegenstand durchgeführt wird. Die Steuereinheiten 600 und 600A führen hinsichtlich jedem der anderen Prozesse, die später beschrieben werden, eine identische Prozessserie durch. Diese Prozesse werden auch im Falle der Steuereinheit 600 als Ausführungsgegenstand beschrieben.
  • Die Steuereinheit 600 bestimmt zuerst, ober der Ladezustand der Sekundärbatterie 550 niedriger ist als ein Sollwert (S210). Der Sollwert bezeichnet hier einen belieben Wert innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs, der in dem Sollbereichssatz 602 enthalten ist. Der Sollwert gemäß der Ausführungsform ist gleich dem Maximalwert des Ladezustandssteuersollbereichs.
  • Wenn der Ladezustand niedriger ist als der Sollwert (S210: JA), so lädt die Steuereinheit 600 die Sekundärbatterie 550 auf (S220) und beendet den Startzeitladeprozess. Die Sekundärbatterie 550 wird bei S220 unter Verwendung der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung aufgeladen. Wenn der Ladezustand größer gleich dem Sollwert ist (S210: NEIN), so überspringt die Steuereinheit 600 S220 und beendet den Startzeitladeprozess.
  • Nach Beendigung des Startzeitladeprozesses führen die Steuereinheiten 600 und 600A die Steuerung durch, um den Wert des Ladezustands zu veranlassen, wie oben beschrieben innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs zu fallen.
  • Bei der Steuerung, die den Wert des Ladezustands veranlasst, innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs zu fallen, kann im Falle eines Aufladens der Sekundärbatterie 550 mit von der Brennstoffzelle 100 erzeugter Leistung ein Laden der Sekundärbatterie 550 mit einer maximal aufladbaren Leistung dazu fuhren, dass die Brennstoffzellentemperatur übermäßig hoch wird. Dementsprechend steuert im Falle eines Aufladens der Sekundärbatterie 550 die Steuereinheit 600 die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100, indem zusätzlich die Kühlkapazität der Brennstoffzelle 100 berücksichtigt wird. Nachfolgend wird diese Steuerung im Detail beschrieben.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ladezeit-Temperatursteuerprozess zeigt. Die Steuereinheit 600 startet den Ladezeit-Temperatursteuerprozess, wobei ein Starten einer Aufladung der Sekundärbatterie 550 mit der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung der Auslöser ist. Insbesondere wird der Ladezeit-Temperatursteuerprozess nicht von einem Beginn eines Brennstoffzellentemperaturanstiegs oder dergleichen ausgelöst, sondern wird von einem Aufladestart ausgelöst, welcher als eine Situation angesehen wird, von der ein Anstieg der Brennstoffzellentemperatur und dergleichen zu erwarten ist.
  • Die Steuereinheit 600 führt die Steuerung durch, bei der veranlasst wird, dass der Wert des Ladezustands innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs fällt, der in dem Sollbereichssatz 602 enthalten ist, selbst wenn die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung dem Antriebsmotor 510 zugeführt wird. Mit anderen Worten, ein Aufladen mit der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung wird nicht ausschließlich aus dem Grund untersagt, dass die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung dem Antriebsmotor 510 zugeführt wird. Dementsprechend wird der Ladezeit-Temperatursteuerprozess durchgeführt, wenn die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung dem Antriebsmotor 510 und der Sekundärbatterie 550 zugeführt wird, oder wenn die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung der Sekundärbatterie 550 zugeführt wird. Gemäß der Ausführungsform wird der Ladezeit-Temperatursteuerprozess nicht ausnahmsweise während der Ausführung des Startzeitladeprozesses durchgeführt. Dies rührt daher, dass die Brennstoffzellentemperatur zur Startzeit wahrscheinlich niedriger ist als der Steuersollbereich.
  • Die Steuereinheit 600 verbessert zuerst die Kühlkapazitäten des Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 und des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 (S310). Insbesondere bezüglich des Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 erhöht die Steuereinheit 600 die Drehzahl der Wasserpumpe 430 und die Drehzahl des elektrischen Ventilators 411 des Radiators 410. Hinsichtlich des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 erhöht die Steuereinheit 600 auf ähnliche Weise die Drehzahl einer Wasserpumpe und die Drehzahl des elektrischen Ventilators des Radiators. Die Kühlkapazitäten werden bei Schritt S310 gemäß der Ausführungsform auf ihre Maximalwerte in jeweils durchgehend verwendbaren Bereichen eingestellt.
  • Der Grund für die Erhöhung der Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 ist, dass der Heizwert der Brennstoffzelle 100 mit steigender Leistungserzeugungsmenge zu Aufladezwecken ansteigt. Der Grund für die Erhöhung der Kühlkapazität des Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 ist, dass die Heizwerte des BDC 560, der Wasserstoffpumpe 240 und des Luftverdichters 320 während dem Aufladen steigen.
  • Folglich bezieht die Steuereinheit 600 die Brennstoffzellentemperatur (S320), erhält die Umgebungstemperatur (S330), erhält die Fahrzeuggeschwindigkeit (S340) und bestimmt einen Betriebspunkt der Brennstoffzelle 100 (S350). Der Prozess aus S320 bis S350 wird nachfolgend mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
  • 7 ist ein Graph, der eine allgemeine exotherme Eigenschaft bei der Leistungserzeugung einer Brennstoffzelle zeigt. Die Brennstoffzelle 100 hat ebenfalls diese Eigenschaft. Die Ordinate zeigt ein Verhältnis zwischen dem Heizwert zu der Leistungserzeugungsmenge (dimensionslose Zahl). In der nachfolgenden Beschreibung wird dieses Verhältnis Wärmeerzeugungsverhältnis KL genannt. Die Abszisse zeigt die Leistungserzeugungsmenge. Der Betriebspunkt soll geändert werden, um die Leistungserzeugungsmenge zu erhöhen. Insbesondere wird der Betriebspunkt geändert, indem die erzeugte Spannung gesenkt wird und der erzeugte Strom erhöht wird. In diesem Fall erhöht sich, wie in 7 gezeigt, das Wärmeerzeugungsverhältnis KL ebenfalls mit steigender Leistungserzeugungsmenge.
  • 8 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem Wärmeabgabekennwert KF (kW/°C) des Radiators 410 zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt. Der Wärmeabgabekennwert KF ist ein Parameter, der eine Wärmeabgabemenge angibt, die von einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur eines Kühlmittels und der Umgebungstemperatur abhängt. Wie in 8 gezeigt, wird der Wärmeabgabekennwert KF durch den Betrieb des elektrischen Ventilators 411 selbst bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null größer als null. Ein in 8 gezeigter Wert H wird durch den Prozess aus S310 erhalten.
  • Wie in 8 gezeigt, erzeugt eine steigende Fahrzeuggeschwindigkeit, dass der Fahrtwind gegen den Radiator 410 bläst und beschleunigt die Wärmeabfuhr, wodurch der Wärmeabgabekennwert KF erhöht wird.
  • Unter der Prämisse von 7 und 8 wird eine Kühlkapazität Qc von dem Radiator 410 durch einen unten angegebenen vereinfachten Ausdruck (1) gezeigt: Qc = KF ( Tw − Ta )
    Figure DE102018112480A1_0001
    wobei Ta die Umgebungstemperatur bezeichnet und Tw die Brennstoffzellentemperatur.
  • Vereinfacht gesagt, ändert sich die Brennstoffzellentemperatur nicht, wenn die Kühlkapazität Q gleich dem Heizwert der Brennstoffzelle 100 ist. Angenommen, die Kühlkapazität Qc ist gleich dem Heizwert der Brennstoffzelle 100, wird der unten stehende Ausdruck (2) aus der Definition des Wärmeerzeugungsverhältnisses KL gegeben: Qfc = Qc/KL
    Figure DE102018112480A1_0002
    wobei Qfc die Leistungserzeugungsmenge durch die Brennstoffzelle 100 bezeichnet.
  • Es ist nur erforderlich, Ausdruck (2) zu erfüllen, wenn Tw in Ausdruck (1) durch Twmx ersetzt wird, wobei Twmx eine zulässige Brennstoffzellentemperatur als Bedingung eines durchgehenden Betriebs bezeichnet. Ausdruck (3), der unten angegeben wird, wird gestellt, indem Ausdruck (1) in Ausdruck (2) eingesetzt wird, wobei Tw durch Twmx ersetzt wird: Pfc = KF ( Twmx − Ta ) /KL
    Figure DE102018112480A1_0003
  • Pfc bezeichnet die Leistungserzeugungsmenge Qfc, die kontinuierlich aus der Brennstoffzelle 100 ausgegeben werden kann. Die Leistungserzeugungsmenge, die durch obenstehende Pfc ausgedrückt wird, wird Nennleistungserzeugungsmenge Pfc genannt. Zum Beispiel im Falle eines Aufladens der Sekundärbatterie 550 steuert die Steuereinheit 600 eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 mittels Werten der Umgebungstemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Brennstoffzellentemperatur, um die Nennleistungserzeugungsmenge Pfc nicht zu überschreiten. Die Steuereinheit 600 berechnet die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Messergebnis des Resolvers 511. Die Steuereinheit 600 speichert die Temperatur Twmx im Voraus als Festwert. Der oben beschriebene Prozess aus S320 bis S350 ist eine Serie an Prozessen zur Implementierung einer Leistungserzeugung mit der Nennleistungserzeugungsmenge Pfc.
  • Der Heizwert der Brennstoffzelle 100 kann angemessen gesteuert werden, indem gemäß verschiedener Fahrbedingungen mit der Nennleistungserzeugungsmenge Pfc aufgeladen wird. Zum Beispiel im Falle, in dem das Brennstoffzellenfahrzeug 10 mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einer horizontalen Straße fährt oder in einem Fall, in dem das Brennstoffzellenfahrzeug 10 mit dem von den Antriebsmotoren 510 und 510A erzeugten Null-Drehmoment auf einer Straße bergab fährt, besteht eine geringe, erforderliche Leistungsabgabe für die Brennstoffzellen 100 und 100A und der Kühleffekt durch den Fahrtwind ist zu erwarten. In solchen Fällen kann der Ladezustand aufgrund der hohen Nennleistungserzeugungsmenge Pfc und der hohen elektrischen Leistung, die für die Aufladung zugewiesen wurde, in einer kurzen Zeitspanne erhöht werden.
  • Nach S350 bestimmt die Steuereinheit 600, ob das Aufladen abgeschlossen ist (S360). Insbesondere bestimmt die Steuereinheit 600, ob der Wert des Ladezustands innerhalb des Ladezustandssteuersollbereichs fällt. Wenn das Aufladen nicht abgeschlossen ist (S360: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 den Prozess aus S320 bis S350. Wenn das Aufladen abgeschlossen ist (S360: JA), setzt die Steuereinheit 600 die Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 auf einen Stand normalen Betriebs zurück (S370) und beendet den Ladezeit-Temperatursteuerprozess.
  • Ein Ausführen des Ladezeit-Temperatursteuerprozesses erlaubt es der Sekundärbatterie 550 in den meisten Fällen, mit der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung aufgeladen zu werden, außer im Falle einer hohen Last, die ein Entladen der Sekundärbatterie 550 erfordert, beispielsweise im Falle einer erheblichen Beschleunigung oder im Falle einer Bergauffahrt. Gemäß der Ausführungsform wird ein Aufladen häufig durchgeführt, indem ein Minimalwert des Ladezustandssteuersollbereichs auf einen Wert nahe einem oberen Grenzwert in dem praktischen Anwendungsbereich des Ladezustands eingestellt wird. Dies erfüllt sowohl die Bedingung, dass die Brennstoffzellentemperatur nicht einen Referenzwert erreicht, als auch, dass der Ladezustand bzw. SOC auf einem hohen Stand gehalten wird. Folglich bereitet dies auf den Fall einer hohen Last vor, welcher ein Entladen der Sekundärbatterie 550 erfordert.
  • Die Leistungserzeugung so zu steuern, dass sie nicht die Nennleistungserzeugungsmenge Pfc überschreitet, ist nicht auf während der Ausführung des Ladezeit-Temperatursteuerprozesses begrenzt. Zum Beispiel wird die Bedingung, die Nennleistungserzeugungsmenge Pfc nicht zu überschreiten, in dem Fall auferlegt, in dem für einen Mangel an Leistung, die von der anderen Brennstoffzelleneinheit erzeugt wird, kompensiert wird.
  • Wie in 2 gezeigt, sind die Steuereinheit 600 und die Steuereinheit 600A miteinander über Kabel verbunden, um zu kommunizieren. Der Zweck einer Kommunikation zwischen der Steuereinheit 600 und der Steuereinheit 600A ist eine Benachrichtigung an eine Steuereinheit, die zu der anderen Brennstoffzelleneinheit gehört, über eine Leistungsabgabebeschränkung in einer Brennstoffzelleneinheit aufgrund von einem Ausfall bei der normalen Leistungserzeugung der Brennstoffzelle oder aufgrund einer normalen Entladung der Sekundärbatterie.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Leistungsabgabebegrenzungsprozess für die Brennstoffzelle zeigt. Die Steuereinheit 600 führt diesen Prozess wiederholt während des Betriebs der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 durch. Auf ähnliche Art und Weise führt die Steuereinheit 600 die anderen Prozesse, die später beschrieben werden, während eines Betriebs der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 wiederholt durch.
  • Die Steuereinheit 600 bestimmt zuerst, ob die Brennstoffzellentemperatur größer gleich einem Referenzwert ist (S410). Dieser Referenzwert ist ein Wert, der größer ist als der Maximalwert des oben beschriebenen Steuersollbereichs. Unabhängig von einer Steuerung, um zu veranlassen, dass die Brennstoffzellentemperatur innerhalb des Steuersollbereichs fällt, ist es aufgrund verschiedener Faktoren wahrscheinlich, dass die Brennstoffzellentemperatur den Maximalwert des Steuersollbereichs überschreiten wird und ferner den Referenzwert erreichen wird. Dieses Phänomen kann auf ähnliche Weise bezüglich der anderen Temperaturen auftreten.
  • Wenn die Brennstoffzellentemperatur niedriger ist als der Referenzwert (S410: NEIN), bestimmt die Steuereinheit 600 anschließend, ob die Temperatur des Luftverdichters 320 größer gleich einem Referenzwert ist (S420). Wenn die Temperatur des Luftverdichters 320 niedriger ist als der Referenzwert (S420: NEIN), bestimmt die Steuereinheit 600 anschließend, ob die Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 größer gleich einem Referenzwert ist (S430).
  • Wenn die Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 kleiner ist als der Referenzwert (S430: NEIN), so benachrichtigt die Steuereinheit 600 die Steuereinheit 600A von dem Begrenzungszustand der Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 100 (S450). Im Falle negativer Antworten bei S410, S420 und S430 benachrichtigt die Steuereinheit 600 die Steuereinheit 600A, dass keine Begrenzung auferlegt wurde.
  • Die Steuereinheit 600 bestimmt anschließend, ob eine Benachrichtigung über eine auferlegte Begrenzung von der Steuereinheit 600A empfangen wird (S460). Wenn die Benachrichtigung über eine auferlegte Begrenzung nicht erhalten wird (S460: NEIN), so kehrt die Steuereinheit 600 zu S410 zurück und wiederholt die Serie an Prozessen aus S410.
  • Im Falle einer positiven Antwort bei S410, S420 oder S430, begrenzt die Steuereinheit 600 eine Stromerzeugung durch die Brennstoffzelle 100 (S440). Die Begrenzung der Leistungserzeugung bezeichnet eine Leistungserzeugung bei einer niedrigeren Leistungsabgabe als der Leistungserzeugungsmenge, die der Brennstoffzelle 100 zugewiesen wurde (zugewiesene Leistung), oder ein Stoppen der Leistungserzeugung. Zum Beispiel wenn die Ladezustandsstände der Sekundärbatterien 550 und 550A gehalten werden, beträgt die zugewiesen Leistung die Hälfte der erforderlichen Leistungsabgabe. Wenn die Sekundärbatterien 550 und 550A entladen werden, ist die zugewiesene Leistung ein Wert nach Subtraktion der entladenen Leistung von der Hälfte der erforderlichen Leistungsabgabe. Die Begrenzung der Leistungserzeugung reduziert den Heizwert der Brennstoffzelle 100 wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben. Folglich ist es wahrscheinlicher, dass die Brennstoffzellentemperatur sinkt.
  • Die Begrenzung der Leistungserzeugung reduziert die für die Leistungszeugung benötigte Strömungsrate des Kathodengases. Dies führt zu einem Sinken der Drehzahl des Luftverdichters 320. Ein Sinken der Temperatur des Luftverdichters 320 ist wahrscheinlicher, wenn die Drehzahl des Luftverdichters 320 sinkt.
  • Wie bei dem Luftverdichter 320 ist auch ein Sinken der Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 wahrscheinlicher, wenn eine Drehzahl der Wasserstoffpumpe 240 sinkt. Zudem ist die Wasserstoffpumpe 240 an einem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt, das ausgebildet ist, um die Brennstoffzelle 100 darin zu platzieren, sodass die Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 von der Brennstoffzellentemperatur beeinflusst wird. Dementsprechend ist auch ein Sinken der Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 wahrscheinlicher, wenn eine Brennstoffzellentemperatur sinkt.
  • Die Steuereinheit 600 führt anschließend den Prozess aus S450 durch. In diesem Fall benachrichtigt die Steuereinheit 600 die Steuereinheit 600A über eine auferlegte Begrenzung bei der Leistungserzeugung und einem Leistungsmangelwert im Vergleich zur zugewiesenen Leistung.
  • Wenn die Benachrichtigung über eine der Leistungserzeugung auferlegten Begrenzung von der Steuereinheit 600A erhalten wird (S460: JA), erhöht die Steuereinheit 600 die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung, damit diese größer ist als die zugewiesene Leistung, um für den Leistungsmangel zu kompensieren (S470). In diesem Falle wird eine Bedingung auferlegt, dass die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung nicht die Nennleistungserzeugungsmenge Pfc überschreitet.
  • Ein Auferlegen einer solchen Bedingung kann dazu führen, dass die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung nicht für den Mangel kompensiert. Während einer Fahrt mit Geschwindigkeitsregelung gemäß der Ausführungsform werden die Ladezustandsstände der Sekundärbatterien 550 und 550A gehalten. Im Falle des obigen Mangels wird die erforderliche Leistungsabgabe nicht erfüllt. Dementsprechend befindet sich die Leistungsabgabe des Brennstoffzellensystems 15 in einem begrenzten Zustand.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Leistungsabgabebegrenzungsprozess für die Sekundärbatterie zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt zuerst, ober der Ladezustand der Sekundärbatterie 550 der untere Grenzwert des praktischen Anwendungsbereichs ist (S510). Wenn der Ladezustand der untere Grenzwert ist (S510: JA), so untersagt die Steuereinheit 600 ein Entladen der Sekundärbatterie 550 (S515) und schreitet dann zu S520 fort. Wenn der Ladezustand höher ist als der untere Grenzwert (S510: NEIN), überspringt die Steuereinheit 600 den Prozess aus S515 und schreitet zu S520 fort.
  • Die Steuereinheit 600 bestimmt anschließend, ob die Temperatur der Sekundärbatterie 550 größer gleich einem Referenzwert (ersten Referenzwert) ist (S520). Wenn die Temperatur der Sekundärbatterie 550 niedriger ist als der Referenzwert (S520: NEIN), bestimmt die Steuereinheit 600 anschließend, ob die Temperatur des BDC 560 größer gleich einem Referenzwert (zweiter Referenzwert) ist (S530).
  • Im Falle einer positiven Antwort bei entweder S520 oder S530, untersagt die Steuereinheit 600 ein Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 550 (S540) und schreitet zu S550 fort. Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 550 ist untersagt, da Aufladen und Entladen eine Wärmeerzeugung durch die Sekundärbatterie 550 und den BDC 560 verursacht.
  • Im Falle einer negativen Antwort bei S520 und S530 überspringt die Steuereinheit 600 den Prozess aus S540 und schreitet zu S550 fort.
  • Die Steuereinheit 600 benachrichtigt die Steuereinheit 600A von dem Entladungsverbotszustand der Sekundärbatterie 550 (S550). Wenn mindestens entweder der Prozess aus S515 und/oder der Prozess aus S540 durchgeführt wird, benachrichtigt die Steuereinheit 600 die Steuereinheit 600A davon, dass eine Entladung untersagt ist. Wenn weder der Prozess aus S515 noch der Prozess aus S540 durchgeführt wird, benachrichtigt die Steuereinheit 600 dagegen die Steuereinheit 600A davon, dass eine Entladung nicht untersagt ist.
  • Die Steuereinheit 600 bestimmt anschließend, ob eine Benachrichtigung über eine Untersagung einer Entladung der Sekundärbatterie 550A von der Steuereinheit 600A erhalten wird (S560). Wenn die Benachrichtigung über eine untersagte Entladung erhalten wurde (S560: JA), untersagt die Steuereinheit 600 ein Entladen der Sekundärbatterie 550 (S570) und kehrt zu S510 zurück. Wenn die Benachrichtigung eines Verbots für eine Entladung nicht erhalten wird (S560: NEIN), überspringt die Steuereinheit 600 den Prozess aus S570 und kehrt zu S510 zurück.
  • Ein Verbot, die Sekundärbatterie synchron mit der anderen Brennstoffzelleneinheit zu entladen, zielt darauf ab, den Ladezustand bzw. SOC der Sekundärbatterie zu halten.
  • In dem Fall, in dem ein Entladen der Sekundärbatterie 550A untersagt ist, ist es wahrscheinlicher, dass der Zustand der hohen erforderlichen Leistungsabgabe bestehen bleibt. Dies rührt daher, dass das Brennstoffzellenfahrzeug 10 so konzipiert ist, dass im Falle, dass ein großer Drehmoment erforderlich ist, beispielsweise im Falle einer erheblichen Beschleunigung oder im Falle einer Bergauffahrt, der Strom von den Sekundärbatterien 550 und 550A zusammen mit dem von den Brennstoffzellen 100 und 100A erzeugtem Strom an die Antriebsmotoren 510 und 510A zugeführt wird, während die Sekundärbatterien 550 und 550A während einer Fahrt mit Geschwindigkeitsregelung wie oben beschrieben im Prinzip nicht entladen werden.
  • Ein Entladen der Sekundärbatterie 550 in diesem Zustand, um für den Strom zu kompensieren, der ursprünglich von der Sekundärbatterie 550A zugeführt wurde, verdoppelt, einfach gesagt, die Entladungsmenge von der Sekundärbatterie 550. Wenn solch eine hohe Leistung zugeführt wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Laden und Entladen der Sekundärbatterie 550 in einer kurzen Zeitspanne ebenfalls untersagt wird. Wenn der Zustand der hohen erforderlichen Leistungsabgabe anhält, so ist es zudem wahrscheinlich, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 oder 100A oder dergleichen den Referenzwert erreicht.
  • Bei einem solchen Fall stellt ein Untersagen einer Entladung der Sekundärbatterie 550, um den Ladezustand der Sekundärbatterie 550 zu halten, die minimale Fahrleistung sicher.
  • Mit Ausnahme eines Teils werden die oben beschriebenen Steuerungen aus Ausführungsform 1 von der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 und der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A unabhängig durchgeführt. Dieser Teil umfasst die Prozesse aus S450 bis S470 in dem Leistungsabgabebegrenzungsprozess für die Brennstoffzelle und den Prozess aus S550 bis S570 bei dem Leistungsabgabebegrenzungsprozess für die Sekundärbatterie. Die erste Brennstoffzelleneinheit 20 und die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A dienen als ein einzelnes Brennstoffzellensystem 15 und führen die Prozesse dieser Schritte zusammenwirkend durch.
  • Mit Ausnahme der obenstehenden Schritte für die Leistungsabgabenbegrenzung besteht kein Bedarf, die Gestaltung der Konfiguration der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 und der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A im Vergleich zu der Konfiguration für ein Brennstoffzellensystem, das nur eine Brennstoffzelleneinheit aufweist, zu verändern. Dies vereinfacht dementsprechend die Gestaltung für die Montage von zwei Brennstoffzellensystemen in dem Brennstoffzellenfahrzeug 10.
  • Nachfolgend wird Ausführungsform 2 beschrieben. Die Beschreibung der Ausführungsform 2 betrifft hauptsächlich die Konfiguration, die sich von derjenigen der Ausführungsform 1 unterscheidet. Die Konfiguration, die untenstehend nicht spezifisch beschrieben wird, ist derjenigen der Ausführungsform 1 ähnlich.
  • Vorzugsweise werden die oben, mit Verweis auf die 9 und 10 beschriebenen Leistungsabgabebegrenzungen des Brennstoffzellensystems 15 so weit wie möglich verhindert. In Ausführungsform 1 führen die erste Brennstoffzelleneinheit 20 und die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A jeweils die Steuerungen unter Verwendung des Sollbereichssatzes 602 durch, der durch die identischen Zahlenwerte spezifiziert wird. Diese Konfiguration unterbindet, dass die vorgenannten Abgabebegrenzungen häufig durchgeführt werden.
  • Um die Häufigkeit der Leistungsabgabebegrenzungen weiter zu senken, führen in Ausführungsform 2 die Steuereinheiten 600 und 600A Prozesse durch, um jeweils eine Abweichung bezüglich verschiedener Parameter positiv zu eliminieren.
  • 11 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für den Ladezustand zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich dem Ladezustand stattfindet (S610). Das Auftreten der Abweichung bedeutet, dass eine Differenz aus der Subtraktion des Ladezustands der in der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 umfassten Sekundärbatterie 550 von dem Ladezustand der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A umfassten Sekundärbatterie 550A größer gleich einem Referenzwert ist. Der Referenzwert ist ein positiver Wert. Die erforderliche Bedingung, um die obige Differenz größer gleich dem Referenzwert zu machen, ist, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 550A höher ist als der Ladezustand der Sekundärbatterie 550.
  • Wenn die Differenz aus der Subtraktion des Ladezustands von der Sekundärbatterie 550A von dem Ladezustand der Sekundärbatterie 550 größer gleich dem Referenzwert ist, bestimmt die Steuereinheit 600 dementsprechend kein Auftreten einer Abweichung, wohingegen die Steuereinheit 600A das Auftreten einer Abweichung bestimmt.
  • Die Steuereinheit 600 erhält den Wert des Ladezustands der Sekundärbatterie 550 von dem BDC 560. Die Steuereinheit 600 erhält den Wert des Ladezustands der Sekundärbatterie 550A von der Steuereinheit 600A. Die Steuereinheit 600 bezieht auf ähnliche Weise einen Steuerparameter bezüglich der Leistungsabgabe der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A von der Steuereinheit 600A in einem beliebigen unten beschriebenen Abweichungseliminierprozess der Temperaturen.
  • Die Differenz des Ladezustands muss, wie oben beschrieben, mit dem Referenzwert verglich werden, da bestimmt wird, dass keine Abweichung auftritt, selbst wenn die Ladezustandswerte nicht vollständig die gleichen sind, sondern ähnliche Werte. Diese Konfiguration verhindert, dass der Vorgang zur Eliminierung der Abweichung häufig durchgeführt wird.
  • Wenn bezüglich des Ladezustands keine Abweichung auftritt (S610: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 die Bestimmung aus S610. Wenn bezüglich des Ladezustands eine Abweichung auftritt (S610: JA), lädt die Steuereinheit 600 die Sekundärbatterie 550 mit der von der Brennstoffzelle 100 erzeugten Leistung (S620) und führt die Bestimmung aus S610 erneut durch. Die Steuereinheit 600 steuert die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 so, dass sie während dem Ladeprozess bei S620 nicht die Nennleistungserzeugungsmenge Pfc überschreitet.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für die Temperatur der Sekundärbatterie zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Sekundärbatterie auftritt (S710). Das Auftreten der Abweichung bedeutet, dass eine Differenz aus der Subtraktion der Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A umfassten Sekundärbatterie 550A von der Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 umfassten Sekundärbatterie 550 größer gleich einem Referenzwert ist. Der Referenzwert ist ein positiver Wert. Die erforderliche Bedingung, um die obige Differenz größer gleich dem Referenzwert zu machen, ist, dass die Temperatur der Sekundärbatterie 550 höher ist als die Temperatur der Sekundärbatterie 550A.
  • Wenn die Differenz aus der Subtraktion der Temperatur der Sekundärbatterie 550 von der Temperatur der Sekundärbatterie 550A größer gleich dem Referenzwert ist, bestimmt die Steuereinheit 600 dementsprechend kein Auftreten einer Abweichung, wohingegen die Steuereinheit 600A das Auftreten einer Abweichung bestimmt. Der Referenzwert, der bei S710 verwendet wird, wird auch vorgegebener Wert genannt.
  • Das Konzept des Auftretens einer Abweichung gilt ähnlich für Abweichungseliminierprozesse der anderen Temperaturen, die später beschrieben werden, und wird daher nicht gesondert in der Beschreibung der Abweichungseliminierprozesse der anderen Temperaturen erwähnt.
  • Wenn keine Abweichung bezüglich der Temperatur der Sekundärbatterie 550 auftritt (S710: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 die Bestimmung aus S710. Wenn eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Sekundärbatterie 550 auftritt (S710: JA), untersagt die Steuereinheit 600 ein Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 550 (S720) und wiederholt dann die Bestimmung aus S710.
  • 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für die Brennstoffzellentemperatur zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich der Brennstoffzellentemperatur stattfindet (S810). Wenn keine Abweichung bezüglich der Brennstoffzellentemperatur auftritt (S810: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 die Bestimmung aus S810.
  • Wenn bezüglich der Brennstoffzellentemperatur eine Abweichung auftritt (S810: JA), verbessert die Steuereinheit 600 die Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus 400 (S820). Insbesondere erhöht die Steuereinheit die Drehzahl der Wasserpumpe 430 und die Drehzahl des elektrischen Ventilators 411 des Radiators 410.
  • Die Steuereinheit 600 begrenzt anschließend eine Stromerzeugung durch die Brennstoffzelle 100 (S830). Die Begrenzung wird bei S830 auferlegt, indem der FDC 590 verwendet wird, um die erzeugte Spannung der Brennstoffzelle 100 zu erhöhen. Die Steuereinheit 600 wiederholt dann die Serie an Prozessen ab S810. Die Steuereinheit 600 beschleunigt die Kühlung bei S820 allerdings nicht unbeschränkt als Reaktion auf jede positive Antwort bei S810, sondern führt eine angemessene Regelung durch. Gleiches gilt für die Begrenzung bei S830.
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für die Temperatur des BDC zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich der Temperatur des BDC auftritt (S910). Wenn keine Abweichung bezüglich der Temperatur des BDC auftritt (S910: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 die Bestimmung aus S910.
  • Wenn eine Schwankung hinsichtlich der Temperatur des BDC auftritt (S910: JA), erhöht die Steuereinheit 600 die Drehzahl der Wasserpumpe und die Drehzahl des elektrischen Ventilators, der in dem Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490 umfasst ist, um die Kühlung des BDC 560 zu beschleunigen (S920). Die Steuereinheit 600 untersagt anschließend ein Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 550 (S930). Die Steuereinheit 600 wiederholt dann diesen Abweichungseliminierprozess aus S910.
  • 15 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für die Temperatur des Luftverdichters zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich der Temperatur des Luftverdichters 320 auftritt (S940). Wenn keine Abweichung bezüglich der Temperatur des Luftverdichters 320 auftritt (S940: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 diesen Abweichungseliminierprozess aus S940.
  • Wenn eine Abweichung bezüglich der Temperatur des Luftverdichters 320 auftritt (S940: JA), verwendet die Steuereinheit 600 den Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490, um die Kühlung des Luftverdichters 320 zu verbessern (S950). Die Steuereinheit 600 wiederholt dann diesen Abweichungseliminierprozess aus S940.
  • Wenn die Drehzahl des Luftverdichters 320 reduziert wird, ist es unwahrscheinlich, dass ein angemessenes stöchiometrisches Verhältnis eines Kathodengases für eine erforderliche Leistungserzeugungsmenge aufrechterhalten wird. Dies reduziert die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Leistung. Eine Kompensation für einen Leistungsmangel durch die zweite Brennstoffzelleneinheit 20A kann eine Abweichung der Brennstoffzellentemperatur erhöhen und eine Abweichung der Steuerung verursachen. Dementsprechend reduziert der Prozess dieser Ausführungsform nicht die Drehzahl des Luftverdichters 320, um eine Abweichung bezüglich der Temperatur des Luftverdichters 320 zu eliminieren.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Abweichungseliminierprozess für die Temperatur der Wasserstoffpumpe zeigt. Die Steuereinheit 600 bestimmt, ob eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 auftritt (S960). Wenn keine Abweichung bezüglich der Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 auftritt (S960: NEIN), wiederholt die Steuereinheit 600 diesen Abweichungseliminierprozess aus S960.
  • Wenn eine Abweichung bezüglich der Temperatur der Wasserstoffpumpe 240 auftritt (S960: JA), verwendet die Steuereinheit 600 den Hilfsmaschinenkühlmechanismus 490, um die Kühlung der Wasserstoffpumpe 240 zu verbessern (S970). Die Steuereinheit 600 reduziert anschließend die Drehzahl der Wasserstoffpumpe 240, um eine Wärmeerzeugung der Wasserstoffpumpe 240 zu unterbinden (S980). Die Steuereinheit 600 wiederholt dann diesen Abweichungseliminierprozess aus S960.
  • Selbst wenn die Drehzahl der Wasserstoffpumpe 240 reduziert wird, kann ein stöchiometrisches Verhältnis eines Anodengases für eine erforderliche Leistungserzeugungsmenge aufrechterhalten werden, indem die Zufuhrmenge an Wasserstoff, welcher in dem Wasserstofftank 210 gespeichert ist, erhöht wird.
  • Die Offenbarung ist nicht auf irgendeinen bzw. irgendeine der oben beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch eine Vielzahl von anderen Konfigurationen umgesetzt werden, ohne von dem Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale von einem bzw. einer der Aspekte und Ausführungsformen, die den technischen Merkmalen von jedem der in der Kurzfassung beschriebenen Aspekten entsprechen, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen. Auf ein beliebiges der technischen Merkmale kann auf geeignete Weise verzichtet werden, solange das technische Merkmal hierin nicht als essenziell beschrieben wird. Einige Beispiele für die anderen Konfigurationen werden nachfolgend angegeben.
  • Zahlenbereiche als Sollbereiche eines Steuerparameters, die in dem in der Steuereinheit 600 gespeicherten Sollbereichssatz enthalten sind und die in dem in der Steuereinheit 600A gespeicherten Sollbereichssatz enthalten sind, müssen nur zumindest teilweise überlappen. Die Überlappung bedeutet hier die Anwesenheit eines beliebigen, überlappenden Bereichs. Dementsprechend können verschiedene Werte für mindestens entweder den Maximalwert und/oder den Minimalwert erlaubt sein, die den Sollbereich spezifizieren.
  • Der Maximalwert und der Minimalwert, die den Sollbereich definieren, können gleich sein. In diesem Fall hat der Sollbereich keinerlei Ausdehnung, sondern wird als ein einziger Zahlenwert definiert. In dessen Beschreibung wird selbst ein solcher Zahlenwert Sollbereich genannt. In dem Fall, in dem der Sollbereich als nur ein einziger Zahlenwert definiert wird, bedeutet ein zumindest teilweises Überlappen, dass die jeweiligen einzigen Zahlenwerte gleich sind.
  • Mindestens einer der Parameter muss nur einen teilweise überlappenden Sollbereich aufweisen.
  • Ein Untersagen eines Aufladens und Entladens der Sekundärbatterie kann durch ein Begrenzen eines Aufladens und Entladens der Sekundärbatterie ersetzt werden, außer in dem Fall, in dem der Ladezustand der Sekundärbatterie der untere Grenzwert ist. Die Begrenzung des Aufladens und Entladens bedeutet hier, dass Aufladen und Entladen unter der Bedingung erlaubt sind, dass eine Auflade- oder Entladeleistung niedriger ist als ein üblicher Stand.
  • Die Abweichung eines Ladezustands kann eliminiert werden, indem die Sekundärbatterie mit dem höheren Ladezustand entladen wird und zusätzlich die Sekundärbatterie mit dem niedrigeren Ladezustand aufgeladen wird.
  • Die Abweichung der Temperatur kann eliminiert werden, indem die Temperatur der Vorrichtung mit der niedrigeren Temperatur erhöht wird und zusätzlich die Vorrichtung mit der höheren Temperatur gekühlt wird (beispielsweise die Brennstoffzelle).
  • Entweder die Brennstoffzellentemperatur, die Temperatur des Luftverdichters, die Temperatur der Wasserstoffpumpe und/oder die Temperatur des BDC kann durch Schätzen bezogen werden, ohne einen Temperatursensor zu verwenden.
  • Der LKW als Brennstoffzellenfahrzeug ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, bei der er einen Anhänger zieht, sondern es kann sich beispielsweise um einen Lastzug oder einen Muldenkipper handeln.
  • Das Brennstoffzellensystem kann drei oder mehr Brennstoffzelleneinheiten umfassen.
  • Die Maschine, auf der das Brennstoffzellensystem montiert ist, ist nicht auf den Lastkraftwagen beschränkt, sondern kann eine beliebige Maschine mit der Funktion sein, zum Beispiel Baumaschinen, Roboter und andere Transportmittel als Kraftfahrzeuge durch Antreiben eines Motors zu bewegen. Die Roboter umfassen Laufroboter auf dem Boden, Roboter mit Rädern auf dem Boden und fliegende Roboter in der Luft. Weitere Transportgeräte neben Kraftfahrzeugen umfassen Züge, Zweiradfahrzeuge und Helikopter.
  • Das Brennstoffzellenfahrzeug kann ein Connected Car sein. Connected Car bezeichnet ein Kraftfahrzeug, das mit einer Kommunikationsvorrichtung ausgerüstet ist, um Dienste per Kommunikation mit Cloud-Diensten zu erhalten.
  • 17 stellt ein Brennstoffzellenfahrzeug 10A dar. Die Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs 10A, die nicht gesondert beschrieben wird, ist identisch mit der des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10A ist ein Personenkraftwagen. Ein Brennstoffzellensystem 15, das in einem Brennstoffzellenfahrzeug 10A montiert ist, weist eine Brennstoffzelleneinheit 20B auf. In dem Brennstoffzellenfahrzeug 10A ist die Brennstoffzelleneinheit 20B mit dem Brennstoffzellensystem 15 identisch.
  • Wie in Ausführungsform 1 beschrieben, werden die gleichen Steuerungen mit Ausnahme einiger Schritte von der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 und der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A unabhängig voneinander durchgeführt. Die Brennstoffzelleneinheit 20B, die auf dem Brennstoffzellenfahrzeug 10A montiert ist, führt mit Ausnahme der obengenannten, wenigen Schritte die Steuerungen durch, die jeweils von der ersten Brennstoffzelleneinheit 20 und der zweiten Brennstoffzelleneinheit 20A, die in Ausführungsform 1 beschrieben wurden, durchgeführt werden.
  • Zum Beispiel führt die Brennstoffzelleneinheit 20B den Ladezeit-Temperatursteuerprozess durch. Der Ladezeit-Temperatursteuerprozess, der von der Brennstoffzelleneinheit 20B durchgeführt wird, kann auf dem folgenden technischen Konzept basieren.
  • Ein Brennstoffzellensystem, das Folgendes aufweist: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, Leistung an eine Last zuzuführen; eine Brennstoffzelle, die eingerichtet ist, Leistung zu erzeugen, um die Leistung mindestens entweder der Last oder der Sekundärbatterie zuzuführen; einen Brennstoffzellenkühlmechanismus, der einen Radiator umfasst, der eingerichtet ist, die Brennstoffzelle abzukühlen; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Stromerzeugung durch die Brennstoffzelle zu steuern und den Brennstoffzellenkühlmechanismus zu steuern. Das Brennstoffzellensystem ist auf einer Maschine montiert, die eine Bewegungsfunktion aufweist. Wenn die von der Brennstoffzelle erzeugte Leistung verwendet wird, um gleichzeitig ein Aufladen der Sekundärbatterie und die Stromzufuhr an die Last durchzuführen, bestimmt die Steuereinheit die Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, basierend auf einer Kühlkapazität des Radiators, welche aus einer Umgebungstemperatur und einer Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine bestimmt wird.
  • 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 2017127132 [0001]
    • JP 2016054600 A [0003]

Claims (16)

  1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit, wobei die erste Brennstoffzelleneinheit und die zweite Brennstoffzelleneinheit jeweils Folgendes aufweisen: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, Strom an eine Last zuzuführen; einen Wandler, der eingerichtet ist, einen Ladezustand bzw. SOC der Sekundärbatterie zu messen und das Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern; eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit dem Wandler verbunden ist; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Wert des Ladezustands von dem Wandler zu erhalten und den Wandler zu steuern, wobei die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels durchführt, welches hinsichtlich des Ladezustands der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie bestimmt wird, die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels durchführt, welches hinsichtlich des Ladezustands der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie bestimmt wird, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit ein Entladen der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie begrenzt und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit das Entladen der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie begrenzt, wenn der Ladezustand der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie einen Referenzwert erreicht, der kleiner ist als ein Minimalwert des Steuerziels, und die Steuerziele hinsichtlich des Ladezustands der Sekundärbatterie, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Startzeitladeprozess durchführt, der die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie unter Verwendung einer Leistung, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle zu einer Startzeit des Brennstoffzellensystems erzeugt wurde, auf einen Sollwert hin auflädt und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Startzeitladeprozess durchführt, der die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie unter Verwendung einer Leistung, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle zu der Startzeit des Brennstoffzellensystems erzeugt wurde, zu dem Sollwert hin auflädt.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Brennstoffzelleneinheit ferner einen Brennstoffzellenkühlmechanismus aufweist, der eingerichtet ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Brennstoffzelle abzukühlen, und die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus erhöht, wenn ein Aufladen der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie und eine Stromzufuhr an die Last gleichzeitig durchgeführt werden, indem ein Strom verwendet wird, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wurde.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei das Brennstoffzellensystem auf einer Maschine montiert ist, die eine Bewegungsfunktion aufweist, wobei der Brennstoffzellenkühlmechanismus einen Radiator umfasst, der eingerichtet ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Brennstoffzelle abzukühlen, und die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit basierend auf einer Kühlkapazität des Radiators, welche von einer Umgebungstemperatur und einer Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine geschätzt wird, den Strom bestimmt, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, wenn das Aufladen der Sekundärbatterie und die Stromzufuhr an die Last gleichzeitig durchgeführt werden.
  5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn eine Differenz aus der Subtraktion des Ladezustands der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie von dem Ladezustand der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie größer gleich einem Referenzwert ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie unter Verwendung von Strom auflädt, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wurde.
  6. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit, wobei die erste Brennstoffzelleneinheit und die zweite Brennstoffzelleneinheit jeweils Folgendes aufweisen: eine Sekundärbatterie, die eingerichtet ist, Strom an eine Last zuzuführen; einen Wandler, der eingerichtet ist, das Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie zu steuern; eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit dem Wandler verbunden ist; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Wandler zu steuern, wobei die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit Steuerungen hinsichtlich Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers, welche in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, unter Verwendung von Steuerzielen durchführt, die jeweils im Hinblick auf die Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers bestimmt werden, und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit Steuerungen hinsichtlich Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers, welche in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, unter Verwendung von Steuerzielen durchführt, die jeweils im Hinblick auf die Temperaturen der Sekundärbatterie und des Wandlers bestimmt werden, wobei wenn zumindest entweder eine Bedingung, dass die Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie einen ersten Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels, und/oder eine Bedingung, dass die Temperatur des in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Wandlers einen zweiten Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels, erfüllt ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit ein Entladen der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie begrenzt und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit ein Entladen der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie begrenzt, und mindestens entweder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur der Sekundärbatterie und/oder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur des Wandlers, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
  7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, wobei die erste Brennstoffzelleneinheit ferner einen Hilfsmaschinenkühlmechanismus aufweist, der eingerichtet ist, den Wandler abzukühlen, und die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Kühlkapazität des Hilfsmaschinenkühlmechanismus verbessert, wenn die Sekundärbatterie geladen wird.
  8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei, wenn eine Differenz bei der Subtraktion der Temperatur des in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandlers von der Temperatur des in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandlers größer gleich einem Referenzwert ist, die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführt, um den in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Wandler abzukühlen.
  9. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei, wenn eine Differenz bei der Subtraktion der Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie von der Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Sekundärbatterie größer gleich einem Referenzwert ist, die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführt, um die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Sekundärbatterie abzukühlen.
  10. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine erste Brennstoffzelleneinheit und eine zweite Brennstoffzelleneinheit, wobei die erste Brennstoffzelleneinheit und die zweite Brennstoffzelleneinheit jeweils Folgendes aufweisen: eine Brennstoffzelle; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Stromerzeugung der Brennstoffzelle zu steuern, wobei die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels hinsichtlich einer Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle durchführt, und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Steuerung unter Verwendung eines Steuerziels hinsichtlich einer Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle durchführt, wobei wenn die Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle einen Referenzwert erreicht, der größer ist als ein Maximalwert des Steuerziels, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Strom, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, begrenzt, wenn der Strom, der von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, begrenzt wird, nimmt die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Kompensation vor, um für zumindest einen Teil eines durch die Begrenzung verursachten Leistungsmangels mit einer Leistung zu kompensieren, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, und die Steuerziele, die von der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit verwendet werden, Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
  11. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, wobei die zweite Brennstoffzelleneinheit ferner einen Brennstoffzellenkühlmechanismus aufweist, der eingerichtet ist, die Brennstoffzelle abzukühlen, und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit eine Kühlkapazität des Brennstoffzellenkühlmechanismus erhöht, wenn die Kompensation vorgenommen wird.
  12. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 11, wobei das Brennstoffzellensystem auf einer Maschine montiert ist, die eine Bewegungsfunktion aufweist, wobei der Brennstoffzellenkühlmechanismus einen Radiator umfasst und die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit, wenn die Kompensation vorgenommen wird, eine Obergrenze der Leistung bestimmt, die von der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle erzeugt wird, basierend auf einer Kühlkapazität des Radiators, die von einer Umgebungstemperatur und einer Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine geschätzt wird.
  13. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei, wenn eine Differenz durch Subtraktion der Temperatur der in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle von der Temperatur der in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Brennstoffzelle größer gleich einem Referenzwert ist, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einen Prozess durchführt, um die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste Brennstoffzelle abzukühlen.
  14. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems aufweisend: Beziehen, durch eine in einer ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit und einer in einer zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten Steuereinheit, von Werten eines Ladezustands von einem ersten Wandler in einer ersten Brennstoffzelleneinheit und einem zweiten Wandler in einer zweiten Brennstoffzelleneinheit und Steuern der ersten und zweiten Wandlers, wobei der erste und der zweite Wandler eingerichtet sind, die Ladezustände einer ersten Sekundärbatterie, die in einer ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, und einer zweiten Sekundärbatterie, die in den zweiten Brennstoffzelleneinheiten umfasst ist, zu messen und Aufladen und Entladen der ersten und der zweiten Sekundärbatterie jeweils zu steuern; Durchführen durch die erste Steuereinheit einer Steuerung des ersten Wandlers unter Verwendung eines Steuerziels, das hinsichtlich des Ladezustands der ersten Sekundärbatterie bestimmt wird, und Durchführen durch die zweite Steuereinheit einer Steuerung des zweiten Wandlers unter Verwendung eines Steuerziels, das hinsichtlich des Ladezustands der zweiten Sekundärbatterie bestimmt wird, wobei, wenn der Ladezustand der ersten Sekundärbatterie einen Referenzwert erreicht, der kleiner ist als ein Minimalwert des Steuerziels, ein Begrenzen durch die erste Steuereinheit eines Entladens der ersten Sekundärbatterie und ein Begrenzen durch die zweite Steuereinheit eines Entladens der zweiten Sekundärbatterie und die Steuerziele hinsichtlich der Ladezustände der ersten und der zweiten Sekundärbatterie Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
  15. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems aufweisend: Durchführen, durch eine in einer ersten Brennstoffzelleneinheit umfasste erste Steuereinheit, einer Steuerung von Temperaturen einer ersten Sekundärbatterie und eines ersten Wandlers, welche in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, indem Steuerziele verwendet werden, die jeweils hinsichtlich der Temperaturen der ersten Sekundärbatterie und des ersten Wandlers bestimmt werden, und Durchführen durch eine in einer zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasste Steuereinheit einer Steuerung von Temperaturen einer Sekundärbatterie und eines Wandlers, welche in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasst sind, indem Steuerziele verwendet werden, die jeweils hinsichtlich der Temperaturen der zweiten Sekundärbatterie und des zweiten Wandlers bestimmt werden, wobei wenn zumindest eine Bedingung, dass die Temperatur der ersten Sekundärbatterie einen ersten Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels und/oder eine Bedingung, dass die Temperatur des ersten Wandlers einen zweiten Referenzwert erreicht, der höher ist als ein Maximalwert des Steuerziels, erfüllt ist, ein Beschränken durch die erste Steuereinheit eines Entladens der ersten Sekundärbatterie und ein Beschränken durch die zweite Steuereinheit eines Entladens der zweiten Sekundärbatterie und zumindest entweder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur der ersten und der zweiten Sekundärbatterie und/oder die Steuerziele hinsichtlich der Temperatur der ersten und des zweiten Wandlers, die von der ersten Steuereinheit und von der zweiten Steuereinheit verwendet werden, Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
  16. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems aufweisend: Durchführen, durch eine in einer ersten Brennstoffzelleneinheit umfassten ersten Steuereinheit, von einer Steuerung einer Temperatur von einer ersten Brennstoffzelle, die in der ersten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, unter Verwendung eines Steuerziels, und Durchführen, durch eine in einer zweiten Brennstoffzelleneinheit umfassten zweiten Steuereinheit, von einer Steuerung einer Temperatur von einer zweiten Brennstoffzelle, die in der zweiten Brennstoffzelleneinheit umfasst ist, unter Verwendung eines Steuerziels, wobei, wenn die Temperatur der ersten Brennstoffzelle einen Referenzwert erreicht, der größer ist als ein Maximalwert des Steuerziels, ein Begrenzen durch die erste Steuereinheit eines von der ersten Brennstoffzelle erzeugten Stroms, wenn der von der ersten Brennstoffzelle erzeugte Strom begrenzt wird, Kompensation durch die zweite Steuereinheit, um für zumindest einen Teil eines durch die Begrenzung verursachten Leistungsmangels mit einer Leistung zu kompensieren, die von der zweiten Brennstoffzelle erzeugt wird, und die Steuerziele, die von der erste und der zweiten Steuereinheit verwendet werden, Zahlenbereiche aufweisen, die zumindest teilweise überlappen.
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