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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems.
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Verwandter Stand der Technik
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In einem Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug integriert ist, wird die Ausgabe einer Brennstoffzelle mitunter zeitweise beschränkt, um eine geeignete Steuerung aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise in den Technologien, die in den japanischen Patentoffenlegungen Nr.
2012-009406 und
2011-249078 beschrieben sind, während des Betriebs eines Brennstoffzellensystems eine negative Zellenspannung erzeugt und in einigen einer Mehrzahl von in einer Brennstoffzelle enthaltenen Zellen erfasst wird, wird die Ausgabe der Brennstoffzelle beschränkt.
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Eine Fahrzeugsteuerungshistorie eines Brennstoffzellenfahrzeugs speichert eine Vielzahl von Ereignissen, die in einem Brennstoffzellensystem aufgetreten sind. Die Fahrzeugsteuerungshistorie wird bei der Wartung, Reparatur und sonstigen Leistungen in einer Werkstatt oder andernorts verwendet. In einem Fall, in dem die Ausgabe einer Brennstoffzelle während des Betriebs des Brennstoffzellensystems beschränkt wird, speichert die Fahrzeugsteuerungshistorie den Inhalt der durchgeführten Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle.
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Ein zum Speichern der Fahrzeugsteuerungshistorie reservierter Speicherbereich ist in Übereinstimmung mit der Größe des in dem Fahrzeug integrierten Speichers begrenzt. Die Anzahl von reservierbaren Bereichen zum Speichern des Inhalts der Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle ist daher ebenfalls begrenzt. In einem Aspekt, in dem alle Ereignisse der durchgeführten Ausgabebeschränkung gespeichert werden, wann immer jedes der Ereignisse auftritt, und in einem Fall, in dem die Ausgabebeschränkung eine Anzahl von Malen durchgeführt wurde, die größer oder gleich der Anzahl von Beschränkungen ist, die in reservierten Bereichen speicherbar sind, wird der Inhalt einer neu durchgeführten Ausgabebeschränkung unerwünschterweise in den Bereich geschrieben, in dem die zuvor gespeicherte Ausgabebeschränkung vorhanden ist, und überschreibt daher den vorherigen Inhalt. Infolgedessen geht der Inhalt der zuvor gespeicherten Ausgabebeschränkung wahrscheinlich verloren.
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Die Beschränkung der Ausgabe einer Brennstoffzelle wird eingeteilt in (i) eine Ausgabebeschränkung eines ersten Typs, bei der eine Ausgabeanforderung eines Nutzers nicht erfüllt wird und der Nutzer daher bemerkt, dass etwas nicht stimmt, und (ii) eine Ausgabebeschränkung eines zweiten Typs, die durchgeführt wird, wobei die Ausgabeanforderung des Nutzers in Übereinstimmung mit einer vorab spezifizierten Systembeschränkung erfüllt wird, um eine geeignete Systemsteuerungswirkung aufrechtzuerhalten, so dass der Nutzer nicht bemerkt, dass etwas nicht stimmt. In dem Aspekt, in dem die durchgeführte Ausgabebeschränkung jeweils gespeichert wird, wann immer die Ausgabebeschränkung erfolgt, kann in dem Fall, in dem die Ausgabebeschränkung des ersten Typs überschrieben wird und verloren geht, die in der Fahrzeugsteuerungshistorie gespeicherte Ausgabebeschränkungshistorie nicht in einer Werkstatt oder andernorts verwendet werden, so dass die Situation, in der die gelöschte Ausgabebeschränkung des ersten Typs bei dem Nutzer das Gefühl hervorrief, dass etwas nicht stimmt, nicht behoben werden kann.
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KURZFASSUNG
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(1) Gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, das in einem Fahrzeug integriert ist. Das Brennstoffzellensystem beinhaltet eine Brennstoffzelle, die ein Reaktionsgas zum Erzeugen von elektrischer Leistung verwendet, und eine Steuereinheit, welche die von der Brennstoffzelle durchgeführte Erzeugung von elektrischer Leistung steuert. Wenn eine Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, welche die von der Brennstoffzelle ausgegebene elektrische Leistung beschränkt, (a) speichert die Steuereinheit einen Inhalt der durchgeführten Ausgabebeschränkung in einem Fall nicht als eine Historie, in dem eine Drosselöffnung einer Drossel kleiner als ein Öffnungsschwellwert ist oder eine Ausgabeanforderung kleiner als ein Ausgabeschwellwert ist, wobei die Drossel eine Anweisung zum Anpassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs annimmt, und die Ausgabeanforderung in Übereinstimmung mit der Drosselöffnung an die Brennstoffzelle ausgegeben und festgesetzt wird, und (b) die Steuereinheit den Inhalt der durchgeführten Ausgabebeschränkung in einem Fall als eine Historie speichert, in dem eine vorab spezifizierte Bedingung erfüllt ist, während die Drosselöffnung größer als der Öffnungsschwellwert ist und die Ausgabeanforderung größer als der Ausgabeschwellwert ist.
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Wenn in der oben beschriebenen Form die Ausgabebeschränkung durchgeführt wird und die Drosselöffnung kleiner als der Öffnungsschwellwert ist oder die Ausgabeanforderung kleiner als der Ausgabeschwellwert ist, ist die Ausgabebeschränkung wahrscheinlich die Ausgabebeschränkung des oben beschriebenen zweiten Typs. Daher bemerkt der Nutzer wahrscheinlich nicht, dass die Ausgabe des Fahrzeugs unzureichend ist und dass etwas nicht stimmt, so dass der Nutzer wahrscheinlich keine Ausgabeanforderung zur Kompensation einer unzureichenden Ausgabe über eine Drosselbetätigung ausgegeben hat. Wenn ferner die Ausgabebeschränkung durchgeführt wird und die Drosselöffnung größer als der Öffnungsschwellwert ist und die Ausgabeanforderung größer als der Ausgabeschwellwert ist, ist die Ausgabebeschränkung wahrscheinlich die Ausgabebeschränkung des oben beschriebenen ersten Typs. Der Nutzer hat daher wahrscheinlich bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist, und hat eine Ausgabeanforderung über eine Drosselbetätigung ausgegeben.
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Die oben beschriebene Form verhindert daher, dass der Inhalt der durchgeführten Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle in dem Fall als eine Historie gespeichert wird, in dem der Nutzer wahrscheinlich keine Ausgabeanforderung ausgegeben hat, lässt jedoch zu, dass der Inhalt der durchgeführten Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle in dem Fall als eine Historie gespeichert wird, in dem der Nutzer wahrscheinlich bemerkt hat, dass die Ausgabe unzureichend ist, und eine Ausgabeanforderung ausgegeben hat. Infolgedessen ist es wahrscheinlich, dass der Inhalt der Brennstoffzellenausgabebeschränkung, die in dem Fall durchgeführt wird, in dem der Nutzer wahrscheinlich bemerkt hat, dass die Ausgabe unzureichend ist, und eine Ausgabeanforderung ausgegeben hat, gespeichert bleibt, statt gelöscht zu werden, wodurch die Situation, in der der Nutzer bemerkt, dass etwas nicht stimmt, wahrscheinlich behoben wird.
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(2) In dem Brennstoffzellensystem gemäß der oben beschriebenen Form kann die vorab spezifizierte Bedingung in einem Fall erfüllt sein, in dem eine Differenz zwischen der Ausgabeanforderung und einer Ausgabe bei der durchgeführten Ausgabebeschränkung größer oder gleich einer Toleranz ist.
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In dem Fall, in dem die Differenz zwischen der Ausgabeanforderung und der Ausgabe bei der durchgeführten Ausgabebeschränkung kleiner als die Toleranz ist, hat der Nutzer wahrscheinlich nicht bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist. Daher wird gemäß der oben beschriebenen Form selbst dann, wenn die Brennstoffzellenausgabebeschränkung zwar durchgeführt wird, aber der Fall vorliegt, in dem die Differenz zwischen der Ausgabeanforderung und der Ausgabe bei der durchgeführten Ausgabebeschränkung kleiner als die Toleranz ist, nicht zugelassen, dass der Inhalt der durchgeführten Brennstoffzellenausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert wird. Infolgedessen wird der Inhalt der Brennstoffzellenausgabebeschränkung, die in dem Fall durchgeführt wird, in dem der Nutzer wahrscheinlich bemerkt hat, dass die Ausgabe unzureichend ist, und eine Ausgabeanforderung ausgegeben hat, wahrscheinlich als eine Historie gespeichert, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass die Situation, in der der Nutzer bemerkt, dass etwas nicht stimmt, behoben wird.
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(3) Wenn in dem Brennstoffzellensystem gemäß der oben beschriebenen Form der Prozess (b) des Speicherns des Inhalts der durchgeführten Ausgabebeschränkung als eine Historie durchgeführt wird, kann die Steuereinheit konfiguriert sein, um den Prozess (b) erst auszuführen, wenn die durchgeführte Ausgabebeschränkung aufgehoben ist.
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Wenn gemäß der oben beschriebenen Form der Inhalt der durchgeführten Ausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert wird und die Ausgabebeschränkung fortbesteht, kann die Situation vermieden werden, in der der gleiche Inhalt wiederholt gespeichert wird und der Inhalt eines anderen, zuvor gespeicherten Ausgabebeschränkungsereignisses daher gelöscht wird.
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Die Formen der vorliegenden Offenbarung sind nicht zwingenderweise ein Brennstoffzellensystem und können auch eine Vielzahl anderer Formen sein, wie etwa beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug oder einem Schiff integriert ist, welches elektrische Leistung als die Antriebsquelle verwendet, ein Fahrzeug als solches und ein Schiff als solches. Ferner ist die vorliegende Offenbarung in einem Aspekt eines Verfahrens zum Steuern eines Brennstoffzellensystems implementierbar. Zudem ist die vorliegende Offenbarung keineswegs auf die oben beschriebenen Formen beschränkt und ist in einer Vielzahl anderer Formen implementierbar, soweit diese nicht vom Geist der vorliegenden Offenbarung abweichen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das die Prozesse des Steuerns, wie die Historie der Beschränkung der Ausgabe einer Brennstoffzelle zu handhaben ist, zeigt;
- 3 ist ein beschreibendes Diagramm, das die Einstellungen eines Öffnungsschwellwertes einer Drosselöffnung und eines Ausgabeschwellwertes eines angeforderten Ausgabewertes zeigt;
- 4 zeigt Graphen, die ein Beispiel für ein Motorleistungskennfeld veranschaulichen, das die Leistung eines Fahrmotors für jede Drosselöffnung darstellt; und
- 5 ist ein beschreibendes Diagramm, das ein beispielhaftes Ergebnis eines in 2 gezeigten Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozesses zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsform:
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Brennstoffzellensystem 10 ist als eine Leistungsversorgung eines von einem Fahrmotor 220 angetriebenen Fahrzeugs ausgerüstet. Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet eine Brennstoffzelle 100, einen Brennstoffzellenwandler 110, eine Sekundärbatterie 120, einen Sekundärbatteriewandler 130, eine Hilfseinheit 140, einen Motorinverter 150, einen Luftkompressorinverter 160, eine PM-Steuereinheit 170, eine FC-Steuereinheit 180, eine FDC-Steuereinheit 190 und eine MG-Steuereinheit 200. Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet ferner einen Reaktionsgaszuführmechanismus 102 und einen Luftkompressor 104, welcher Teil des Reaktionsgaszuführmechanismus 102 ist. Das Brennstoffzellensystem 10 startet, wenn ein nicht gezeigter Ein/Aus-Schalter angeschaltet wird, und stoppt, wenn der Ein/Aus-Schalter ausgeschaltet wird. Das Brennstoffzellensystem 10 ist ferner mit einer Vielzahl von Sensoren (nicht gezeigt) zum Erfassen der Temperaturen eines Brennstofftanks und der Brennstoffzelle, der Strömungsrate, des Drucks und der Temperatur jedes Reaktionsgases (Wasserstoff, Luft), der Temperatur von Kühlwasser, der Strömungsrate des Kühlwassers, der Betriebszustände einer Vielzahl von Ventilen, der Drehzahlen und anderer Betriebszustände des Luftkompressors und einer Wasserstoffpumpe sowie anderer Faktoren, einer Zellenüberwachungsvorrichtung (nicht gezeigt), welche jede Zellenspannung in der Brennstoffzelle erfasst, und anderen Komponenten versehen.
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Die Brennstoffzelle 100 ist eine Einheit, die elektrische Leistung basierend auf einer elektrochemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt, welche jeweils ein Reaktionsgas sind, und fungiert als eine elektrische Leistungsquelle des Brennstoffzellensystems 10. Die Brennstoffzelle 100 ist durch Aufeinanderschichten einer Mehrzahl von Einzelzellen gebildet. Jede Einzelzelle ist ein Leistungserzeugungselement, das imstande ist, von selbst elektrische Leistung zu erzeugen, und beinhaltet einen Membran-Elektroden/Gasdiffusionsschicht-Verbundkörper, der aus einem Membran-Elektroden-Verbundkörper einschließlich einer Elektrolytmembran mit Gasdiffusionsschichten, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Membran-Elektroden-Verbundkörpers vorgesehen sind, und Separatoren, die auf gegenüberliegenden Außenseiten des Membran-Elektroden-/Gasdiffusionsschicht-Verbundkörpers vorgesehen sind, gebildet ist. Die Elektrolytmembran ist aus einer Festpolymer-Dünnmembran gebildet, die in einem feuchten Zustand, in dem die Elektrolytmembran Wasser enthält, gute Protonenleitfähigkeit zeigt. Die Brennstoffzelle 100 kann einen einer Vielzahl von Typen einsetzen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Brennstoffzelle 100 eine Brennstoffzelle vom Festpolymertyp. Die Brennstoffzelle 100 ist über FC-Ausgabeverdrahtungsleitungen FDC mit dem Brennstoffzellenwandler 110 verbunden.
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Der Reaktionsgaszuführmechanismus 102 beinhaltet einen Brenngaszuführabschnitt, einen Oxidationsgaszuführabschnitt und einen Kühlmittelzuführabschnitt. Der Brenngaszuführabschnitt führt der Anode der Brennstoffzelle 100 Wasserstoff zu, welcher ein Brenngas (auch „Anodengas“ genannt) ist. Der Oxidationsgaszuführabschnitt führt der Kathode der Brennstoffzelle 100 sauerstoffhaltige Luft zu, welche ein Oxidationsgas (auch „Kathodengas“ genannt) ist. Der Kühlmittelzuführabschnitt führt einem Kühlmittelkanal der Brennstoffzelle 100 ein Kühlmedium (z.B. Kühlwasser) zu. Es erfolgt keine Darstellung oder Beschreibung der Zuführabschnitte. Der Luftkompressor 104 ist Teil des Oxidationsgaszuführabschnitts und führt der Kathode der Brennstoffzelle 100 Luft zu.
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Der Brennstoffzellenwandler 110 ist ein Hochsetzsteller und führt einen Hochsetzvorgang des Hochsetzens der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 auf eine Sollspannung durch. Der Brennstoffzellenwandler 110 beinhaltet eine Drosselspule und ein Schaltelement, welche nicht gezeigt sind, und das Schaltelement steuert die Leitung von Elektrizität zu der Drosselspule. Magnetische Energie, die während des Einschaltzeitraums des Schaltelements in der Drosselspule akkumuliert wird, dient als Induktionsspannung während des Ausschaltzeitraums des Schaltelements. Die Induktionsspannung wird der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 hinzugefügt, und die resultierende Spannung wird ausgegeben. Somit wird die Hochsetzoperation bewerkstelligt. Der Brennstoffzellenwandler 110 führt somit den Schaltvorgang zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 durch. Der Brennstoffzellenwandler 110 ist über Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH zu dem Motorinverter 150 und dem Luftkompressorwandler 160 elektrisch parallelgeschaltet.
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Die Sekundärbatterie 120 fungiert zusammen mit der Brennstoffzelle 100 als eine elektrische Leistungsquelle des Brennstoffzellensystems 10. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Sekundärbatterie 120 aus einer Lithium-Ionen-Batterie gebildet. In anderen Ausführungsformen kann die Sekundärbatterie 120 eine Bleibatterie, eine Nickel-Cadmium-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder eine Batterie irgendeines anderen Typs sein. Die Sekundärbatterie 120 ist über Niederspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCL mit dem Sekundärbatteriewandler 130 elektrisch verbunden.
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Der Sekundärbatteriewandler 130 ist ein Hochsetz-/Tiefsetzsteller und weist eine zu der Konfiguration des Brennstoffzellenwandlers 110 ähnliche Konfiguration auf. Der Sekundärbatteriewandler 130 ist über die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH zu dem Brennstoffzellenwandler 110/dem Motorinverter 150 und dem Luftkompressorinverter 160 elektrisch parallelgeschaltet. Der Sekundärbatteriewandler 130 passt die Spannung über den Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH an, welche eine Eingangsspannung zu dem Motorinverter 150 und dem Luftkompressorinverter 160 ist, um die Sekundärbatterie 120 aufzuladen/zu entladen.
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Der Sekundärbatteriewandler 130 wandelt die Ausgangsspannung der Sekundärbatterie 120 um und gibt die elektrische Leistung der Sekundärbatterie 120 an die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH aus, wenn die aus dem Brennstoffzellenwandler 110 ausgegebene elektrische Leistung niedriger ist als die Sollausgabeleistung. Die elektrische Ausgabeleistung der Sekundärbatterie 120 wird dem Fahrmotor 220 und dem Luftkompressor 104 über den Motorinverter 150 und den Luftkompressorinverter 160 zugeführt. Wenn hingegen der Fahrmotor 220 regenerative elektrische Leistung erzeugt, wandelt der Sekundärbatteriewandler 130 die Spannung der regenerativen elektrischen Leistung um und gibt die regenerative elektrische Leistung an die Niederspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCL aus. Der Sekundärbatteriewandler 130 kann die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 umwandeln und kann die elektrische Ausgabeleistung der Brennstoffzelle 100 an die Niederspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCL ausgeben. Infolgedessen kann die elektrische Ausgabeleistung der Brennstoffzelle 100 die Sekundärbatterie 120 aufladen und kann der Hilfseinheit 140 zugeführt werden. Der Sekundärbatteriewandler 130 kann eine von der Konfiguration des Brennstoffzellenwandlers 110 verschiedene Konfiguration aufweisen.
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In dem Zustand, in dem die aus dem Brennstoffzellenwandler 110 ausgegebene elektrische Leistung niedriger ist als die Sollausgabeleistung, beinhalten denkbare Fälle, in denen die elektrische Ausgabeleistung der Sekundärbatterie 120 verwendet wird, die folgenden Fälle:
- - einen Fall, in dem das Fahrzeug vorab so eingestellt wird, dass es nicht basierend auf der elektrischen Ausgabeleistung der Brennstoffzelle 100, sondern basierend auf der elektrischen Ausgabeleistung der Sekundärbatterie 120 fährt (nachstehend auch „Elektrofahrzeug(EV)-Fahrt“ genannt), wie später beschrieben wird; und
- - einen Fall, in dem während des Betriebs der Brennstoffzelle 100 (während des Vorgangs der Erzeugung elektrischer Leistung) die elektrische Ausgabeleistung der Brennstoffzelle 100 zeitweise beschränkt wird (nachstehend auch „Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle 100“ genannt), um eine geeignete Steuerung in dem Brennstoffzellensystem 10 aufrechtzuerhalten und es der Brennstoffzelle 100 zu erlauben, weiterhin elektrische Leistung zu erzeugen.
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Die Ausgabe der Brennstoffzelle 100 wird beispielsweise dann zeitweise beschränkt, wenn die Temperatur des Kühlwassers steigt, wenn die Temperatur irgendeines einer Vielzahl von Teilen des Brennstoffzellensystems 10 steigt, wenn die Spannung über einer Einzelzelle abnimmt (wenn die Zufuhr der Reaktionsgase vorübergehend ausfällt), und wenn irgendeine einer Vielzahl anderer, im Voraus angenommener Abnormitäten erfasst wird.
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Die Hilfseinheit 140 ist eine Hilfseinheit, die zum Betreiben der Brennstoffzelle 100 verwendet wird, und bildet einen Teil des Reaktionsgaszuführmechanismus 102. Die Hilfseinheit 140 ist mit den Niederspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCL elektrisch verbunden und arbeitet durch Verbrauch der elektrischen Leistung, die den Niederspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCL zugeführt wird. Die Hilfseinheit 140 beinhaltet beispielsweise eine Wasserstoffzirkulationspumpe, die Wasserstoff als das Anodengas zu der Brennstoffzelle 100 zirkuliert, eine Kühlwasserpumpe als einen Kühler, der die Brennstoffzelle 100 kühlt, und andere Komponenten.
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Der Motorinverter 150 wandelt die elektrische Gleichstromleistung, die von der Brennstoffzelle 100 und der Sekundärbatterie 120 über die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH zugeführt wird, in Dreiphasenwechselstrom um. Der Motorinverter 150 ist mit dem Fahrmotor 220, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist, elektrisch verbunden und versorgt den Fahrmotor 220 mit dem Dreiphasenwechselstrom. Der Motorinverter 150 wandelt ferner die von dem Fahrmotor 220 erzeugte regenerative elektrische Leistung in elektrische Gleichstromleistung um und gibt die elektrische Gleichstromleistung an die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH aus. Der Luftkompressorinverter 160 wandelt die von der Brennstoffzelle 100 und der Sekundärbatterie 120 über die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH zugeführte elektrische Gleichstromleistung auch in Dreiphasenwechselstrom um. Der Luftkompressorinverter 160 ist mit dem Luftkompressor 104 elektrisch verbunden und versorgt den Luftkompressor 104 mit dem Dreiphasenwechselstrom.
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Die PM-Steuereinheit 170 steuert die Wirkungsweise jedes Abschnitts des Brennstoffzellensystems 10. Die PM-Steuereinheit 170 überwacht und steuert die Wirkungsweise jeder der Vielzahl von Steuereinheiten, wie etwa der FC-Steuereinheit 180, der FDC-Steuereinheit 190 und der MG-Steuereinheit 200, um die Wirkungsweise jedes Abschnitts des Brennstoffzellensystems 10 zu steuern.
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Die PM-Steuereinheit 170 überträgt ein Signal, das einen Ausgabewert repräsentiert, dessen Erzeugung von der Brennstoffzelle 100 angefordert wird (nachstehend auch „FC-Ausgabeanforderung“ genannt), an die FC-Steuereinheit 180 in Übereinstimmung mit einer Drosselöffnung, die eine Fahrzeuggeschwindigkeitsanpassungsanweisung repräsentiert, welche von einer in dem Fahrzeug vorgesehenen Drossel 210 angenommen wird. Die von der Drossel 210 angenommene Drosselöffnung ist das Verhältnis (%) zwischen dem tatsächlichen Betätigungsbetrag der Drossel 210 und dem Bereich, über den eine Betätigung der Drossel 210 erlaubt ist. Die Drosselöffnung wird in Übereinstimmung mit der Stärke eines Signals bestimmt, das mit einem nicht gezeigten Drosselsensor erfasst wird.
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Die PM-Steuereinheit 170 überträgt ein Signal, das den Brennstoffzellenwandler 110 veranlasst, elektrische Leistung gemäß der FC-Ausgabeanforderung auszugeben, an die FDC-Steuereinheit 190. Die PM-Steuereinheit 170 überträgt ein Signal, das den Luftkompressor 104 zum Betrieb in Übereinstimmung mit der FC-Ausgabeanforderung veranlasst, an die MG-Steuereinheit 200. Die PM-Steuereinheit 170 überträgt ein Drehmoment-repräsentierendes Signal, das den Betrieb des Fahrmotors 220 in Übereinstimmung mit der Drosselöffnung anfordert (nachstehend auch „Motordrehmomentanforderung“ genannt), an die MG-Steuereinheit 200.
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Die FC-Steuereinheit 180 steuert die Wirkungsweise des Reaktionsgaszuführmechanismus 102 derart, dass die Brennstoffzelle 100 in Übereinstimmung mit der empfangenen FC-Ausgabeanforderung arbeitet (elektrische Leistung erzeugt). Der Reaktionsgaszuführmechanismus 102 versorgt somit die Brennstoffzelle 100 in Übereinstimmung mit der FC-Ausgabeanforderung mit den Reaktionsgasen und kühlt die Brennstoffzelle 100.
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Die FC-Steuereinheit 180 verwendet Signale, die von der Vielzahl von Sensoren und der Zellenüberwachungsvorrichtung (nicht gezeigt) empfangen werden, zum Überwachen des Betriebszustands jedes Abschnitts des Brennstoffzellensystems 10 gemäß der Erzeugung elektrischer Leistung, die von der in dem Fahrzeug integrierten Brennstoffzelle 100 durchgeführt wird. Die FC-Steuereinheit 180 speichert die Historie des Betriebszustands jedes Abschnitts des Brennstoffzellensystems 10 gegebenenfalls in einer Fahrzeugsteuerungshistorie (bzw. RoB für engl. Record of Behavior, Aufzeichnung des Verhaltens) 182 in einem RAM, das als ein in der FC-Steuereinheit 180 vorgesehener Speicherabschnitt dient. Die FC-Steuereinheit 180 speichert beispielsweise den Inhalt der vorgenannten Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle 100 als die Historie in der Fahrzeugsteuerungshistorie. Die Fahrzeugsteuerungshistorie wird zur Wartung, Reparatur und für sonstige Leistungen in einer Werkstatt oder andernorts verwendet. Die Historie der Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle 100 wird später noch weiter beschrieben.
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Die FDC-Steuereinheit 190 steuert die Wirkungsweise des Brennstoffzellenwandlers 110 derart, dass der Brennstoffzellenwandler 110 elektrische Leistung gemäß der empfangenen FC-Ausgabeanforderung ausgibt. Der Brennstoffzellenwandler 110 gibt somit die elektrische Leistung gemäß der FC-Ausgabeanforderung an die Hochspannungs-Gleichstrom-Verdrahtungsleitungen DCH aus.
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Die MG-Steuereinheit 200 ist eine Hochspannungseinheits-Steuereinheit. Die MG-Steuereinheit 200 steuert die Wirkungsweise des Sekundärbatteriewandlers 130 und des Motorinverters 150 in Übereinstimmung mit dem Signal, das die von der PM-Steuereinheit 170 empfangene Drehmomentanforderung repräsentiert. Die MG-Steuereinheit 200 steuert die Wirkungsweise des Luftkompressorinverters 160 in Übereinstimmung mit dem empfangenen Signal zum Betreiben des Luftkompressors 104.
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Die PM-Steuereinheit 170 sowie die FC-Steuereinheit 180, die FDC-Steuereinheit 190 und die MG-Steuereinheit 200, welche von der PM-Steuereinheit 170 gesteuert werden, sind jeweils ein Computer einschließlich einer CPU, eines Speichers, wie etwa eines ROM und eines RAM, einer Schnittstelle und anderer Komponenten. Die Steuereinheiten arbeiten jeweils als eine Funktionssteuereinheit, welche die entsprechende oben beschriebene Funktion durch Ausführen von in dem Speicher gespeicherter Software durchführt.
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Der Fahrmotor 220 ist ein Elektromotor, der angetrieben wird, wenn die elektrische Leistung von der Brennstoffzelle 100 und der Sekundärbatterie 120 zugeführt wird. Wenn die Drossel 210 eine Geschwindigkeitsreduktionsanweisung annimmt, reduziert der Fahrmotor 220 das Drehmoment während eines Zeitraums, bis der Betrieb des Fahrmotors 220 in den Regenerationsbetrieb übergeht. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Drossel 210 die Geschwindigkeitsreduktionsanweisung annimmt, geht der Fahrmotor 220 von einem Leistungs-Fahrbetrieb in den Regenerationsbetrieb über, nachdem die Drosselöffnung null wird und dann ein festgelegter Zeitraum verstreicht. In anderen Ausführungsformen kann der Fahrmotor 220 von dem Leistungs-Fahrbetrieb in den Regenerationsbetrieb übergehen, wenn das Drehmoment auf einen Einstellwert oder darunter abnimmt.
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2 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess des Aufzeichnens der Historie der Beschränkung der Ausgabe der Brennstoffzelle 100 (nachstehend auch „Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess“ genannt) zeigt. Der Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess wird, nachdem der nicht gezeigte Ein/Aus-Schalter angeschaltet wird, so dass das Brennstoffzellensystem 10 (siehe 1) startet, und während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 10, bis der Ein/Aus-Schalter ausgeschaltet wird, so dass das Brennstoffzellensystem 10 stoppt, von der FC-Steuereinheit 180 kontinuierlich durchgeführt. In der vorliegenden Schrift kann der Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess als ein Teil eines Verfahrens zum Steuern des Brennstoffzellensystems gelten.
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Zuerst berechnet die FC-Steuereinheit 180 ein Drehmoment, dessen Erzeugung von dem Fahrmotor 220 angefordert wird (Motordrehmoment), basierend auf der Drosselöffnung Ao gemäß der Betätigung der Drossel 210 durch den Nutzer und berechnet dann einen angeforderten Ausgabewert, dessen Ausgabe von der Sekundärbatterie 120 oder der Brennstoffzelle (FC) 100 angefordert wird (Schritt S10). Die FC-Steuereinheit 180 beurteilt dann, ob irgendeines der vorgenannten Ereignisse, welche die Durchführung der Beschränkung der Ausgabeleistung der Brennstoffzelle 100 (nachstehend auch „FC-Ausgabebeschränkung“ genannt) bewirken, aufgetreten ist oder nicht und ob die FC-Ausgabebeschränkung gerade durchgeführt wird (Schritt S20).
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Falls kein Ereignis, das die FC-Ausgabebeschränkung bewirkt, aufgetreten ist, so dass die FC-Ausgabebeschränkung nicht durchgeführt wird, wird der Prozess in Schritt S10 wiederholt. In diesem Fall gibt die Brennstoffzelle 100 eine Ausgabe gemäß dem angeforderten Ausgabewert aus. In dem Fall hingegen, in dem irgendeines der Ereignisse, welche die FC-Ausgabebeschränkung bewirken, aufgetreten ist und die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, beurteilt die FC-Steuereinheit 180 ferner, ob die Differenz zwischen dem angeforderten Ausgabewert und dem beschränkten Wert der Ausgabe der Brennstoffzelle 100 (nachstehend auch „beschränkter Ausgabewert“ genannt), das heißt, einer unzureichenden Ausgabe, welche aus der FC-Ausgabebeschränkung resultiert, größer oder gleich einer vorab spezifizierten Toleranz ist (Schritt S30).
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Vorzugsweise werden als der angeforderte Ausgabewert, der beschränkte Ausgabewert und die Toleranz Werte verwendet, welche die Verhältnisse (%) eines angeforderten Ausgabewertes Preq, eines beschränkten Ausgabewertes Plmt und einer Toleranz Ptlr zu dem angeforderten Ausgabewert Preq oder Rpreq (=100%), Rplmt bzw. Rptlr repräsentieren. Das heißt, die FC-Steuereinheit 180 überprüft, ob die unzureichende Ausgabe, welche die Differenz zwischen dem angeforderten Ausgabewert Rpreq und dem beschränkten Ausgabewert Rplmt (Rpreq-Rplmt) ist, größer oder gleich der vorab spezifizierten Toleranz Rptlr ist. Die Toleranz Rptlr (Ptlr) repräsentiert einen Grenzwert, der wahrscheinlich bewirkt, dass der Nutzer nicht bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist, selbst wenn der angeforderte Ausgabewert Rpreq (Preq) kleiner als der beschränkte Ausgabewert Rplmt (Plmt) ist.
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Da der Grenzwert, der bewirkt, dass eine Person bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist, von einem Individuum zum anderen verschieden ist, wird die Toleranz Rptlr in Anbetracht des individuellen Unterschieds bevorzugt beispielsweise experimentell festgesetzt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die FC-Ausgabebeschränkungshistorie mit umso höherer Wahrscheinlichkeit gespeichert wird und mithin der Inhalt eines der anderen zuvor gespeicherten Ausgabebeschränkungsereignisse mit umso höherer Wahrscheinlichkeit gelöscht wird, je kleiner die festgelegte Toleranz Rptlr ist. Hingegen wird die FC-Ausgabebeschränkungshistorie mit umso höherer Wahrscheinlichkeit nicht gespeichert und mithin der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung mit umso höherer Wahrscheinlichkeit nicht als eine Historie gespeichert, selbst wenn der Nutzer tatsächlich bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist, je größer die festgesetzte Toleranz Rptlr ist. Die Toleranz Rptlr wird daher vorzugsweise in Anbetracht des Gleichgewichts zwischen den oben beschriebenen Ergebnissen festgesetzt. Generell dürften die meisten Nutzer dann, wenn die Ausgabe um mindestens 40% abnimmt, bemerken, dass etwas nicht stimmt, und die Toleranz Rptlr wird mithin bevorzugt beispielsweise auf einen der Werte innerhalb des durch 20%≤Rptlr≤40% ausgedrückten Bereichs festgesetzt.
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Sofern der unzureichende Ausgabebetrag (Rpreq-Rplmt) kleiner als die Toleranz Rptlr ist, dürfte der Nutzer wahrscheinlich nicht bemerken, dass die Ausgabe unzureichend ist, und das Speichern des Inhalts einer FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie dürfte eine niedrige Priorität besitzen. Daher werden in diesem Fall die Prozesse in Schritt S10 und S20 wiederholt. Hingegen überprüft in einem Fall, in dem der unzureichende Ausgabebetrag (Rpreq-Rplmt) größer oder gleich der Toleranz Rptlr ist, die FC-Steuereinheit 180, ob die Drosselöffnung Ao größer oder gleich einem Öffnungsschwellwert Ath (%) ist und der angeforderte Ausgabewert Preq größer oder gleich einem Ausgabeschwellwert Pth (kW) ist (Schritt S40).
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In einem Fall, in dem Ao<Ath oder Preq<Pth gilt, dürfte der Nutzer wahrscheinlich nicht bemerken, dass die Ausgabe unzureichend ist, und das Speichern des Inhalts einer FC-Ausgabebeschränkung dürfte eine niedrige Priorität besitzen. Daher wird in diesem Fall der Prozess in Schritt S10 wiederholt. Hingegen wird in einem Fall, in dem Ao≥Ath und Preq≥Pth gilt, davon ausgegangen, dass der Nutzer bemerkt hat, dass die Ausgabe unzureichend ist, und daher die Drossel 210 um einen großen Betrag niedergedrückt hat (siehe 1). Daher wird in diesem Fall der Inhalt der durchgeführten FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie in einer Fahrzeugsteuerungshistorie (RoB) 182 gespeichert (siehe 1) (Schritt S50), und das System arbeitet in einem Standby-Zustand bzw. Bereitschaftszustand, bis die FC-Ausgabebeschränkung aufgehoben ist (Schritt S60). Wenn die FC-Ausgabebeschränkung aufgehoben ist, kehrt die FC-Steuereinheit 180 zu dem Prozess in Schritt S10 zurück.
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Der in der Fahrzeugsteuerungshistorie (RoB) 182 gespeicherte Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung enthält Daten, die eine angenommene Ursache für die Ausgabebeschränkung und den Betriebszustand jedes Abschnitts des Brennstoffzellensystems bei Eintreten der Ausgabebeschränkung repräsentieren, das heißt, eine Vielzahl von Daten, die zum Erfassen des Betriebszustands des Brennstoffzellensystems erforderlich sind. Die Vielzahl von Daten, die zum Erfassen des Betriebszustands des Brennstoffzellensystems erforderlich sind, beinhalten beispielsweise die Temperatur des Brennstofftanks, die Strömungsrate, den Druck und die Temperatur der Reaktionsgase (Wasserstoff, Luft), die Betriebszustände der Vielzahl von Ventilen sowie Daten, die von der Vielzahl von Sensoren erhalten werden, wie etwa die Drehzahlen und andere Betriebszustände des Luftkompressors und der Wasserstoffpumpe.
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3 ist ein beschreibendes Diagramm, das die Einstellungen des Öffnungsschwellwertes Ath der Drosselöffnung Ao und des Ausgabeschwellwertes Pth des angeforderten Ausgabewertes Preq zeigt. 3 zeigt einen Graphen, der die Relation zwischen der Drosselöffnung Ao und der FC-Ausgabe Pfc der Brennstoffzelle 100 während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 10 darstellt. Die gestrichelte Gerade stellt eine theoretische Relation dar, bei der sich die FC-Ausgabe Pfc proportional zu der Drosselöffnung Ao derart verändert, dass sich die FC-Ausgabe Pfc von 0 kW auf Pmax (kW) verändert, wenn sich die Drosselöffnung Ao von 0% auf 100% verändert.
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Über den Bereich der Drosselöffnung Ao von 0% bis Aev (%) wird das aktuelle Brennstoffzellensystem 10 in einer Region (C1) betrieben, in der die FC-Ausgabe Pfc, welche dem Fahrmotor 220 von der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird, 0 kW beträgt, so dass das Fahrzeug im EV-Fahrmodus betrieben wird. In diesem Fall stammt die dem Fahrmotor 220 zugeführte elektrische Leistung aus der Sekundärbatterie 120. Hingegen gibt die Brennstoffzelle 100, wenn sie in einem Nulllastzustand betrieben wird (wenn der Ausgangsstrom 0 A beträgt), eine Hochpotentialspannung (auch „Leerlaufspannung“ genannt) aus, und daher ist eine Schädigung der Elektroden und der Elektrolytmembran jeder Einzelzelle wahrscheinlich. Um den Leerlaufspannungszustand der Brennstoffzelle 100 auch bei der EV-Fahrt zu verhindern, kann in manchen Fällen eine Hochpotentialvermeidungssteuerung basierend auf der Erzeugung elektrischer Leistung durchgeführt werden, bei der einer sehr geringfügigen Last elektrische Leistung zugeführt wird (auch „Erzeugung sehr geringfügiger elektrischer Leistung“ genannt).
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Bei dem aktuellen Brennstoffzellensystem 10 kann in manchen Fällen die Hochpotentialvermeidungssteuerung für die Brennstoffzelle 100 basierend auf der Erzeugung sehr geringfügiger elektrischer Leistung durchgeführt werden, um den Leerlaufspannungszustand zu unterbinden, und zwar auch während des von dem Fahrmotor 220 durchgeführten Regenerationsvorgangs, wenn das Fahrzeug bergab fährt oder verzögert, wobei die Drosselöffnung Ao auf 0% gesetzt ist, oder im stationären Zustand des Fahrzeugs.
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Mithin wird während des Regenerationsvorgangs bei der auf 0% gesetzten Drosselöffnung Ao oder in dem stationären Zustand des Fahrzeugs die Brennstoffzelle 100 in einer Region (C2) betrieben, in der die FC-Ausgabe Pfc bei der Hochpotentialvermeidungssteuerung von 0 kW bis Pa0 (kW) reicht.
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Mithin verändert sich während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 10 die Relation zwischen der Drosselöffnung Ao und der FC-Ausgabe Pfc der Brennstoffzelle 100 innerhalb der schraffierten Region in 3. Der Wert Aev (%) der Drosselöffnung Ao, welcher die EV-Fahrt erlaubt, und der Wert Pa0 (kW) der FC-Ausgabe Pfc bei der Drosselöffnung Ao = 0% werden beispielsweise folgendermaßen festgesetzt:
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4 zeigt Graphen, die ein Beispiel für ein Motorleistungskennfeld veranschaulichen, das die Leistung des Fahrmotors 220 für jede Drosselöffnung Ao darstellt. Wie in 4 gezeigt, wird beispielsweise unter der Annahme, dass der Bereich der Motorleistung von 0kW bis Pev (kW) derjenige Bereich ist, über den die EV-Fahrt basierend auf der Sekundärbatterie 120 (siehe 1) erlaubt ist, die Drosselöffnung Ao, welche die EV-Fahrt erlaubt, auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0% bis Aev (%) gesetzt, was eine Fahrt innerhalb des Motorleistungsbereichs kleiner oder gleich Pev bewirkt. Da in dem in 4 gezeigten Beispiel die Drosselöffnung Aev (%), die eine Fahrt innerhalb des Motorleistungsbereichs kleiner oder gleich Pev bewirkt, ein Wert zwischen 20% und 30% ist, wird Aev beispielsweise auf 20% gesetzt.
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Der Wert Pa0 (kW) der FC-Ausgabe Pfc bei der Drosselöffnung Ao = 0% wird auf die elektrische Ausgabeleistung gesetzt, die durch die unter der Hochpotentialvermeidungssteuerung durchgeführte Erzeugung sehr geringfügiger elektrischer Leistung erzeugt wird, wie oben beschrieben.
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In 3 ist die Region, die von einer Kurve Lc umgeben ist, welche den Wert Aev der Drosselöffnung Ao mit dem Wert Pa0 der FC-Ausgabe Pfc verbindet, eine Region, in der in manchen Fällen die oben beschriebene Erzeugung sehr geringfügiger elektrischer Leistung für die Hochpotentialvermeidungssteuerung bei der EV-Fahrt, der Regenerationsvorgang und der stationäre Zustand erfolgen können. Auch die oben beschriebene FC-Ausgabebeschränkung kann mitunter in dieser Region Rea erfolgen. Beispielsweise kann die FC-Ausgabebeschränkung mitunter erfolgen, wenn aufgrund einer Ableitungsstörung vorübergehend und zeitweise die Versorgung mit Wasserstoff oder die Versorgung mit Sauerstoff ausfällt und damit die Spannung über jeder Einzelzelle auf einen negativen Wert abfällt.
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In der Region Rea, bei der es sich um die Region handelt, in der (i) die EV-Fahrt erfolgt, bei der keine Leistung aus der Brennstoffzelle
100 zugeführt wird, oder (ii) die Drosselöffnung Ao null beträgt, wie oben beschrieben, ist es jedoch wahrscheinlich, dass der Nutzer selbst dann nicht bemerkt, dass etwas nicht stimmt, wenn die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird. Mithin wird angenommen, dass die Region Rea eine Region ist, in der der Inhalt der durchgeführten FC-Ausgabebeschränkung nicht als eine Historie gespeichert zu werden braucht. Mithin wird in dem Fall, in dem Ao<Aev und Preq<Pa0 gilt, grundsätzlich angenommen, dass selbst dann, wenn die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, der Inhalt derselben nicht als eine Historie gespeichert zu werden braucht.
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Da jedoch der Grenzwert Aev der Drosselöffnung Ao, welche der EV-Fahrt entspricht, und der Grenzwert Pa0 des angeforderten Ausgabewertes
Preq, welcher der Drosselöffnung Ao von 0% zugeordnet ist, jeweils ein Einstellwert sind, finden eine Variation oder andere Faktoren des Grenzwertes keinerlei Berücksichtigung. Mithin wird als der Öffnungsschwellwert Ath der Drosselöffnung Ao, welche die EV-Fahrt erlaubt, vorzugsweise ein Wert festgesetzt, der kleiner als der Wert Aev ist, der als die Drosselöffnung Ao festgesetzt ist, welche die EV-Fahrt erlaubt. Auch wird als der Ausgabeschwellwert Pth des angeforderten Ausgabewertes
Preq, der durch die Ausgabeanforderung des Nutzers bestimmt wird, vorzugsweise ein Wert festgesetzt, der größer als die festgesetzte elektrische Ausgabeleistung Pa0 ist, die von der Erzeugung sehr geringfügiger elektrischer Leistung bei der Hochpotentialvermeidungssteuerung erzeugt wird. Mithin überprüft die FC-Steuereinheit
180 in Schritt
S40 in
2, ob die Drosselöffnung Ao größer oder gleich dem Öffnungsschwellwert Ath (%) ist, und ob der angeforderte Ausgabewert
Preq größer oder gleich dem Ausgabeschwellwert Pth (kW) ist. Da in dem in
4 gezeigten Beispiel Aev ein Wert zwischen 20% und 30% ist, wird der Öffnungsschwellwert Ath vorzugsweise auf einen Wert innerhalb des durch 0%<Ath≤20% ausgedrückten Bereichs festgesetzt. In einem Fall, in dem Pa0 beispielsweise von etwa
7 bis
8 kW reicht, wird der Ausgabeschwellwert Pth vorzugsweise auf einen Wert innerhalb des durch Pa0 (kW) < Pth ≤ (Pmax/10) (kW) ausgedrückten Bereichs festgesetzt. Beispielsweise können Ath und Pth folgendermaßen festgesetzt werden: Ath=10% und Pth=10 kW.
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5 ist ein beschreibendes Diagramm, das ein beispielhaftes Ergebnis des in 2 gezeigten Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozesses zeigt. 5 zeigt einen Graphen, der, wie im Fall von 3, die Relation zwischen der Drosselöffnung Ao und der FC-Ausgabe Pfc der Brennstoffzelle 100 während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 10 darstellt.
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In einem in 5 gezeigten Zustand ST1, in dem die Drosselöffnung Ao kleiner als Ath ist oder der angeforderte Ausgabewert Preq kleiner als Pth ist, wird selbst dann, wenn die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird (Ja in Schritt S20 in 2), der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung nicht in der Fahrzeugsteuerungshistorie RoB gespeichert (Nein in Schritt S40 in 2). In einem Fall hingegen, in dem die FC-Ausgabebeschränkung in dem Zustand ST1 durchgeführt wird und der Nutzer bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist, drückt der Nutzer die Drossel 210 um einen größeren Betrag nieder, so dass der Zustand ST1 veranlasst wird, in einen Zustand ST2 in 5 überzugehen. Die FC-Steuereinheit 180 bestimmt, dass der Zustand ST1 in den Zustand ST2 übergegangen ist, wenn die FC-Steuereinheit 180 in Schritt S30 in 2 bestimmt, dass (Rpreq-Rplmt) größer oder gleich Rptlr ist. Infolge des Übergangs in den Zustand ST2 wird ein Zustand ST3 erreicht, und in einem Fall, in dem die FC-Steuereinheit 180 bestimmt, dass die Drosselöffnung Ao größer oder gleich Ath ist und der angeforderte Ausgabewert Preq größer oder gleich Pth ist (Ja in Schritt S40 in 2), wird der Inhalt der durchgeführten FC-Ausgabebeschränkung in der Fahrzeugsteuerungshistorie RoB gespeichert (Schritt S50).
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Wie oben beschrieben, wird das Brennstoffzellensystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann gesteuert, wenn ein die FC-Ausgabebeschränkung bewirkendes Ereignis aufgetreten ist und die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, so dass der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung in dem Fall, in dem eine Ausgabeanforderung entsprechend der Betätigung der Drossel 210 durch den Nutzer wahrscheinlich erfüllt wird, nicht als eine Historie gespeichert wird (siehe S30 und S40 in 2). Infolgedessen kann selbst in dem Aspekt, in dem vergangene Historien gelöscht werden, wenn die Menge einer Mehrzahl von Informationen über die FC-Ausgabebeschränkung, die gespeichert werden sollten, größer als die Kapazität des Speichers ist, der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung, die wahrscheinlich dazu führt, dass der Nutzer bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist (Ja in S30 und Ja in S40 in 2), mit höherer Wahrscheinlichkeit als eine Historie behalten werden, statt gelöscht zu werden. Infolgedessen kann in einer Werkstatt oder an irgendeinem anderen Ort, an den der Nutzer das Fahrzeug gebracht hat, die von dem Nutzer bemerkte unzureichende Ausgabe ohne Weiteres bestätigt werden. Da ferner der als eine Historie hinterlassene Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung mit dem von dem Nutzer erkannten Problem (unzureichende Ausgabe) übereinstimmt, wird das Problem ohne Weiteres analysiert, womit ein Ergebnis der Analyse beispielsweise leicht zur Lösung des Problems beitragen kann.
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Andere Ausführungsformen
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(1) Wenn in dem Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess (siehe 2) in der oben beschriebenen Ausführungsform die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird (Ja in Schritt S20), handelt es sich bei dem Fall, bei dem die Differenz zwischen einem angeforderten Ausgabewert und einem beschränkten Ausgabewert (unzureichender Ausgabebetrag) größer oder gleich einer Toleranz ist (Ja in Schritt S30), um den Fall, in dem eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. In einem Fall, in dem die Bedingung erfüllt ist, während die Drosselöffnung Ao größer oder gleich dem Öffnungsschwellwert Ath (%) ist und der angeforderte Ausgabewert Preq größer oder gleich dem Ausgabeschwellwert Pth (kW) ist (Ja in Schritt S40), wird der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert (Schritt S50).
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Der Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess ist jedoch nicht auf den oben beschriebenen Prozess beschränkt, und ein Fall, in dem Schritt S30 weggelassen wird und nur die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, kann jener Fall sein, in dem die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess vorzugsweise Schritt S30 beinhaltet, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. In dem Fall, in dem die Differenz zwischen einem angeforderten Ausgabewert und einem beschränkten Ausgabewert (unzureichender Ausgabebetrag) kleiner als eine Toleranz ist, hat der Nutzer wahrscheinlich nicht bemerkt, dass die Ausgabe unzureichend ist. Mithin ist es selbst in dem Fall, in dem die FC-Ausgabebeschränkung durchgeführt wird, bei der Konfiguration, bei der der Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess Schritt S30 beinhaltet, wahrscheinlicher, dass der Inhalt der durchgeführten FC-Ausgabebeschränkung nicht als eine Historie gespeichert werden darf. Der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung in dem Fall, in dem der Nutzer wahrscheinlich bemerkt hat, dass die Ausgabe unzureichend ist, und eine Ausgabeanforderung ausgegeben hat, kann mithin mit höherer Wahrscheinlichkeit als eine Historie hinterlassen werden, womit die Situation, in der der Nutzer bemerkt, dass etwas nicht stimmt, mit höherer Wahrscheinlichkeit verbessert werden kann.
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Ferner können als der Fall, in dem die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ein Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einem vorab spezifizierten Schwellwert ist, ein Fall, in dem eine Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einem vorab spezifizierten Schwellwert ist, und andere Fälle herangezogen werden.
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(2) Wenn in dem Ausgabebeschränkungshistorien-Aufzeichnungsprozess (siehe 2) in der oben beschriebenen Ausführungsform der Inhalt einer durchgeführten FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie in der Fahrzeugsteuerungshistorie (RoB) 182 (siehe 1) gespeichert wird (Schritt S50), arbeitet das System in dem Bereitschaftszustand, bis die FC-Ausgabebeschränkung aufgehoben ist (Schritt S60), und die Prozesse in Schritt S10 bis S50 werden nicht ausgeführt, was jedoch nicht notwendigerweise so sein muss, und die nachstehend beschriebenen Prozesse können ausgeführt werden.
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Nachdem der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert wurde (Schritt S50) und nachdem ein fester Zeitraum in dem Bereitschaftszustand verstrichen ist, kann die FC-Steuereinheit 180 zu Schritt S10 zurückkehren und die Prozesse in Schritt S10 sowie die folgenden Schritte wiederholen, um den Inhalt der gleichen FC-Ausgabebeschränkung nicht wiederholt als eine Historie zu speichern.
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Ferner können, bis die FC-Ausgabebeschränkung aufgehoben ist (Nein in Schritt S60) und wann immer der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert wird (Schritt S50), die Werte des Öffnungsschwellwertes Ath und des Ausgabeschwellwertes Pth (siehe 3 und 5) in größere Werte geändert werden, und nur in einem Fall, in dem die Bedingung von Schritt S40 immer noch erfüllt ist, kann der Inhalt der FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie gespeichert werden. Die oben beschriebenen Prozesse können verhindern, dass der Inhalt der gleichen FC-Ausgabebeschränkung wiederholt gespeichert wird, und können in einem Fall, in dem sich der Zustand der Ausgabebeschränkung verändert, ein Speichern einer Veränderung des Zustands der FC-Ausgabebeschränkung als eine Historie erlauben.
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Der Prozess in Schritt
S60 kann entfallen. In diesem Fall wird der Inhalt der gleichen FC-Ausgabebeschränkung mit höherer Wahrscheinlichkeit als eine Historie gespeichert als in dem Fall, in dem Schritt
S60 nicht entfällt, jedoch kann der Inhalt einer FC-Ausgabebeschränkung in dem Fall, in dem Ao<Ath und Preq<Pth gilt, mit höherer Wahrscheinlichkeit nicht als eine Historie gespeichert werden (Nein in
S40), und die Inhalte der FC-Ausgabebeschränkung, die gespeichert werden sollten, können mit höherer Wahrscheinlichkeit behalten werden.
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In einem Aspekt speichert die Steuereinheit den Inhalt der durchgeführten Ausgabebeschränkung in einem Fall nicht als eine Historie, in dem eine vorab spezifizierte Bedingung erfüllt ist, während die Drosselöffnung gleich dem Öffnungsschwellwert ist und die Ausgabeanforderung gleich dem Ausgabeschwellwert ist. In einem anderen Aspekt speichert die Steuereinheit den Inhalt der durchgeführten Ausgabebeschränkung in einem Fall als eine Historie, in dem die vorab spezifizierte Bedingung erfüllt ist, während die Drosselöffnung größer als der Öffnungsschwellwert ist und die Ausgabeanforderung größer als der Ausgabeschwellwert ist.
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(3) Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurden unter Bezugnahme auf das in einem Fahrzeug integrierte Brennstoffzellensystem beschrieben, doch muss es sich dabei nicht notwendigerweise um ein solches handeln, und die Ausführungsformen sind auch auf ein Brennstoffzellensystem anwendbar, das in ein bewegtes Objekt wie etwa ein Schiff und ein Flugzeug integriert ist, welche elektrische Leistung als die Antriebsquelle verwenden.
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Die Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, die Beispiele und Modifikationen beschränkt, sondern ist durch eine Vielzahl anderer Konfigurationen implementierbar, ohne dass vom Umfang der Offenbarung abgewichen wird. Beispielsweise können die technischen Merkmale der Ausführungsform, der Beispiele und der Modifikationen, welche den technischen Merkmalen jedes der in KURZFASSUNG beschriebenen Aspekte entsprechen, geeignet ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen, oder um einen Teil oder alle der oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen. Ein jedes der technischen Merkmale kann geeignet entfallen, sofern das technische Merkmal hierin nicht als wesentlich beschrieben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012009406 [0002]
- JP 2011249078 [0002]
