DE102019101829A1 - Steuerungseinrichtung, steuerungsverfahren und nicht-flüchtiges computerlesbares medium - Google Patents

Steuerungseinrichtung, steuerungsverfahren und nicht-flüchtiges computerlesbares medium Download PDF

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Abstract

Eine Steuerungseinrichtung umfasst einen Sollwertbeschaffungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollwert eines Steuerungsbetrag pro vorbestimmtem Berechnungszyklus zu beschaffen, einen Steuerungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, das Steuerungsziel unter Verwendung des beschafften Sollwerts zu steuern, einen Sollglättungswertberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollglättungswert zu berechnen, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist, und einen Zustandsbestimmungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine erste Differenz zu berechnen, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, um zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-30556 , eingereicht am 23. Februar 2018, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit eingeschlossen ist.
  • HINTERGRUND
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungseinrichtung, die eine Steuerungszieleinrichtung steuert.
  • STAND DER TECHNIK
  • In einem Brennstoffzellensystem werden verschiedene Einrichtungen bezüglich der Leistungserzeugung einer Brennstoffzelle verwendet. Spezielle Beispiele davon umfassen eine Einrichtung, die zum Zuführen eines Reaktionsgases verwendet wird, eine Einrichtung, die zum Ausstoßen eines Abgases verwendet wird, und eine Einrichtung, die zur Zirkulation eines Kühlmediums verwendet wird. Als die Einrichtung, die zum Zuführen eines Reaktionsgases verwendet wird, ist zum Beispiel ein Injektor anwendbar, der Wasserstoffgas als ein Brenngas und Ähnliches einspritzt. Während die Öffnungsgrade von Ventilen, die in dem Zuführpfad und dem Ausstoßpfad des Wasserstoffgases vorhanden sind, konstant gehalten werden, wird der Betrag an Wasserstoffgas, der durch den Injektor eingespritzt wird, gesteuert, und somit ist es möglich, einen Druck auf einer Anodenseite anzupassen. Wenn die Menge an eingespritztem Wasserstoffgas geändert wird, wird der Druck auf der Anodenseite von einem vorübergehenden Zustand in einen dauerhaften Zustand geändert. Die Änderung des Zustandes, wie vorstehend beschrieben, ist nicht auf den Druck auf einer Anodenseite beschränkt und ist bezüglich eines beliebigen Steuerungsbetrags, der durch die Operation einer Einrichtung, die in der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle involviert ist, geändert werden kann, allgemein bekannt. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2007-12548 offenbart, als ein Verfahren des Bestimmens, ob ein vorübergehender Zustand vorhanden ist, ein Verfahren des Berechnens eines Differenzwerts zwischen einer Anforderungsausgabe (Sollwert) für einen Brennstoffzellstapel und einer momentanen Ausgabe (Steuerungsbetrag) und des Bestimmens, dass sich der Brennstoffzellstapel in einem vorübergehenden Operationszustand befindet, wenn der Differenzwert gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
  • In dem Brennstoffzellensystem der Patentliteratur 1, wenn der Grad einer augenblicklichen Änderung geändert wird, während die Anforderungsausgabe geändert wird, zum Beispiel wenn der Fahrer eines Fahrzeugs, in dem das Brennstoffzellensystem installiert ist, den Betrag des Tretens auf ein Beschleunigerpedal während einer schnellen Beschleunigung leicht reduziert, wird die Anforderungsausgabe jedoch augenblicklich verringert und somit ist eine Differenz zwischen der Anforderungsausgabe und der momentanen Ausgabe gleich oder kleiner als der Schwellenwert, mit dem Ergebnis, dass fälschlicherweise bestimmt werden könnte, dass der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist.
  • Das Problem, bei dem fehlerhaft bestimmt wird, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist, ist bezüglich eines beliebigen Steuerungsbetrags, der durch die Operation einer Einrichtung, die bei der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle involviert ist, wie etwa der Druck auf der Anodenseite, wie vorstehend beschrieben, und die Strömungsrate von Kühlwasser, geändert werden könnte, allgemein bekannt. Weiterhin ist das Problem ebenso allgemein bekannt für den Zustand einer beliebigen Art eines Steuerungsbetrags, der durch die Operation einer beliebigen Art einer Steuerungszieleinrichtung unabhängig von einer Einrichtung, die bei der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle involviert ist, geändert werden könnte. Folglich ist es wünschenswert, eine Technologie bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, eine fehlerhafte Bestimmung dahingehend, ob der Steuerungsbetrag, der durch die Operation einer Steuerungszieleinrichtung geändert werden könnte, ein vorübergehender Zustand ist, zu unterdrücken.
  • KURZFASSUNG
  • [1] Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuerungseinrichtung zum Steuern einer Steuerungszieleinrichtung bereitgestellt. Die Steuerungseinrichtung umfasst: einen Sollwertbeschaffungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollwert eines Steuerungsbetrags pro vorbestimmten Berechnungszyklus zu beschaffen, wobei der Steuerungsbetrag gemäß einer Operation der Steuerungszieleinrichtung geändert wird; einen Steuerungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, das Steuerungsziel unter Verwendung des beschafften Sollwerts zu steuern; einen Sollglättungswertberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollglättungswert zu berechnen, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist; und einen Zustandsbestimmungsabschnitt der dazu konfiguriert ist, eine erste Differenz, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, zu berechnen, um zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  • In der Steuerungseinrichtung dieser Form wird der Sollwert verwendet, um den Sollglättungswert zu berechnen, und wenn die erste Differenz, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist, wohingegen, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist, bestimmt wird, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, mit dem Ergebnis, dass, im Vergleich mit einer Konfiguration, bei der, wie in der herkömmlichen Technologie, der Sollwert und der Steuerungsbetrag verglichen werden, es möglich ist, eine fehlerhafte Erfassung bezüglich dahingehend, ob der vorübergehende Zustand vorhanden ist, zu unterdrücken. Mit anderen Worten, da der Sollglättungswert ein Wert ist, bei dem die zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist, ist es unwahrscheinlich, dass eine schnelle Änderung, die auftritt, wenn der Grad einer Änderung in dem Sollwert für eine kurze Zeitperiode geändert wird und wieder zurückkehrt, als eine große Änderung erscheint, und somit ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl der vorübergehende Zustand vorhanden ist, zu unterdrücken.
  • (2) Die Steuerungseinrichtung des vorstehend beschriebenen Aspekts kann weiterhin aufweisen: einen Messwertbeschaffungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen gemessenen Wert bzw. Messwert des Steuerungsbetrags zu beschaffen; und einen Abnormalitätsbestimmungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Zustand einer Operation der Steuerungszieleinrichtung zu bestimmen. Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt kann eine zweite Differenz berechnen, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem beschafften Messwert ist. Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt kann bestimmen, dass der Zustand der Operation nicht der abnormale Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem vorübergehenden Zustand ist. Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt kann bestimmen, dass der Zustand einer Operation der abnormale Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem dauerhaften Zustand ist. In dem Brennstoffzellensystem gemäß diesem Aspekt, wenn die zweite Differenz kleiner als der zweite Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation nicht der abnormale Zustand ist, wenn die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem vorübergehenden Zustand ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, und wenn die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem dauerhaften Zustand ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation ein abnormaler Zustand ist, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, genau zu bestimmen, ob ein abnormaler Zustand vorhanden ist.
  • (3) In der Steuerungseinrichtung des vorstehend beschriebenen Aspekts kann der Sollglättungswert ein Wert sein, bei dem die erste Differenz, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als eine Differenz zwischen dem Steuerungsbetrag, wenn die Steuerungszieleinrichtung bei einer Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, und dem Sollwert ist. In der Steuerungseinrichtung gemäß diesem Aspekt ist der Sollglättungswert ein Wert, bei dem die erste Differenz, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als die Differenz zwischen dem Steuerungsbetrag, wenn die Steuerungszieleinrichtung bei der Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, und dem Sollwert ist, und somit ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl der Steuerungsbetrag tatsächlich der vorübergehende Zustand ist, zu unterdrücken.
  • (4) In der Steuerungseinrichtung des vorstehend beschriebenen Aspekts kann der Sollglättungswertberechnungsabschnitt den Sollglättungswert pro Berechnungszyklus unter Verwendung einer Berechnungsformel, die in der Formel (1) nachstehend angegeben ist, berechnen: Y ( n + 1 ) = Y ( n ) + [ Tg − Y ( n ) ] /K
    Figure DE102019101829A1_0001
    wobei Y (n+1) den Sollglättungswert in einem momentanen Berechnungszyklus darstellt, Y (n) den Sollglättungswert in einem vorhergehenden Berechnungszyklus darstellt, Tg den Sollwert in dem momentanen Berechnungszyklus darstellt, und K eine Konstante darstellt. In der Steuerungseinrichtung gemäß diesem Aspekt, ist es möglich, den Sollglättungswert einfach zu berechnen.
  • Die vorliegende Offenbarung kann in verschiedenen Aspekten realisiert werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung in Aspekten, wie etwa einem System, das eine Steuerungseinrichtung und eine Steuerungszieleinrichtung umfasst, einem Brennstoffzellensystem, das als das System dient, einem Fahrzeug, in dem ein Brennstoffzellensystem installiert ist, einem Steuerungsverfahren, einem Computerprogramm zum Realisieren des Steuerungsverfahrens, und einem Speichermedium, dass das Computerprogramm speichert, realisiert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems zeigt, das eine Steuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst;
    • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur einer Zustandsbestimmungsverarbeitung zeigt;
    • 3 ist ein darstellendes Diagramm, das zeitliche Änderungen in einem Sollwert und einem Sollglättungswert zeigt;
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur einer Verarbeitung zum Bestimmen eines abnormalen Zustands bzw. einer Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung zeigt;
    • 5 ist ein erklärendes Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens des Berechnens einer Glättungskonstante K;
    • 6 ist ein darstellendes Diagramm zum Darstellen des Verfahrens des Berechnens der Glättungskonstante K;
    • 7 ist ein darstellendes Diagramm, das den Sollwert, eine Obergrenze einer zeitlichen Änderung und eine zeitliche Änderung, die in 6 gezeigt ist, extrahiert und zeigt;
    • 8 ist ein darstellendes Diagramm, das den Sollwert, die Obergrenze einer zeitlichen Änderung und die zeitliche Änderung, die in 6 gezeigt ist, extrahiert und zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsbeispiele:
  • A1. Einrichtungskonfiguration:
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems 10 zeigt, das eine Steuerungseinrichtung 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst. Das Brennstoffzellensystem 10 ist in einem Fahrzeug als ein System zum Zuführen von elektrischer Leistung an einen Antriebsabschnitt 700 des Fahrzeugs installiert.
  • Der Antriebsabschnitt 700 verwendet die elektrische Leistung, die von dem Brennstoffzellensystem 10 zugeführt wird, um eine Leistung an die Vorderräder 751 und 752 zuzuführen. Zusätzlich zu den Vorderrädern 751 und 752 kann die Leistung an nicht dargestellte Hinterräder zugeführt werden. Der Antriebsabschnitt 700 umfasst ein Transaxle-Getriebe 720, zwei Motorgeneratoren 711 und 712, und zwei Antriebswellen 741 und 742. Das Transaxle-Getriebe 720 umfasst ein Getriebe 721, Drehwellen 722 und 723, eine Triebwelle 724 und ein Differenzialgetriebe 725. Die Motorgeneratoren 711 und 712 werden durch die elektrische Leistung, die von dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird, angetrieben, und erzeugen zur Zeit einer Verlangsamung eine regenerative Leistung und führen diese an das Brennstoffzellensystem 10 zu. Der Motorgenerator 711 ist durch die Drehwelle 722 mit dem Getriebe 721 verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Motorgenerator 712 mit der Drehwelle 722 mit dem Getriebe 721 verbunden. Das Getriebe 721 wandelt eine Antriebskraft, die von den Drehwellen 722 und 723 übertragen wird, in die Rotation einer Triebwelle 724 um. Das Differenzialgetriebe 725 ist mit der Triebwelle 724 und den Antriebswellen 741 und 742 verbunden. Das Differenzialgetriebe 725 wandelt die Drehung der Triebwelle 724 in die Drehung der Antriebswellen 741 und 742 um. Die Antriebswelle 741 ist mit dem Vorderrad 751 verbunden. Auf Ähnliche Weise ist die Antriebswelle 742 mit dem Vorderrad 752 verbunden. Wie vorstehend beschrieben, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die elektrische Leistung, die von dem Brennstoffzellensystem 10 (zwei Brennstoffzellenuntersysteme 10A und 10B, was nachstehend beschrieben wird) zugeführt wird, durch die Motorgeneratoren 711 und 712 in die Antriebskraft umgewandelt, und die Antriebskraft wird an die Vorderräder 751 und 752 übertragen.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst das erste Brennstoffzellenuntersystem 10A, das zweite Brennstoffzellenuntersystem 10B und eine Steuerungseinrichtung 800. Das erste Brennstoffzellenuntersystem 10A und das zweite Brennstoffzellenuntersystem 10B werden durch eine nicht dargestellte Hauptsteuerungseinrichtung gesteuert. Die Hauptsteuerungseinrichtung ist mit einer ECU (elektronische Steuerungseinheit), die mit einem Mikrocomputer gebildet ist, der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und eine Speichereinrichtung umfasst, konfiguriert, und wird ebenso als eine Haupt-ECU bezeichnet.
  • Das erste Brennstoffzellenuntersystem 10A und das zweite Brennstoffzellenuntersystem 10B weisen die gleiche Konfiguration auf. Folglich wird in der folgenden Diskussion das erste Brennstoffzellenuntersystem 10A detailliert beschrieben und wird eine detaillierte Beschreibung des zweiten Brennstoffzellenuntersystems 10B weggelassen. Die einzelnen Bestandteile des zweiten Brennstoffzellenuntersystems 10B werden durch Symbole identifiziert, die durch Austauschen von „A“ am Ende der Symbole der entsprechenden Bestandteile des ersten Brennstoffzellenuntersystems 10A mit „B“ erhalten werden.
  • Das erste Brennstoffzellenuntersystem 10A umfasst eine Brennstoffzelle 100A, ein Wasserstoffzufuhr-/-ausstoßsystem 300A, ein Luftzufuhr-/-ausstoßsystem 400A, ein Kühlsystem 500A, eine Leistungsversorgungsschaltung 600A und eine Sekundärbatterie 640A.
  • Die Brennstoffzelle 100A ist die Versorgungsquelle der elektrischen Leistung in dem ersten Brennstoffzellenuntersystem 10A und ist mit einer Brennstoffzelle der Art eines festen Polymers bzw. einer Festpolymerbrennstoffzelle konfiguriert. Die Brennstoffzelle 100A erzeugt eine elektrische Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff, das als ein Brenngas dient, und Sauerstoff, das als ein Oxidationsgas dient. Die Brennstoffzelle 100A kann anstelle der Brennstoffzelle der Art eines festen Polymers mit einer beliebigen Art einer Brennstoffzelle konfiguriert sein, wie etwa einer Brennstoffzelle der Art eines festen Oxids bzw. einer Festoxidbrennstoffzelle. Die Brennstoffzelle 100A weist eine Stapelstruktur auf, bei der eine Vielzahl von Zelleneinheiten, die nicht dargestellt sind, in Schichten gestapelt sind. Jede der Zelleneinheiten umfasst ein Membran-Elektrodenverbindungselement, bei der Elektroden auf beiden Oberflächen einer Elektrolytmembran angeordnet sind und ein Paar von Separatoren, zwischen denen das Membran-Elektroden-Verbindungselement angeordnet ist. In jeder der Zelleneinheiten, die die Brennstoffzelle 100A konfigurieren, sind eine Anode, zu der Wasserstoff durch die Elektrolytmembran zugeführt wird, und eine Kathode, zu der Luft zugeführt wird, gebildet.
  • Das Wasserstoffzufuhr-/ausstoßsystem 300A führt Wasserstoff an die Brennstoffzelle 100A zu und stößt ein Anodenabgas, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wird, nach außen aus. Das Wasserstoffzufuhr-/ausstoßsystem 300A umfasst einen Tank 390A, ein Hauptstoppventil 395A, einen Wasserstoffzufuhrpfad 310A, ein Druckreduzierungsventil 320A, einen Injektor 330A, einen Drucksensor 340A, einen Anodenabgasausstoßpfad 360A, einen Gas-Flüssigkeits- Abscheider 370A, einen Zirkulationsflusspfad 385A, eine Zirkulationspumpe 380A, ein Ablassventil 375A, einen Abgasablasspfad 378A.
  • Der Tank 390A speichert Wasserstoff bei hohem Druck. Der Tank 390A ist über das Hauptstoppventil 395A mit dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A verbunden. In dem ersten Brennstoffzellenuntersystem 10A kann jede der Vielzahl von Tanks 390A mit dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A verbunden sein. Der Wasserstoffzufuhrpfad 310A konfiguriert einen Gasströmungspfad zum Zuführen des Wasserstoffs in dem Tank 390A zu der Brennstoffzelle 100A. In dem Brennstoffzellensystem 10 kommunizieren der Wasserstoffzufuhrpfad 310A des ersten Brennstoffzellenuntersystems 10A und der Wasserstoffzufuhrpfad 310B des zweiten Brennstoffzellenuntersystems 10B miteinander durch einen Kommunikationspfad 312. Folglich wird Wasserstoff an die Brennstoffzelle 100A von dem Tank 390A des ersten Brennstoffzellenuntersystems 10A und dem Tank 390B des zweiten Brennstoffzellenuntersystems 10B zugeführt. Das Hauptstoppventil 395A steuert die Zufuhr und Unterbrechung des Wasserstoffs von dem Tank 390A. In dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A ist das Druckreduzierungsventil 320A zwischen dem Hauptstoppventil 395A und dem Injektor 330A angeordnet. Das Druckreduzierungsventil 320A reduziert einen hohen Druck (Primärdruck) auf der Seite des Tanks 390A auf einen voreingestellten niedrigen Druck (Sekundärdruck). Der Injektor 330A ist in dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A angeordnet und stößt das Sauerstoffgas, dessen Druck durch das Druckreduzierungsventil 320A verringert wurde, mit einer Strömungsrate entsprechend einer Anweisung von der Steuerungseinrichtung 800 aus. Der Drucksensor 340A ist in dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A auf der stromabwärtigen Seite des Injektors 330A und in der Umgebung der Brennstoffzelle 100A angeordnet und erfasst einen Druck in dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A. In dem ersten Brennstoffzellenuntersystem 10A wird der Druck, der durch den Drucksensor 340A erfasst wird, als ein Druck auf einer Anodenseite behandelt. Der Anodenabgasausstoßpfad 360A führt das Anodenabgas, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wurde, dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A zu. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A trennt von dem Anodenabgas, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wird und mit flüssigem Wasser vermischt ist, das flüssige Wasser und ein Unreinheitsgas, wie etwa Stickstoffgas. Der Zirkulationsströmungspfad 385A verbindet den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A und den Wasserstoffzufuhrpfad 310A miteinander. Dieser Verbindungsteil befindet sich zwischen dem Injektor 330A und dem Drucksensor 340A. Die Zirkulationspumpe 380A ist in dem Zirkulationsströmungspfad 385A angeordnet und führt das Anodenabgas nach der Trennung des flüssigen Wassers und dem Unreinheitsgas, wie etwa Stickstoffgas, das heißt, ein Gas, das Wasserstoff enthält, das nicht während der elektrochemischen Reaktion verwendet wird, an den Wasserstoffzufuhrpfad 310A zu. Das Ablassventil 375A ist mit dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A und dem Abgasauslasspfad 378A verbunden, um die Kommunikation und die Unterbrechung des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 370A und des Abgasablasspfads 378A zu steuern. Das Ablassventil 375A wird geöffnet, und somit wird das flüssige Wasser und das Unreinheitsgas, das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A getrennt wurde, durch den Abgasablasspfad 378A und einem Luftausstoßpfad 420A nach außen ausgestoßen.
  • Das Luftzufuhr-/-ausstoßsystem 400A führt eine Luft, die Sauerstoff enthält, der als ein Oxidationsgas dient, an die Brennstoffzelle 100A zu und stößt das Kathodenabgas, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wird, nach außen aus. Das Luftzufuhr-/-ausstoßsystem 400A umfasst einen Luftzufuhrpfad 410A, einen Luftkompressor 440A, einen Luftausstoßpfad 420A, einen Umleitungspfad 430A, ein Strömungsaufteilungsventil 450A und ein Druckanpassungsventil 460A.
  • Der Luftzufuhrpfad 410A konfiguriert den Strömungspfad der Luft, die der Brennstoffzelle 100A zugeführt wird. In dem Luftzufuhrpfad 410A sind der Luftkompressor 440A, ein Sensor, ein Ladeluftkühler, und Ähnliches, die in der Figur nicht gezeigt sind, angeordnet. Der Luftkompressor 440A ist in dem Luftzufuhrpfad 410A angeordnet, komprimiert Luft, und führt diese der Kathode der Brennstoffzelle 100A zu. Beispiele des Sensors und Ähnlichem, die vorstehend beschrieben sind, und die in der Figur nicht gezeigt sind, umfassen einen Temperatursensor, der eine Außentemperatur erfasst, einen Atmosphärendrucksensor, der einen Atmosphärendruck erfasst, einen Luftströmungsmesser, der die Strömungsrate von Luft erfasst, einen Drucksensor, der den Druck von Luft, die von dem Luftkompressor 440A zugeführt wird, erfasst, und einen Temperatursensor, der die Temperatur von Luft, die der Kathode der Brennstoffzelle 100A zugeführt wird, erfasst. Der Luftausstoßpfad 420A stößt Luft, die das Kathodenabgas ist, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wird, und Luft, die durch den Umleitungspfad 440A aufgeteilt ist, durch einen Schalldämpfer 470A nach außen aus. Der Umleitungspfad 430A veranlasst, dass der Luftzufuhrpfad 410A und der Luftausstoßpfad 420A miteinander kommunizieren. Das Strömungsaufteilungsventil 450A ist in dem Luftzufuhrpfad 410A angeordnet und mit dem Umleitungspfad 430A verbunden, und passt die Strömungsrate der Luft an die Brennstoffzelle 100A und den Umleitungspfad 430A an. Das Druckanpassungsventil 460A ist in dem Luftausstoßpfad 420A auf der Seite der Brennstoffzelle 100A mit Bezug auf den Verbindungsteil des Umleitungspfads 430A angeordnet. Das Druckanpassungsventil 460A passt den Druck der Kathode an.
  • Das Kühlsystem 500A leitet ein Kühlmittel durch einen Zirkulationspfad, der die Brennstoffzelle 100A umfasst, um die Temperatur der Brennstoffzelle 100A anzupassen. Das Kühlsystem 500A umfasst einen Kühlmittelzufuhrpfad 520A, einen Kühlmittelausstoßpfad 530A, einen Radiator 510A, einen Umleitungspfad 540A, ein Dreiwegeventil 560A und eine Kühlmittelpumpe 550A. Der Kühlmittelzufuhrpfad 520A führt ein Kühlwasser, dass als Kühlmittel dient, an die Brennstoffzelle 100A zu. Statt des Kühlwassers könnte ein Frostschutzmittel, wie etwa Ethylenglykol, Luft oder Ähnliches verwendet werden. Der Kühlmittelausstoßpfad 530A führt das Kühlmittel, das von der Brennstoffzelle 100A ausgestoßen wird, dem Radiator 510A zu. Der Radiator 510A gibt die Wärme des Kühlmittels ab. Der Umleitungspfad 540A veranlasst den Kühlmittelzufuhrpfad 520A und den Kühlmittelausstoßpfad 530A miteinander zu kommunizieren. Das Dreiwegeventil 560A passt die Strömungsrate des Kühlmittels zu dem Radiator 510A und dem Umleitungspfad 540A an. Die Kühlmittelpumpe 550A ist in dem Kühlmittelzufuhrpfad 520A angeordnet und zirkuliert das Kühlmittel. Das Kühlsystem 500A umfasst einen nicht dargestellten Ionenaustauscher und einen nicht dargestellten Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 600A umfasst einen nicht dargestellten Aufwärtswandler bzw. Hochsetzsteller, Aufwärts- und Abwärtswandler bzw. Hochsetz- und Tiefsetzsteller, einen Inverter, und Ähnliches, die mit der Brennstoffzelle 100A, dem Motorgenerator 711 und der Sekundärbatterie 640A entsprechend elektrisch verbunden sind. Die Leistungsversorgungsschaltung 600A führt eine elektrische Leistung, die von dem ersten Brennstoffzellenuntersystem 10A aus gegeben wird, an den Motorgenerator 711 zu. Die Leistungsversorgungsschaltung 600A führt ebenso an den Motorgenerator 711 eine elektrische Leistung zu, die durch eine elektrische Entladung der Sekundärbatterie 640A erhalten wird. Die Leistungsversorgungsschaltung 600A führt ebenso an die Sekundärbatterie 640A die regenerative Leistung, die von dem Motorgenerator 711 ausgegeben wird, und die elektrische Leistung, die von dem ersten Brennstoffzellenuntersystem 10A ausgegeben wird, zu.
  • Die Steuerungseinrichtung 800 steuert den Injektor 330A und einen Injektor 330B, die Steuerungszieleinrichtungen sind. Die Steuerungseinrichtung 800 ist mit einer ECU konfiguriert, wie die nicht dargestellte Hauptsteuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung 800 kann als ein Teil der Hauptsteuerungseinrichtung konfiguriert sein. Die Steuerungseinrichtung 800 umfasst einen Sollwertbeschaffungsabschnitt 810, einen Steuerungsabschnitt 820, einen Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830, einen Zustandsidentifizierungsabschnitt 840, einen Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 und einen Messwertbeschaffungsabschnitt 860. Der Sollwertbeschaffungsabschnitt 810, der Steuerungsabschnitt 820, der Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830, der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840, der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 und der Messwertbeschaffungsabschnitt 860 sind jeweils als Funktionsabschnitte konfiguriert, die durch die Ausführung von Steuerungsprogrammen, die im Voraus in der Speichereinrichtung gespeichert sind, durch eine nicht dargestellte CPU, die in der Steuerungseinrichtung 800 enthalten ist, funktionieren.
  • Der Sollwertbeschaffungsabschnitt 810 beschafft den Sollwert eines Drucks auf einer Anodenseite (nachstehend einfach als ein „Sollwert“ bezeichnet) pro vorbestimmtem Berechnungszyklus. Die Hauptsteuerungseinrichtung berechnet gemäß einer Anforderungsausgabe des Brennstoffzellensystems 10 die Sollwerte von Drücken auf der Anodenseite in den Brennstoffzellenuntersystemen 10A und 10B pro Berechnungszyklus. Die Anforderungsausgabe zu dem Brennstoffzellensystem 10 wird erhöht, wenn zum Beispiel der Betrag eines Tretens auf ein Beschleunigerpedal durch den Fahrer des Fahrzeugs erhöht wird. Dann werden in diesem Fall die Sollbeträge erhöht. Eine Konfiguration kann eingesetzt werden, bei der in den einzelnen Brennstoffzellenuntersystemen 10A und 10B Steuerungseinrichtungen (nachstehend als „FC-Steuerungseinrichtungen“ bezeichnet) bereitgestellt sind, und bei der die FC-Steuerungseinrichtungen die Sollwerte der Drücke auf der Anodenseite in den Brennstoffzellenuntersystemen 10A und 10B pro Berechnungszyklus berechnen. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration können die FC-Steuerungseinrichtungen die Werte der Anforderungsleistung von der Hauptsteuerungseinrichtung zu den Brennstoffzellenuntersystemen 10A und 10B pro Berechnungszyklus beschaffen, um die Sollwerte basierend auf den Werten der Anforderungsleistung zu berechnen. Dann kann der Sollwertbeschaffungsabschnitt 810 die Sollwerte von den einzelnen FC-Steuerungseinrichtungen beschaffen.
  • Der Steuerungsabschnitt 820 verwendet den Sollwert, der durch den Sollwertbeschaffungsabschnitt 810 beschafft wird, und einen tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite, der durch den Drucksensor 43A gemessen wird, um eine Regelung bezüglich des Injektors 330A durchzuführen. Auf ähnliche Weise verwendet der Steuerungsabschnitt 820 den Sollwert, der durch den Sollwertbeschaffungsabschnitt 810 beschafft wird, und einen tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite, der durch den Drucksensor 340B gemessen wird, um den Injektor 330B zu steuern. Da die Steuerung des Injektors 330A und die Steuerung des Injektors 330B die gleichen zueinander sind, wird in der folgenden Diskussion die Steuerung des Injektors 330A als eine typische beschrieben und wird die Steuerung des Injektors 330B weggelassen. Der Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830 berechnet einen Sollglättungswert. Der Sollglättungswert bedeutet ein Wert, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt wird. Details des Sollglättungswerts werden nachstehend beschrieben.
  • Der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840 führt eine Zustandsbestimmungsverarbeitung durch, die später beschrieben wird, um den Zustand des Drucks auf der Anodenseite zu identifizieren. Der „Zustand des Drucks auf der Anodenseite“ umfasst einen vorübergehenden Zustand und einen dauerhaften Zustand. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der „vorübergehende Zustand“ ein Zustand, wenn ein dauerhafter Zustand von einem anderen dauerhaften Zustand geändert wird, und bedeutet einen Zustand, in dem eine Differenz zwischen einer zeitlichen Änderung von diesem und einer zeitlichen Änderung in dem Sollwert groß ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der „dauerhafte Zustand“ einen Zustand, in dem der Druck auf der Anodenseite konstant ist, und einen Zustand, in dem ein dauerhafter Zustand von einem anderen dauerhaften Zustand geändert wird, und bei dem eine Differenz zwischen einer zeitlichen Änderung von diesen und einer zeitlichen Änderung in dem Sollwert klein ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine zeitliche Änderung in dem Sollwert in dem vorübergehenden Zustand größer als eine zeitliche Änderung (nachstehend als eine „Obergrenze einer zeitlichen Änderung“ bezeichnet) in dem Druck auf der Anodenseite, wenn der Injektor 330A bei der oberen Grenzgeschwindigkeit von dessen Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird. Die „obere Grenzgeschwindigkeit der Antwortleistungsfähigkeit des Injektors 330A“ bedeutet die maximale Zeitänderungsrate, wenn der Injektor 330A den Betrag an Wasserstoffgas, der gemäß einer Anweisung von dem Steuerungsabschnitt 820 ausgestoßen wird, ändert. Wenn die obere Grenze einer zeitlichen Änderung benötigt wird, um den Sollwert, der durch den Steuerungsabschnitt 820 angegeben ist, zu realisieren, wird der ausgestoßene Betrag des Injektors 330A geändert, und somit ist es möglich, die Anweisung zu realisieren. Im Gegensatz dazu, wenn eine zeitliche Änderung, die größer als die Obergrenze einer zeitlichen Änderung benötigt wird, um den Sollwert, der durch den Steuerungsabschnitt 820 angegeben ist, zu realisieren, ist es unmöglich die Anweisung zu realisieren, auch wenn der ausgestoßene Betrag des Injektors 330A geändert wird. Folglich kann gesagt werden, dass der „vorübergehende Zustand“ in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zustand ist, in den die zeitliche Änderung in dem Sollwert solch einen Grad überschreitet, dass der Injektor 330A dazu in der Lage ist, der zeitlichen Änderung in dem Sollwert durch die Änderung des ausgestoßenen Betrags des Injektors 330A zu folgen.
  • Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 führt eine Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung durch, welche nachstehend beschrieben wird, um zu bestimmen, ob der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist. Der Messwertbeschaffungsabschnitt 860 beschafft die gemessenen Werte des Drucks auf der Anodenseite mit den Drucksensoren 340A und 340B.
  • In dem Brennstoffzellensystem 10 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration, um den Zustand des Drucks auf der Anodenseite zu bestimmen, wird die Zustandsbestimmungsverarbeitung, die nachstehend beschrieben wird, durchgeführt. Die Zustandsbestimmungsverarbeitung wird durchgeführt und somit wird eine fehlerhafte Bestimmung, ob der Druck auf der Anodenseite der vorübergehende Zustand ist, unterdrückt. In dem Brennstoffzellensystem 10, um zu bestimmen, ob der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist, wird die Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung, die nachstehend beschrieben wird, durchgeführt. In der Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung wird unter Berücksichtigung des Zustands des Drucks auf der Anodenseite, der in der Zustandsbestimmungsverarbeitung identifiziert wird, bestimmt, ob ein abnormaler Zustand vorhanden ist.
  • A2. Zustandsbestimmungsverarbeitung
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, dass die Prozedur der Zustandsbestimmungsverarbeitung zeigt. Wenn ein nicht dargestellter Anlasserschalter in dem Fahrzeug gedrückt wird, um das Brennstoffzellensystem 10 zu starten, wird die Zustandsbestimmungsverarbeitung durch die Steuerungseinrichtung 800 durchgeführt.
  • Der Sollwertbeschaffungsabschnitt 810 beschafft den Sollwert von einem Hauptsteuerungsabschnitt (Schritt S105). Der Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830 verwendet den Sollwert, der in Schritt S105 beschafft wird, um den Sollglättungswert zu berechnen (Schritt S110). Speziell berechnet der Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830 den Sollglättungswert unter Verwendung von nachstehender Formel (1). Y ( n + 1 ) = Y ( n ) + [ Tg − Y ( n ) ] /K
    Figure DE102019101829A1_0002
  • In der vorstehend beschriebenen Formel (1) stellt Y (n + 1) einen Sollglättungswert in dem momentanen (dem n + 1-ten) Berechnungszyklus dar, d. h., ein Soll, das in Schritt S110 zu berechnen ist, stellt Y (n) einen Sollglättungswert in dem vorhergehenden (dem n-ten) Berechnungszyklus dar, stellt Tg den Sollwert dar, und stellt K eine Konstante dar. Die Konstante K wird ebenso als eine Glättungskonstante bezeichnet und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Konstante K ein Wert, der durch Teilen einer Zeitkonstante durch einen Berechnungszyklus erhalten wird. Die vorstehend beschriebene Formel (1) bedeutet, dass eine sogenannte Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung bezüglich einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert durchgeführt wird, und dass der vorhergehende Sollglättungswert zu dem erhaltenen Wert hinzugefügt wird. Die Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung bedeutet allgemein eine Verarbeitung, bei der, wenn angenommen wird, dass der Berechnungszyklus T ist und die Zeitkonstante gleich t ist, eine Berechnung in der nachstehenden Formel (2) bezüglich eines Eingabesignals (Sollwert) X durchgeführt wird, um ein Signal einer Verzögerung einer ersten Ordnung Xd zu bestimmen. Xd = X { 1 − EXP ( − T/t ) }
    Figure DE102019101829A1_0003
  • Hier kann {1-EXP (-T/t)} betrachtet werden als gleich T/t wenn T/t ausreichend kleiner als 1 ist. Folglich bedeutet die vorstehend beschriebene Formel (2) eine Berechnung, bei der, wenn angenommen wird, dass t/T gleich K (Glättungskonstante) ist, eine Differenz ([Tg-Y (n)]) zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert durch die Glättungskonstante K geteilt wird.
  • 3 ist ein darstellendes Diagramm, das zeitliche Änderungen in dem Sollwert und dem Sollglättungswert zeigt. In 3 stellt die horizontale Achse eine Zeit dar, und stellt die vertikale Achse den Druck auf der Anodenseite dar. In 3 gibt eine zeitliche Änderung y1, die durch eine dicke durchgezogene Linie dargestellt ist, eine zeitliche Änderung in dem Sollwert dar und stellt eine zeitliche Änderung y2, die durch eine dünne durchgezogene Linie dargestellt ist, eine zeitliche Änderung in dem Sollglättungswert dar. Es sei angenommen, dass zu einer Zeit t0, der Druck auf der Anodenseite ein Druck P0 ist, und dass ein dauerhafter Zustand vorhanden ist. In 3 wird eine zeitliche Änderung m1 in dem tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite durch den Drucksensor 340a, wenn der Zustand der Operation des Injektors 330a ein abnormaler Zustand ist, durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Der Sollwert erhöht sich von der Zeit t0, verringert sich von einer Zeit t1 bis zu einer Zeit t2, erhöht sich wiederholt von der Zeit t2 bis zu einer Zeit t3 und wird nach der Zeit t3, wenn der Druck auf der Anodenseite einen finalen Solldruck Ptg erreicht, nicht geändert. Die zeitliche Änderung y1 in dem Sollwert, wie vorstehend beschrieben, kann zum Beispiel unten den folgenden Bedingungen auftreten. Wenn der Druck auf der Anodenseite, der für die Anforderungsausgabe erforderlich ist, der Druck Ptg ist, der größer als der Druck P0 ist, erhöht die Hauptsteuerungseinrichtung den Sollwert pro Berechnungszyklus schrittweise. Zur Zeit t1 wird jedoch die Anforderungsausgabe reduziert, zum Beispiel weil der Fahrer den Betrag eines Tretens auf das Beschleunigerpedals reduziert, und wird der Sollwert reduziert. Wenn zu einer Zeit t2 jedoch der Betrag des Tretens auf das Beschleunigerpedal wiederholt erhöht wird und der Druck auf der Anodenseite, der für die Anforderungsausgabe erforderlich ist, auf den Druck Ptg wiederholt eingestellt ist, erhöht die Hauptsteuerungseinrichtung schrittweise den Sollwert pro Berechnungszyklus. Danach, wenn der Druck auf der Anodenseite den Druck Ptg erreicht, behält die Hauptsteuerungsrichtung den Sollwert bei dem Druck Ptg bei. In den Bedingungen, wie vorstehend beschrieben, kann die zeitliche Änderung y1 in dem Sollwert auftreten.
  • Wie in 3 gezeigt ist, in der zeitlichen Änderung y2 in dem Sollglättungswert, bei der die zeitliche Änderung y1 in dem Sollwert hinsichtlich der Zeit verlangsamt ist, wird der Sollglättungswert schrittweise von der Zeit t0 erhöht, wird nach der Zeit t2 leicht reduziert, aber wird unmittelbar wieder erhöht und erreicht den Druck Ptg zu einer Zeit t5. Nach der Zeit t5 wird der Druck Ptg beibehalten. Wie vorstehend beschrieben wird der Sollwert vorübergehend zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 verringert. Jedoch wird in dem Sollglättungswert die Verringerungsänderung hinsichtlich einer Zeit verlangsamt, um einfach als eine kleine Änderung zu erscheinen.
  • Der Sollglättungswert oder der Wert der zeitlichen Änderung y2 zu jeder Zeit ist kleiner als der Sollwert oder der Wert der zeitlichen Änderung Y1. Folglich ist die Zeit t5, wenn der Sollglättungswert den Druck Ptg erreicht, später als die Zeit t3, wenn der Sollwert den Druck Ptg erreicht. In Bedingungen nahe dem Druck Ptg, der der finale Sollwert ist, wird eine Differenz (nachstehend als eine „erste Differenz“ bezeichnet) Δy zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert mit dem Ablauf der Zeit schrittweise verringert. Dann, zu der Zeit t5, ist die erste Differenz Δy gleich 0, „Null“. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Glättungskonstante K in Formel (1) derart eingestellt, dass die Beziehung zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert die vorstehend beschriebene Beziehung ist. Ein Verfahren des Einstellens der Glättungskonstante K wird nachstehend beschrieben.
  • Wie in 2 gezeigt ist, berechnet der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840 die Differenz oder eine erste Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert (Schritt S115). Der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840 bestimmt, ob die erste Differenz, die in Schritt S115 berechnet wird, gleich oder kleiner als ein erster Schwellenwert ist (S120). Ein Verfahren des Einstellens des ersten Schwellenwerts in Schritt S120 wird nachstehend beschrieben. Wenn bestimmt ist, dass die erste Differenz gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert ist (Schritt S120: ja), bestimmt der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840, dass der Druck auf der Anodenseite in dem dauerhaften Zustand ist (Schritt S125). Im Gegensatz dazu, wenn bestimmt ist, dass die erste Differenz nicht gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert ist, d. h., die erste Differenz ist größer als der erste Schwellenwert (Schritt S120: nein), bestimmt der Zustandsidentifizierungsabschnitt 840, dass der Druck auf der Anodenseite in dem vorübergehenden Zustand ist (Schritt S130). Nachdem Schritt S130 durchgeführt ist, kehrt der Prozess zurück zu Schritt S105. Die Ergebnisse der Bestimmungen in Schritten S125 und S130 werden in der nicht dargestellten Speichereinrichtung, die in der Steuerungseinrichtung 800 enthalten ist, gespeichert.
  • A3. Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung:
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur der Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung zeigt. Wenn der nicht dargestellte Anlasserschalter in dem Fahrzeug gedrückt wird, um das Brennstoffzellensystem 10 zu starten, wird die Abnormalzustandsbestimmungsverarbeitung durch den Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 gestartet.
  • Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 beschafft den tatsächlich gemessenen Wert (nachstehend einfach als ein „tatsächlich gemessener Druckwert“ bzw. „tatsächlicher Druckmesswert“ bezeichnet) von dem Ergebnis der Erfassung durch den Drucksensor 340A (Schritt S205). Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 beschafft den Sollwert von der Hauptsteuerungseinrichtung (Schritt S210). Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 berechnet eine Differenz (nachstehend als eine „zweite Differenz“ bezeichnet) zwischen dem Sollwert, der in Schritt S210 beschafft wird, und dem Druckmesswert, der in Schritt S205 beschafft wird (Schritt S215).
  • Der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850 bestimmt, ob die zweite Differenz gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert ist (Schritt S220). Wenn bestimmt ist, dass die zweite Differenz nicht gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, d. h., die zweite Differenz ist kleiner als der zweite Schwellenwert (Schritt S220: nein), bestimmt der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850, dass der Druck auf der Anodenseite kein abnormaler Zustand ist (Schritt S225). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet die Performance in Schritt S225, dass bestimmt ist, dass ein normaler Zustand vorhanden ist.
  • Wenn bestimmt ist, dass die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist (Schritt S220: ja), bestimmt der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850, ob der Druck auf der Anodenseite in dem vorübergehenden Zustand ist (Schritt S230). Hier wird Schritt S230 basierend auf dem Ergebnis der Zustandsbestimmungsverarbeitung durchgeführt, das in der Steuerungseinrichtung 800 gespeichert ist. Wenn bestimmt ist, dass der Druck auf der Anodenseite in dem vorübergehenden Zustand ist (Schritt S230: ja), wird der vorstehend beschriebene Schritt S225 durchgeführt. Mit anderen Worten wird bestimmt, dass der Druck auf der Anodenseite nicht in dem abnormalen Zustand ist. Im Gegensatz dazu, wenn bestimmt ist, dass der Druck auf der Anodenseite nicht in dem vorübergehenden Zustand ist (Schritt S230: nein), bestimmt der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt 850, dass der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist (Schritt S235).
  • Wenn der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert eingestellt ist, im Vergleich mit einem Fall, in dem der zweite Schwellenwert gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert eingestellt ist, nimmt es eine lange Zeit in Anspruch, den abnormalen Zustand zu bestimmen, nachdem sich der normale Zustand tatsächlich in den abnormalen Zustand geändert hat. Andererseits, in einem Fall, in dem der zweite Schwellenwert kleiner als der erste Schwellenwert eingestellt ist, wenn bestimmt ist, dass die erste Differenz Δy den ersten Schwellenwert erreicht und dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, wenn der tatsächlich gemessene Wert des Drucks auf der Anodenseite den finalen Solldruck Ptg nicht erreicht hat, unabhängig davon, dass der Druck auf der Anodenseite geändert wird, oder sich normal in Richtung des finalen Solldrucks Ptg erhöht, ist eine Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem finalen Solldruck Ptg gleich oder größer als der zweite Schwellenwert, mit dem Ergebnis, dass fehlerhafterweise bestimmt werden könnte, dass ein abnormaler Zustand vorhanden ist. Folglich ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweite Schwellenwert gleich dem ersten Schwellenwert eingestellt. Jedoch könnte der zweite Schwellenwert, auf einen Wert, der von dem ersten Schwellenwert verschieden ist, eingestellt werden.
  • Zu einer Zeit t4, die in 3 gezeigt ist, wenn die erste Differenz Δy den ersten Schwellenwert Th1 erreicht, wird zum Beispiel bestimmt, dass der Druck auf der Anodenseite in dem dauerhaften Zustand ist. Folglich, nach der Zeit t4, wenn die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist. Wie zum Beispiel in 3 gezeigt ist, aufgrund eines Fehlers in dem Injektor 330A, erhöht sich die zweite Differenz ΔP, die eine Differenz zwischen dem Druck Ptg und dem tatsächlichen Druckmesswert m1 ist, schrittweise von einer Zeit t6, und dann, nach einer Zeit t7, wenn die zweite Differenz ΔP den zweiten Schwellenwert Th2 erreicht, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist.
  • A4. Glättungskonstante K und Verfahren des Einstellens des ersten Schwellenwerts:
  • 5 und 6 sind illustrative Diagramme zum Darstellen eines Verfahrens des Berechnens der Glättungskonstante K, die vorstehend beschrieben ist. Da die horizontale Achse und die vertikale Achse von 5 und 6 die gleichen sind wie die von 3, wird deren Beschreibung weggelassen. Die Glättungskonstante K und der erste Schwellenwert werden im Voraus auf Papier berechnet und sind in der Steuerungseinrichtung 800 eingestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Glättungskonstante K durch eine nachstehende Prozedur eingestellt. Jedoch ist das Einstellungsverfahren nur ein Beispiel und ein geeigneter Wert kann durch Durchführen eines Experiments unter Verwendung einer tatsächlichen Einrichtung bestimmt werden und eingestellt werden.
  • Eine zeitliche Änderung (nachstehend als die „Obergrenze einer zeitlichen Änderung“ bezeichnet) R1 in dem Druck auf der Anodenseite, wenn der Injektor 330A bei der oberen Grenze der Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, wird identifiziert. Die obere Grenze einer temporären Änderung R1 wird zum Beispiel als tatsächliche zeitliche Änderung in dem Druck auf der Anodenseite identifiziert, der erhalten wird, wenn der Sollwert sich augenblicklich auf den finalen Solldruck erhöht. Als ein Fall, in dem der Sollwert augenblicklich auf den finalen Solldruck ansteigt, wird zum Beispiel ein Fall angenommen, in dem der Sollwert absichtlich und augenblicklich erhöht wird, sodass der Injektor 330A bei der Obergrenze der Antwortleistungsfähigkeit davon betrieben wird. Beispiele des Falles, in dem der Injektor 330A an der Obergrenze der Antwortleistungsfähigkeit von diesem betrieben wird, umfasst einen Fall, bei dem eine Reinigung auf der Anodenseite unter Verwendung einer Druckänderung für eine kurze Zeitperiode durchgeführt wird, einen Fall, in dem ein Fehler in der Leistungserzeugung, die sich von einem Mangel an Wasserstoff ergibt, vermutet wird, und ein Fall, in dem, da der Betrag des Tretens auf das Beschleunigerpedal maximal ist, die maximale elektrische Leistungsausgabe für eine kurze Zeitperiode realisiert wird.
  • In dem Beispiel von 5 ist eine zeitliche Änderung (Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1) in dem tatsächlichen Druck auf der Anodenseite, wenn ein Sollwert S1, bei dem der Druck P0 zu dem finalen Solldruck Ptg zu einer Zeit t10 ansteigt, eingestellt ist, gezeichnet. Die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1, wie vorstehend beschrieben, wird im Voraus durch ein Experiment oder Ähnliches bestimmt. In der Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1, wird ein Anstieg von dem Druck P0 zur Zeit t10 gestartet, und wird der finale Solldruck Ptg zu einer Zeit t14 erreicht. Aufgrund einer Schwankung in dem Produkt und Ähnlichem wird jedoch eine Schwankung in der Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg erreicht wird, produziert, mit dem Ergebnis, das ein Zeitversatz dta zwischen der Zeit t14 und einer Zeit t16, die in 5 gezeigt ist, erwartet wird.
  • Dann wird die vorstehend beschriebene Formel (1) auf die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 angewendet und somit wird der Sollglättungswert berechnet. Hier wird bei der Glättungskonstante K, wie vorstehend beschrieben, eine Zeitkonstante t geändert und somit wird eine Vielzahl von zeitlichen Änderungen in dem Sollglättungswert, d. h., der Sollglättungswert pro Berechnungszyklus berechnet. In dem Beispiel von 6 sind vier zeitliche Änderungen yc1 bis yc4 in dem Sollglättungswert gezeichnet. Unter den zeitlichen Änderungen yc1 bis yc4 in dem Sollglättungswert gibt die zeitliche Änderung yc1 eine zeitliche Änderung in einem Fall an, in dem die Zeitkonstante t die größte ist, gibt die zeitliche Änderung yc2 eine zeitliche Änderung in einem Fall an, in dem die Zeitkonstante t die zweitgrößte ist, gibt die zeitliche Änderung yc3 eine zeitliche Änderung in dem Fall an, in dem die Zeitkonstante t die drittgrößte ist, und gibt die zeitliche Änderung yc eine zeitliche Änderung in einem Fall an, in dem die Zeitkonstante t die kleinste ist.
  • Dann wird unter den zeitlichen Änderungen in dem Sollglättungswert, die berechnet sind, die zeitliche Änderung in dem Sollglättungswert identifiziert, bei dem die Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg erreicht wird, zwischen die Zeit t14 und die Zeit t16 fällt. In dem Beispiel von 6 ist die Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg in der zeitlichen Änderung yc1 erreicht wird, später als die Zeit t16. Die Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg in der zeitlichen Änderung yc4 erreicht wird, ist früher als die Zeit t14. Im Gegensatz dazu, sind die Zeiten, wenn der finale Solldruck Ptg in den zwei zeitlichen Änderungen yc2 und yc3 erreicht wird, zwischen der Zeit t14 und der Zeit t16. Folglich sind die zwei zeitlichen Änderungen yc2 und yc3 in dem Sollglättungswert identifiziert. In den zeitlichen Änderungen yc2 und yc3, bei denen die Zeiten, wenn der finale Solldruck Ptg erreicht ist, zwischen der Zeit t14 und der Zeit t16 liegen, ist die zeitliche Änderung niedriger als die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 in jedem Berechnungszyklus.
  • Dann wird in den identifizierten zeitlichen Änderungen yc2 und yc3 in dem Sollglättungswert die zeitliche Änderung identifiziert, bei der die Differenz von der Obergrenze der zeitlichen Änderung R1 die größte ist, und die Glättungskonstante K, die von der Zeitkonstante t bestimmt wird, die verwendet wird, wenn die zeitliche Änderung berechnet wird, wird verwendet, wenn der Sollglättungswert in Schritt S110 berechnet wird, wie vorstehend beschrieben. In dem Beispiel von 6, ist in den zwei zeitlichen Änderungen yc2 und yc3 in dem Sollglättungswert die Differenz von der Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 die Größte bei der zeitlichen Änderung yc2. Folglich wird die Glättungskonstante K, die unter Verwendung der Zeitkonstanten t berechnet wird, die verwendet wird, wenn die zeitliche Änderung yc2 in dem Sollglättungswert berechnet wird, als eine Glättungskonstante K eingestellt, die verwendet wird, wenn der Sollglättungswert berechnet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wird der Grund, warum unter den vier zeitlichen Änderungen in dem Sollglättungswert die zeitliche Änderung yc1, bei der die Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg erreicht wird, später als die Zeit t16 ist, weggelassen wird, mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • 7 ist ein darstellendes Diagramm, das den Sollwert S1, die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 und die zeitliche Änderung yc1, die in 6 gezeigt ist, extrahiert und zeigt.
  • Wenn in Schritt S105 der Sollwert S1 als der Sollwert beschafft wird, wird der Injektor 330A bei der Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben, und ist die zeitliche Änderung in dem Druck auf der Anodenseite zu dieser Zeit die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1. Hier, wenn der Sollglättungswert, der in Schritt S110 erhalten wird, die zeitliche Änderung yc1 ist, ist die Zeit, wenn die erste Differenz Δy, die die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, den ersten Schwellenwert Th1 erreicht, eine Zeit t15. Die Zeit t15 ist eine Zeit, wenn ein Druck P3, der um den ersten Schwellenwert Th1 kleiner als der finale Solldruck Ptg ist, erreicht wird. Hier, da eine Änderung in dem tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 ist, ist die Zeit t12, wenn der Druck P3 erreicht wird, früher als die vorstehend beschriebene Zeit t15. Folglich muss bestimmt werden, dass zu der Zeit t12 tatsächlich der dauerhafte Zustand vorhanden ist. Bei der zeitlichen Änderung yc1 ist es jedoch notwendig, bis zu der Zeit t15 zu warten, die signifikant später als die Zeit t12 ist, sodass bestimmt ist, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist. Folglich, auch wenn der tatsächlich gemessene Wert des Drucks auf der Anodenseite signifikant von dem Druck Ptg versetzt ist, zum Beispiel aufgrund eines Fehlers des Injektors 330A unmittelbar nach der Zeit t12, wird bestimmt, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist, und somit wird die Abnormalitätszustandsbestimmungsverarbeitung in Schritt S225 durchgeführt, mit dem Ergebnis, dass fehlerhafterweise bestimmt werden könnte, dass ein abnormaler Zustand nicht vorhanden ist. Folglich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zeitliche Änderung yc1 weggelassen, bei der, obwohl der dauerhafte Zustand tatsächlich vorhanden ist, bestimmt wird, dass der vorübergehende Zustand für eine lange Zeitperiode vorhanden ist.
  • Der Grund, warum unter den vier zeitlichen Änderungen in dem Sollglättungswert die zeitliche Änderung yc4, bei der die Zeit, wenn der finale Solldruck Ptg erreicht wird, früher als die Zeit t14 ist, weggelassen wird, wird mit Bezug auf 8 beschrieben. Wie in 6 gezeigt ist, ist bei der zeitlichen Änderung yc4 der Wert größer als die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 in jedem Berechnungszyklus.
  • 8 ist ein darstellendes Diagramm, das den Sollwert S1, die Obergrenze einer zeitlichen Änderung R1 und die zeitliche Änderung yc4, die in 6 gezeigt ist, extrahiert und zeigt.
  • Wenn in Schritt S105 der Sollwert S1 als der Sollwert beschafft wird, wird der Injektor 330A bei der Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben, und ist die zeitliche Änderung in dem Druck auf der Anodenseite zu dieser Zeit die Obergrenze einer zeitlichen Obergrenze R1. Hier, wenn der Sollglättungswert, der in Schritt S110 erhalten wird, die zeitliche Änderung yc4 ist, ist die Zeit, wenn die erste Differenz Δy, die die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, den ersten Schwellenwert Th1 erreicht, eine Zeit t11. Die Zeit t11 ist eine Zeit, wenn der Druck P3, der um den ersten Schwellenwert Th1 niedriger als der finale Solldruck Ptg ist, erreicht wird. Hier, da eine Änderung in dem tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite die Oberseite einer zeitlichen Änderung R1 ist, ist die Zeit t12, wenn der Druck P3 erreicht wird, später als die Zeit t11, wie vorstehend beschrieben. Es muss bestimmt werden, dass der vorübergehende Zustand zur Zeit t11 tatsächlich vorhanden ist. Bei der zeitlichen Änderung yc4, wenn die Zeit t11 erreicht ist, wird jedoch fehlerhafterweise bestimmt, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist. Da jedoch zu der Zeit t11 tatsächlich der vorübergehende Zustand vorhanden ist, ist die Differenz zwischen dem finalen Solldruck Ptg und dem tatsächlich gemessenen Wert des Drucks auf der Anodenseite immer noch groß. Folglich ist es zwischen der Zeit t11 und der Zeit t12 wahrscheinlich, dass Schritt S235 in der Abnormalitätszustandsbestimmungsverarbeitung durchgeführt wird, und somit fehlerhafterweise bestimmt wird, dass ein abnormaler Zustand vorhanden ist. Folglich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zeitliche Änderung yc4 weggelassen, sodass verhindert wird, dass bestimmt wird, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl tatsächlich der vorübergehende Zustand vorhanden ist.
  • Das Verfahren des Einstellens des ersten Schwellenwerts wird dann beschrieben. Wenn der erste Schwellenwert niedriger eingestellt wird, ist der Zeitpunkt, zu dem bestimmt ist, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, später. Dementsprechend, obwohl tatsächlich der vorübergehende Zustand bereits in den dauerhaften Zustand geändert wurde, könnte bestimmt werden, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist. In diesem Fall, obwohl tatsächlich ein abnormaler Zustand vorhanden ist, könnte fehlerhafter Weise bestimmt werden, dass der normale Zustand vorhanden ist. Andererseits, wenn der erste Schwellenwert größer eingestellt wird, wird der zweite Schwellenwert, der der gleiche Wert wie der erste Schwellenwert ist, erhöht. Folglich ist es unmöglich, zu bestimmen, dass ein abnormaler Zustand vorhanden ist, bis ein abnormaler Zustand auftritt, sodass der gemessene Wert signifikant von dem finalen Solldruck Ptg versetzt ist. Somit, angesichts einer Verzögerung in einem Zeitpunkt, zu dem bestimmt ist, dass der vorübergehende Zustand zu dem dauerhaften Zustand geändert wird, und einer Verzögerung in einem Zeitpunkt, zu dem bestimmt ist, dass der Zustand der Operation des Injektors 33A ein abnormaler Zustand ist, ist es möglich, einen geeigneten Wert einzustellen.
  • In der Steuerungseinrichtung 800 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird der Sollwert verwendet, um den Sollglättungswert zu berechnen, und wenn die erste Differenz Δy, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als der erste Schwellenwert Th1 ist, wird bestimmt, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist, wohingegen, wenn die erste Differenz Δy kleiner als der erste Schwellenwert Th1 ist, bestimmt wird, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, mit dem Ergebnis, dass, im Vergleich mit einer Konfiguration, bei der, wie in der herkömmlichen Technologie, der Sollwert und der Steuerungsbetrag verglichen werden, es möglich ist, eine fehlerhafte Bestimmung dahingehend, ob der vorübergehende Zustand vorhanden ist, zu unterdrücken. Mit anderen Worten, da der Sollglättungswert ein Wert ist, bei dem die zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt wird, ist es unwahrscheinlich, dass eine schnelle Änderung, die auftritt, wenn eine Änderung in dem Sollwert für eine kurze Zeitperiode schnell geändert wird und wieder zurückkehrt, als eine große Änderung erscheint, und somit ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl der vorübergehende Zustand vorhanden ist, zu unterdrücken. Außerdem ist der Sollglättungswert ein Wert, bei dem die erste Differenz, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als die Differenz zwischen dem Steuerungsbetrag, wenn die Steuerungszieleinrichtung bei der Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betätigt wird, und dem Sollwert ist, und somit ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl der Steuerungsbetrag tatsächlich in dem vorübergehenden Zustand ist, zu unterdrücken.
  • Wenn die zweite Differenz kleiner als der zweite Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, wenn die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem vorübergehenden Zustand ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, und wenn die zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem dauerhaften Zustand ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation ein abnormaler Zustand ist, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, genau zu bestimmen, ob ein abnormaler Zustand vorhanden ist.
  • Die Zeitkonstante t wird angepasst, und somit ist es möglich, den Grad (Langsamkeit) der zeitlichen Änderung in dem Sollglättungswert anzupassen. Folglich, auch wenn aufgrund einer Produktschwankung oder Ähnlichem eine Schwankung in der Obergrenze der Antwortleistungsfähigkeit der Steuerungszieleinrichtung erzeugt wird, wird die Zeitkonstante t angepasst, und somit ist es möglich, einen geeigneten Sollglättungswert zu berechnen.
  • Andere Ausführungsbeispiele:
  • B1. Anderes Ausführungsbeispiel 1:
  • Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wenn der Sollglättungswert bestimmt ist, die sogenannte Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung bezüglich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert durchgeführt wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann weiter eine Verarbeitung einer Verzögerung einer zweiten Ordnung durchgeführt werden, bei der, nachdem die Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung durchgeführt ist, die Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung ein weiteres Mal durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann angenommen werden, dass der Wert, der durch Durchführen der sogenannten Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung bezüglich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert erhalten wird, ein neuer vorhergehender Sollglättungswert ist, und die Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung kann weiterhin bezüglich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem neuen vorhergehenden Sollglättungswert durchgeführt werden. Zum Beispiel kann bezüglich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert eine sogenannte Verarbeitung zum Berechnen eines gleitenden Durchschnitts durchgeführt werden. Als der gleitende Durchschnitt kann ein beliebiges Verfahren, wie etwa ein einfacher gleitender Durchschnitt, ein gewichteter gleitender Durchschnitt oder ein exponentieller gleitender Durchschnitt eingesetzt werden. Zum Beispiel kann bezüglich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem vorhergehenden Sollglättungswert eine Verhältnisverarbeitung durchgeführt werden. Die Verhältnisverarbeitung bedeutet eine Verarbeitung, bei der der Grenzwert von zumindest einem des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts im Voraus bezüglich eines Differenzwerts eingestellt sind, und bei der, wenn der Differenzwert die Obergrenze überschreitet, der Differenzwert durch den Grenzwert ersetzt wird. Auch wenn die Verarbeitung einer Verzögerung einer zweiten Ordnung, die Verarbeitung zum Berechnen des gleitenden Durchschnitts oder die Verhältnisverarbeitung durchgeführt werden, wie vorstehend beschrieben, wie in dem Fall, in dem die Verarbeitung einer Verzögerung einer ersten Ordnung durchgeführt wird, wird der Sollwert durch das Ergebnis der Verarbeitung ersetzt, und somit ist es möglich, die zeitliche Änderung in dem Sollwert zu verlangsamen.
  • B2. Anderes Ausführungsbeispiel 2:
  • In der Abnormalitätszustandsbestimmungsverarbeitung des Ausführungsbeispiels, wie vorstehend beschrieben, wenn der tatsächlich gemessene Wert des Drucks auf der Anodenseite gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, wird bestimmt, dass der Zustand der Operation des Injektors 330A ein abnormaler Zustand ist, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. In diesem Fall, kann bestimmt werden, dass das Wasserstoffzufuhr-/-ausstoßsystem 300A in einem abnormalen Zustand ist. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration könnte bestimmt werden, dass eine Abnormalität in irgendeinem oder mehreren des Injektors 330A, der Tanks 390A und 390B, den Hauptabsperrventilen 395A und 395B, dem Druckreduzierungsventil 320A, dem Drucksensor 340A, dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 370A, der Zirkulationspumpe 380A, dem Wasserstoffzufuhrpfad 310A, dem Anodenabgasausstoßpfad 360A, dem Zirkulationsströmungspfad 385A und dem Kommunikationspfad 312 auftritt.
  • B3. Anderes Ausführungsbeispiel 3:
  • Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Ziel (nachstehend als ein „Zustandsbestimmungsziel“ bezeichnet), von dem in der Zustandsbestimmungsverarbeitung identifiziert wird, dass ich dieses in dem vorübergehenden Zustand oder dem dauerhaften Zustand ist, der Druck auf der Anodenseite ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann das Zustandsbestimmungsziel der Druck auf der Kathodenseite sein. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert des Drucksensors, der in dem Luftzufuhrpfad 410A oder dem Luftausstoßpfad 420A bereitgestellt ist, und dem Sollwert gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, und der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, kann bestimmt werden, dass ein abnormaler Zustand in dem Luftzufuhr-/-ausstoßsystem 400A vorhanden ist, d. h., eine Abnormalität in irgendeinem oder mehreren des Luftkompressors 440A, des Strömungsaufteilungsventils 450A, des Druckanpassungsventils 460A, des Luftzufuhrpfads 410A und des Luftausstoßpfads 420A auftritt. Zum Beispiel kann das Zustandsbestimmungsziel die Strömungsrate von Luft, die auf die Kathodenseite zugeführt wird, sein. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn ein Massenströmungsmesser auf der stromabwärtigen Seite des Luftkompressors 440A in dem Luftzufuhrpfad 410A bereitgestellt ist, der tatsächlich gemessene Wert des Massenströmungsmessers gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, kann bestimmt werden, dass der Zustand der Operation des Luftkompressors 440A ein abnormaler Zustand ist. Zum Beispiel kann das Zustandsbestimmungsziel die Temperatur der Brennstoffzelle 100A sein. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Temperatursensor in der Umgebung der Brennstoffzelle 100A in dem Kühlmittelzufuhrpfad 520A bereitgestellt, und wird die Temperatur, die mit dem Temperatursensor gemessen wird, als die Temperatur der Brennstoffzelle 100A gemessen. Wenn der tatsächlich gemessene Wert des Temperatursensors gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, kann bestimmt werden, dass ein abnormaler Zustand in dem Kühlsystem 500A vorhanden ist, d. h., eine Abnormalität in einem oder mehreren der Kühlmittelpumpe 550A, des Radiators 510A des Dreiwegeventils 560A, des Kühlmittelzufuhrpfads 520A, des Kühlmittelausstoßpfads 530A, und des Umleitungspfads 540A auftritt. Zum Beispiel kann das Zustandsbestimmungsziel der Ausgabestromwert der Brennstoffzellen 100A sein. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn ein Stromsensor in der Leistungsversorgungsschaltung 600A bereitgestellt ist, der tatsächlich gemessene Wert des Stromsensors gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, kann bestimmt werden, dass zumindest eine der Brennstoffzelle 100A und der Leistungsversorgungsschaltung 600A in einem abnormalen Zustand ist. Wie vorstehend beschrieben kann ein beliebiger Steuerungsbetrag, der gemäß der Operation von verschiedenen Steuerungszieleinrichtungen (wie etwa dem Injektor 330A, dem Luftkompressor 440A, der Kühlmittelpumpe 550A und der Leistungsversorgungsschaltung 600A) in dem Brennstoffzellensystem 10 geändert werden kann, das Zustandsbestimmungsziel sein.
  • Obwohl die Steuerungszieleinrichtung ein Element ist, das in dem Brennstoffzellensystem 10 enthalten ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann in einem Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine aufweist, eine Kühlmittelzirkulationspumpe für Kühlmittel der Brennkraftmaschine die Steuerungszieleinrichtung sein. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Temperatur der Brennkraftmaschine, d. h., die Temperatur des Kühlmittels, das Zustandsbestimmungsziel sein, und wenn die Temperatur des Kühlmittels gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, und der vorübergehende Zustand nicht vorhanden ist, kann bestimmt werden, dass der Zustand der Operation der Kühlmittelzirkulationspumpe abnormal ist. Die Steuerungszieleinrichtung ist nicht auf eine Einrichtung beschränkt, die an einem Fahrzeug installiert ist, und die Steuerungszieleinrichtung kann eine Einrichtung sein, die in einem beliebigen beweglichen Körper außer einem Fahrzeug installiert ist, oder eine Einrichtung, die auf dem Boden oder an einem Gebäude fest installiert ist. Zum Beispiel kann die Steuerungszieleinrichtung ein Bestandteil eines Brennstoffzellensystems sein, das als eine Leistungsversorgungsquelle in einem Haus, einer Fabrik, oder Ähnlichem fest installiert ist, um verwendet zu werden.
  • B4. Anderes Ausführungsbeispiel 4:
  • Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Sollwert von dem Druck P0 auf dem finalen Solldruck Ptg erhöht wird, könnte der Sollwert verringert werden. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Sollglättungswert zu jeder Zeit größer als der Sollwert. Jedoch ist auch in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert gleich oder größer als die Differenz zwischen dem Sollwert und der Obergrenze einer zeitlichen Änderung. Mit anderen Worten kann der Sollglättungswertberechnungsabschnitt 830 im Allgemeinen den Sollglättungswert berechnen, bei dem die zeitliche Änderung in dem Sollwert verringert ist, und bei dem die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert gleich oder größer als die Differenz zwischen dem Wert eines Steuerungsbetrags, wenn die Steuerungszieleinrichtung bei der Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, und dem Sollwert ist. Wie bei der zeitlichen Änderung yc4, die in den 6 und 8 gezeigt ist, kann der Sollglättungswert derart berechnet werden, dass die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert kleiner als die Differenz zwischen dem Wert des Steuerungsbetrags, wenn die Steuerungszieleinrichtung bei der Obergrenze der Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, und dem Sollwert ist. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn die zeitliche Änderung y1 zwischen den Zeiten t1 und t2, die in 3 gezeigt ist, auftritt, ist es möglich, die zeitliche Änderung zu verlangsamen, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, eine fehlerhafte Bestimmung, dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, obwohl der vorübergehende Zustand vorhanden ist, zu unterdrücken.
  • B5. Anderes Ausführungsbeispiel 5:
  • Wenn als ein Ergebnis der Abnormalitätszustandsbestimmungsverarbeitung, wie vorstehend beschrieben, bestimmt ist, dass ein abnormaler Zustand vorhanden ist, kann eine Verarbeitung, wie nachstehend beschrieben, durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der ausgestoßene Betrag des Injektors 330A erhöht oder verringert werden. Die Strömungsrate des Gases durch die Zirkulationspumpe 380A kann erhöht oder verringert werden. Die Anforderungsausgabe kann reduziert werden, sodass der Leistungsbetrag, der in der Brennstoffzelle 100A erzeugt wird, reduziert wird. Durch Reduzierung der Öffnung des Ablassventils 375A kann der Ausstoß des Anodenabgases reduziert werden. In der vorstehend beschriebenen Verarbeitung überträgt der Steuerungsabschnitt 820 an die Steuerungszieleinrichtung ein spezielles Signal, das von einem Signal, das in den normalen Zustand übertragen wird, verschieden ist. Das spezielle Signal ist zum Beispiel ein Signal, das eine Ausstoßperiode und einen Ausstoßeinschaltwert umfasst, die von einer Ausstoßperiode und einem Ausstoßeinschaltwert für Wasserstoff verschieden sind, die durch die Regelung in den normalen Zustand gemäß der Differenz zwischen dem Druck auf der Anodenseite und dem Sollwert bestimmt werden.
  • B6. Anderes Ausführungsbeispiel 6:
  • Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Ergebnis der Zustandsbestimmungsverarbeitung, d. h., das Ergebnis der Bestimmung, dass der vorübergehende Zustand vorhanden ist, oder dass der dauerhafte Zustand vorhanden ist, in der Abnormalitätszustandsbestimmungsverarbeitung verwendet wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Anstelle des oder zusätzlich zu der Abnormalitätsbestimmungsverarbeitung kann das Ergebnis in einer anderen beliebigen Art von Verarbeitung verwendet werden. Zum Beispiel kann das Ergebnis der Zustandsbestimmungsverarbeitung in einer Verarbeitung, bei der das Ergebnis durch ein Bild oder einen Ton an den Fahrer zu übertragen ist, verwendet werden.
  • B7. Anderes Ausführungsbeispiel 7:
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein Teil einer Konfiguration, die durch Hardware realisiert werden, durch Software ersetzt werden, wohingegen ein Teil einer Konfiguration, der durch Software realisiert wird, durch Hardware ersetzt werden kann. Zum Beispiel kann zumindest ein funktioneller Abschnitt des Sollwertbeschaffungsabschnitts 810, des Steuerungsabschnitts 820, des Sollglättungswertberechnungsabschnitts 830, des Zustandsidentifizierungsabschnitts 840 und des Abnormalitätsbestimmungsabschnitts 850 durch eine integrierte Schaltung, eine diskrete Schaltung oder ein Modul, das durch Kombinieren dieser Schaltungen erhalten wird, realisiert werden. Wenn ein Teil oder die gesamte Funktion in der vorliegenden Offenbarung durch Software realisiert wird, kann die Software (oder ein Computerprogramm) in einer Form bereitgestellt werden, in der die Software auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert ist. Das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ ist nicht auf ein portables Aufzeichnungsmedium, wie etwa eine flexible Diskette, oder eine CD-ROM beschränkt und umfasst eine interne Speichereinrichtung innerhalb eines Computers, wie etwa verschiedene Arten eines RAMs und eines ROMs und eine externe Speichereinrichtung, die in einem Computer fest ist, wie etwa eine Festplatte. Mit anderen Worten hat das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ eine breite Bedeutung, die ein beliebiges Aufzeichnungsmedium umfasst, in dem Datenpakete fest sein können, anstatt diese vorübergehend zu speichern.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt und kann mit verschiedenen Konfigurationen realisiert werden, ohne sich von dem Geist von dieser zu entfernen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale in den Ausführungsbeispielen nach Bedarf ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder das gesamte Problem, das vorstehend beschrieben ist, zu lösen, oder um einen Teil oder die ganzen Effekte, wie vorstehend beschrieben, zu erreichen. Wenn die technischen Merkmale in der vorliegenden Spezifikation nicht als notwendig beschrieben sind, können diese nach Bedarf weggelassen werden.
  • Eine Steuerungseinrichtung umfasst einen Sollwertbeschaffungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollwert eines Steuerungsbetrag pro vorbestimmtem Berechnungszyklus zu beschaffen, einen Steuerungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, das Steuerungsziel unter Verwendung des beschafften Sollwerts zu steuern, einen Sollglättungswertberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Sollglättungswert zu berechnen, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist, und einen Zustandsbestimmungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine erste Differenz zu berechnen, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, um zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  • 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 2018030556 [0001]

Claims (6)

  1. Steuerungseinrichtung (800) zum Steuern einer Steuerungszieleinrichtung (330A), wobei die Steuerungseinrichtung (800) aufweist: einen Sollwertbeschaffungsabschnitt (810), der dazu konfiguriert ist, einen Sollwert eines Steuerungsbetrags pro vorbestimmtem Berechnungszyklus zu beschaffen, wobei der Steuerungsbetrag gemäß einer Operation der Steuerungszieleinrichtung (330A) geändert wird; einem Steuerungsabschnitt (820), der dazu konfiguriert ist, das Steuerungsziel unter Verwendung des beschafften Sollwerts zu steuern; einen Sollglättungswertberechnungsabschnitt (830), der dazu konfiguriert ist, einen Sollglättungswert zu berechnen, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist; und einen Zustandsbestimmungsabschnitt (840), der dazu konfiguriert ist, eine erste Differenz zu berechnen, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist, um zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  2. Steuerungseinrichtung (800) gemäß Anspruch 1, weiterhin mit: einem Messwertbeschaffungsabschnitt (860), der dazu konfiguriert ist, einen Messwert des Steuerungsbetrags zu beschaffen; und einem Abnormalitätsbestimmungsabschnitt (850), der dazu konfiguriert ist, einen Zustand einer Operation der Steuerungszieleinrichtung (330A) zu bestimmen, wobei der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt (850) eine zweite Differenz berechnet, die eine Differenz zwischen einem Sollwert und dem beschafften Messwert ist, der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt (850) bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt (850) bestimmt, dass der Zustand der Operation kein abnormaler Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem vorübergehenden Zustand ist, und der Abnormalitätsbestimmungsabschnitt (850) bestimmt, dass der Zustand der Operation der abnormale Zustand ist, wenn die berechnete zweite Differenz gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist und bestimmt ist, dass der Steuerungsbetrag in dem dauerhaften Zustand ist.
  3. Steuerungseinrichtung (800) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Sollglättungswert ein Wert ist, bei dem die erste Differenz, die die Differenz zwischen dem Sollglättungswert und dem Sollwert ist, gleich oder größer als eine Differenz zwischen dem Steuerungsbetrag, wenn die Steuerungszieleinrichtung (330A) bei einer Obergrenze einer Antwortleistungsfähigkeit betrieben wird, und dem Sollwert ist.
  4. Steuerungseinrichtung (800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sollglättungswertberechnungsabschnitt (830) den Sollglättungswert pro Berechnungszyklus berechnet, unter Verwendung einer Berechnungsformel, die in nachstehender Formel (1) angegeben ist: Y ( n + 1 ) = Y ( n ) + [ Tg − Y ( n ) ] /K
    Figure DE102019101829A1_0004
     wobei Y (n+1) den Sollglättungswert in einem momentanen Berechnungszyklus darstellt, Y (n) den Sollglättungswert in einem vorhergehenden Berechnungszyklus darstellt, Tg den Sollwert in dem momentanen Berechnungszyklus darstellt, und K eine Konstante darstellt.
  5. Steuerungsverfahren des Steuerns einer Steuerungszieleinrichtung (330A), wobei das Steuerungsverfahren aufweist: Beschaffen eines Sollwerts eines Steuerungsbetrags pro vorbestimmtem Berechnungszyklus, wobei der Steuerungsbetrag gemäß einer Operation der Steuerungszieleinrichtung (33A) geändert wird; Steuern des Steuerungsziels unter Verwendung des beschafften Sollwerts; Berechnen eines Sollglättungswerts, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist; Berechnen einer ersten Differenz, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist; und Bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und Bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  6. Nicht-flüchtiges computerlesbares Speichermedium mit computerlesbaren Anweisungen, die darauf gespeichert sind, die, wenn diese durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen zum: Beschaffen eines Sollwerts eines Steuerungsbetrags pro vorbestimmtem Berechnungszyklus, wobei der Steuerungsbetrag gemäß einer Operation der Steuerungszieleinrichtung (330A) geändert wird; Steuern des Steuerungsziels unter Verwendung des beschafften Sollwerts; Berechnen eines Sollglättungswerts, bei dem eine zeitliche Änderung in dem Sollwert verlangsamt ist; Berechnen einer ersten Differenz, die eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Sollglättungswert ist; und Bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem vorübergehenden Zustand ist, wenn die berechnete erste Differenz gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist, und Bestimmen, dass der Steuerungsbetrag in einem dauerhaften Zustand ist, wenn die erste Differenz kleiner als der erste Schwellenwert ist.
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