DE102019116075A1 - Brennstoffzellenfahrzeug und Steuerverfahren für Brennstoffzellenfahrzeug - Google Patents

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Tomohiro Ogawa
Tomotaka Ishikawa
Shinji Asou
Tomio Yamanaka
Junichi Matsuo
Ryosuke OYA
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Brennstoffzellenfahrzeug weist eine Brennstoffzelle auf, eine Leistungsspeichervorrichtung, einen Antriebsmotor, einen Temperatursensor, der eingerichtet ist, eine Temperatur der Brennstoffzelle zu erfassen, eine Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Betriebszustand der Brennstoffzelle zu erfassen, und einen Controller. In einem Fall, in dem zu einer Startzeit der Brennstoffzelle die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur der Brennstoffzelle unter einem Gefrierpunkt liegt, stellt der Controller, wenn ein Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle, der durch den erfassten Betriebszustand angezeigt wird, über eine vorbestimmte Referenzzeitspanne oder länger kontinuierlich einem vorbestimmten niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, einen Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs auf einen ersten Antriebszustand ein, der eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle stoppt, den Antriebsmotor nur unter Verwendung der Leistungsspeichervorrichtung als Leistungsquelle antreibt, und eine Motorleistung des Antriebsmotors auf kleiner gleich einer vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt.

Description

  • Hintergrund
  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug und ein Steuerverfahren für das Brennstoffzellenfahrzeug.
  • Stand der Technik
  • Von einem Brennstoffzellenfahrzeug wird erwartet, dass es bei unterschiedlichen Temperaturbedingungen gestartet wird. Im Allgemeinen wird in einer Brennstoffzelle während einer Leistungserzeugung der Brennstoffzelle Wasser erzeugt und es ist wahrscheinlich, dass flüssiges Wasser in einem Reaktionsgas-Strömungspfad, der in der Brennstoffzelle ausgebildet ist, angesammelt wird. Wenn beim Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs bei Temperaturbedingungen von unter null das flüssige, in der Brennstoffzelle angesammelte Wasser gefroren ist, führt dies zu einem unzureichenden Fluss eines Reaktionsgases in der Brennstoffzelle und dies wird wahrscheinlich Probleme während einer Leistungserzeugung der Brennstoffzelle verursachen. Eine vorgeschlagene Maßnahme erwärmt bei einem Start des Brennstoffzellenfahrzeugs bei Niedrigtemperaturbedingungen die Brennstoffzelle durch einen Niedrigeffizienzbetrieb, der eine niedrigere Leistungserzeugungseffizienz der Brennstoffzelle aufweist als ein normaler Betrieb (zum Beispiel in Patentliteratur 1 beschrieben).
  • Patentliteratur 1: JP 2018-073565A
  • Das Aufwärmen der Brennstoffzelle durch den Niedrigeffizienzbetrieb wie oben beschrieben wird allerdings mit größerer Wahrscheinlichkeit die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle begrenzen und den Zustand unzureichender Ausgangsleistung der Brennstoffzelle verursachen. Ein Fortbestehen des Zustands unzureichender Ausgangsleistung der Brennstoffzelle beim Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs wird wahrscheinlich verursachen, dass eine Sekundärbatterie, die in dem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, eine größere Menge an elektrischer Leistung bzw. Strom ausgibt und daher übermäßig entladen wird. Es besteht die Möglichkeit, dass ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs erforderlich wird.
  • Kurzfassung
  • Die vorliegende Anmeldung kann durch die nachfolgenden Aspekte implementiert wird.
  • (1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Brennstoffzellenfahrzeug geschaffen. Dieses Brennstoffzellenfahrzeug weist Folgendes auf: eine Brennstoffzelle; eine Leistungsspeichervorrichtung, die eingerichtet ist, aufgeladen zu werden; einen Antriebsmotor, der eingerichtet ist, Strom zu erhalten, der von der Brennstoffzelle und/oder der Leistungsspeichervorrichtung zugeführt wird, und eingerichtet ist, das Brennstoffzellenfahrzeug anzutreiben; einen Temperatursensor, der eingerichtet ist, eine Temperatur der Brennstoffzelle zu messen; eine Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist, Betriebsbedingungen bzw. einen Betriebszustand der Brennstoffzelle zu erfassen; und einen Controller, der eingerichtet ist, einen Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs zu steuern. In einem Fall, in dem zu einer Startzeit der Brennstoffzelle die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur der Brennstoffzelle unter einem Gefrierpunkt liegt, stellt der Controller, wenn ein Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle, der durch den erfassten Betriebszustand der Brennstoffzelle angezeigt wird, über eine vorbestimmte Referenzzeitspanne oder länger kontinuierlich einem vorbestimmten niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs auf einen ersten Antriebszustand ein, der eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle stoppt, den Antriebsmotor nur unter Verwendung der Leistungsspeichervorrichtung als Leistungsquelle antreibt, und eine Motorleistung des Antriebsmotors auf kleiner gleich einer vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt.
  • Bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle kontinuierlich über die Referenzzeitspanne oder länger der niedrige Ausgangsleistungszustand ist, stellt das Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs auf den ersten Antriebszustand ein, der die Motorleistung des Antriebsmotors auf kleiner gleich der vorbestimmten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt, und nur die Leistungsspeichervorrichtung wie beispielsweise eine Sekundärbatterie als Leistungsquelle verwendet. Selbst in dem Fall, in dem der Zustand unzureichender Ausgangsleistung der Brennstoffzelle bei dem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs fortbesteht, reduziert diese Konfiguration die Möglichkeit, dass eine übermäßige Entladung der Leistungsspeichervorrichtung verursacht wird und ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs erforderlich wird.
  • (2) Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts kann die Erfassungsvorrichtung eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle als Betriebszustand erfassen und der niedrige Ausgangsleistungszustand kann eine Bedingung bzw. ein Zustand sein, dass die von der Erfassungsvorrichtung erfasste Ausgangsleistung niedriger ist als eine im Voraus bestimmte Summe aus einer ersten Leistung, die im Voraus als maximaler, in dem ersten Antriebszustand von dem Antriebsmotor verbrauchbarer Strom bestimmt wird, und aus einer zweiten Leistung, die von einem Hilfsaggregat der Brennstoffzelle verbraucht wird, während durch die Brennstoffzelle Strom gleich der ersten Leistung erzeugt wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts bestimmt basierend auf der Ausgangsleistung der Brennstoffzelle auf geeignete Weise, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle der niedrige Ausgangsleistungszustand ist.
  • (3) Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts kann die Erfassungsvorrichtung den Temperatursensor verwenden, um eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle als Betriebszustand zu erfassen, und der niedrige Ausgangsleistungszustand kann eine Bedingung bzw. ein Zustand sein, dass die von der Erfassungsvorrichtung erfasste Temperaturanstiegsrate niedriger ist als eine vorbestimmte Referenz-Temperaturanstiegsrate, die eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle ist, wenn ein Aufwärmvorgang in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Innere der Brennstoffzelle nicht eingefroren ist. Das Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts bestimmt basierend auf der Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle auf geeignete Weise, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle der niedrige Ausgangsleistungszustand ist.
  • (4) Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts kann die Erfassungsvorrichtung als Betriebszustand erfassen, ob die Brennstoffzelle eine Wasserstoffmangelzelle umfasst, die einen Mangel an Wasserstoff aufweist, welcher einer Anode der Brennstoffzelle zugeführt wird, und die niedrige Ausgangsleistungszustand kann eine Bedingung bzw. ein Zustand sein, dass das Vorhandensein von einer Wasserstoffmangelzelle von der Erfassungsvorrichtung erfasst wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts bestimmt basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen einer Wasserstoffmangelzelle auf geeignete Weise, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle der niedrige Ausgangsleistungszustand ist.
  • (5) Das Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts kann ferner eine Ladezustandsüberwachung aufweisen, die eingerichtet ist, einen Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung zu erfassen. Zur Startzeit der Brennstoffzelle kann der Controller in einem Fall, in dem die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur der Brennstoffzelle unter dem Gefrierpunkt liegt und der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, bestimmen, ob der von der Ladezustandsüberwachung erfasste Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung kleiner gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist. Wenn der Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung kleiner gleich dem Referenzwert ist, kann der Controller den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs auf einen zweiten Antriebszustand einstellen, der die Motorleistung auf kleiner gleich einer vorbestimmten zweiten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt und mindestens die Brennstoffzelle als Leistungsquelle verwendet. Das Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts unterbindet, dass der Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung wie beispielsweise einer Sekundärbatterie bei dem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs auf einen unerwünschten Stand reduziert wird.
  • Die vorliegende Anmeldung kann durch verschiedene andere Aspekte als den Aspekten des oben beschriebenen Brennstoffzellenfahrzeugs implementiert werden, zum Beispiel ein Steuerverfahren des Brennstoffzellenfahrzeugs, ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Steuerverfahren zu implementieren, und ein nicht flüchtiges Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockschaltbild, das die schematische Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs darstellt;
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Aufwärmprozessablauf zeigt;
    • 3 ist ein funktionales Blockschaltbild, das einige Funktionen eines Controllers darstellt;
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Startzeitbestimmungsprozessablauf zeigt;
    • 5 ist ein Diagramm, das konzeptionell ein Vorher und Nachher eines ersten Antriebszustands darstellt;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen weiteren Startzeitbestimmungsprozessablauf zeigt; und
    • 7 ist ein Diagramm, das konzeptionell das Vorher und Nachher eines Starts eines zweiten Antriebszustands darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Erste Ausführungsform
  • Allgemeine Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das die schematische Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung darstellt. In dem Brennstoffzellenfahrzeug 20 sind ein Antriebsmotor 170, der eingerichtet ist, eine Antriebskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, ein Brennstoffzellensystem 30, das eine Brennstoffzelle 100 umfasst, eine Sekundärbatterie 172, die eingerichtet ist, Strom zum Antreiben des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 zuzuführen, und ein Controller 200 in einer Fahrzeugkarosserie 22 montiert. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 ist eingerichtet, Strom an eine Last, die den Antriebsmotor 170 umfasst, von entweder der Brennstoffzelle 100 oder der Sekundärbatterie 172 allein oder gleichzeitig von sowohl der Brennstoffzelle 100 als auch der Sekundärbatterie 172 zuzuführen. Die Brennstoffzelle 100 ist durch einen Gleichspannungswandler bzw. DC-DC-Wandler 104 und eine Verkabelung 178 mit der Last verbunden, die den Antriebsmotor 170 umfasst. Die Sekundärbatterie 172 ist durch einen Gleichspannungswandler bzw. DC-DC-Wandler 174 und die Verkabelung 178 mit der Last verbunden, die den Antriebsmotor 170 umfasst. Der DC-DC-Wandler 104 und der DC-DC-Wandler 174 sind zu der Verkabelung 178 parallel geschaltet.
  • Das Brennstoffzellensystem 30 umfasst zusätzlich zu der Brennstoffzelle 100 einen Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120, der einen Wasserstofftank 110 umfasst, und einen Luftzufuhrabschnitt 140, der einen Verdichter 130 umfasst. Das Brennstoffzellensystem 30 umfasst ferner einen Kühlmittelzirkulationsabschnitt (nicht gezeigt), der eingerichtet ist, ein Kühlmittel in der Brennstoffzelle 100 zu zirkulieren, um die Temperatur der Brennstoffzelle 100 in einem vorbestimmten Bereich zu halten.
  • Die Brennstoffzelle 100 weist eine Stapelstruktur auf, die ausgebildet wird, indem eine Mehrzahl an Einzelzellen aufeinander gestapelt wird. Die Brennstoffzelle 100 ist gemäß der Ausführungsform eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle, allerdings kann es sich auch um einen anderen Brennstoffzellentyp handeln. In jeder der Einheitszellen, die die Brennstoffzelle 100 bilden, ist ein Strömungspfad, in dem Wasserstoff strömt, das als Brenngas dient (nachfolgend als anodenseitiger Strömungspfad bezeichnet), und ein Strömungspfad, in dem Luft strömt, das als Oxidationsgas dient (nachfolgend als kathodenseitiger Strömungspfad bezeichnet), jeweils auf einer Anodenseite und einer Kathodenseite gegenüber von einer Elektrolytmembran ausgebildet. Die Verdrahtung 178, die so angeordnet ist, dass sie die Brennstoffzelle 100 mit dem DC-DC-Wandler 104 verbindet, ist mit einem Spannungssensor 102 ausgebildet, der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 zu erfassen, und mit einem Stromsensor 103 ausgebildet, der eingerichtet ist, einen Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 zu erfassen.
  • Die Brennstoffzelle 100 ist mit einem Temperatursensor 105 ausgebildet, der eingerichtet ist, die Temperatur der Brennstoffzelle 100 zu messen. Zum Beispiel kann der Temperatursensor 105 ein Temperatursensor sein, der in einem oben beschriebenen Strömungspfad des Kühlmittels ausgebildet ist, um die Temperatur des Kühlmittels zu erfassen, das in der Brennstoffzelle 100 zirkuliert wird und dann aus der Brennstoffzelle 100 ausgestoßen wird. In einem anderen Beispiel kann der Temperatursensor 105 ein Sensor sein, der eingerichtet ist, die interne Temperatur der Brennstoffzelle 100 zu erfassen. Zudem ist die Brennstoffzelle 100 mit einer Zellüberwachung 106 ausgebildet. Die Zellüberwachung 106 ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, den Leistungserzeugungszustand der Brennstoffzelle 100 zu erfassen, oder um insbesondere eine Ausgangsspannung jeder der Einheitszellen zu erfassen, die die Brennstoffzelle 100 bilden. Gemäß der Ausführungsform wird die Zellüberwachung 106 verwendet, um, wie später beschrieben, zu erfassen, ob es eine Einheitszelle mit negativer Spannung gibt (nachfolgend als negative Spannungszelle bezeichnet). Die Zellüberwachung 106 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, um das Vorhandensein einer negativen Spannungszelle zu erfassen, zum Beispiel eine Konfiguration, die die Ausgangsspannung von jeder der Einheitszellen erfasst, oder eine Konfiguration, die die Ausgangsspannung von jeweils zwei benachbarten Einheitszellen erfasst. Die Zellüberwachung 106 kann eingerichtet sein, zusätzlich zu der Ausgangsspannung der Einheitszelle die Stromstärke, die Impedanz, die Temperatur oder dergleichen zu erfassen. Erfassungssignale des Spannungssensors 102, des Stromsensors 103, des Temperatursensors 105 und der Zellüberwachung 106 werden an den Controller 200 ausgegeben.
  • Der Wasserstofftank 110, der in dem Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120 umfasst ist, kann zum Beispiel ein Tank sein, der eingerichtet ist, ein Hochdruckwasserstoffgas zu speichern. Der Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120 umfasst einen Wasserstoffzufuhrströmungspfad 121, der zwischen dem Wasserstofftank 110 und der Brennstoffzelle 100 ausgebildet ist, einen Zirkulationsströmungspfad 122, der eingerichtet ist, nicht verbrauchtes Wasserstoffgas (Anodenabgas) an den Wasserstoffzufuhrströmungspfad 121 zu zirkulieren, und einen Wasserstoffablassströmungspfad 123, der eingerichtet ist, das Anodenabgas in die Atmosphäre abzulassen. In dem Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120 wird das Wasserstoffgas, das in dem Wasserstofftank 110 gespeichert ist, einer Regulierung durch Öffnungs-/Schließsteuerzeiten eines Auf-Zu-Ventils 124 unterzogen, das in dem Wasserstoffzufuhrströmungspfad 121 ausgebildet ist, und einer Druckreduzierung mittels eines Druckreduzierungsventils 125, und wird dann mittels einer Wasserstoffzufuhrvorrichtung 126 (zum Beispiel einer Einspritzvorrichtung), die auf der Stromabwärtsseite des Druckreduzierungsventils 125 ausgebildet ist, dem anodenseitigen Strömungspfad der Brennstoffzelle 100 zugeführt. Der Druck von Wasserstoff, der in dem Zirkulationsströmungspfad 122 zirkuliert, wird durch eine Zirkulationspumpe 127 reguliert. Der Controller 200 bezieht sich auf einen Druck des zirkulierten Wasserstoffs, der von einem Drucksensor 128 erfasst wird, und reguliert die Antriebsgrade der Wasserstoffzufuhrvorrichtung 126 und der Zirkulationspumpe 127 gemäß einer Sollleistung, die von der Brennstoffzelle 100 ausgegeben werden soll.
  • Eine Öffnungs-/Schließsteuerzeit eines Auf-Zu-Ventils 129, das in dem Wasserstoffablassströmungspfad 123 ausgebildet ist, welcher von dem Zirkulationsströmungspfad 122 abzweigt, wird so reguliert, dass ein Teil des Wasserstoffgases, das in dem Zirkulationsströmungspfad 122 strömt, zu einer vorbestimmten Steuerzeit in die Atmosphäre abgelassen wird. Diese Konfiguration verursacht, dass andere Verunreinigungen (zum Beispiel Wasserdampf und Stickstoff) neben Wasserstoff, die in dem Wasserstoffgas, das in dem Zirkulationsströmungspfad 122 zirkuliert wird, umfasst sind, aus dem Strömungspfad ausgestoßen werden, und unterbindet dadurch eine Erhöhung der Konzentration der Verunreinigungen, die in dem Wasserstoffgas enthalten sind, welches der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird. Die Öffnungs-/Schließsteuerzeit des Auf-Zu-Ventils 124, das oben beschrieben wird, wird durch den Controller 200 reguliert.
  • Der Luftzufuhrabschnitt 140 umfasst zusätzlich zu dem Verdichter 130 einen ersten Luftströmungspfad 141, einen zweiten Luftströmungspfad 145, einen dritten Luftströmungspfad 146, ein Strömungsverteilerventil 144, einen Luftablassströmungspfad 142, ein Rückschlagventil 143 und einen Strömungssensor 147. Der erste Luftströmungspfad 141 ist ein Strömungspfad, in dem die gesamte Luftmenge strömt, die von dem Verdichter 130 eingesaugt wurde. Der zweite Luftströmungspfad 145 und der dritte Luftströmungspfad 146 sind so ausgebildet, dass sie von dem ersten Luftströmungspfad 141 abzweigen. Das Strömungsverteilerventil 144 ist an einer Stelle ausgebildet, an der der zweite Luftströmungspfad 145 und der dritte Luftströmungspfad 146 von dem ersten Luftströmungspfad 141 abzweigen. Ein Teilungsverhältnis der Luft, die von dem ersten Luftströmungspfad 141 in den zweiten Luftströmungspfad 145 oder in den dritten Luftströmungspfad 146 strömt, ist veränderbar, indem der Ventilöffnungszustand dieses Strömungsverteilerventils 144 verändert wird. Ein Teil des zweiten Luftströmungspfads 145 bildet den kathodenseitigen Strömungspfad in der Brennstoffzelle 100. Der dritte Luftströmungspfad 146 dient als Bypass-Strömungspfad, der eingerichtet ist, die Luftströmung zu leiten, ohne durch die Brennstoffzelle 100 hindurchzugehen. Der zweite Luftströmungspfad 145 und der dritte Luftströmungspfad 146 sind miteinander verbunden und bilden den Luftablassströmungspfad 142. Das Rückschlagventil 143 ist ein Drosselventil, das in dem zweiten Luftströmungspfad 145 auf einer Stromabwärtsseite des kathodenseitigen Strömungspfades ausgebildet ist, allerdings auf einer Stromaufwärtsseite von der Verbindungsstelle, an der der zweite Luftströmungspfad 145 und der dritten Luftströmungspfad 146 miteinander verbunden sind. Der Gegendruck in dem kathodenseitigen Strömungspfad der Brennstoffzelle 100 ist veränderbar, indem die Öffnungsposition des Rückschlagventils 143 reguliert wird. Der Luftablassströmungspfad 142 dient als Strömungspfad, der eingerichtet ist, die Luft, die durch den zweiten Luftströmungspfad 145 (Kathodenabgas) strömt, zusammen mit der Luft, die durch den dritten Luftströmungspfad 146 strömt, in die Atmosphäre abzulassen. Der oben beschriebene Wasserstoffablassströmungspfad 123 ist mit dem Luftablassströmungspfad 142 verbunden. Wasserstoff, der über den Wasserstoffablassströmungspfad 123 freigesetzt wird, wird mit der Luft verdünnt, die in dem Luftablassströmungspfad 142 strömt, bevor er in die Atmosphäre freigelassen wird. Der Strömungssensor 147 ist in dem ersten Luftströmungspfad 141 ausgebildet, um die Gesamtströmungsrate der durch den ersten Luftströmungspfad 141 eingesaugten Luft zu erfassen.
  • In dem Luftzufuhrabschnitt 140 ist die Strömungsrate der Luft (Strömungsrate von Sauerstoff), die dem kathodenseitigen Strömungspfad der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird, regulierbar, indem mindestens ein Zustand ausgewählt aus Antriebsgrad des Verdichters 130, Ventilöffnungszustand des Strömungsverteilerventils 144 und Öffnungsposition des Rückschlagventils 143 verändert wird. Der Antriebsgrad des Verdichters 130, der Ventilöffnungszustand des Strömungsverteilerventils 144 und die Öffnungsposition des Rückschlagventils 143 werden von dem Controller 200 reguliert. In dem Luftzufuhrabschnitt 140 kann zum Beispiel der erste Luftströmungspfad 141 mit einem Befeuchter ausgebildet sein, um die Luft zu befeuchten, die der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird.
  • Die Sekundärbatterie 172 kann zum Beispiel durch eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie ausgebildet sein. Die Sekundärbatterie 172 kann eine beliebige Leistungsspeichervorrichtung sein, die aufladbar und entladbar ist. Eine solche Leistungsspeichervorrichtung kann zum Beispiel als Kondensator anstelle der Sekundärbatterie eingerichtet sein. Die Sekundärbatterie 172 ist mit einer Ladezustandsüberwachung 173 ausgebildet. Die Ladezustandsüberwachung 173 ist eingerichtet, die Betriebsbedingung, wie beispielsweise den Ladezustand, der Sekundärbatterie 172 zu erfassen. Der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 wird als Index verwendet, der den Ladestand der Sekundärbatterie 172 angibt. Zum Beispiel kann die Ladezustandsüberwachung 173 einen Lade-/Entladestromwert der Sekundärbatterie 172 in Bezug auf die Zeit integrieren, um den Ladezustand zu erfassen. In einem anderen Beispiel kann die Ladezustandsüberwachung 173 die Spannung der Sekundärbatterie 172 verwenden, um den Ladezustand zu erfassen. Der erfasste Ladezustand der Sekundärbatterie 172 wird an den Controller 200 ausgegeben.
  • Der DC-DC-Wandler 104 dient dazu, ansprechend auf ein Steuersignal von dem Controller 200 den Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 zu verändern. Konkret extrahiert der DC-DC-Wandler 104 den Strom und die Spannung aus der Brennstoffzelle 100 an die oben beschriebene Last und führt eine Schaltregelung durch, um aus der Brennstoffzelle 100 extrahierten Strom und Spannung zu steuern. In dem Prozess, in dem durch die Brennstoffzelle 100 erzeugter Strom der Last, wie beispielsweise dem Antriebsmotor 170, zugeführt wird, erhöht der DC-DC-Wandler 104 die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 auf einen Spannungspegel, der von der obigen Last nutzbar ist.
  • Der DC-DC-Wandler 174 weist eine Aufladungs-Entladungs-Steuerfunktion auf, um ein Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 172 zu steuern, und dient insbesondere dazu, ein Aufladen und Entladen der Sekundärbatterie 172 ansprechend auf ein Steuersignal von dem Controller 200 zu steuern. Zudem stellt der DC-DC-Wandler 174 gesteuert von dem Controller 200 eine ausgangsseitige Sollspannung ein und führt eine Entnahme des Stroms durch, der in der Sekundärbatterie 172 angesammelt wurde, und ein Anlegen einer Spannung an dem Antriebsmotor 170, um den Leistungsextraktionszustand und den an dem Antriebsmotor 170 angelegten Spannungspegel variabel zu regulieren. Wenn kein Bedarf besteht, die Sekundärbatterie 172 aufzuladen oder zu entladen, trennt der DC-DC-Wandler 174 die Sekundärbatterie 172 von der Verdrahtung 178.
  • Der Controller 200 wird durch einen Mikrocomputer konfiguriert, der zum Beispiel eine CPU, die Rechenvorgänge durchführt, einen ROM und einen RAM umfasst. Der Controller 200 bezieht Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren, zum Beispiel einem Beschleunigerpositionssensor 180, einem Gangschaltungspositionssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Umgebungstemperatursensor, zusätzlich zu den oben beschriebenen Sensoren, die in dem Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120 und dem Luftzufuhrabschnitt 140 ausgebildet sind, und führt verschiedene Steuerungen bezüglich des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 durch. Zum Beispiel bestimmt der Controller 200 eine erforderliche Ausgangsleistung für den Antriebsmotor 170 basierend auf, zum Beispiel, dem Erfassungssignal des Beschleunigerpositionssensors 180 und gibt Antriebssignale an die Brennstoffzelle 100 und die Sekundärbatterie 172 so aus, dass ein Strom erhalten wird, der der erforderlichen Ausgangsleistung von der Brennstoffzelle 100 und/oder der Sekundärbatterie 172 entspricht. Konkret werden in dem Fall, in dem der Strom von der Brennstoffzelle 100 erhalten wird, die Mengen der jeweiligen Gase, die von dem Wasserstoffgaszufuhrabschnitt 120 und dem Luftzufuhrabschnitt 140 zugeführt werden, so gesteuert, dass ein gewünschter Strom von der Brennstoffzelle 100 erhalten wird. Der Controller 200 steuert auch den DC-DC-Wandler 104 und 174, um der Last, die den Antriebsmotor 170 umfasst, einen gewünschten Strom von der Brennstoffzelle 100 und/oder der Sekundärbatterie 172 zuzuführen. Der Controller 200 ist zusätzlich mit einem Zeitgeber ausgebildet, um eine verstrichene Zeit seit Eingabe von jedem der verschiedenen Signale oder seit Ausführung von jedem der verschiedenen Prozesse zu messen.
  • Aufwärmvorgang
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Aufwärmprozessablauf zeigt, der von der CPU des Controllers 200 beim Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 durchgeführt wird. Nachfolgend wird zuerst unter Bezugnahme auf 2 ein Überblick über den Aufwärmvorgang beschrieben, der bei einem Start des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 durchgeführt wird. Dieser Ablauf wird ansprechend auf Eingabe eines Befehls zum Starten des Brennstoffzellensystems 30 ausgelöst, um das Brennstoffzellenfahrzeug 20 antriebsfähig bzw. fahrfähig zu machen, zum Beispiel ansprechend auf das Drücken des Startknopfes (nicht gezeigt) durch den Fahrer des Brennstoffzellenfahrzeugs 20.
  • Wenn dieser Ablauf ausgelöst wird, bezieht die CPU des Controllers 200 die Temperatur der Brennstoffzelle 100 von dem Temperatursensor 105 und bestimmt, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S100). Insbesondere wird in Schritt S100 bestimmt, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 in einer Umgebung mit gewöhnlichem Druck kleiner gleich 0 °C ist. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 im Hochland oder dergleichen verwendet wird, wo der Atmosphärendruck niedriger ist, kann die Referenztemperatur, die in Schritt S100 auf den Gefrierpunkt eingestellt wird, auf geeignete Weise gemäß dem Atmosphärendruck in der Nutzungsumgebung geändert werden. Der Atmosphärendruck in der Nutzungsumgebung kann direkt durch einen Atmosphärendrucksensor, der in dem Brennstoffzellenfahrzeug 20 ausgebildet ist, erfasst werden, oder er kann basierend auf Ortsinformationen des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 aus der Höhenlage eines Orts ermittelt werden, an dem sich das Brennstoffzellenfahrzeug 20 befindet.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher ist als der Gefrierpunkt (Schritt S100: NEIN), bedeutet dies, dass kein Bedarf an einem Aufwärmvorgang besteht, der durchgeführt wird, damit die Temperatur der Brennstoffzelle 100, wie unten beschrieben, höher wird als der Gefrierpunkt. Der Controller 200 beendet dementsprechend diesen Ablauf.
  • Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S100: JA), startet der Controller 200 den Aufwärmvorgang und verursacht, dass die Brennstoffzelle 100 Strom an einem Aufwärmzeitbetriebspunkt erzeugt.
  • Mit Aufwärmvorgang ist ein Betriebszustand gemeint, bei dem aktiv die Temperatur der Brennstoffzelle 100 derart erhöht wird, dass verursacht wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 einen Temperaturbereich erreicht, der im Voraus als stabiler Zustand bestimmt wird. In Schritt S110 wird der Aufwärmvorgang durchgeführt, um die Temperatur der Brennstoffzelle 100 so zu erhöhen, dass sie höher wird als der Gefrierpunkt. Gemäß der Ausführungsform werden ein Sollstrom und eine Sollspannung der Brennstoffzelle 100 als der Aufwärmzeitbetriebspunkt bestimmt, der in Schritt S110 eingestellt wird, sodass die Menge an Elektrizität und die Menge an Wärme, die von der Brennstoffzelle 100 erzeugt werden, jeweils eine Sollmenge erzeugter Elektrizität und eine Sollmenge erzeugter Wärme erfüllen, die im Voraus bestimmt werden. Der Controller 200 gibt ein Rückmeldesignal an den DC-DC-Wandler 104 aus, um den Sollstrom und die Sollspannung zu erreichen. Während des Aufwärmvorgangs wird ein stöchiometrisches Verhältnis des Oxidationsgases, das der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird, niedriger eingestellt als das stöchiometrische Verhältnis in dem stabilen Zustand und der Leistungserzeugungsverlust der Brennstoffzelle 100 wird erhöht, indem die Sauerstoffkonzentrationspolarisation (Oxygen Concentration Overpotential) erhöht wird. Mit stöchiometrisches Verhältnis des Oxidationsgases ist ein Verhältnis der Sauerstoffmenge, die tatsächlich zugeführt wird, zu der minimalen Sauerstoffmenge, die für die oben beschriebene Sollmenge erzeugter Elektrizität erforderlich ist, gemeint.
  • Der Controller 200 bestimmt anschließend basierend auf dem Erfassungssignal von der Zellüberwachung 106, ob eine negative Spannungszelle in der Brennstoffzelle 100 vorhanden ist (Schritt S120). Wenn eine negative Spannungszelle vorhanden ist (Schritt S120: JA), begrenzt der Controller 200 den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 (Schritt S130). Mit Bestimmung von Schritt S120 ist eine Bestimmung gemeint, ob eine der Einheitszellen, die die Brennstoffzelle 100 bilden, eingefroren ist. Wenn während des Aufwärmvorgangs der Brennstoffzelle 100 bei einem Starten unter null der Brenngasströmungspfad in einer der Einheitszellen eingefroren ist, wird eine Leistungserzeugungsreaktion in der Einheitszelle aufgrund des Wasserstoffmangels unterbunden. Selbst in diesem Fall schreitet die Leistungserzeugungsreaktion in den anderen Einheitszellen fort. Die Einheitszelle, die den Wasserstoffmangel aufweist, dient in der Brennstoffzelle 100 als Widerstand und erzeugt eine negative Spannung. Ein Fortbestehen des Aufwärmvorgangs in diesem Zustand wird wahrscheinlich Probleme verursachen, zum Beispiel eine Beschädigung der Brennstoffzelle 100. Wenn in Schritt S120 eine negative Spannungszelle erfasst wird, begrenzt der Controller 200 dementsprechend den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100, um die Menge an erzeugter Elektrizität zu verringern und so die Möglichkeit des Problems zu reduzieren. Gemäß der Ausführungsform wird der Begrenzungsgrad des Ausgangsstroms entsprechend dem Pegel der erzeugten negativen Spannung geändert. Insbesondere wird der Sollstrom der Brennstoffzelle 100 in Schritt S130 auf einen umso kleineren Wert eingestellt, je höher der Pegel erzeugter negativer Spannung ist. Gemäß einer Abwandlung kann die Strombegrenzung bei Schritt S 130 den Ausgangsstrom unabhängig von dem Pegel erzeugter negativer Spannung einheitlich begrenzen.
  • Der Controller 200 bezieht anschließend erneut das Erfassungssignal von der Zellüberwachung 106 und bestimmt, ob die Strombegrenzung in Schritt S130 dazu führt, dass die negative Spannung abbricht und die negative Spannungszelle beseitigt wird (Schritt S140). Wenn bestimmt wird, dass die negative Spannung noch nicht abgebrochen ist (Schritt S140: NEIN), wird die Bestimmung aus Schritt S140 bis zum Abbrechen der negativen Spannung wiederholt. Während einer Wiederholung der Bestimmung hinsichtlich des Abbrechens der negativen Spannung bei Schritt S140 kann der Sollstrom, der bei Schritt S130 eingestellt wird, beibehalten oder auf geeignete Weise verändert werden.
  • Wenn bestimmt wird, dass die negative Spannung abgebrochen ist (Schritt S140: JA), hebt der Controller 200 die Strombegrenzung auf und setzt die Begrenzungseinstellung des Sollstroms der Brennstoffzelle 100 auf den ursprünglich in Schritt S110 eingestellten Sollstrom zurück (Schritt S150).
  • Der Controller 200 bezieht anschließend die Temperatur der Brennstoffzelle 100 von dem Temperatursensor 105 und bestimmt, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S160). Der Vorgang aus Schritt S160 bestimmt, ob die Temperatur der gesamten Brennstoffzelle 100 auf einen solchen Pegel erhöht wurde, dass das Innere der Brennstoffzelle 100 nicht gefroren ist, und höher wird als der Gefrierpunkt. Die Referenztemperatur, die in Schritt S160 verwendet wurde, kann eine Temperatur über dem Gefrierpunkt sein.
  • Wenn bestimmt wird, dass keine negative Spannungszelle vorhanden ist (Schritt S120: NEIN), schreitet der Controller 200 ebenfalls zu Schritt S160 fort, um auf ähnliche Weise zu bestimmen, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 auf den Pegel angehoben wurde, bei dem das Innere der Brennstoffzelle 100 nicht gefroren ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S160: JA), kehrt der Controller 200 in dem Verlauf zu Schritt S120 zurück und wiederholt den Vorgang der Schritte S120 bis S160. Das in der Brennstoffzelle 100 im Laufe der Leistungserzeugung erzeugte Wasser bleibt in der Brennstoffzelle 100 wahrscheinlich gefroren, bis die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher wird als der Gefrierpunkt. Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher wird als der Gefrierpunkt (Schritt S160: NEIN), beendet der Controller 200 den Ablauf.
  • Steuerung zur Startzeit
  • 3 ist ein funktionales Blockschaltbild, das einige der Funktionen des Controllers 200 darstellt. Der Controller 200 umfasst eine Erfassungsvorrichtung 210, eine Bestimmungsvorrichtung 220 für niedrige Ausgangsleistung, einen Antriebscontroller 230, einen Leistungserzeugungscontroller 240 und eine Ausgangsleistungsbegrenzungsvorrichtung 250 als Funktionsblöcke. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der Ausführungsform führt den oben beschriebenen Aufwärmvorgang bei einem Start bei Niedrigtemperaturbedingungen durch, bestimmt, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 einem vorbestimmten niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, und bestimmt dann basierend auf dem Ergebnis der obigen Bestimmung, ob das Brennstoffzellenfahrzeug 20 einer Evakuierungsfahrt bzw. Notlauffahrt unterzogen wird. Die in 3 gezeigten Funktionsblöcke sind in diesem Prozess involviert.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Startzeitbestimmungsprozessablauf zeigt, der von der CPU des Controllers 200 bei Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 durchgeführt wird. Dieser Ablauf wird ansprechend auf Eingabe eines Befehls zum Starten des Brennstoffzellensystems 30 ausgelöst, um das Brennstoffzellenfahrzeug 20 antreibbar zu machen, zum Beispiel ansprechend auf das Drücken des Startknopfes (nicht gezeigt) durch den Fahrer des Brennstoffzellenfahrzeugs 20.
  • Wenn dieser Ablauf ausgelöst wird, bezieht die CPU des Controllers 200 die Temperatur der Brennstoffzelle 100 von dem Temperatursensor 105 und bestimmt, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S200). Der Vorgang aus Schritt S200 ist mit dem oben beschriebenen Vorgang aus Schritt S100 identisch und wird daher nicht im Detail beschrieben. Der Startzeitbestimmungsprozessablauf aus 4 wird parallel zu dem Aufwärmprozessablauf aus 2 bei einem Start des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 durchgeführt. Dementsprechend wird der in 2 gezeigte Aufwärmvorgang in dem Brennstoffzellenfahrzeug 20 durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S200: JA).
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher ist als der Gefrierpunkt (Schritt S200: NEIN), wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle 100 kein Problem aufgrund eines Einfrierens hat. Der Controller 200 beendet dementsprechend diesen Ablauf.
  • Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S200: JA), bestimmt der Controller 200 anschließend, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 ein vorbestimmter niedriger Ausgangsleistungszustand ist (Schritt S210). Insbesondere erfasst die Erfassungsvorrichtung 210 des Controllers 200 einen Betriebszustand der Brennstoffzelle 100. Die Bestimmungsvorrichtung für niedrige Ausgangsleistung 220 verwendet anschließend den erfassten Betriebszustand, um zu bestimmen, ob der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 der vorbestimmte niedrige Ausgangsleistungszustand ist. Wenn in Schritt S210 bestimmt wird, dass der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 der niedrige Ausgangsleistungszustand ist, wird erwartet, dass das Innere der Brennstoffzelle 100 gefriert.
  • Die Erfassungsvorrichtung 210 der Ausführungsform erfasst eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 als oben beschriebenen Betriebszustand. Insbesondere bezieht die Erfassungsvorrichtung 210 in Schritt S200 die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 von dem Spannungssensor 102 und dem Stromsensor 103 und berechnet die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100. In Schritt S210 vergleicht die Bestimmungsvorrichtung 220 für niedrige Ausgangsleistung die berechnete Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 mit einer vorbestimmten Referenzleistung und bestimmt, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, wenn die Ausgangsleistung kleiner ist als die Referenzleistung.
  • Gemäß der Ausführungsform wird die Referenzleistung als Summe eines „Evakuierungszeit-Motorleistungsverbrauchs“ bzw. „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauchs“ (a) und eines „Evakuierungszeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauchs“ bzw. „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauchs“ (b) bestimmt. Der „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) bezeichnet eine elektrische Leistung, die im Voraus als maximal von dem Antriebsmotor 170 verbrauchbare Leistung bestimmt wird, wenn der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 ein erster Antriebszustand ist und wird auch als erste Leistung bezeichnet. Der „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauch“ (b) bezeichnet eine elektrische Leistung, die von Hilfsaggregaten der Brennstoffzelle 100 verbraucht wird, wenn die Brennstoffzelle 100 elektrische Leistung bzw. Strom erzeugt, die dem „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) entspricht, und wird auch als zweite Leistung bezeichnet. Der erste Antriebszustand bezeichnet einen Antriebszustand, der in Schritt S240 eingestellt wird, der später beschrieben wird. Insbesondere bezeichnet der erste Antriebszustand einen Antriebszustand, in dem die Brennstoffzelle 100 eine Leistungserzeugung anhält, der Antriebsmotor 170 nur mit der Sekundärbatterie 172 als Leistungsquelle angetrieben wird, und die Motorleistung des Antriebsmotors 170 auf kleiner gleich einer vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt wird. Nachfolgend werden der erste Antriebszustand und ein Leistungsverbrauch in dem ersten Antriebszustand beschrieben.
  • In dem ersten Antriebszustand kann zum Beispiel eine Geschwindigkeitsbegrenzung wie beispielsweise eine Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h auferlegt werden und eine maximale Ausgangsleistung des Antriebsmotors 170, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 mit der eingestellten Höchstgeschwindigkeit gefahren wird, kann als erste Obergrenze der Ausgangsleistung spezifiziert werden. In einem anderen Beispiel kann die erste Obergrenze der Ausgangsleistung als maximale Ausgangsleistung des Antriebsmotors 170 unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 eingestellt werden. In dem ersten Antriebszustand, wenn eine erforderliche Ausgangsleistung für den Antriebsmotor 170 höher ist als die erste Obergrenze der Ausgangsleistung, ist die Motorleistung, die tatsächlich von dem Antriebsmotor 170 ausgegeben wird, niedriger als die erforderliche Ausgangsleistung.
  • Der „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a), der in Schritt S210 von 4 wie oben beschrieben verwendet wird, kann ein Strom sein, der im Voraus als maximale, in dem ersten Antriebszustand von dem Antriebsmotor 170 verbrauchbare Leistung bestimmt wird. Zum Beispiel wenn während der Notlauffahrt eine Geschwindigkeitsbegrenzung auferlegt wird, ist der „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) eine Maximalleistung, die von dem Antriebsmotor 170 verbraucht wird, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 in dem ersten Antriebszustand bei einer eingestellten Höchstgeschwindigkeit gefahren wird. Der „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauch“ (b) bezeichnet den Strom, der von den Hilfsaggregaten der Brennstoffzelle 100 verbraucht wird, wenn die Brennstoffzelle 100 Strom wie oben beschrieben erzeugt, der dem „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) entspricht. Die Hilfsaggregate der Brennstoffzelle 100 umfassen, zum Beispiel, die Zirkulationspumpe 127, den Verdichter 130 und eine Kühlmittelpumpe, die eingerichtet ist, das Kühlmittel in der Brennstoffzelle 100 zu zirkulieren.
  • Bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 wird der Aufwärmvorgang an einem Aufwärmzeitbetriebspunkt durchgeführt, der bestimmt wird, um, wie oben beschrieben, die vorbestimmte Sollmenge an erzeugter Elektrizität und das Sollmaß an erzeugter Wärme zu erfüllen (Schritt S110 in 2). Wenn das Innere der Brennstoffzelle 100 gefroren ist und sich eine negative Spannungszelle bildet (Schritt S120: JA), wird die Strombegrenzung auferlegt, um den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 zu begrenzen (Schritt S130). Gemäß der Ausführungsform wird der Aufwärmzeitbetriebspunkt bei Schritt S110 vor der Strombegrenzung aus Schritt S130 derart eingestellt, dass der von der Brennstoffzelle 100 erzeugte Strom größer gleich der Summe aus „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) und „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauch“ (b) ist. Dementsprechend wird in Schritt S210 in 4 bestimmt, dass sich die Brennstoffzelle 100 in einem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, wenn während des Aufwärmvorgangs eine negative Spannungszelle erfasst wird (Schritt S120: JA in 2), und die Strombegrenzung wird auferlegt, um den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 zu begrenzen (Schritt S130).
  • Wenn in 4 bestimmt wird, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet (Schritt S210: JA), bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 220 für niedrige Ausgangsleistung des Controllers 200 anschließend, ob eine Zeit, die seit der ersten Bestimmung in Schritt S210 verstrichen ist, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem Niedrigausgangsleistungszustand befindet, größer gleich einer vorbestimmten Referenzzeitspanne wird (Schritt S220). Wenn die verstrichene Zeit noch nicht die Referenzzeitspanne erreicht hat (Schritt S220: NEIN) kehrt der Controller 200 zu Schritt S200 zurück und wiederholt die Bestimmung, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet.
  • Wenn die Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand gehalten wird (Schritt S220: JA), hält der Antriebscontroller 230 des Controllers 200 das Brennstoffzellensystem 30 an (Schritt S230), stellt den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den ersten Antriebszustand ein, der nur die Ausgangsleistung von der Sekundärbatterie 172 (Schritt S240) verwendet und beendet dann den Ablauf. Wenn die Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand gehalten wird, legt dies gemäß der Ausführungsform einen gescheiterten Verlauf des Aufwärmvorgangs nahe und Schwierigkeiten bei der Beseitigung des gefrorenen Zustands der Brennstoffzelle 100. Dementsprechend gibt das Brennstoffzellenfahrzeug 20 auf, weiter Strom durch die Brennstoffzelle 100 zu erzeugen, bevor eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 durch den gefrorenen Zustand der Brennstoffzelle 100 gestoppt wird, und das Fahrzeug wird in den ersten Antriebszustand gesetzt. Wenn der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den ersten Antriebszustand eingestellt wird, kann eine Anzeige auf einer Anzeigeeinheit oder dergleichen in einem Instrumentenbrett des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 abgebildet werden, um über den gescheiterten Verlauf des Aufwärmvorgangs und einen daraus resultierendes Anhalten der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100, um die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 zu reduzieren, zu informieren. Es kann auch eine zusätzliche Anzeige auf der Anzeigeneinheit oder dergleichen abgebildet sein, um zu einem „Notlauf“ aufzufordern, um das Brennstoffzellenfahrzeug 20 an einen sicheren Ort zu fahren.
  • Ein Einfrieren des Inneren der Brennstoffzelle 100 verursacht wahrscheinlich Schwierigkeiten bei einem normalen Ablauf der Leistungserzeugungsreaktion und einer damit einhergehenden Wärmeerzeugung an einer eingefrorenen Stelle. Außer der gefrorene Zustand wird sofort beseitigt, wird es dementsprechend noch schwieriger, den gefrorenen Zustand mit der Zeit zu beseitigen. Die Referenzzeitspanne, die in Schritt S220 verwendet wird, wird im Voraus als eine Zeit bestimmt, die seit Auftreten des gefrorenen Zustands verstrichen ist, und als Zeitspanne, bei der es wahrscheinlicher ist, dass der gefrorene Zustand beseitigt wird. Diese Referenzzeitspanne kann zum Beispiel experimentell bestimmt werden. Ein konkreter Ablauf kann die Brennstoffzelle 100 unter Niedrigtemperaturbedingungen starten, eine Zeit, die seit Erfassen einer negativen Spannungszelle aufgrund einer Erzeugung einer negativen Spannung verstrichen ist, bis zum Abbrechen der negativen Spannung erfassen, und eine Zeitspanne einstellen, bei der erwartet wird, dass der gefrorene Zustand beseitigt wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass sich die Brennstoffzelle 100 nicht in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet (Schritt S210: NEIN), bestimmt der Controller 200 anschließend, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S250). Der Fall, in dem in Schritt S210 bestimmt wird, dass die Brennstoffzelle 100 sich nicht in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, umfasst den Fall, in dem bei Schritt S210 einmalig bestimmt wird, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, und den niedrigen Ausgangsleistungszustand vor Verstreichen der Referenzzeitspanne in Schritt S220 verlässt. Insbesondere wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle 100 den niedrigen Ausgangsleistungszustand verlässt, wenn in Schritt S140 bestimmt wird, dass die negative Spannungszelle beseitigt wurde, und die Strombegrenzung wird in Schritt S150 in 2 vor Verstreichen der Referenzzeitspanne aufgehoben.
  • Bei Schritt S250 bestimmt der Controller 200, ob die Brennstoffzelle 100 aufgewärmt ist und den Zustand eines wahrscheinlichen Einfrierens verlässt. Zum Beispiel kann der Controller 200 in Schritt S250, wie der Vorgang aus Schritt S200, die Temperatur der Brennstoffzelle 100 von dem Temperatursensor 105 beziehen und bestimmen, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt. In einem anderen Beispiel kann die Referenztemperatur, die bei Schritt S250 verwendet wird, eine höhere Temperatur als der Gefrierpunkt sein, da es innerhalb der Brennstoffzelle 100 wahrscheinlich eine Stelle gibt, die unter dem Gefrierpunkt liegt, selbst wenn die von dem Temperatursensor 105 erfasste Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt.
  • Ein anderes Verfahren, das sich von dem Verfahren, das die erfasste Temperatur der Brennstoffzelle 100 verwendet, unterscheidet, kann in Schritt S250 verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Brennstoffzelle 100 den Zustand verlässt, in dem sie wahrscheinlich einfriert. Zum Beispiel wenn die Größe des Integrationswerts des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100 seit einem Starten des Aufwärmvorgangs größer wird als ein vorbestimmter Referenzwert, kann bestimmt werden, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher wird als der Gefrierpunkt. Die Größe des Integrationswerts des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100 kann berechnet werden, indem der Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 nach einem Starten des Aufwärmvorgangs bezüglich einer Zeit integriert wird. Der höhere Ausgangsstrom bietet das höhere Ausmaß an von der Brennstoffzelle 100 erzeugter Wärme. In dem Fall, in dem die Größe des Integrationswerts des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100 höher wird als der Referenzwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, wird bestimmt, dass eine ausreichende Wärmemenge in der Brennstoffzelle 100 erzeugt wird, und dass die Brennstoffzelle 100 dementsprechend den Zustand, bei dem ein Einfrieren wahrscheinlich ist, verlässt.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S250: JA), kehrt der Controller 200 in dem Verlauf zu Schritt S210 zurück, um zu bestimmen, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet. Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 höher ist als der Gefrierpunkt (Schritt S250: NEIN), beendet der Controller 200 diesen Ablauf.
  • Wie oben beschrieben, stellt das Brennstoffzellenfahrzeug 20 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit der obigen Konfiguration den Antriebszustand auf den ersten Antriebszustand ein, der nur die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquelle verwendet und der die Motorleistung des Antriebsmotors 170 begrenzt, sodass sie kleiner gleich der vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung entspricht, wenn die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 weiterhin über die Referenzzeitspanne oder länger in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand bleibt. Selbst in dem Fall, in dem der Zustand mit unzureichender Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart fortbesteht, reduziert diese Konfiguration die Möglichkeit, dass eine übermäßige Entladung der Sekundärbatterie 172 verursacht wird, was ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erfordert. In dem Fall, in dem der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 weiterhin über die Referenzzeitspanne oder länger der niedrige Ausgangsleistungszustand ist, deutet dies auf den gescheiterten Verlauf des Aufwärmvorgangs der Brennstoffzelle 100 hin. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass die Brennstoffzelle 100 eine unzureichende Ausgangsleistung aufweist, dass die erforderliche Leistung für den Antriebsmotor 170 hauptsächlich von der Sekundärbatterie 172 zugeführt wird, und dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 allmählich gesenkt wird. Indem eine weitere Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 100 aufgegeben wird, bevor eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 aufgrund eines Einfrierens angehalten wird, wird ermöglicht, dass der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den ersten Antriebszustand in einer Phase eingestellt wird, in der der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf einem relativ hohem Stand ist. Selbst im Falle eines gescheiterten Verlaufs des Aufwärmvorgangs der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erlaubt diese Konfiguration folglich eine Evakuierungsfahrt bzw. Notlauffahrt des Brennstoffzellenfahrzeugs 20, bei der eine übermäßige Entladung der Sekundärbatterie 172 unterbunden wird, und erhöht so die Sicherheit des Brennstoffzellenfahrzeugs 20.
  • 5 ist ein Diagramm, das konzeptionell ein Vorher und Nachher des ersten Antriebszustands in einem Fall darstellt, in dem der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger weiterhin der niedrige Ausgangsleistungszustand bei einem Niedrigtemperaturstart ist. 5 zeigt einen Zeitverlauf als Abszisse und eine Veränderung des Ladezustands (SOC) der Sekundärbatterie 172. Ein Vollliniengraph in 5 zeigt einen Start des ersten Antriebszustands, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger weiterhin der niedrige Ausgangsleistungszustand ist.
  • Bei einem Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 bei Niedrigtemperaturbedingungen ermöglicht der Aufwärmvorgang der Brennstoffzelle 100, dass eine gewisse Menge an Elektrizität durch die Brennstoffzelle 100 erzeugt wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 kann daher gemäß der erforderlichen Ausgangsleistung des Antriebsmotors 170 gefahren werden, indem sowohl die Brennstoffzelle 100 als auch die Sekundärbatterie 172 verwendet werden. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 hält ein solches Fahren bis zu einer Zeit ta in dem Beispiel aus 5 aufrecht.
  • In dem Beispiel aus 5 bestimmt der Controller 200 zu der Zeit ta , dass der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger weiterhin der niedrige Ausgangsleistungszustand bleibt (Schritt S220: JA), stoppt das Brennstoffzellensystem (Schritt S230) und stellt den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den ersten Antriebszustand ein (Schritt S240). Eine solche Steuerung startet den ersten Antriebszustand in der Phase, in welcher der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 noch einen relativ hohen Stand aufweist, und ermöglicht es, dass das Brennstoffzellenfahrzeug 20 weiter in dem ersten Antriebszustand fährt, bis der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 zu einer Zeit tb auf einen Wert α sinkt. Der Wert α zeigt einen Ladezustand der Sekundärbatterie 172 an, der entladen ist und das Brennstoffzellenfahrzeug 20 nicht fahrbar macht. In dem Beispiel aus 5 entspricht der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 einem Wert β, wenn der erste Antriebszustand bei Schritt S240 in 4 gestartet wird.
  • Ein Strichpunktliniengraph in 5 zeigt eine Veränderung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172 in dem Fall an, in dem die Steuerung der Ausführungsform zur Einstellung des ersten Antriebszustands nicht durchgeführt wird, sondern das Brennstoffzellenfahrzeug 20 selbst nach der Zeit ta mit sowohl der Sekundärbatterie 172 als auch der Brennstoffzelle 100 als Leistungsquellen gefahren werden. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 kontinuierlich entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung gefahren wird, indem sowohl die Brennstoffzelle 100 als auch die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquellen ohne Begrenzung der Motorleistung des Antriebsmotors 170 wie in dem ersten Antriebszustand verwendet werden, wird erwartet, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 schneller sinkt als im ersten Antriebszustand. Wenn in diesem Zustand weiterhin gefahren wird, ohne zu einer Notlauffahrt aufzufordern, sinkt der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf den Wert α zu einer Zeit tc, die vor der Zeit tb liegt. Dies wird wahrscheinlich ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erfordern. Wenn die Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand gehalten wird, wird gemäß der Ausführungsform das Brennstoffzellenfahrzeug 20 auf den ersten Antriebszustand eingestellt und es wird aufgefordert, eine Notlauffahrt in der Phase durchzuführen, in der sich der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 noch auf einem relativ hohen Stand befindet. Dies erhöht die Sicherheit des Brennstoffzellenfahrzeugs 20.
  • Zweite Ausführungsform
  • Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 nicht dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht (Schritt S210: NEIN), der Vorgang aus Schritt S210 wiederholt, um zu bestimmen, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, bis in Schritt S250 bestimmt wird, dass die Brennstoffzelle 100 die Niedrigtemperaturbedingungen verlässt, bei denen eine Gefrierwahrscheinlichkeit besteht. In diesem Zustand wird das Brennstoffzellenfahrzeug 20 entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung für den Antriebsmotor 170 angetrieben, indem sowohl die Brennstoffzelle 100 als auch die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquellen verwendet werden. Selbst in dem Fall, in dem der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, wird die Menge an Elektrizität, die von der Brennstoffzelle 100 während des Aufwärmvorgangs erzeugt wird, niedriger gehalten als die Menge an Elektrizität, die in dem stabilen Zustand erzeugt wird. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 in diesem Zustand über eine lange Zeitspanne gefahren wird, wobei der Vorgang aus Schritt S210 wiederholt wird, ist es dementsprechend wahrscheinlich, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf einen unerwünschten Stand sinkt. Nachfolgend wird eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform beschrieben, die den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 basierend auf dem Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf einen zweiten Antriebszustand einstellt, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 nicht dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht (Schritt S210: NEIN). Der zweite Antriebszustand bezeichnet einen Antriebszustand, in dem die Motorleistung des Antriebsmotors 170 auf kleiner gleich einer vorbestimmten zweiten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt ist und in der mindestens die Brennstoffzelle 100 als Leistungsquelle verwendet wird, anders als in dem ersten Antriebszustand.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Startzeitbestimmungsprozessablauf zeigt, der von dem Controller 200 des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 bei einem Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der zweiten Ausführungsform weist eine ähnliche Konfiguration auf wie diejenige des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht im Detail beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der zweiten Ausführungsform führt den in 6 gezeigten Startzeitbestimmungsprozessablauf anstelle des in 4 gezeigten Startzeitbestimmungsprozessablaufs der ersten Ausführungsform durch. Schritte in 6, die jenen aus 4 entsprechen, sind mit den gleichen Schrittnummern versehen und werden nicht im Detail beschrieben.
  • Wenn dieser Ablauf durch eine Betätigung des Startschalters zur Eingabe eines Startbefehls ausgelöst wird, bestimmt die CPU des Controllers 200, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S200). Wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S200: JA), bestimmt der Controller 200 anschließend, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet (Schritt S210). Wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht (Schritt S210: NEIN), bestimmt der Controller 200 anschließend, ob die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S250). Wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S250: JA), bezieht der Controller 200 den Ladezustand der Sekundärbatterie 172 von der Ladezustandsüberwachung 173 und bestimmt, ob der Ladezustand kleiner gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist (Schritt S260). Wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 kleiner gleich dem Referenzwert ist (Schritt S260: JA), stellt der Antriebscontroller 230 des Controllers 200 den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den zweiten Antriebszustand ein (Schritt S270). Der Controller 200 kehrt dann in dem Verlauf zu Schritt S210 zurück. Der zweite Antriebszustand wird beibehalten, während der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht (Schritt S210: NEIN), die Temperatur der Brennstoffzelle 100 unter dem Gefrierpunkt liegt (Schritt S250: JA) und der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 bei kleiner gleich dem Referenzwert gehalten wird (Schritt S260: JA). Wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 dagegen höher ist als der Referenzwert (Schritt S260: NEIN), kehrt der Controller 200 in dem Ablauf zu Schritt S210 zurück, ohne den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den zweiten Antriebszustand einzustellen.
  • 7 ist ein Diagramm, das konzeptionell ein Vorher und Nachher des zweiten Antriebszustands in einem Fall darstellt, in dem der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 entspricht. 7 zeigt einen Zeitverlauf als Abszisse und eine Veränderung des Ladezustands (SOC) der Sekundärbatterie 172. Eine Volllinie in 7 zeigt einen Start des zweiten Antriebszustands an, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht und der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 kleiner gleich dem Referenzwert ist. Ein Strichliniengraph in 7 zeigt einen Start des ersten Antriebszustands, wenn der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger bei einem Niedrigtemperaturstart weiterhin der niedrige Ausgangsleistungszustand ist, wie in 5 gezeigt.
  • In dem Beispiel aus 7 bestimmt der Controller 200 zu einer Zeit td , dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 kleiner gleich einem Wert y wird, der als Referenzwert verwendet wird (Schritt S260: JA), und startet den zweiten Antriebszustand (Schritt S270). Der Brennstoffzellenfahrzeug 20 wird entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung für den Antriebsmotor 170 angetrieben, indem bis Zeit td sowohl die Brennstoffzelle 100 als auch die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquelle verwendet werden. Während dieser Fahrt entspricht der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem später beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand (Schritt S210: NEIN). Dieser Zustand ermöglicht es dem Antriebsmotor 170, eine größere Menge an Elektrizität zu verwenden, die von der Brennstoffzelle 100 erzeugt wird, und reduziert den Strom, der der Sekundärbatterie 172 entnommen wird, im Vergleich zu dem Zustand, bei dem sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet. In dem Beispiel aus 7 ist der Reduzierungsgrad des Ladezustands bis zur Zeit td in dem Vollliniengraphen langsamer als der Zustand, der durch die Strichliniengraphen gezeigt wird, in dem der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 der niedrige Ausgangsleistungszustand ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird der in 7 gezeigte Wert y als Referenzwert des Ladezustands verwendet, der in Schritt S260 zur Bestimmung verwendet wird, ob der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den zweiten Antriebszustand eingestellt werden soll. In dem zweiten Antriebszustand ist die Motorleistung des Antriebsmotors 170 derart begrenzt, dass die maximale Leistung, die von dem Antriebsmotor 170 verbraucht wird, kleiner gleich dem oben beschriebenen „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) ist. Insbesondere wird gemäß der zweiten Ausführungsform die zweite Obergrenze der Ausgangsleistung, welche die maximale Motorleistung in dem zweiten Antriebszustand ist, auf die Motorleistung eingestellt, die verursacht, dass der von dem Antriebsmotor 170 verbrauchte Strom gleich dem „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) ist. Wenn die erforderliche Ausgangsleistung des Antriebsmotors 170 höher ist als die zweite Obergrenze der Ausgangsleistung, wird die Motorleistung des Antriebsmotors 170 niedriger als die erforderliche Ausgangsleistung. Wenn der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 in Schritt S270 auf den zweiten Antriebszustand eingestellt wird, kann dementsprechend eine Anzeige auf der Anzeigeneinheit oder dergleichen, die in dem Instrumentenbrett des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 ausgebildet ist, abgebildet werden, um über die Reduzierung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172 und eine daraus resultierende Reduzierung der Fahrzeugausgangsleistung während des Aufwärmvorgangs der Brennstoffzelle 100 zu informieren.
  • Bevor der zweite Antriebszustand in Schritt S270 gestartet wird, wird in Schritt S210 bestimmt, dass der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 nicht dem oben beschriebenen niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht. Wenn bestimmt wird, dass die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht (Schritt S210: NEIN), ist die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 größer gleich der Summe des „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauchs“ (a) und des „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauchs“ (b) wie oben beschrieben. Dementsprechend kann in dem zweiten Antriebszustand Strom, der zum Antreiben des Antriebsmotors 170 erforderlich ist, von der Brennstoffzelle 100 abgedeckt werden. Wie in 7 gezeigt, unterbindet dies eine Reduzierung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172 nach Zeit td . Als ein Beispiel zeigt 7 den Zustand, in dem die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 in dem zweiten Antriebszustand gleich der Summe aus dem „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) und dem „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauch“ (b) ist und in dem der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 bei dem Wert y gehalten wird.
  • Ein Strichpunktliniengraph in 7 zeigt eine Veränderung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172 in dem Fall an, in dem die Steuerung der Ausführungsform zur Einstellung des zweiten Antriebszustands nicht durchgeführt wird, sondern das Brennstoffzellenfahrzeug 20 selbst nach der Zeit td , wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf den Wert y reduziert ist, mit sowohl der Sekundärbatterie 172 als auch der Brennstoffzelle 100 als Leistungsquellen gefahren wird. Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 kontinuierlich entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung gefahren wird, indem sowohl die Brennstoffzelle 100 als auch die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquellen ohne Begrenzung der Motorleistung des Antriebsmotors 170 wie im zweiten Antriebszustand verwendet werden, wird erwartet, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 schneller sinkt als im zweiten Antriebszustand. Während das Brennstoffzellenfahrzeug 20 weiter ohne Begrenzung der Motorleistung gefahren wird, wird der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 zu einer Zeit te auf den Wert α reduziert, wenn es Zeit erfordert, die Temperatur der Brennstoffzelle 100 auf über den Gefrierpunkt anzuheben. Dies wird wahrscheinlich ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erfordern.
  • Wenn die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 größer wird als der Strom, der von dem Antriebsmotor 170 in dem zweiten Antriebszustand verbraucht wird, wird ermöglicht, dass die Sekundärbatterie 172 von der Brennstoffzelle 100 aufgeladen wird. Wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 durch ein solches Aufladen wiederhergestellt wird, bestimmt der Controller 200, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 höher ist als der Referenzwert (Schritt S260: NEIN) und bricht den zweiten Antriebszustand in einem darauffolgenden Zyklus des Ablaufs ab, nachdem der Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf den zweiten Antriebszustand eingestellt wurde. In dem zweiten Antriebszustand, wenn das Innere der Brennstoffzelle 100 gefroren ist (Schritt S120: JA in 2) und die Begrenzung des Ausgangsstroms auferlegt wird (Schritt S130 in 2), erreicht der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 den niedrigen Ausgangsleistungszustand (Schritt S210: JA). Wenn sich die Brennstoffzelle 100 über die Referenzzeitspanne oder länger weiterhin in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet (Schritt S220: JA), stoppt der Controller 200 das Brennstoffzellensystem 30 (Schritt S230) und stellt den ersten Antriebszustand ein, der nur die Sekundärbatterie 172 als Leistungsquelle verwendet (Schritt S240). Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Brennstoffzelle 100 in dem zweiten Antriebszustand höher wird als der Gefrierpunkt (Schritt S250: NEIN), so wird ermöglicht, dass von der Brennstoffzelle 100 eine höhere Ausgangsleistung erhalten wird. Der Controller 200 bricht dementsprechend den zweiten Antriebszustand ab und beendet den Ablauf.
  • Zusätzlich zu den vorteilhaften Effekten, die jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, unterbindet die Konfiguration der zweiten Ausführungsform auf vorteilhafte Weise, dass der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 während des Aufwärmvorgangs der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 auf einen unerwünschten Stand reduziert wird. Insbesondere wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie 172 auf den Wert y reduziert ist, wird der zweite Antriebszustand gestartet, wobei die Motorleistung des Antriebsmotors 170 auf kleiner gleich der zweiten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt wird. Dies unterbindet eine Reduzierung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172. Ein Einstellen des zweiten Antriebszustands ermöglicht es, das Brennstoffzellenfahrzeug 20 anzutreiben, während der Aufwärmvorgang der Brennstoffzelle 100 fortgesetzt wird, während eine Reduzierung des Ladezustands der Sekundärbatterie 172 unterbunden wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die zweite Obergrenze der Ausgangsleistung, welche die maximale Motorleistung in dem zweiten Antriebszustand ist, auf die Motorleistung eingestellt, die verursacht, dass der von dem Antriebsmotor 170 verbrauchte Strom gleich dem „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) ist. Gemäß einer Abwandlung kann ein anderer Wert als zweite Obergrenze der Ausgangsleistung eingestellt werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wird die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 als Betriebszustand der Brennstoffzelle 100 verwendet, der von der Erfassungsvorrichtung 210 erfasst wird, und in Schritt S210 wird basierend auf der Bestimmung, ob die Ausgangsleistung größer gleich der Summe aus „Notlaufzeit-Motorleistungsverbrauch“ (a) und „Notlaufzeit-Hilfsaggregatleistungsverbrauch“ (b) ist, bestimmt, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet. Es kann allerdings auch eine andere Konfiguration als dritte Ausführungsform verwendet werden. Zum Beispiel wird die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 als Betriebszustand der Brennstoffzelle 100 verwendet und es kann bestimmt werden, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, wenn die tatsächliche Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 kleiner ist als die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 zum Aufwärmzeitbetriebspunkt, der bei Schritt S110 eingestellt wird. Diese Konfiguration der dritten Ausführungsform bietet ähnlich vorteilhafte Effekte wie jene der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform.
  • Vierte Ausführungsform
  • Gemäß der ersten Ausführungsform wird in Schritt S210 bestimmt, ob sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand befindet, indem die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 als Betriebszustand der Brennstoffzelle 100 verwendet wird. Es kann allerdings auch eine andere Konfiguration verwendet werden. Nachfolgend wird eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform beschrieben, die eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100 als Betriebszustand der Brennstoffzelle 100 verwendet.
  • Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der vierten Ausführungsform weist eine ähnliche Konfiguration auf wie das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der ersten Ausführungsform und wird daher nicht im Detail beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der vierten Ausführungsform führt bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 eine ähnliche Steuerung durch wie jene des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Bestimmung in Schritt S210.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform bezieht die Erfassungsvorrichtung 210 des Controllers 200 in Schritt S210 Erfassungssignale des Temperatursensors 105 an vorbestimmten Zeitintervallen und berechnet eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100. Wenn die berechnete Temperaturanstiegsrate niedriger ist als eine vorbestimmte Referenz-Temperaturanstiegsrate, bestimmt der Controller 200, dass der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 der niedrige Ausgangsleistungszustand ist. Die Referenz-Temperaturanstiegsrate kann im Voraus als Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100 bestimmt werden, wenn der Aufwärmvorgang in dem Zustand durchgeführt wird, in dem das Innere der Brennstoffzelle 100 nicht eingefroren ist. Insbesondere kann die Referenz-Temperaturanstiegsrate eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100 sein, wenn während dem Aufwärmvorgang keine negative Spannungszelle erfasst wird (Schritt S120: NEIN in 2), und eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 wird an dem in Schritt S110 eingestellten Aufwärmzeitbetriebspunkt ohne die Strombegrenzung aus Schritt S130 durchgeführt.
  • Die Menge an Wärme, die von der Brennstoffzelle 100 erzeugt wird, kann aus dem Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 berechnet werden. Die Wärmekapazität der Brennstoffzelle 100 kann basierend auf den Größen und Materialien der jeweiligen Komponenten der Brennstoffzelle 100 bestimmt werden. Dementsprechend kann die Referenz-Temperaturanstiegsrate eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100 sein, wenn eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 100 zu dem Aufwärmzeitbetriebspunkt durchgeführt wird, indem ferner die Menge an Wärmeabstrahlung unter Startzeit-Niedrigtemperaturbedingungen berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann bei jeder Startzeit des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 die Menge an Wärmeabstrahlung basierend auf der Temperatur zur Startzeit korrigiert werden, um die Referenz-Temperaturanstiegsrate zu verändern. Wenn die Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle 100 nicht die Referenz-Temperaturanstiegsrate erreicht, kann bestimmt werden, dass das Innere der Brennstoffzelle 100 aufgrund eines Wasserstoffinangels in einer der Einheitszellen eingefroren ist und dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand ohne Begrenzung des Ausgangsstroms befindet.
  • Wie die erste Ausführungsform reduziert diese Konfiguration der vierten Ausführungsform die Möglichkeit, dass verursacht wird, dass die Sekundärbatterie 172 übermäßig entladen wird und ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erforderlich ist, selbst in dem Fall, in dem der Zustand mangelnder Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 fortbesteht.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine Konfiguration einer fünften Ausführungsform beschrieben, die als Betriebszustand der Brennstoffzelle 100 Informationen verwendet, die angeben, ob eine der Mehrzahl Einheitszellen, welche die Brennstoffzelle 100 bilden, eine Zelle ist, die einen Mangel an Wasserstoff aufweist, welcher der Anoden zuzuführen ist (kann nachfolgend als Wasserstoffmangelzelle bezeichnet werden). Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der fünften Ausführungsform weist eine ähnliche Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 der ersten Ausführungsform auf und wird daher nicht im Detail beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 der fünften Ausführungsform führt bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 eine ähnliche Steuerung durch wie jene des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Bestimmung in Schritt S210.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform bezieht die Erfassungsvorrichtung 210 des Controllers 200 in Schritt S210 ein Erfassungssignal von der Zellüberwachung 106 und bestimmt, ob eine Wasserstoffmangelzelle vorhanden ist. Insbesondere wird bestimmt, dass eine Wasserstoffmangelzelle vorhanden ist, wenn eine negative Spannungszelle erfasst wird. Wenn eine negative Spannungszelle vorhanden ist, wird bestimmt, dass der Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle 100 der niedrige Ausgangsleistungszustand ist. Wenn eine negative Spannungszelle vorhanden ist (Schritt S120: JA), wird die Strombegrenzung bei der Brennstoffzelle 100 auferlegt (Schritt S130). Dementsprechend wird bestimmt, dass sich die Brennstoffzelle 100 in dem niedrigen Ausgangsleistungszustand des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100 befindet.
  • Wie die erste Ausführungsform reduziert diese Konfiguration der fünften Ausführungsform die Möglichkeit, dass verursacht wird, dass die Sekundärbatterie 172 übermäßig entladen wird und ein abruptes Anhalten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 erforderlich ist, selbst in dem Fall, in dem der Zustand mangelnder Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 bei einem Niedrigtemperaturstart des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 fortbesteht.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform wird das Vorhandensein oder Fehlen einer Wasserstoffinangelzelle basierend auf der Bestimmung des Vorhandenseins oder des Fehlens einer negativen Spannungszelle bestimmt. Es kann allerdings auch eine andere Konfiguration verwendet werden. Zum Beispiel wenn die Strombegrenzung bei der Brennstoffzelle 100 auferlegt wird, kann bestimmt werden, dass eine Wasserstoffinangelzelle vorhanden ist. Ein weiterer Ablauf kann eine Impedanz der Brennstoffzelle 100 mit einem Wechselstromwiderstandsverfahren messen und bestimmen, dass eine Wasserstoffmangelzelle vorhanden ist, wenn die gemessene Impedanz höher ist als ein vorbestimmter Referenzwert. Insbesondere wird die Impedanz der Brennstoffzelle 100 durch das Wechselstromwiderstandsverfahren erfasst, indem die Stromstärke, die der Brennstoffzelle 100 zu entnehmen ist, mit einem Wechselstromsignal überlagert wird. Wenn die Impedanz der Brennstoffzelle 100 unter Anlegung eines Wechselstromsignals einer niedrigen Frequenz (zum Beispiel 1 bis 100 Hz) höher wird als der vorbestimmte Referenzwert, wird bestimmt, dass eine Einheitszelle mit Wasserstoffmangel vorhanden ist. In dem Fall, in dem das Wechselstromsignal der niedrigen Frequenz wie oben beschrieben überlagert wird, umfasst die gemessene Impedanz zusätzlich zu einer Widerstandskomponente eine Reaktanz, die einen Bewegungswiderstand des Gases reflektiert. Diese Konfiguration erlaubt die obige Bestimmung.
  • Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf irgendeine der oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann durch eine Vielzahl anderer Konfigurationen implementiert werden, ohne von dem Schutzumfang der Anmeldung abzuweichen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale der obigen Ausführungsformen, die den technischen Merkmalen aller Aspekte, die in der Kurzfassung beschrieben werden, entsprechen, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen. Auf ein beliebiges der technischen Merkmale kann auf geeignete Weise verzichtet werden, solange das technische Merkmal hierin nicht als essenziell beschrieben wird.
  • 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 2018073565 A [0003]

Claims (6)

  1. Brennstoffzellenfahrzeug (20) aufweisend: eine Brennstoffzelle (100); eine Leistungsspeichervorrichtung (172), die eingerichtet ist, aufgeladen zu werden; einen Antriebsmotor (170), der eingerichtet ist, Strom zu erhalten, der von der Brennstoffzelle (100) und/oder der Leistungsspeichervorrichtung (172) zugeführt wird, und das Brennstoffzellenfahrzeug (20) anzutreiben; einen Temperatursensor (105), der eingerichtet ist, eine Temperatur der Brennstoffzelle zu messen; eine Erfassungsvorrichtung (210), die eingerichtet ist, einen Betriebszustand der Brennstoffzelle zu erfassen; und einen Controller (230), der eingerichtet ist, einen Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs zu steuern (20), wobei bei einer Startzeit der Brennstoffzelle in einem Fall, in dem die von dem Temperatursensor (105) erfasste Temperatur der Brennstoffzelle (100) unter einem Gefrierpunkt liegt, wenn ein Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle (100), der durch den erfassten Betriebszustand der Brennstoffzelle (100) angezeigt wird, über eine vorbestimmte Referenzzeitspanne oder länger kontinuierlich einem vorbestimmten niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, der Controller (230) den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs (20) auf einen ersten Antriebszustand einstellt, der eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle stoppt, den Antriebsmotor (170) antreibt, indem nur die Leistungsspeichervorrichtung (172) als Leistungsquelle verwendet wird, und er eine Motorleistung des Antriebsmotors (170) auf kleiner gleich einer vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt.
  2. Brennstoffzellenfahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung (210) eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle als Betriebszustand erfasst, und der niedrige Ausgangsleistungszustand ein Zustand ist, in dem die von der Erfassungsvorrichtung (210) erfasste Ausgangsleistung der Brennstoffzelle (100) kleiner ist als eine Summe aus einer ersten Leistung, die im Voraus als maximaler, in dem ersten Antriebszustand von dem Antriebsmotor (170) verbrauchbarer Strom bestimmt wird, und aus einer zweiten Leistung, die von einem Hilfsaggregat der Brennstoffzelle (100) verbraucht wird, während durch die Brennstoffzelle Strom gleich der ersten Leistung erzeugt wird.
  3. Brennstoffzellenfahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung (210) den Temperatursensor (105) verwendet, um eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle als Betriebszustand zu erfassen, und der niedrige Ausgangsleistungszustand ein Zustand ist, in dem die von der Erfassungsvorrichtung (210) erfasste Temperaturanstiegsrate niedriger ist als eine vorbestimmte Referenz-Temperaturanstiegsrate, die eine Temperaturanstiegsrate der Brennstoffzelle (100) ist, wenn ein Aufwärmvorgang in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Innere der Brennstoffzelle (100) nicht eingefroren ist.
  4. Brennstoffzellenfahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung (210) als Betriebszustand erfasst, ob die Brennstoffzelle (100) irgendeine Wasserstoffmangelzelle umfasst, die einen Mangel an Wasserstoff aufweist, der einer Anode der Brennstoffzelle zugeführt wird, und der niedrige Ausgangsleistungszustand ein Zustand ist, in dem ein Vorhandensein einer Wasserstoffmangelzelle von der Erfassungsvorrichtung (210) erfasst wird.
  5. Brennstoffzellenfahrzeug (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: eine Ladezustandsüberwachung (173), die eingerichtet ist, einen Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung zu erfassen, wobei zur Startzeit der Brennstoffzelle in einem Fall, in dem die von dem Temperatursensor (105) erfasste Temperatur der Brennstoffzelle (100) unter dem Gefrierpunkt liegt und die Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle (100) nicht dem niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, der Controller (230) bestimmt, ob der Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung (172), welcher von der Ladezustandsüberwachung (173) erfasst wird, kleiner gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist, und wenn der Ladezustand der Leistungsspeichervorrichtung (172) kleiner gleich dem Referenzwert ist, der Controller (230) den Antriebszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs (20) auf einen zweiten Antriebszustand einstellt, der die Motorleistung auf kleiner gleich einer vorbestimmten zweiten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt und mindestens die Brennstoffzelle (100) als Leistungsquelle verwendet.
  6. Steuerverfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs (20), das mit einer Brennstoffzelle (100) und einer Leistungsspeichervorrichtung (172) als Leistungsquellen ausgestattet ist, wobei das Steuerverfahren Folgendes aufweist: zu einer Startzeit der Brennstoffzelle in einem Fall, in dem eine Temperatur der Brennstoffzelle (100) unter einem Gefrierpunkt liegt, Erfassen eines Betriebszustands der Brennstoffzelle und, wenn ein Ausgangsleistungszustand der Brennstoffzelle (100), der durch den erfassten Betriebszustand der Brennstoffzelle (100) angezeigt wird, über eine vorbestimmte Referenzzeitspanne oder länger kontinuierlich einem vorbestimmten niedrigen Ausgangsleistungszustand entspricht, Einstellen eines Antriebszustands des Brennstoffzellenfahrzeugs (20) auf einen ersten Antriebszustand, der eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle stoppt, einen Antriebsmotors (170), der zum Antreiben des Brennstoffzellenfahrzeugs (20) ausgebildet ist, nur unter Verwendung der Leistungsspeichervorrichtung (172) als Leistungsquelle antreibt, und eine Motorleistung des Antriebsmotors (170) auf kleiner gleich einer vorbestimmten ersten Obergrenze der Ausgangsleistung begrenzt.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7160013B2 (ja) * 2019-10-08 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 車両に搭載される燃料電池システム
CN111409502B (zh) * 2020-03-25 2021-07-23 中极氢能汽车(长治)有限公司 氢燃料电池汽车及其在低温环境下的电机能量管理方法
CN111845379B (zh) * 2020-04-15 2022-08-02 浙江吉智新能源汽车科技有限公司 一种电动汽车的能量控制方法、装置及系统
JP7264110B2 (ja) * 2020-05-15 2023-04-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7331780B2 (ja) * 2020-05-27 2023-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN113140749A (zh) * 2021-03-26 2021-07-20 苏州弗尔赛能源科技股份有限公司 一种燃料电池低温快速启动控制方法及系统
CN113285097B (zh) * 2021-05-13 2021-11-23 上海捷氢科技有限公司 一种燃料电池低温启动控制方法
CN113471488B (zh) * 2021-06-24 2024-05-03 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 一种混合动力系统及其电池低温启动控制方法
US20230136614A1 (en) * 2021-11-04 2023-05-04 Caterpillar Global Mining Equipment Llc Extended range of fuel cell machine
CN116646561B (zh) * 2023-06-15 2024-02-23 北京亿华通科技股份有限公司 燃料电池低温自启动的控制方法
CN116729207B (zh) * 2023-08-11 2023-10-10 中国重汽集团济南动力有限公司 一种燃料电池汽车整车能量管理方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5103739B2 (ja) * 2006-01-16 2012-12-19 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池車両
JP5103740B2 (ja) * 2006-01-16 2012-12-19 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの起動方法
JP5092418B2 (ja) 2007-01-22 2012-12-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5435320B2 (ja) * 2007-02-09 2014-03-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP4891860B2 (ja) * 2007-08-07 2012-03-07 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP5456721B2 (ja) * 2011-05-12 2014-04-02 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101611037B1 (ko) * 2014-05-15 2016-04-11 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 주행 방법
JP6361593B2 (ja) * 2015-06-26 2018-07-25 トヨタ自動車株式会社 車両および燃料電池システム
JP6493757B2 (ja) * 2015-08-05 2019-04-03 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
KR101807124B1 (ko) * 2015-12-02 2017-12-07 현대자동차 주식회사 연료전지차량의 비상 운전 제어 방법
CN108370046B (zh) * 2015-12-10 2019-03-29 日产自动车株式会社 燃料电池系统的控制方法以及燃料电池系统
JP6350556B2 (ja) * 2016-02-15 2018-07-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池の掃気方法
JP2018073565A (ja) 2016-10-27 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムの暖機方法

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