DE102019130355A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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DE102019130355A1
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Masayuki Ito
Hideyuki Kumei
Tomohiko Kaneko
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (500) umfasst: eine Brennstoffzelleneinheit; eine Temperaturerlangungseinheit (11), die eine Umgebungstemperatur eines ersten Brennstoffzellenstapels (1) der Brennstoffzelleneinheit erlangt; und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12). Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) ist derart konfiguriert, dass diese, wenn eine erforderliche Leistung für die Brennstoffzelleneinheit kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) vorübergehend stoppt und den ersten Brennstoffzellenstapel (1) von einer gestoppten Leistungserzeugung auf eine Leistungserzeugung umschaltet, wenn eine durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels (1) länger als eine vorbestimmte Zeit ist, so dass die durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit, wenn die Umgebungstemperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel (1) gefriert, kürzer ist als in einem Fall, in dem die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Ein Brennstoffzellensystem mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellenstapeln ist bekannt. So ist beispielsweise ein Brennstoffzellensystem bekannt, bei dem die Anzahl von Einheitszellen, die mit einer Last verbunden sind, aus einer Mehrzahl von Einheitszellen einschließlich einer Brennstoffzelle in Abhängigkeit einer Änderung der Last geändert wird (siehe beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nr. 2003-178786 ( JP 2003-178786 A )).
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Wie in der JP 2003-178786 A beschrieben ist, kann es bei einer Änderung der Anzahl der mit einer Last verbundenen Brennstoffzellenstapel bei einer Änderung der Last einen Brennstoffzellenstapel geben, der dessen Leistungserzeugung beendet. In diesem Fall ist es denkbar, dass flüssiges Wasser im Brennstoffzellenstapel, welcher die Leistungserzeugung beendet, gefriert, und es kann schwierig sein, elektrische Leistung bzw. Energie zu erzeugen, auch wenn beabsichtigt wird, dass der Brennstoffzellenstapel später elektrische Leistung erzeugt.
  • Die Erfindung stellt eine Technologie zum Verhindern, dass flüssiges Wasser in einem Brennstoffzellenstapel gefriert, bereit.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen. Das Brennstoffzellensystem umfasst: eine Brennstoffzelleneinheit mit einem ersten Brennstoffzellenstapel und einem zweiten Brennstoffzellenstapel; eine Temperaturerlangungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels erlangt; und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels basierend auf der erforderlichen Leistung für die Brennstoffzelleneinheit steuert. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit ist derart konfiguriert, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels vorübergehend stoppt bzw. beendet und den ersten Brennstoffzellenstapel von der gestoppten Leistungserzeugung auf eine Leistungserzeugung umschaltet, wenn eine durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels länger als eine vorbestimmte Zeit ist, so dass die durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur niedriger oder gleich einer ersten vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser in dem ersten Brennstoffzellenstapel gefriert, ist, kürzer ist als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Bei der Konfiguration kann die Leistungserzeugungssteuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, den ersten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung und einen Stopp der Leistungserzeugung abwechselnd durchzuführen, den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel die Leistungserzeugung gestoppt hat, und den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, die Leistungserzeugung zu beenden, wenn der erste Brennstoffzellenstapel eine Leistungserzeugung durchführt.
  • Bei der Konfiguration kann die Leistungserzeugungssteuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese den ersten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, die Leistungserzeugung gestoppt zu halten, und den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, die Leistungserzeugung fortzusetzen, wenn die erforderliche Leistung kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert und ein Zustand, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, aufrechterhalten wird.
  • Bei der Konfiguration kann die Leistungserzeugungssteuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, den ersten Brennstoffzellenstapel und den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, unabhängig von der von der Temperaturerlangungseinheit erlangten Temperatur abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen, und ein Umschaltintervall zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, länger einstellt als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist.
  • Bei der Konfiguration kann die Leistungserzeugungssteuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese die vorbestimmte Zeit, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur einer niedrigen Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs entspricht, kürzer einstellt als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur einer hohen Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs entspricht. Der Temperaturbereich kann einem Temperaturbereich bis zu der ersten vorbestimmten Temperatur entsprechen.
  • Bei der Konfiguration kann die Temperaturerlangungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese ferner eine Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels erlangt. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, den ersten Brennstoffzellenstapel von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels in einem Zustand, in dem der erste Brennstoffzellenstapel die Leistungserzeugung gestoppt hat, niedriger oder gleich einer zweiten vorbestimmten Temperatur wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen. Das Brennstoffzellensystem umfasst: eine Brennstoffzelleneinheit mit einem ersten Brennstoffzellenstapel und einem zweiten Brennstoffzellenstapel; eine Temperaturerlangungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels erlangt; und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels basierend auf der erforderlichen Leistung für die Brennstoffzelleneinheit steuert. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit ist derart konfiguriert, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels vorübergehend stoppt und den ersten Brennstoffzellenstapel von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit erlangte Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei welcher flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel gefriert, ist.
  • Bei der Konfiguration kann die Temperaturerlangungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese ferner eine Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels erlangt. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel die Leistungserzeugung gestoppt hat, den zweiten Brennstoffzellenstapel dazu veranlasst, die Leistungserzeugung zu stoppen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel die Leistungserzeugung durchführt, und den zweiten Brennstoffzellenstapel von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels, die von der Temperaturerlangungseinheit erlangt wird, wenn der zweite Brennstoffzellenstapel die Leistungserzeugung gestoppt hat, niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel gefriert, ist.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich, das Einfrieren von flüssigem Wasser in einem Brennstoffzellenstapel zu verhindern.
  • Figurenliste
  • Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
    • 1 eine Abbildung ist, welche eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
    • 2 eine Abbildung ist, welche eine elektrische Konfiguration des Brennstoffzellensystems gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
    • 3 ein Flussdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 4 eine Abbildung ist, welche die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 5A ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 5B ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 6 ein Flussdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 7A ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 7B ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 8 ein Flussdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
    • 9 ein Diagramm ist, welches ein Beispiel für ein Kennfeld darstellt, das zum Bestimmen eines Umschalt- bzw. Wechselintervalls verwendet wird;
    • 10A ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 10B ein Zeitdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt; und
    • 11 ein Flussdiagramm ist, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Abbildungen beschrieben.
  • [Konfiguration des Brennstoffzellensystems]
  • 1 ist eine Abbildung, welche eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt. Das Brennstoffzellensystem entspricht einem Leistungserzeugungssystem, das für ein Brennstoffzellenfahrzeug, eine stationäre Brennstoffzellenvorrichtung und dergleichen verwendet wird und elektrische Energie im Ansprechen auf eine erforderliche Leistung ausgibt. In der folgenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass das Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug montiert ist. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst ein Brennstoffzellensystem 500 einen ersten Brennstoffzellenstapel 1 (im Folgenden als ein erster Brennstoffzellenstapel 1 bezeichnet) und einen zweiten Brennstoffzellenstapel 2 (im Folgenden als ein zweiter Brennstoffzellenstapel 2 bezeichnet), die eine Brennstoffzelleneinheit bilden, eine Steuerungseinheit 10, Kathodengasleitungssysteme 20 und 30, Anodengasleitungssysteme 40 und 60 sowie Kältemittelleitungssysteme 80 und 90.
  • Der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 entsprechen Brennstoffzellen vom Festpolymer-Typ, die mit Wasserstoff (einem Anodengas) und Luft (einem Kathodengas) als Reaktionsgase versorgt werden und elektrische Energie erzeugen. Der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 weisen eine Stapelstruktur auf, in der eine Mehrzahl von Zellen gestapelt sind. Jede Zelle umfasst eine Membranelektrodenanordnung, die einem Leistungsgenerator mit Elektroden, die auf beiden Oberflächen einer Elektrolytmembran angeordnet sind, entspricht, und ein Paar von Separatoren, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung eingefügt ist. Der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 können die gleiche maximale Ausgangsleistung oder unterschiedliche maximale Ausgangsleistungen aufweisen. Der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 können die gleiche Anzahl von gestapelten Zellen oder eine unterschiedliche Anzahl von gestapelten Zellen aufweisen.
  • Die Elektrolytmembran entspricht einer Festpolymermembran, die aus einem Harzmaterial auf Fluorbasis oder einem Harzmaterial auf Kohlenwasserstoffbasis mit einer Sulfonatgruppe gebildet ist und eine ausgezeichnete Protonenleitfähigkeit im nassen Zustand aufweist. Die Elektroden umfassen Kohlenstoffträger und Ionomere, die Festpolymeren mit einer Sulfonatgruppe entsprechen und eine ausgezeichnete Protonenleitfähigkeit im nassen Zustand aufweisen. Die Kohlenstoffträger tragen einen Katalysator (z.B. Platin oder eine Platin-Kobalt-Legierung) zur Förderung einer Leistungserzeugungsreaktion. In jeder Zelle ist ein Verteiler vorgesehen, der eine Strömung der Reaktionsgase ermöglicht. Die im Verteiler strömenden Reaktionsgase werden über Gasströmungsdurchlässe, die in jeder Zelle vorgesehen sind, einem Leistungserzeugungsbereich jeder Zelle zugeführt.
  • Die Steuerungseinheit 10 dient als eine Temperaturerlangungseinheit 11 und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12. Ein Temperaturerfassungssignal wird von einem Temperatursensor 53, der eine Außenlufttemperatur um das Fahrzeug herum erfasst, in dem das Brennstoffzellensystem 500 montiert ist, an die Steuerungseinheit 10 übertragen. Der Temperatursensor 53 kann in einem Bereich vorgesehen sein, in dem der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 untergebracht sind, und kann die Temperatur in dem Bereich erfassen. Die Temperaturerlangungseinheit 11 erlangt die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf dem vom Temperatursensor 53 übertragenen Temperaturerfassungssignal. Die Temperaturerlangungseinheit 11 kann die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 ohne Korrektur des Temperaturerfassungssignals erlangen, oder diese kann die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 durch Korrigieren des Temperaturerfassungssignals erlangen.
  • Ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal wird von einem Gaspedalsensor 57, welcher einen Betätigungsbetrag eines Gaspedals 56 erfasst (das heißt, einen Niederdrückbetrag des Gaspedals 56 durch einen Fahrer), an die Steuerungseinheit 10 übertragen. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 berechnet eine erforderliche Leistung für die Brennstoffzelleneinheit einschließlich des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf dem Gaspedalbetätigungsbetragsignal und steuert die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 durch Steuern der Komponenten des Brennstoffzellensystems 500, die später beschrieben werden, basierend auf der berechneten erforderlichen Leistung und der von der Temperaturerlangungseinheit 11 erlangten Temperatur. Hier berechnet die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 zunächst die erforderliche Leistung für das gesamte Brennstoffzellensystem 500 einschließlich der Brennstoffzelleneinheit basierend auf dem Gaspedalbetätigungsbetrag. Wenn das Brennstoffzellensystem 500 eine Sekundärbatterie umfasst, kann die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 einen Ladezustand der Sekundärbatterie erfassen und die erforderliche Leistung für die Brennstoffzelleneinheit unter Berücksichtigung der elektrischen Leistung berechnen, die durch die Sekundärbatterie geladen oder entladen wird.
  • Das Kathodengasleitungssystem 20 führt dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 ein Kathodengas zu und gibt ein Kathodenabgas ab, das im ersten Brennstoffzellenstapel 1 nicht verbraucht wurde. Das Kathodengasleitungssystem 20 umfasst eine Kathodengasleitung 21, einen Luftkompressor 22, ein Schaltventil 23, eine Kathodenabgasleitung 24 und ein Druckregelventil 25. Die Kathodengasleitung 21 entspricht einer Leitung, die mit einem Kathodeneinlass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 verbunden ist. Der Luftkompressor 22 ist über die Kathodengasleitung 21 mit einer Kathode des ersten Brennstoffzellenstapels 1 verbunden, nimmt Außenluft auf und versorgt den ersten Brennstoffzellenstapel 1 mit verdichteter Luft als ein Kathodengas. Die Steuerungseinheit 10 steuert eine Strömungsrate von Luft, die dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 zugeführt wird, durch Steuern des Antreibens des Luftkompressors 22. Das Schaltventil 23 ist zwischen dem Luftkompressor 22 und dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 vorgesehen und wird abhängig von einem Luftstrom in der Kathodengasleitung 21 geöffnet und geschlossen. So ist beispielsweise das Schaltventil 23 normalerweise geschlossen und wird geöffnet, wenn Luft mit einem vorbestimmten Druck vom Luftkompressor 22 zu der Kathodengasleitung 21 geführt wird. Die Kathodenabgasleitung 24 entspricht einer Leitung, die mit einem Kathodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 verbunden ist und ein Kathodenabgas an die Außenseite des Brennstoffzellensystems 500 abgibt. Das Druckregelventil 25 reguliert einen Druck des Kathodenabgases in der Kathodenabgasleitung 24.
  • Das Kathodengasleitungssystem 30 führt ein Kathodengas zu dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 und gibt ein Kathodenabgas ab, das im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 nicht verbraucht wurde. Das Kathodengasleitungssystem 30 umfasst eine Kathodengasleitung 31, einen Luftkompressor 32, ein Schaltventil 33, eine Kathodenabgasleitung 34 und ein Druckregelventil 35. Die Kathodengasleitung 31, der Luftkompressor 32, das Schaltventil 33, die Kathodenabgasleitung 34 und das Druckregelventil 35 weisen entsprechend die gleichen Funktionen auf wie die Kathodengasleitung 21, der Luftkompressor 22, das Schaltventil 23, die Kathodenabgasleitung 24 und das Druckregelventil 25 des Kathodengasleitungssystems 20. Entsprechend steuert die Steuerungseinheit 10 eine Strömungsrate von Luft, die dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt wird, durch Steuern des Antreibens des Luftkompressors 32.
  • Das Anodengasleitungssystem 40 versorgt den ersten Brennstoffzellenstapel 1 mit einem Anodengas und gibt ein Anodenabgas ab, das im ersten Brennstoffzellenstapel 1 nicht verbraucht wurde. Das Anodengasleitungssystem 40 umfasst eine Anodengasleitung 41, ein Schaltventil 42, einen Regulator 43, einen Injektor 44, eine Anodenabgasleitung 45, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 46, eine Anodengaszirkulationsleitung 47, eine Zirkulationspumpe 48, eine Anodenablassleitung 49 und ein Ablassventil 50. Die Anodengasleitung 41 entspricht einer Leitung, die einen Wasserstofftank 55 mit einem Anodeneinlass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 verbindet. Der Wasserstofftank 55 ist über die Anodengasleitung 41 mit der Anode des ersten Brennstoffzellenstapels 1 verbunden und führt den im Tank gespeicherten Wasserstoff zu dem ersten Brennstoffzellenstapel 1. Das Schaltventil 42, der Regulator 43 und der Injektor 44 sind in dieser Reihenfolge ausgehend von stromaufwärts nacheinander in der Anodengasleitung 41 angeordnet. Das Schaltventil 42 wird gemäß einem Befehl von der Steuerungseinheit 10 geschaltet und steuert einen Wasserstofffluss vom Wasserstofftank 55 hin zur Stromaufwärtsseite des Injektors 44. Der Regulator 43 entspricht einem Dekompressionsventil, das einen Wasserstoffdruck stromaufwärts des Injektors 44 reguliert. Der Injektor 44 ist ein elektromagnetisch angetriebenes Schaltventil, von dem ein Ventilkörper basierend auf einem Antriebszyklus und einer Ventilöffnungszeit, die von der Steuerungseinheit 10 eingestellt werden, elektromagnetisch angetrieben wird. Die Steuerungseinheit 10 steuert eine Strömungsrate von Wasserstoff, welcher dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 zugeführt wird, durch Steuern des Antriebszyklus und/oder der Ventilöffnungszeit des Injektors 44 und Antreiben der Zirkulationspumpe 48, die später beschrieben wird.
  • Die Anodenabgasleitung 45 entspricht einer Leitung, die einen Anodenauslass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 mit dem Gas-Flüssigkeits-Separator 46 verbindet und ein Anodenabgas einschließlich unreagiertem Gas (wie Wasserstoff und Stickstoff), das für eine Leistungserzeugungsreaktion nicht verwendet wurde, zum Gas-Flüssigkeits-Separator 46 führt. Der Gas-Flüssigkeits-Separator 46 trennt das Anodenabgas in eine Gaskomponente und Feuchtigkeit, führt die Gaskomponente zu der Anodengaszirkulationsleitung 47 und führt die Feuchtigkeit zu der Anodenablassleitung 49. Die Anodengaszirkulationsleitung 47 ist mit der Anodengasleitung 41 stromabwärts des Injektors 44 verbunden. Die Zirkulationspumpe 48 ist in der Anodengaszirkulationsleitung 47 vorgesehen. Der in der durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 46 abgetrennten Gaskomponente enthaltene Wasserstoff wird der Anodengasleitung 41 durch die Zirkulationspumpe 48 zugeführt. Die Zirkulationspumpe 48 arbeitet gemäß einem Befehl von der Steuerungseinheit 10. Die Anodenablassleitung 49 entspricht einer Leitung, welche die durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 46 abgetrennte Feuchtigkeit an die Außenseite des Brennstoffzellensystems 500 abgibt. Das Ablassventil 50 ist in der Anodenablassleitung 49 vorgesehen und wird gemäß einem Befehl von der Steuerungseinheit 10 geöffnet und geschlossen.
  • Das Anodengasleitungssystem 60 führt ein Anodengas zu dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 und gibt ein Anodenabgas ab, welches im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 nicht verbraucht wurde. Das Anodengasleitungssystem 60 umfasst eine Anodengasleitung 61, ein Schaltventil 62, einen Regulator 63, einen Injektor 64, eine Anodenabgasleitung 65, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 66, eine Anodengaszirkulationsleitung 67, eine Zirkulationspumpe 68, eine Anodenablassleitung 69 und ein Ablassventil 70. Die Anodengasleitung 61, das Schaltventil 62, der Regulator 63, der Injektor 64, die Anodenabgasleitung 65, der Gas-Flüssigkeits-Separator 66, die Anodengaszirkulationsleitung 67, die Zirkulationspumpe 68, die Anodenablassleitung 69 und das Ablassventil 70 weisen entsprechend die gleichen Funktionen auf wie die Anodengasleitung 41, das Schaltventil 42, der Regulator 43, der Injektor 44, die Anodenabgasleitung 45, der Gas-Flüssigkeits-Separator 46, die Anodengaszirkulationsleitung 47, die Zirkulationspumpe 48, die Anodenablassleitung 49 und das Ablassventil 50 des Anodengasleitungssystems 40. Entsprechend steuert die Steuerungseinheit 10 eine Strömungsrate von Wasserstoff, welcher dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt wird, durch Steuern eines Antriebszyklus und/oder einer Ventilöffnungszeit des Injektors 64 und Steuern des Antreibens der Zirkulationspumpe 68.
  • Das Kältemittelleitungssystem 80 zirkuliert ein Kältemittel zum Kühlen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zum ersten Brennstoffzellenstapel 1. Das Kältemittelleitungssystem 80 umfasst eine Kältemittelleitung 81, einen Kühler 82, ein Dreiwegeventil 83, eine Zirkulationspumpe 84 und einen Temperatursensor 85. Die Kältemittelleitung 81 entspricht einer Leitung, welche das Kältemittel zur Kühlung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zirkuliert, und eine stromaufwärtige Leitung 81a, eine stromabwärtige Leitung 81b und eine Bypassleitung 81c umfasst. Die stromaufwärtige Leitung 81 a verbindet einen Kältemittelauslass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 mit einem Einlass des Kühlers 82. Die stromabwärtige Leitung 81b verbindet einen Kältemitteleinlass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 mit einem Auslass des Kühlers 82. Ein Ende der Bypassleitung 81c ist über das Dreiwegeventil 83 mit der stromaufwärtigen Leitung 81a verbunden und das andere Ende ist mit der stromabwärtigen Leitung 81b verbunden. Die Steuerungseinheit 10 steuert eine Menge an Kältemittel, das in die Bypassleitung 81c strömt, und steuert eine Menge an Kältemittel, das in den Kühler 82 strömt, durch Steuern von AN/AUS des Dreiwegeventils 83.
  • Der Kühler 82 ist in der Kältemittelleitung 81 vorgesehen und kühlt das Kältemittel durch einen Wärmeaustausch zwischen dem in der Kältemittelleitung 81 strömenden Kältemittel und der Außenluft. Die Zirkulationspumpe 84 ist in der stromabwärtigen Leitung 81b stromabwärts einer mit der Bypassleitung 81c verbundenen Stelle angeordnet und wird gemäß einem Befehl von der Steuerungseinheit 10 angetrieben. Der Temperatursensor 85 ist in der stromaufwärtigen Leitung 81a vorgesehen, erfasst eine Temperatur des Kältemittels und überträgt ein Temperaturerfassungssignal an die Steuerungseinheit 10.
  • Das Kältemittelleitungssystem 90 zirkuliert ein Kältemittel zum Kühlen des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zu dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2. Das Kältemittelleitungssystem 90 umfasst eine Kältemittelleitung 91, einen Kühler 92, ein Dreiwegeventil 93, eine Zirkulationspumpe 94 und einen Temperatursensor 95. Die Kältemittelleitung 91, der Kühler 92, das Dreiwegeventil 93, die Zirkulationspumpe 94 und der Temperatursensor 95 weisen entsprechend die gleichen Funktionen auf wie die Kältemittelleitung 81, der Kühler 82, das Dreiwegeventil 83, die Zirkulationspumpe 84 und der Temperatursensor 85 des Kältemittelleitungssystems 80. Entsprechend erfasst der Temperatursensor 95 eine Temperatur des Kältemittels und überträgt bzw. sendet ein Temperaturerfassungssignal an die Steuerungseinheit 10. Die Steuerungseinheit 10 steuert ein Umschalten des Dreiwegeventils 93 und das Antreiben der Zirkulationspumpe 94.
  • Die Steuerungseinheit 10 (das heißt, die Temperaturerlangungseinheit 11) kann die Temperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf den von den Temperatursensoren 85 und 95 übertragenen Temperaturerfassungssignalen erfassen. In diesem Fall kann die Temperaturerlangungseinheit 11 die Temperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 ohne Korrektur der Temperaturerfassungssignale erfassen, oder diese kann die Temperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 durch Korrigieren der Temperaturerfassungssignale erfassen.
  • 2 ist eine Abbildung, welche eine elektrische Konfiguration des Brennstoffzellensystems gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt. Das Brennstoffzellensystem 500 umfasst zusätzlich zur Steuerungseinheit 10 FDCs 101a und 101b, einen Wechselrichter 102, einen Motor-Generator 103, einen BDC 104, eine Batterie 105 und Schalter 106a und 106b.
  • Die FDCs 101a und 101b entsprechen DC/DC-Wandlern. Der FDC 101a wandelt eine Ausgangsspannung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 um und führt die umgewandelte Ausgangsspannung zu dem Wechselrichter 102 und dem BDC 104. Der FDC 101b wandelt eine Ausgangsspannung des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 um und führt die umgewandelte Ausgangsspannung zu dem Wechselrichter 102 und dem BDC 104. Der BDC 104 entspricht einem DC/DC-Wandler. Die Batterie 105 entspricht einer Sekundärbatterie, die aufladbar und entladbar ist. Der BDC 104 kann eine Gleichspannung von der Batterie 105 anpassen und die angepasste Gleichspannung an den Wechselrichter 102 ausgeben, und dieser kann Gleichspannungen von dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 und eine Spannung von dem Motor-Generator 103, die durch den Wechselrichter 102 in eine Gleichspannung umgewandelt wird, anpassen und die angepassten Spannungen zu der Batterie 105 ausgeben. Der Wechselrichter 102 entspricht einem DC/AC-Wechselrichter, dieser wandelt eine von dem ersten Brennstoffzellenstapel 1, dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 und der Batterie 105 ausgegebene DC-Leistung in eine AC-Leistung um und führt die AC-Leistung zu dem Motor-Generator 103. Der Motor-Generator 103 treibt Fahrzeugräder 58 an. Die Schalter 106a und 106b werden gemäß einem Befehl von der Steuerungseinheit 10 geöffnet und geschlossen und schalten zwischen einer elektrischen Verbindung und Trennung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 und des Motor-Generators 103 und der Batterie 105 um.
  • Die Steuerungseinheit 10 entspricht einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU), die aus einem Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Nurlesespeicher (ROM) und einer Speichereinheit aufgebaut ist. Die Speichereinheit ist ein nichtflüchtiger Speicher, wie eine Festplatte (HDD) oder ein Flash-Speicher. Die Steuerungseinheit 10 steuert die Komponenten des Brennstoffzellensystems 500 umfassend und steuert den Betrieb des Brennstoffzellensystems 500.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, dient die Steuerungseinheit 10 als die Temperaturerlangungseinheit 11 und die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12. Die Temperaturerlangungseinheit 11 erlangt die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf dem vom Temperatursensor 53 übertragenen Temperaturerfassungssignal. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 berechnet die erforderliche Leistung für die Brennstoffzelleneinheit einschließlich des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf einem Gaspedalbetätigungsbetragsignal, und steuert die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf der berechneten erforderlichen Leistung und den von der Temperaturerlangungseinheit 11 erlangten Temperaturen.
  • Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 steuert beispielsweise eine Strömungsrate eines Kathodengases, das dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt wird, durch Steuern der Luftkompressoren 22 und 32 und dergleichen, und steuert eine Strömungsrate eines Anodengases, das dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt wird, durch Steuern der Injektoren 44 und 64, der Zirkulationspumpen 48 und 68 und dergleichen. Die Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12 schaltet die Schalter 106a und 106b auf einen AN-Zustand (einen verbundenen Zustand), wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 elektrische Energie erzeugen dürfen, und schaltet die Schalter 106a und 106b auf einen AUS-Zustand (einen unterbrochenen bzw. getrennten Zustand), wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 die Leistungserzeugung beenden. Hier wird eine Konfiguration eingesetzt, bei welcher die Schalter 106a und 106b getrennt von den FDCs 101a und 101b vorgesehen sind, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise durch Bereitstellen von Schaltelementen in den FDCs 101a und 101b und Veranlassen der Leistungserzeugungssteuerungseinheit 12, dass diese die Schaltelemente der FDCs 101a und 101b steuert, ein Umschalten zwischen einer elektrischen Verbindung und Trennung des ersten Brennstoffzellenstapels 1, des zweiten Brennstoffzellenstapels 2, des Motor-Generators 103 und der Batterie 105 ausgeführt werden.
  • Signale, die gemessenen Zeiten zugeordnet sind, die durch Messen einer Leistungserzeugungszeit und einer Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und einer Leistungserzeugungszeit und einer Leistungserzeugungsstoppzeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 erhalten werden, werden von einem Zeitgeber 54 an die Steuerungseinheit 10 übertragen. Das heißt, der Zeitgeber 54 misst die Leistungserzeugungszeit und die Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und die Leistungserzeugungszeit und die Leistungserzeugungsstoppzeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 2. Der Zeitgeber 54 kann die Leistungserzeugungszeiten und die Leistungserzeugungsstoppzeiten des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf AN/AUS der Schalter 106a und 106b messen.
  • [Leistungserzeugungssteuerung]
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wie in 3 dargestellt ist, berechnet die Steuerungseinheit 10 die erforderliche Leistung für den gesamten Brennstoffzellenstapel basierend auf einem Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null (Schritt S10). Die Steuerungseinheit 10 berechnet beispielsweise die erforderliche Leistung für den gesamten Brennstoffzellenstapel basierend auf dem Gaspedalbetätigungsbetragsignal unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen dem Gaspedalbetätigungsbetragsignal und der erforderlichen Leistung angibt, das im Speicher gespeichert ist.
  • Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die berechnete erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (Schritt S12). Der Schwellenwert kann beispielsweise auf einen Wert eingestellt sein, mit dem es schwierig ist, die erforderliche Leistung durch eine Leistungserzeugung nur eines Stapels aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zu erfüllen. Wenn beispielsweise der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 im Wesentlichen die gleiche maximale Ausgangsleistung aufweisen, kann der Schwellenwert auf einen Wert eingestellt sein, der gleich oder größer als 40 % und gleich oder kleiner als 50 % der gesamten maximalen Ausgangsleistung der maximalen Ausgangsleistung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und der maximalen Ausgangsleistung des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 ist, oder dieser kann auf einen Wert eingestellt sein, der gleich oder größer als 45 % und gleich oder kleiner als 50 % davon ist. Der Schwellenwert ist beispielsweise in der Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung 10 gespeichert. Der Schwellenwert kann kein Wert sein, mit dem es schwierig ist, die erforderliche Leistung durch eine Leistungserzeugung von nur einem Stapel aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zu erfüllen. Unter Berücksichtigung der Leistungserzeugungseffizienz des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 kann beispielsweise ein Wert, bei dem die Leistungserzeugungseffizienz durch eine Leistungserzeugung von nur einem Stapel aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 besser ist als diese durch eine Leistungserzeugung beider Brennstoffzellenstapel, als Schwellenwert eingestellt sein, wenn die erforderliche Leistung gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist.
  • Wenn in Schritt S12 bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung gleich oder größer als der Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S12), veranlasst die Steuerungseinheit 10, dass sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 1 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 2 elektrische Leistung erzeugen, so dass die erforderliche Leistung erfüllt wird (Schritt S14). Das heißt, die Steuerungseinheit 10 treibt den Luftkompressor 22, den Injektor 44 und dergleichen an, so dass Luft und Wasserstoff dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 zugeführt werden, und steuert den Luftkompressor 32, den Injektor 64 und dergleichen, so dass Luft und Wasserstoff dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt werden. Zu dieser Zeit schaltet die Steuerungseinheit 10 die Schalter 106a und 106b auf den AN-Zustand, um den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 mit dem Motor-Generator 103 elektrisch zu verbinden.
  • Wenn in Schritt S12 bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung kleiner als der Schwellenwert ist (JA in Schritt S12), erlangt die Steuerungseinheit 10 die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf dem vom Temperatursensor 53 übertragenen Temperaturerfassungssignal (Schritt S16). Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die in Schritt S16 erlangte Temperatur gleich oder niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 gefriert, ist (Schritt S18). Die erste vorbestimmte Temperatur kann auf 0 °C, eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 5 °C oder eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 2 °C eingestellt sein.
  • Wenn bestimmt wird, dass die in Schritt S16 erlangte Temperatur höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur (NEIN in Schritt S18), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden, und veranlasst den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung durchzuführen, so dass die erforderliche Leistung durch den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 erfüllt wird (Schritt S20). Zu dieser Zeit schaltet die Steuerungseinheit 10 den Schalter 106b auf den AN-Zustand und schaltet den Schalter 106a auf den AUS-Zustand. Die Steuerungseinheit 10 treibt den Luftkompressor 32, den Injektor 64 und dergleichen an, so dass dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 eine Menge an Luft und eine Menge an Wasserstoff zugeführt werden, die zur Leistungserzeugung zur Erfüllung der erforderlichen Leistung benötigt werden. Die Steuerungseinheit 10 kann das Antreiben des Luftkompressors 22, des Injektors 44 und dergleichen stoppen oder diese antreiben.
  • Wenn andererseits bestimmt wird, dass die in Schritt S16 erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist (JA in Schritt S18), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, abwechselnd zu jeder vorbestimmten Zeit eine Leistungserzeugung durchzuführen (Schritt S22). Die Steuerungseinheit 10 schaltet beispielsweise den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zu jeder vorbestimmten Zeit basierend auf einer gemessenen Zeit, die von einem Zeitgeber 54 gemessen wird, der Leistungserzeugungszeiten und Leistungserzeugungsstoppzeiten des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 misst, zwischen der Leistungserzeugung und der gestoppten Leistungserzeugung um.
  • Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen, schaltet die Steuerungseinheit 10 den Schalter 106a auf den AUS-Zustand und den Schalter 106b auf den AN-Zustand. Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung durchzuführen, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, schaltet die Steuerungseinheit 10 den Schalter 106a auf den AN-Zustand und den Schalter 106b auf den AUS-Zustand. Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung durchzuführen, treibt die Steuerungseinheit 10 den Luftkompressor 32, den Injektor 64 und dergleichen so an, dass dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 eine Menge an Luft und eine Menge an Wasserstoff zugeführt werden, die für die Leistungserzeugung zur Erfüllung der erforderlichen Leistung benötigt werden. Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, treibt die Steuerungseinheit 10 den Luftkompressor 22, den Injektor 44 und dergleichen so an, dass dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 eine Menge an Luft und eine Menge an Wasserstoff zugeführt werden, die für die Leistungserzeugung zur Erfüllung der erforderlichen Leistung benötigt werden. Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, kann die Steuerungseinheit 10 den Antrieb der Luftkompressoren 22 und 32, der Injektoren 44 und 64 und dergleichen stoppen oder diese antreiben.
  • Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob von dem Gaspedalsensor 57 kontinuierlich bzw. weiterhin ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (Schritt S24). Wenn weiterhin ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (JA in Schritt S24), kehrt die Steuerungseinheit 10 zu Schritt S10 zurück. Wenn andererseits kein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (NEIN in Schritt S24), das heißt, wenn ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag von null erlangt wird, veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden (Schritt S26), und beendet die Leistungserzeugungssteuerung.
  • 4 ist eine Abbildung, welche die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wenn die erforderliche Leistung für die gesamten Brennstoffzellenstapel kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wie in 4 dargestellt, wird ein Stapel aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen, und der andere Stapel wird dazu veranlasst, die Leistungserzeugung zu beenden. Wenn die erforderliche Leistung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, werden sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 1 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen.
  • Auf diese Art und Weise wird, wenn die erforderliche Leistung klein ist, wie beispielsweise kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert, die erforderliche Leistung erfüllt, indem ein Stapel aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Wenn die erforderliche Leistung groß ist, wie beispielsweise gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert, wird die erforderliche Leistung erfüllt, indem sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 1 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, die Leistungserzeugung durchzuführen.
  • Die 5A und 5B sind Zeitdiagramme, welche die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. 5A ist ein Zeitdiagramm, welches die Schritte S18 und S20 in 3 darstellt, und 5B ist ein Zeitdiagramm, welches die Schritte S18 und S22 in 3 darstellt.
  • Wie in 5A dargestellt ist, wird die erforderliche Leistung, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 höher als die erste vorbestimmte Temperatur sind, dadurch erfüllt, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Wenn die erforderliche Leistung klein ist, wie beispielsweise kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert, kann die erforderliche Leistung durch eine Leistungserzeugung von einem Stapel aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapels 2 erfüllt werden, und daher ist es möglich, die Leistungserzeugungszeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zu verkürzen und somit die Haltbarkeit zu verbessern, indem der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden. Der erste Brennstoffzellenstapel 1 kann aus verschiedenen Gründen, wie beispielsweise der Leistungserzeugungseffizienz, die besser ist, wenn lediglich der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen, im Vergleich zu einem Fall, in dem sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 1 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, eine Leistungserzeugung durchzuführen, dazu veranlasst werden, die Leistungserzeugung zu beenden.
  • Wie in 5B dargestellt ist, wird die erforderliche Leistung, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 gleich oder niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur sind, dadurch erfüllt, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen. Das heißt, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, wird die erforderliche Leistung dadurch erfüllt, dass der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Wenn der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, wird die erforderliche Leistung dadurch erfüllt, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Ein Umschalten bzw. Wechseln des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zwischen der Leistungserzeugung und der gestoppten Leistungserzeugung kann basierend auf der gemessenen Zeit des Zeitgebers 54 durchgeführt werden. So können beispielsweise der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, eine Leistungserzeugung bei Intervallen von 30 Minuten abwechselnd durchzuführen. Das heißt, die vorbestimmte Zeit kann auf 30 Minuten eingestellt sein. Die vorbestimmte Zeit ist nicht auf 30 Minuten beschränkt und kann auf mehrere Minuten bis mehrere zehn Minuten, wie 5 Minuten oder 10 Minuten, eingestellt sein, oder diese kann auf mehrere Stunden, wie eine Stunde oder zwei Stunden, eingestellt sein. Wenn die vorbestimmte Zeit kurz ist, ist es möglich, einen Temperaturabfall des Brennstoffzellenstapels wirkungsvoll einzudämmen, der dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und eine Verschlechterung des Leistungserzeugungsverhaltens durch ein Einfrieren einzudämmen. Wenn die vorbestimmte Zeit andererseits lang ist, ist es möglich, einen Anstieg des Leistungsverbrauchs durch das Umschalten der Leistungserzeugung zu beschränken. Bei dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 können die Leistungserzeugungszeit und die Leistungserzeugungsstoppzeit auf die gleiche Länge oder auf unterschiedliche Längen eingestellt sein.
  • Wie vorstehend mit Bezug auf 5A beschrieben ist, ist es möglich, die Haltbarkeit dadurch zu verbessern, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, wenn die erforderliche Leistung kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert. Wenn die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 gleich oder niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur basierend auf der Temperatur, bei welcher flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 gefriert, sind und der erste Brennstoffzellenstapel 1 die Leistungserzeugung für eine lange Zeit stoppt, kann die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 sinken und flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 kann gefrieren. Wenn in diesem Fall die erforderliche Leistung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert wird und beabsichtigt ist, den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu zu veranlassen, eine Leistungserzeugung durchzuführen, kann ein Gasströmungsdurchlass des ersten Brennstoffzellenstapels 1 durch das Gefrieren von flüssigem Wasser verstopft sein und es kann schwierig sein, den ersten Brennstoffzellenstapel 1 zur Durchführung der Leistungserzeugung zu veranlassen.
  • Daher wird, wie in 5B darstellt ist, wenn die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur sind, der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung abwechselnd zu beenden und durchzuführen, und die Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 wird kürzer eingestellt als diejenige, wenn die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 höher als die erste vorbestimmte Temperatur sind. Entsprechend ist es durch die Eindämmung eines Temperaturabfalls des ersten Brennstoffzellenstapels 1 möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zu verhindern und Schwierigkeiten bei der Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zu verhindern, auch wenn die erforderliche Leistung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  • Wie in den 5A und 5B dargestellt ist, schaltet die Steuerungseinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, den ersten Brennstoffzellenstapel 1 von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung um, wenn die Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder größer als eine vorbestimmte Zeit ist, so dass die Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1 kürzer wird als diejenige, wenn die Umgebungstemperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist. Entsprechend ist es durch die Eindämmung eines Temperaturabfalls des ersten Brennstoffzellenstapels 1 möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zu verhindern und Schwierigkeiten bei der Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zu verhindern, auch wenn die erforderliche Leistung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  • Die erste vorbestimmte Temperatur kann auf 0 °C eingestellt sein, diese kann auf eine Temperatur innerhalb eines Bereichs von 0 °C ± 5 °C eingestellt sein oder auf eine Temperatur innerhalb eines Bereichs von 0 °C ± 2 °C eingestellt sein. Wenn die erste vorbestimmte Temperatur auf einen Wert größer als 0 °C eingestellt ist, ist es möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zuverlässig zu verhindern. Wenn die erste vorbestimmte Temperatur auf einen Wert unter 0 °C eingestellt ist, gefriert flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 nicht unmittelbar, und so ist es möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zu verhindern. Abhängig von einer Stelle, an welcher der Temperatursensor 53 angebracht ist, kann die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 höher oder niedriger sein als die vom Temperatursensor 53 erfasste Temperatur.
  • Wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, veranlasst die Steuerungseinheit 10, wie in 5B dargestellt ist, den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu, abwechselnd eine Leistungserzeugung und eine Stopp-Leistungserzeugung durchzuführen, diese veranlasst den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung zu beenden, und veranlasst den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Entsprechend ist es möglich, die Leistungserzeugungszeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zu verkürzen und damit die Haltbarkeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zu verbessern. Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, eine Leistungserzeugung durchzuführen, kann der zweite Brennstoffzellenstapel 2 nicht dazu veranlasst werden, die Leistungserzeugung zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 kann dazu veranlasst werden, eine Leistungserzeugung kontinuierlich durchzuführen.
  • Wie in 5A dargestellt ist, kann die Steuerungseinheit 10, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und ein Zustand, in dem die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur, aufrechterhalten wird, den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlassen, die Leistungserzeugung gestoppt zu halten, und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlassen, die Leistungserzeugung fortzusetzen. Zu der Zeit des Umschaltens zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung wird elektrische Leistung verbraucht, um ein Spülen der Brennstoffzellenstapel oder dergleichen durchzuführen. Indem der erste Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung kontinuierlich zu beenden, und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst wird, die Leistungserzeugung kontinuierlich durchzuführen, wie vorstehend beschrieben, ist es demnach möglich, einen Anstieg des Leistungsverbrauchs einzudämmen.
  • Wie in 5B dargestellt ist, ist es vorzuziehen, dass die Leistungserzeugungsstoppzeit und die Leistungserzeugungszeit bei dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 in der gleichen Länge wiederholt werden, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist. Entsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass der zweite Brennstoffzellenstapel 2 die Leistungserzeugung für eine lange Zeit beendet, und zu verhindern, dass flüssiges Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 gefriert. Die gleiche Länge der Leistungserzeugungsstoppzeit und der Leistungserzeugungszeit bezieht sich nicht auf die völlig gleiche Länge, und die Leistungserzeugungsstoppzeit und die Leistungserzeugungszeit können leicht unterschiedliche Längen aufweisen, solange das Einfrieren von flüssigem Wasser in dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 in gleichem Maße eingedämmt werden kann.
  • Wie in den 5A und 5B dargestellt ist, kann die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu veranlassen, die Leistungserzeugung zu beenden, nachdem eine Zeit Δt verstrichen ist, nachdem die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert wird. Dies liegt daran, da, wenn ein Zustand, in dem die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, über die Zeit Δt aufrechterhalten wurde, abgeschätzt wird, dass der Zustand, in dem die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, danach aufrechterhalten wird, und daher ist es vorzuziehen, eine Steuerung zu starten, um den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu zu veranlassen, die Leistungserzeugung zu beenden.
  • Eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie in 1 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und eine elektrische Konfiguration davon ist die gleiche wie in 2 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und daher wird die Beschreibung davon nicht wiederholt. 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Leistungserzeugungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Schritte S30 bis S38 in 6 sind gleich den Schritten S10 bis S18 in 3 gemäß der ersten Ausführungsform, und daher wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
  • Wenn bestimmt wird, dass die in Schritt S36 erlangte Temperatur höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur (NEIN in Schritt S38), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, abwechselnd für jede erste vorbestimmte Zeit eine Leistungserzeugung durchzuführen (Schritt S40). Wenn andererseits bestimmt wird, dass die in Schritt S36 erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist (JA in Schritt S38), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, abwechselnd für jede zweite vorbestimmte Zeit, die kürzer als die erste vorbestimmte Zeit ist, eine Leistungserzeugung durchzuführen (Schritt S42). Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 basierend auf einer gemessenen Zeit, die von einem Zeitgeber 54 gemessen wird, zwischen der Leistungserzeugung und der gestoppten Leistungserzeugung umschalten. Danach führt die Steuerungseinheit 10 die Schritte S44 und S46 durch. Hier sind die Schritte S44 und S46 gleich den Schritten S24 und S26 in 3 gemäß der ersten Ausführungsform und somit wird deren Beschreibung nicht wiederholt.
  • Die 7A und 7B sind Zeitdiagramme, welche die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellen. 7A ist ein Zeitdiagramm, welches die Schritte S38 und S40 in 6 darstellt, und 7B ist ein Zeitdiagramm, welches die Schritte S38 und S42 in 6 darstellt.
  • Wie in 7A dargestellt ist, wird die erforderliche Leistung, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 höher als die erste vorbestimmte Temperatur sind, dadurch erfüllt, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, abwechselnd eine Leistungserzeugung für jede erste vorbestimmte Zeit durchzuführen. Das Umschalten des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung kann basierend auf der gemessenen Zeit des Zeitgebers 54 durchgeführt werden. So können der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 beispielsweise dazu veranlasst werden, alle zwei Stunden abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen.
  • Wie in 7B dargestellt ist, wird die erforderliche Leistung, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur sind, dadurch erfüllt, dass der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, abwechselnd für jede zweite vorbestimmte Zeit, die kürzer als die erste vorbestimmte Zeit ist, eine Leistungserzeugung durchzuführen. Das Umschalten des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung kann basierend auf der gemessenen Zeit des Zeitgebers 54 durchgeführt werden. So können beispielsweise der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, alle 30 Minuten abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in den 7A und 7B dargestellt, veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, unabhängig von den Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Zu dieser Zeit stellt die Steuerungseinheit 10, wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, ein Wechsel- bzw. Umschaltintervall des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zwischen gestoppter Leistungserzeugung und Leistungserzeugung länger ein als dieses, wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist. Selbst wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur, ist es möglich, die Leistungserzeugungszeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zu verkürzen und damit die Haltbarkeit im Vergleich zur ersten Ausführungsform zu verbessern, indem der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 dazu veranlasst werden, abwechselnd eine Leistungserzeugung durchzuführen. Wie vorstehend beschrieben ist, wird elektrische Leistung zur Spülung der Brennstoffzellenstapel verbraucht, wenn ein Umschalten bzw. Wechseln zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung durchgeführt wird. Wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, ist es demnach möglich, einen Anstieg des Leistungsverbrauchs zu beschränken, indem das Umschaltintervall des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung länger eingestellt wird als dasjenige, wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer dritten Ausführungsform ist die gleiche wie in 1 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und eine elektrische Konfiguration desselben ist die gleiche wie in 2 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und daher wird die Beschreibung davon nicht wiederholt. 8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Leistungserzeugungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Die Schritte S50 bis S60 in 8 sind gleich den Schritten S10 bis S20 in 3 gemäß der ersten Ausführungsform, und somit wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
  • Wenn bestimmt wird, dass die in Schritt S56 erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist (JA in Schritt S58), bestimmt die Steuerungseinheit 10 ein Umschaltintervall, mit dem der erste Brennstoffzellenstapel 1 und der zweite Brennstoffzellenstapel 2 deren Leistungserzeugung umschalten (Schritt S62). 9 stellt ein Beispiel eines Kennfelds dar, das zur Bestimmung des Umschaltintervalls verwendet wird. Wie in 9 dargestellt ist, speichert die Steuerungseinheit 10 ein Kennfeld, in dem eine Temperatur und ein Umschaltintervall miteinander korreliert sind, vorab in der Speichereinheit davon. Mit abnehmender Temperatur verringert sich das Umschaltintervall im Vergleich zu einem Fall, in dem die Temperatur zunimmt. Die Steuerungseinheit 10 bestimmt das Umschaltintervall unter Verwendung der in Schritt S56 erlangten Temperatur und des in 9 dargestellten Kennfelds.
  • Anschließend veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, abwechselnd eine Leistungserzeugung unter Verwendung des in Schritt S62 bestimmten Umschaltintervalls durchzuführen (Schritt S64). Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 basierend auf einer gemessenen Zeit, die von einem Zeitgeber 54 gemessen wird, zwischen einer gestoppten Leistungserzeugung und einer Leistungserzeugung umschalten. Danach führt die Steuerungseinheit 10 die Schritte S66 und S68 durch. Hier sind die Schritte S66 und S68 gleich den Schritten S24 und S26 in 3 gemäß der ersten Ausführungsform, und somit wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
  • Die 10A und 10B sind Zeitdiagramme, welche die Leistungserzeugungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellen. Die 10A und 10B sind Zeitdiagramme, welche die Schritte S58, S62 und S64 in 8 darstellen, wobei 10A ein Zeitdiagramm ist, wenn die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 in einem Temperaturbereich bis zur ersten vorbestimmten Temperatur hoch sind, und 10B ein Zeitdiagramm ist, wenn die Umgebungstemperaturen in dem Temperaturbereich bis zur ersten vorbestimmten Temperatur niedrig sind.
  • Durch das Bestimmen des Umschaltintervalls für die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 unter Verwendung des in 9 dargestellten Kennfelds, wie in den 10A und 10B dargestellt, ist eine Umschaltfrequenz des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2, wenn die Umgebungstemperaturen des ersten Brennstoffzellenstapels 1 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 niedrig sind, höher als in einem Fall, in dem die Umgebungstemperaturen hoch sind.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform, wie in den 10A und 10B dargestellt, führt die Steuerungseinheit 10 ein Umschalten von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung durch, indem die Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 1, wenn die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 einer niedrigen Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs bis zur ersten vorbestimmten Temperatur entspricht, kürzer eingestellt wird als in einem Fall, in dem die Umgebungstemperatur einer hohen Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs entspricht. Auf diese Art und Weise ist es durch die Steuerung des Umschaltintervalls des ersten Brennstoffzellenstapels 1 zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zu verhindern und einen Anstieg des Leistungsverbrauchs durch Verringern der Umschaltfrequenz zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung einzudämmen.
  • In den ersten bis dritten Ausführungsformen kann die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschalten, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, der erste Brennstoffzellenstapel 1 seine Leistungserzeugung beendet, und die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur wird. Die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 kann basierend auf einem Temperaturerfassungssignal von dem Temperatursensor 85 erlangt werden, wie vorstehend beschrieben ist. Die zweite vorbestimmte Temperatur kann auf eine Temperatur eingestellt sein, bei der flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 gefrieren kann, wie beispielsweise 0 °C, oder eine Temperatur eines Bereichs von 0 °C ± 2 °C. Entsprechend ist es möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 wirkungsvoll zu verhindern. Gleichermaßen kann mit Bezug auf den zweiten Brennstoffzellenstapel 2, wenn der zweite Brennstoffzellenstapel 2 seine Leistungserzeugung beendet und die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 gleich oder niedriger als eine dritte vorbestimmte Temperatur wird, der zweite Brennstoffzellenstapel 2 von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umgeschaltet werden. Die dritte vorbestimmte Temperatur kann auf eine Temperatur eingestellt sein, bei der flüssiges Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 gefrieren kann, wie beispielsweise 0 °C, oder eine Temperatur eines Bereichs von 0 °C ± 2 °C.
  • Eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer vierten Ausführungsform ist die gleiche wie in 1 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und eine elektrische Konfiguration desselben ist die gleiche wie in 2 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt, und daher wird die Beschreibung davon nicht wiederholt. 11 ist ein Flussdiagramm, welches eine Leistungserzeugungssteuerung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt. Das in 11 dargestellte Flussdiagramm wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn die erforderliche Leistung für die gesamten Brennstoffzellenstapel gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Wie in 11 dargestellt ist, berechnet die Steuerungseinheit 10 die erforderliche Leistung für die gesamten Brennstoffzellenstapel basierend auf einem Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null (Schritt S70).
  • Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die berechnete erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (Schritt S72). Wenn in Schritt S72 bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung gleich oder größer als der Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S72), veranlasst die Steuerungseinheit 10 sowohl den ersten Brennstoffzellenstapel 1 als auch den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, eine Leistungserzeugung durchzuführen, so dass die erforderliche Leistung erfüllt wird (Schritt S74).
  • Wenn in Schritt S72 hingegen bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung kleiner als der Schwellenwert ist (JA in Schritt S72), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden, und diese veranlasst den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, eine Leistungserzeugung durchzuführen, so dass die erforderliche Leistung durch den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 erfüllt wird (Schritt S76). Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1, der dessen Leistungserzeugung beendet, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur basierend auf der Temperatur, bei der flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 gefriert, ist (Schritt S78). Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 basierend auf einem Temperaturerfassungssignal von einem Temperatursensor 85 erlangt werden. Die vorbestimmte Temperatur kann auf 0 °C, eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 5 °C oder eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 2 °C eingestellt sein.
  • Wenn in Schritt S78 bestimmt wird, dass die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 nicht gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist (NEIN in Schritt S78), bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob von einem Gaspedalsensor 57 kontinuierlich bzw. weiterhin ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erfasst wird (Schritt S88). Wenn weiterhin ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (JA in Schritt S88), kehrt die Steuerungseinheit 10 zu Schritt S70 zurück.
  • Wenn in Schritt S78 andererseits bestimmt wird, dass die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist (JA in Schritt S78), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den zweiten Brennstoffzellenstapel 2, die Leistungserzeugung zu beenden, und diese veranlasst den ersten Brennstoffzellenstapel 1, eine Leistungserzeugung durchzuführen, so dass die erforderliche Leistung vom ersten Brennstoffzellenstapel 1 erfüllt wird (Schritt S80). Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob vom Gaspedalsensor 57 weiterhin ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (Schritt S82). Wenn in Schritt S82 kein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (NEIN in Schritt S82), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden (Schritt S90), und beendet diese Leistungserzeugungssteuerung. Wenn ein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (JA in Schritt S82), bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die erforderliche Leistung kleiner als der Schwellenwert ist (Schritt S84).
  • Wenn in Schritt S84 bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung gleich oder größer als der Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S84), veranlasst die Steuerungseinheit 10 sowohl den ersten Brennstoffzellenstapel 1 als auch den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, eine Leistungserzeugung durchzuführen, so dass die erforderliche Leistung erfüllt wird (Schritt S74). Wenn in Schritt S84 andererseits bestimmt wird, dass die erforderliche Leistung kleiner als der Schwellenwert ist (JA in Schritt S84), bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2, der dessen Leistungserzeugung beendet, gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Temperatur basierend auf der Temperatur, bei der das flüssige Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 gefriert, ist (Schritt S86). Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 basierend auf einem Temperaturerfassungssignal von einem Temperatursensor 95 erlangt werden. Die vorbestimmte Temperatur kann auf 0 °C, eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 5 °C oder eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 2 °C eingestellt sein.
  • Wenn in Schritt S86 bestimmt wird, dass die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 nicht gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist (NEIN in Schritt S86), kehrt die Steuerungseinheit 10 zu Schritt S80 zurück. Wenn in Schritt S86 hingegen bestimmt wird, dass die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist (JA in Schritt S86), führt die Steuerungseinheit 10 Schritt S88 durch. Wenn in Schritt S88 kein Gaspedalbetätigungsbetragsignal mit einem Betätigungsbetrag ungleich null erlangt wird (NEIN in Schritt S88), veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden (Schritt S90), und beendet diese Leistungserzeugungssteuerung.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform veranlasst die Steuerungseinheit 10 den ersten Brennstoffzellenstapel 1 dazu, die Leistungserzeugung vorübergehend zu beenden, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, und schaltet den ersten Brennstoffzellenstapel 1 von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung um, wenn die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 1 gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur basierend auf der Temperatur, bei der flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 gefriert, ist. Entsprechend ist es möglich, ein Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 zu verhindern.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform veranlasst die Steuerungseinheit 10 den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 die Leistungserzeugung beendet, und veranlasst den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 dazu, die Leistungserzeugung zu beenden, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 1 eine Leistungserzeugung durchführt, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Wenn dann der zweite Brennstoffzellenstapel 2 die Leistungserzeugung beendet und die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 2 gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur basierend auf der Temperatur, bei der flüssiges Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 gefriert, ist, schaltet die Steuerungseinheit 10 den zweiten Brennstoffzellenstapel 2 von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung um. Entsprechend ist es möglich, ein Gefrieren von flüssigem Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zu verhindern.
  • Die vorbestimmte Temperatur in den Schritten S78 und S86 von 11 kann auf 0 °C, eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 5 °C oder eine Temperatur in einem Bereich von 0 °C ± 2 °C eingestellt sein. Selbst wenn die vorbestimmte Temperatur auf einen Wert größer als 0 °C eingestellt ist, ist es möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 und im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zuverlässig zu verhindern. Wenn die vorbestimmte Temperatur auf einen Wert unter 0 °C eingestellt ist, gefriert flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 und im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 nicht unmittelbar, und so ist es möglich, das Gefrieren von flüssigem Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel 1 und im zweiten Brennstoffzellenstapel 2 zu verhindern.
  • In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist in einem Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzelleneinheit mit zwei Brennstoffzellenstapeln vorgesehen, es kann jedoch eine Brennstoffzelleneinheit mit drei oder mehr Brennstoffzellenstapeln vorgesehen sein. In diesem Fall müssen zwei Brennstoffzellenstapel aus den in der Brennstoffzelleneinheit enthaltenen Brennstoffzellenstapeln lediglich dem ersten Brennstoffzellenstapel 1 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 2 entsprechen.
  • Während vorstehend Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Formen modifiziert und geändert werden, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Kern der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003178786 [0002]
    • JP 2003178786 A [0002, 0003]

Claims (8)

  1. Brennstoffzellensystem (500), aufweisend: eine Brennstoffzelleneinheit mit einem ersten Brennstoffzellenstapel (1) und einem zweiten Brennstoffzellenstapel (2); eine Temperaturerlangungseinheit (11), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) erlangt; und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) und des zweiten Brennstoffzellenstapels (2) basierend auf einer erforderlichen Leistung für die Brennstoffzelleneinheit steuert, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) vorübergehend stoppt und den ersten Brennstoffzellenstapel (1) von der gestoppten Leistungserzeugung auf eine Leistungserzeugung umschaltet, wenn eine durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit des ersten Brennstoffzellenstapels (1) länger als eine vorbestimmte Zeit ist, so dass die durchgehende Leistungserzeugungsstoppzeit, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur niedriger oder gleich einer ersten vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser in dem ersten Brennstoffzellenstapel (1) gefriert, ist, kürzer ist als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  2. Brennstoffzellensystem (500) nach Anspruch 1, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, den ersten Brennstoffzellenstapel (1) dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung und einen Stopp der Leistungserzeugung abwechselnd durchzuführen, den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel (1) die Leistungserzeugung gestoppt hat, und den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, die Leistungserzeugung zu beenden, wenn der erste Brennstoffzellenstapel (I) eine Leistungserzeugung durchführt.
  3. Brennstoffzellensystem (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese den ersten Brennstoffzellenstapel (1) dazu veranlasst, die Leistungserzeugung gestoppt zu halten, und den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, die Leistungserzeugung fortzusetzen, wenn die erforderliche Leistung kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert und ein Zustand, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, aufrechterhalten wird.
  4. Brennstoffzellensystem (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, den ersten Brennstoffzellenstapel (1) und den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, unabhängig von der von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangten Temperatur abwechselnd eine Leistungserzeugung durchführen, und ein Umschaltintervall zwischen der gestoppten Leistungserzeugung und der Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) und des zweiten Brennstoffzellenstapels (2), wenn die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, länger einstellt als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist.
  5. Brennstoffzellensystem (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese die vorbestimmte Zeit, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur einer niedrigen Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs entspricht, kürzer einstellt als in einem Fall, in dem die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur einer hohen Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs entspricht, wobei der Temperaturbereich einem Temperaturbereich bis zu der ersten vorbestimmten Temperatur entspricht.
  6. Brennstoffzellensystem (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Temperaturerlangungseinheit (11) derart konfiguriert ist, dass diese ferner eine Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) erlangt, und wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Umgebungstemperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) niedriger oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, den ersten Brennstoffzellenstapel (1) von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) in einem Zustand, in dem der erste Brennstoffzellenstapel (1) die Leistungserzeugung gestoppt hat, niedriger oder gleich einer zweiten vorbestimmten Temperatur wird.
  7. Brennstoffzellensystem (500), aufweisend: eine Brennstoffzelleneinheit mit einem ersten Brennstoffzellenstapel (1) und einem zweiten Brennstoffzellenstapel (2); eine Temperaturerlangungseinheit (11), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) erlangt; und eine Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) und des zweiten Brennstoffzellenstapels (2) basierend auf einer erforderlichen Leistung für die Brennstoffzelleneinheit steuert, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Leistungserzeugung des ersten Brennstoffzellenstapels (1) vorübergehend stoppt und den ersten Brennstoffzellenstapel (1) von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangte Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels (1) niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei welcher flüssiges Wasser im ersten Brennstoffzellenstapel (1) gefriert, ist.
  8. Brennstoffzellensystem (500) nach Anspruch 7, wobei die Temperaturerlangungseinheit (11) derart konfiguriert ist, dass diese ferner eine Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels (2) erlangt, und wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinheit (12) derart konfiguriert ist, dass diese, wenn die erforderliche Leistung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, eine Leistungserzeugung durchzuführen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel (1) die Leistungserzeugung gestoppt hat, den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) dazu veranlasst, die Leistungserzeugung zu stoppen, wenn der erste Brennstoffzellenstapel (1) die Leistungserzeugung durchführt, und den zweiten Brennstoffzellenstapel (2) von der gestoppten Leistungserzeugung auf die Leistungserzeugung umschaltet, wenn die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels (2), die von der Temperaturerlangungseinheit (11) erlangt wird, wenn der zweite Brennstoffzellenstapel (2) die Leistungserzeugung gestoppt hat, niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur basierend auf einer Temperatur, bei der flüssiges Wasser im zweiten Brennstoffzellenstapel (2) gefriert, ist.
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