DE102020115686A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Masayuki Itou
Yasushi Araki
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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (1) beinhaltet eine erste Brennstoffzelle (4a) mit aufeinander gestapelten ersten Einheitszellen (4a2), eine zweite Brennstoffzelle (4b) mit aufeinander gestapelten zweiten Einheitszellen (4b2), einen ersten Spannungsdetektor (Va), einen zweiten Spannungsdetektor (Vb) und eine Steuervorrichtung (3). Der erste Spannungsdetektor (Va) erfasst eine Spannung der ersten Einheitszellen (4a2) für jeweils durchschnittlich „N“ Einheitszellen, und der zweite Spannungsdetektor (Vb) erfasst eine Spannung der gesamten zweiten Brennstoffzelle (4b) oder erfasst eine Spannung der zweiten Einheitszellen (4b2) für jeweils durchschnittlich „M“ (größer „N“) Einheitszellen. Die Steuervorrichtung (3) bestimmt durch Bezugnahme auf ein Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors (Va), ob sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in einem Brennstoffmangelzustand befindet, und führt einen Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands an der sich in einem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle (4a) durch, während sie gleichzeitig die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) stoppt, wenn eine bejahende Entscheidung erhalten wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Wenn in einer Brennstoffzelle mit einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten Einheitszellen einem Teil der Einheitszellen nicht genügend Brenngas zugeführt wird und jede Einheitszelle in diesem Teil in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird, kann die Spannung der Einheitszelle auf eine negative Spannung verringert werden und die Ausgangsleistung der Einheitszelle kann sich verschlechtern (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung JP 2006-049259 A ).
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um eine Verschlechterung der Ausgangsleistung zu bremsen, ist es denkbar zu bestimmen, ob sich eine der Einheitszellen in einem Brennstoffmangelzustand befindet, und einen Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands durchzuführen, wenn sich eine oder mehrere Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befinden. Dabei kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, ob sich eine der Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befindet, indem beispielsweise auf ein Erfassungsergebnis eines Spannungsdetektors Bezug genommen wird, der eine Spannung der Einheitszellen für jede Einheitszelle erfasst. Infolgedessen kann der Behebungsprozess auf angemessene Weise durchgeführt werden und eine Verschlechterung der Ausgangsleistung kann gebremst werden.
  • Die Herstellungskosten des Spannungsdetektors sind höher, wenn dieser die Spannung von Einheitszellen für jeden Satz einer kleineren Anzahl von Einheitszellen erfasst, und die Herstellungskosten sind höher, wenn die Spannung der Einheitszellen für jede Einheitszelle erfasst wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Spannung für jeweils zwei oder mehr Einheitszellen erfasst wird oder nur die Spannung der gesamten Brennstoffzelle erfasst wird. Ferner steigen in dem Brennstoffzellensystem mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems, wenn ein Spannungsdetektor, dessen Herstellungskosten hoch sind, mit jeder der Brennstoffzellen verbunden wird.
  • Diese Erfindung stellt ein Brennstoffzellensystem bereit, das eine Verschlechterung der Ausgangsleistung bremst und gleichzeitig die Herstellungskosten verringert.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen. Das Brennstoffzellensystem beinhaltet eine erste Brennstoffzelle, der ein Brenngas und ein Oxidationsgas zugeführt werden und die eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten ersten Einheitszellen beinhaltet, eine zweite Brennstoffzelle, der ein Brenngas und ein Oxidationsgas zugeführt werden und die eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten zweiten Brennstoffzellen beinhaltet, einen mit der ersten Brennstoffzelle verbundenen ersten Spannungsdetektor, einen mit der zweiten Brennstoffzelle verbundenen zweiten Spannungsdetektor und eine Steuervorrichtung, die zum Steuern des Betriebs der ersten Brennstoffzelle und der zweiten Brennstoffzelle ausgebildet ist. Der erste Spannungsdetektor ist zum Erfassen einer Spannung der ersten Einheitszellen für jeweils durchschnittlich „N“ Einheitszellen ausgebildet, und der zweite Spannungsdetektor ist zum Erfassen einer Spannung der zweiten Brennstoffzelle als Ganzes oder zum Erfassen einer Spannung der zweiten Einheitszellen für jeweils durchschnittlich „M“ Einheitszellen ausgebildet, wobei „M“ eine Zahl größer als „N“ ist. Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, um einen Bestimmungsprozess zum Bestimmen, ob sich eine der ersten Einheitszellen in einem Brennstoffmangelzustand befindet, durch Bezugnahme auf ein Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors durchzuführen. Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, um einen Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands an der sich in einem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle auf einen gestoppten Zustand zu steuern, wenn in dem Bestimmungsprozess eine bejahende Entscheidung erhalten wird.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um den an der ersten Brennstoffzelle durchgeführten Behebungsprozess unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors fortzusetzen.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors zu bestimmen, ob der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um den Behebungsprozess zu stoppen, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um die Leistungserzeugung der ersten Brennstoffzelle auf den gestoppten Zustand zu steuern, wenn die Steuervorrichtung nicht bestimmt, dass der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befindet, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle durchzuführen, die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle auf den gestoppten Zustand zu steuern und ferner an der zweiten Brennstoffzelle einen Vorabprozess zum Beheben einer Ursache des Brennstoffmangelzustands vor dem Start der Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle durchzuführen.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und ein mit der Spannung der zweiten Brennstoffzelle korrelierter Spannungsparameter anzeigt, dass die Spannung der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden zweiten Brennstoffzelle niedriger ist als ein Schwellwert, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle auf den gestoppten Zustand zu steuern.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und ein mit einer Temperatur der zweiten Brennstoffzelle korrelierter Temperaturparameter anzeigt, dass die Temperatur der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden zweiten Brennstoffzelle kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle auf den gestoppten Zustand zu steuern.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn eine Anforderung zum Starten der Leistungserzeugung für mindestens eine aus der ersten Brennstoffzelle und der zweiten Brennstoffzelle generiert wird, den Bestimmungsprozess an der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle durchzuführen.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn eine Anforderung zum Starten der Leistungserzeugung für mindestens eine aus der ersten Brennstoffzelle und der zweiten Brennstoffzelle generiert wird und ein mit einer Außenlufttemperatur korrelierter Außenlufttemperaturparameter anzeigt, dass die Außenlufttemperatur kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, den Bestimmungsprozess an der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle durchzuführen.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und eine insgesamt erforderliche Ausgabe der ersten Brennstoffzelle und der zweiten Brennstoffzelle kleiner ist als ein Schwellwert, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle auf den gestoppten Zustand zu steuern.
  • Die Erfindung stellt das Brennstoffzellensystem bereit, das eine Verringerung der Ausgangsleistung bremst und gleichzeitig die Herstellungskosten verringert.
  • Figurenliste
  • Merkmale, Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen und in denen:
    • 1 eine Ansicht der Ausgestaltung eines an einem Fahrzeug installierten Brennstoffsystems ist;
    • 2 Aeine erläuternde Ansicht eines Spannungssensors ist;
    • 2 Beine erläuternde Ansicht eines anderen Spannungssensors ist;
    • 3 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel für eine Brennstoffmangelbestimmungssteuerung einer Ausführungsform zeigt;
    • 4 ein Flussdiagramm ist, das ein erstes modifiziertes Beispiel für die Brennstoffmangelbestimmungssteuerung zeigt;
    • 5 ein Flussdiagramm ist, das ein zweites modifiziertes Beispiel für die Brennstoffmangelbestimmungssteuerung zeigt;
    • 6 ein Flussdiagramm ist, das ein drittes modifiziertes Beispiel für die Brennstoffmangelbestimmungssteuerung zeigt;
    • 7A eine erläuternde Ansicht eines Spannungssensors ist, der in einem ersten modifizierten Beispiel verwendet wird;
    • 7B eine erläuternde Ansicht eines anderen in dem ersten modifizierten Beispiel verwendeten Spanungssensors ist;
    • 8A eine erläuternde Ansicht eines in einem zweiten modifizierten Beispiel verwendeten Spannungssensors ist; und
    • 8B eine erläuternde Ansicht eines anderen in dem zweiten modifizierten Beispiel verwendeten Spannungssensors ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Allgemeine Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems
  • 1 zeigt die Ausgestaltung eines an einem Fahrzeug installierten Brennstoffzellensystems 1. Das Brennstoffzellensystem 1 beinhaltet eine elektronische Steuereinheit (ECU) 3 (Steuervorrichtung), eine Brennstoffzelle (als „FC“ bezeichnet) 4a (erste Brennstoffzelle), eine Brennstoffzelle 4b (zweite Brennstoffzelle), Sekundärbatterien (jeweils als „BAT“ bezeichnet) 8a, 8b, Oxidationsgaszuführsysteme 10a, 10b, Brenngaszuführsysteme 20a, 20b, Leistungssteuersysteme 30a, 30b und Kühlsysteme 40a, 40b. Auch beinhaltet das Fahrzeug einen Motor 50 zum Antreiben des Fahrzeugs, Räder 5, einen Fahrpedalpositionssensor 6, einen Zündschalter 7 und einen Außenlufttemperatursensor 9.
  • Die FCs 4a, 4b sind Brennstoffzellen, welche bei Versorgung mit Brenngas und Oxidationsgas elektrische Leistung erzeugen. Jede der FCs 4a, 4b liegt in Form eines Stapels einer Mehrzahl von Einheitszellen vom Festpolymerelektrolyttyp vor. Ein Kathodenkanal 4aC, 4bC, durch welchen das Oxidationsgas strömt, und ein Anodenkanal 4aA, 4bA, durch welchen das Brenngas strömt, sind in jeder der FCs 4a, 4b gebildet. Die Einheitszelle, welche eine Membran-Elektroden-Anordnung und ein die Anordnung sandwichartig zwischen sich aufnehmendes Paar von Separatoren beinhaltet, ist die kleinste Einheit der Brennstoffzelle. Der Anodenkanal 4aA beinhaltet einen Anodeneinlassverteiler und einen Anodenauslassverteiler, welche sich durch die Separatoren der Einheitszellen und einen in jeder Einheitszelle vorgesehenen Raum erstrecken, zwischen einem der Separatoren, der sich auf der Anodenseite der Membran-Elektroden-Anordnung befindet, und der Membran-Elektroden-Anordnung. Die Membran-Elektroden-Anordnung beinhaltet eine Elektrolytmembran und Katalysatorschichten, die auf gegenüberliegenden Oberflächen der Elektrolytmembran gebildet sind. Der Kathodenkanal 4aC beinhaltet einen Kathodeneinlassverteiler und einen Kathodenauslassverteiler, welche sich durch die Separatoren der Einheitszellen und einen in jeder Einheitszelle vorgesehenen Raum erstrecken, zwischen dem anderen Separator, der sich auf der Kathodenseite der Membran-Elektroden-Anordnung befindet, und der Membran-Elektroden-Anordnung. In dieser Ausführungsform sind die FCs 4a und 4b miteinander identisch, sind jedoch nicht auf dieselben Brennstoffzellen beschränkt. Die FC 4a und die FC 4b sind Beispiele für die erste Brennstoffzelle bzw. die zweite Brennstoffzelle.
  • Die Oxidationsgaszuführsysteme 10a, 10b führen den FCs 4a, 4b sauerstoffhaltige Luft als Oxidationsgas zu. Konkret beinhaltet jedes der Oxidationsgaszuführsysteme 10a, 10b eine Zuführleitung 11a, 11b, eine Abführleitung 12a, 12b, eine Bypass-Leitung 13a, 13b, einen Luftkompressor 14a, 14b, ein Bypass-Ventil 15a, 15b, einen Ladeluftkühler 16a, 16b und ein Rückschlagventil 17a, 17b.
  • Die Zuführleitung 11a, 11b ist mit dem Kathodeneinlassverteiler der entsprechenden FC 4a, 4b verbunden. Die Abführleitung 12a, 12b ist mit dem Kathodenauslassverteiler der entsprechenden FC 4a, 4b verbunden. Die Bypass-Leitung 13a kommuniziert mit der Zuführleitung 11a und der Abführleitung 12a, und analog kommuniziert die Bypass-Leitung 13b mit der Zuführleitung 11b und der Abführleitung 12b. Das Bypass-Ventil 15a ist in einem Verbindungsabschnitt der Zuführleitung 11a und der Bypass-Leitung 13a vorgesehen, und analog ist das Bypass-Ventil 15b in einem Verbindungsabschnitt der Zuführleitung 11b und der Bypass-Leitung 13b vorgesehen. Das Bypass-Ventil 15a schaltet einen Kommunikationszustand zwischen der Zuführleitung 11a und der Bypass-Leitung 13a, und analog schaltet das Bypass-Ventil 15b einen Kommunikationszustand zwischen der Zuführleitung 11b und der Bypass-Leitung 13b. Der Luftkompressor 14a, das Bypass-Ventil 15a und der Ladeluftkühler 16a sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der Stromaufwärtsseite an der Zuführleitung 11a angeordnet. Ein Rückschlagventil 17a ist an der Abführleitung 12a vorgesehen und ist einem Verbindungsabschnitt der Abführleitung 12a und der Bypass-Leitung 13a vorgeschaltet. Analog sind der Luftkompressor 14b, das Bypass-Ventil 15b und der Ladeluftkühler 16b in dieser Reihenfolge ausgehend von der Stromaufwärtsseite an der Zuführleitung 11b angeordnet. Ein Rückschlagventil 17b ist an der Abführleitung 12b vorgesehen und ist einem Verbindungsabschnitt der Abführleitung 12b und der Bypass-Leitung 13b vorgeschaltet.
  • Die Luftkompressoren 14a, 14b führen den FCs 4a, 4b über die Zuführleitungen 11a bzw. 11b sauerstoffhaltige Luft als Oxidationsgas zu. Das den FCs 4a, 4b zugeführte Oxidationsgas reagiert chemisch mit Brenngas in den FCs 4a, 4b, um Elektrizität zu erzeugen, und wird dann über die Abführleitungen 12a, 12b abgeführt. Die Ladeluftkühler 16a, 16b kühlen das den FCs 4a, 4b zugeführte Oxidationsgas. Die Rückschlagventile 17a, 17b passen den kathodenseitigen Rückdruck der FCs 4a, 4b an.
  • Die Brenngaszuführsysteme 20a, 20b führen den FCs 4a, 4b Wasserstoffgas als Brenngas zu. Konkret beinhaltet jedes der Brenngaszuführsysteme 20a, 20b einen Tank 20Ta, 20Tb, eine Zuführleitung 21a, 21b, eine Abführleitung 22a, 22b, einen Drucksensor Pa, Pb, eine Zirkulationsleitung 23a, 23b, ein Tankventil 24a, 24b, ein Druckregelventil 25a, 25b, einen Injektor (als „INJ“ bezeichnet) 26a, 26b, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a, 27b, ein Ablassventil 28a, 28b und eine Wasserstoffzirkulationspumpe (als „HP“ bezeichnet) 29a, 29b.
  • Der Tank 20Ta und der Anodeneinlassverteiler der FC 4a sind durch die Zuführleitung 21a miteinander verbunden. Analog sind der Tank 20Tb und der Anodeneinlassverteiler der FC 4b durch die Zuführleitung 21b miteinander verbunden. Wasserstoffgas als das Brenngas wird in den Tanks 20Ta, 20Tb gespeichert. Jede der Abführleitungen 22a, 22b ist an einem Ende mit dem Anodenauslassverteiler der entsprechenden FC 4a, 4b verbunden und ist an dem anderen Ende mit der Abführleitung 12a, 12b des entsprechenden Oxidationsgaszuführsystems 10a, 10b verbunden. Die Zirkulationsleitungen 23a, 23b kommunizieren mit den Gas-Flüssigkeits-Abscheidern 27a, 27b und den Zuführleitungen 21a, 21b. Das Tankventil 24a, das Druckregelventil 25a und der INJ 26a sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der Stromaufwärtsseite der Zuführleitung 21a angeordnet. In einem Zustand, in dem das Tankventil 24a offen ist, wird die Öffnung des Druckregelventils 25a angepasst und das Brenngas wird von dem INJ 26a eingespritzt. Infolgedessen wird der FC 4a das Brenngas zugeführt. Das Tankventil 24a, das Druckregelventil 25a und der INJ 26a werden von der ECU 3 gesteuert angetrieben. Das Tankventil 24b, das Druckregelventil 25b und der INJ 26b sind ähnlich angeordnet und arbeiten auf die gleiche Weise.
  • An der Abführleitung 22a sind ausgehend von deren Stromaufwärtsseite der Drucksensor Pa, der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a und das Ablassventil 28a in dieser Reihenfolge angeordnet. Der Drucksensor Pa ist in der Nähe des Anodenauslassverteilers der FC 4a vorgesehen und erfasst den Druck an der Auslassseite des Anodenkanals der FC 4a. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a trennt Wasser von dem aus der FC 4a abgeführten Brenngas und speichert das Wasser. Wenn das Ablassventil 28a geöffnet ist, wird das in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a gespeicherte Wasser über die Abführleitungen 22a, 12a zum Äußeren des Brennstoffzellensystems 1 abgeführt. Das Ablassventil 28a wird von der ECU 3 gesteuert angetrieben. Analog ist der Drucksensor Pb in der Nähe des Anodenauslassverteilers der FC 4b vorgesehen und erfasst den Druck an der Auslassseite des Anodenkanals der FC 4b. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27b und das Ablassventil 28b gleichen in Anordnung und Arbeitsweise dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a bzw. dem Ablassventil 28a.
  • Die Zirkulationsleitung 23a erlaubt ein Zirkulieren des Brenngases in die FC4a, und ihr stromaufwärtiger Endabschnitt ist mit dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 27a verbunden, während sich die HP 29a auf der Zirkulationsleitung 23a befindet. Das aus der FC 4a abgeführte Brenngas wird durch die HP 29a adäquat unter Druck gesetzt und der Zuführleitung 21a zugeleitet. Die HP 29a wird von der ECU 3 gesteuert angetrieben. Die Zirkulationsleitung 23b und die HP 29b gleichen in Anordnung und Arbeitsweise der Zirkulationsleitung 23a bzw. der HP 29a.
  • Die Kühlsysteme 40a, 40b kühlen die FCs4a, 4b durch Zirkulieren von Kühlmittel über vorbestimmte Routen. Jedes der Kühlsysteme 40a, 40b beinhaltet eine Zuführleitung 41a, 41b, eine Abführleitung 42a, 42b, eine Bypass-Leitung 43a, 43b, einen Kühler 44a, 44b, ein Bypass-Ventil 45, 45b, eine Wasserpumpe (als „WP“ bezeichnet) 46a, 46b und einen Temperatursensor Ta, Tb.
  • Die Zuführleitung 41a ist mit einem Kühlmitteleinlassverteiler der FC4a verbunden. Die Abführleitung 42a ist mit einem Kühlmittelauslassverteiler der FC4a verbunden. Die Bypass-Leitung 43a kommuniziert mit der Zuführleitung 41a und der Abführleitung 42a. Das Bypass-Ventil 45a ist in einem Verbindungsabschnitt der Zuführleitung 41a und der Bypass-Leitung 43a vorgesehen. Das Bypass-Ventil 45a schaltet einen Kommunikationszustand zwischen der Zuführleitung 41a und der Bypass-Leitung 43a. Der Kühler 44a ist mit der Zuführleitung 41a und der Abführleitung 42a verbunden. Das Bypass-Ventil 45a und die WP 46a sind ausgehend von der Stromaufwärtsseite auf der Zuführleitung 41a angeordnet. Die WP 46a zirkuliert über die Zuführleitung 41a und die Abführleitung 42a Kühlmittel zwischen der FC 4a und dem Kühler 44a. Der Kühler 44a kühlt das aus der FC 4a abgeführte Kühlmittel, indem er Wärme mit der Außenluft austauscht. Das Bypass-Ventil 45a und die WP 46a werden von der ECU 3 gesteuert angetrieben. Ein Temperatursensor Ta, der an der Abführleitung 42a vorgesehen ist, erfasst die Temperatur des aus der FC4a abgeführten Kühlmittels, und die ECU 3 erhält das Erfassungsergebnis des Temperatursensors Ta. Die Zuführleitung 41b, die Abführleitung 42b, die Bypass-Leitung 43b, der Kühler 44b, das Bypass-Ventil 45b, die WP 46b und der Temperatursensor Tb des Kühlsystems 40b gleichen in Anordnung und Arbeitsweise jenen des Kühlsystems 40a.
  • Jedes der Leistungssteuersysteme 30a, 30b beinhaltet einen Brennstoffzellen-Gleichstromwandler (als „FDC“ bezeichnet) 32a, 32b, einen Batterie-Gleichstromwandler (als „BDC“ bezeichnet) 34a, 34b, einen Zubehör-Wechselrichter (als „AINV“ bezeichnet) 39a, 39b, einen Spannungssensor Va (erster Spannungsdetektor) oder Spannungssensor Vb (zweiter Spannungsdetektor) und einen Stromsensor Aa, Ab. Auch teilen sich die Leistungssteuersysteme 30a, 30b einen mit dem Motor 50 verbundenen Motor-Wechselrichter (als „MINV“ bezeichnet) 38. Die FDCs 32a, 32b passen einen Gleichstrom von den FCs 4a, 4b an und liefern die resultierende Leistung an den MINV 38. Die BDCs 34a, 34b passen einen Gleichstrom von den BATs 8a, 8b an und liefern die resultierende Leistung an den MINV 38. Von den FCs 4a, 4b erzeugte elektrische Leistung kann in den BATs 8a, 8b gespeichert werden. Der MINV 38 wandelt den empfangenen Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom um und führt die Leistung dem Motor 50 zu. Der Motor 50 treibt die Räder 5 an und veranlasst das Fahrzeug zu fahren.
  • Die FC 4a und die BAT 8a können über den AINV 39a anderen Lastvorrichtungen als dem Motor 50 elektrische Leistung zuführen. Analog können die FC 4b und die BAT 8b über den AINV 39b Lastvorrichtungen elektrische Leistung zuführen. Zu den Lastvorrichtungen gehört Zubehör für die FCs 4a, 4b und Zubehör für das Fahrzeug. Zu dem Zubehör für die FCs 4a, 4b gehören die Luftkompressoren 14a, 14b, die Bypass-Ventile 15a, 15b, die Rückschlagventile 17a, 17b, die Tankventile 24a, 24b, die Druckregelventile 25a, 25b, die INJs 26a, 26b, die Ablassventile 28a, 28b und die HPs 29a, 29b. Zu dem Zubehör für das Fahrzeug gehören beispielsweise eine Klimaanlage, Beleuchtungsvorrichtungen, Warnblinkleuchten und so fort.
  • Der Stromsensor Aa und der Spannungssensor Va sind mit der FC 4a verbunden, und der Stromsensor Ab und der Spannungssensor Vb sind mit der FC 4b verbunden. Die Stromsensoren Aa, Ab erfassen Ausgangsströme der FCs 4a, 4b, und die ECU 3 erhält die Erfassungsergebnisse. Der Spannungssensor Va erfasst eine Spannung jeder Einheitszelle der FC 4a, und die ECU 3 erhält das Erfassungsergebnis. Der Spannungssensor Vb erfasst eine Spannung der gesamten FC 4b, und die ECU 3 erhält das Erfassungsergebnis. Der Stromsensor Aa und der Spannungssensor Va sowie der Stromsensor Ab und der Spannungssensor Vb werden zum Steuern des Betriebs der FCs 4a, 4b verwendet. Beispielsweise erhält die ECU 3 basierend auf den Erfassungsergebnissen des Stromsensors Aa und des Spannungssensors Va Strom-Spannungs-Kennlinien der FC 4a und setzt einen Stromsollwert der FC 4a unter Bezugnahme auf die Strom-Spannungs-Kennlinien der FC 4a derart fest, dass die tatsächliche Ausgabe der FC 4a gleich der erforderlichen Ausgabe der FC 4a wird. Dann steuert die ECU 3 den FDC 32 derart, dass ein Abtaststromwert der FC 4a auf den Sollstromwert gesteuert wird. Während der Spannungssensor Va die Spannung jeder Einheitszelle der FC 4a erfasst, berechnet die ECU 3 durch Addieren von Spannungen der jeweiligen Einheitszellen die Spannung der gesamten FC 4a und erhält basierend auf dem Ergebnis der Berechnung die Strom-Spannungs-Kennlinien der FC 4a. Analog erhält die ECU 3 basierend auf den Erfassungsergebnissen des Stromsensors Ab und des Spannungssensors Vb Strom-Spannungs-Kennlinien der FC 4b aus der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung der FC 4b und setzt einen Sollstromwert der FC 4b unter Bezugnahme auf die Strom-Spannungs-Kennlinien der FC 4b derart fest, dass die tatsächliche Ausgabe der FC 4b gleich der erforderlichen Ausgabe der FC 4b wird. Dann steuert die ECU 3 den FDC 32b derart, dass ein Abtaststromwert der FC 4b auf den Sollstromwert gesteuert wird. Auf diese Weise steuert die ECU 3 die FCs 4a, 4b basierend auf den Erfassungsergebnissen der Spannungssensoren Va, Vb. Die Spannungssensoren Va, Vb sind Beispiele für den ersten bzw. zweiten Spannungsdetektor und werden später im Detail beschrieben.
  • Die ECU 3 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-LeseSpeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM). Der Fahrpedalpositionssensor 6, der Zündschalter 7, der Außenlufttemperatursensor 9, die Luftkompressoren 14a, 14b, die Bypass-Ventile 15a, 15b, die Rückschlagventile 17a, 17b, die Tankventile 24a, 24b, die Druckregelventile 25a, 25b, die INJs 26a, 26b, die Ablassventile 28a, 28b, die FDCs 32a, 32b und die BDCs 34a, 34b sind mit der ECU 3 elektrisch verbunden. Die ECU 3 berechnet basierend auf einem erfassten Wert des Fahrpedalpositionssensors 6 und Antriebsbedingungen des Zubehörs für das Fahrzeug und des Zubehörs für die FCs 4a, 4b, einer in den BATs 8a, 8b gespeicherten elektrischen Leistung, etc. die insgesamt erforderliche Ausgabe P der FCs 4a, 4b. Auch steuert die ECU 3 das Zubehör für die FCs 4a, 4b, etc. gemäß der erforderlichen Ausgabe P, um so die gesamte durch die FCs 4a, 4b erzeugte elektrische Leistung zu steuern. Die erforderliche Ausgabe P ist eine Ausgabe, die durch eine Brennstoffzelleneinheit erzeugt werden muss, die aus zwei oder mehr Brennstoffzellen besteht, und beinhaltet keine Ausgabe, die durch die von den Brennstoffzellen verschiedenen BATs 8a, 8b, etc. erzeugt werden muss.
  • Spannungssensoren Va und Vb
  • 2A und 2B zeigen die Spannungssensoren Va, Vb. Zunächst werden die FC 4a und die FC 4b beschrieben. Die FC 4a hat eine Mehrzahl von Einheitszellen 4a2 (erste Einheitszellen), die zu einem Stapel 4a1 aufgeschichtet sind. An einem Ende des Stapels 4a1 sind eine Anschlussplatte, ein Isolator und eine Endplatte (nicht gezeigt) in dieser Reihenfolge ausgehend vonseiten des Stapels 4a1 aufgeschichtet. Analog sind an dem anderen Ende des Stapels 4a1 eine Anschlussplatte, ein Isolator und eine Endplatte in dieser Reihenfolge ausgehend vonseiten des Stapels 4a1 aufgeschichtet. Die FC 4a beinhaltet diese Elemente. Analog hat die FC 4b eine Mehrzahl von Einheitszellen 4b2 (zweite Einheitszellen), die zu einem Stapel 4b1 aufgeschichtet sind, und hat ferner zwei Anschlussplatten, zwei Isolatoren und zwei Endplatten. Die Einheitszelle 4a2 ist mit der Einheitszelle 4b2 identisch. Auch ist die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2 gleich jener der Einheitszellen 4b2.
  • Der Spannungssensor Va erfasst die Spannung für jede Einheitszelle in Bezug auf alle Einheitszellen 4a2 der FC 4a. So ist die Anzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Va gleich der Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2. Hingegen erfasst der Spannungssensor Vb die Spannung des gesamten Stapels 4b1, und zwar die Spannung der gesamten FC 4b. Demgemäß beträgt die Anzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Vb eins. Somit ist die Anzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Vb kleiner als jene des Spannungssensors Va; daher sind die Herstellungskosten des Spannungssensors Vb niedriger als jene des Spannungssensors Va. Demgemäß werden im Vergleich zu dem Fall, in dem die FC 4b, genau wie die FC 4a, auch mit einem Spannungssensor versehen ist, der die Spannung jeder Einheitszelle 4b2 erfasst, die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems 1 dieser Ausführungsform verringert.
  • Brennstoffmangelzustand
  • Als Nächstes wird ein Brennstoffmangelzustand beschrieben. Beispielsweise kann die FC 4a selbst dann in einen Brennstoffmangelzustand versetzt werden, in dem einer der Einheitszellen 4a2 nicht ausreichend Brenngas zugeführt wird, wenn der FC 4a das Brenngas von dem INJ 26a zugeführt wird. Beispielsweise wird die FC 4a in den Brennstoffmangelzustand versetzt, wenn flüssiges Wasser, das durch eine Leistungserzeugungsreaktion erzeugt wird, in dem Anodenkanal 4aA verbleibt und das Brenngas zumindest einem Teil eines Leistungserzeugungsbereichs oder der Leistungserzeugungsbereiche eines Teils der Einheitszellen 4a2 nicht ausreichend zugeführt wird. Auch werden die Einheitszelle(n) 4a2 in den Brennstoffmangelzustand versetzt, wenn flüssiges Wasser, das in dem Anodenkanal 4aA der FC 4a verbleibt, aufgrund einer Abnahme der Außenlufttemperatur während eines Stopps des Brennstoffzellensystems 1 gefriert und das Brenngas mindestens einem Teil des Leistungserzeugungsbereichs oder der Leistungserzeugungsbereiche eines Teils der Einheitszellen 4a2 bedingt durch das gefrorene Wasser bzw. das Eis selbst nach dem Start des Brennstoffzellensystems 1 nicht ausreichend zugeführt wird. Die Spannung der in den Brennstoffmangelzustand versetzten Einheitszelle 4a2 wird derart verringert, dass sie niedriger ist als die ursprünglich vorgesehene Spannung, und die Leistungserzeugungseffizienz verschlechtert sich. Wenn ferner der Brennstoffmangelzustand andauert, können Kohlenstoff, der den Anodenkatalysator der Einheitszelle 4a2 trägt, und Kohlenstoff, der den Kathodenkatalysator trägt, der Sauerstoffkorrosion unterliegen, und der Anodenkatalysator und der Kathodenkatalysator können eluiert werden, was zu einer Verschlechterung der Leistungserzeugungsfähigkeit führen kann. Wenn in diesem Zusammenhang ein Mangel an dem den Einheitszellen 4a2 zugeführten Oxidationsgas besteht, wird die Leistungserzeugungsfähigkeit nur vorübergehend verringert. Wenn jedoch, wie oben beschrieben, ein Mangel an Brenngas besteht, dann kann die Leistungserzeugungsfähigkeit anschließend dauerhaft verringert werden; somit ist es notwendig, den Mangel des Brenngases im Vergleich zu dem Mangel des Oxidationsgases besser zu erfassen und den Mangelzustand des Brenngases zu beheben. Auch die Einheitszellen 4b2 der FC 4b können gemäß demselben Prinzip in den Brennstoffmangelzustand versetzt werden, und das gleiche Problem kann auftreten.
  • Wenn somit eine Möglichkeit eines Brennstoffmangelzustands beispielsweise in einer der Einheitszellen 4a2 der FC 4a besteht, ist zu erwägen, einen Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands an der FC 4a durchzuführen. Der Behebungsprozess wird später im Detail beschrieben. In dieser Ausführungsform bestimmt die ECU 3 unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va, ob in einer der Einheitszellen 4a2 der FC 4a ein Brennstoffmangel besteht, und führt den Behebungsprozess an der FC 4a durch. Da der mit der FC 4a verbundene Spannungssensor Va die Spannung jeder Einheitszelle 4a2 erfasst, wie oben beschrieben, kann die ECU 3 mit hoher Genauigkeit bestimmen, ob in einer der Einheitszellen 4a2 ein Brennstoffmangel besteht, und kann auch eine Veränderung der Spannung jeder Einheitszelle 4a2 während der Ausführung des Behebungsprozesses hochpräzise erfassen. Wenn beispielsweise die Spannung der Einheitszelle 4a2, die vor der Ausführung des Behebungsprozesses stark verringert wurde, durch die Ausführung des Behebungsprozesses ausreichend wiederhergestellt wird, kann der Behebungsprozess unter der Annahme gestoppt werden, dass der Behebungsprozess nicht länger fortgesetzt zu werden braucht. Wenn ferner die Spannung eines Teils der Einheitszellen 4a2 durch die Ausführung des Behebungsprozesses nicht wiederhergestellt werden kann, so kann die Leistungserzeugung der FC 4a selbst gestoppt werden, um so eine Verringerung der Ausgangsleistung der betreffenden Einheitszelle(n) 4a2 zu verhindern. Somit kann die ECU 3 durch Bezugnahme auf jede Spannung der Einheitszellen 4a2 mit hoher Genauigkeit bestimmen, ob in einer der Einheitszellen 4a2 ein Brennstoffmangel besteht, und basierend auf jeder Spannung der Einheitszellen 4a2 während der Ausführung des Behebungsprozesses geeignete Maßnahmen an der FC 4a ergreifen.
  • Wenn analog eine Möglichkeit eines Brennstoffmangelzustands in einer der Einheitszellen 4b2 der FC 4b besteht, so ist zu erwägen, einen Behebungsprozess an der FC 4b unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Vb durchzuführen. Da jedoch der mit der FC 4b verbundene Spannungssensor Vb die Spannung der gesamten FC 4b erfasst, ist es schwierig, eine Veränderung der Spannung jeder Einheitszelle 4b2 zu erfassen. Somit kann es sein, dass die ECU 3 nicht in der Lage ist, unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Vb korrekt zu bestimmen, ob sich eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b in einem Brennstoffmangelzustand befindet. Selbst wenn beispielsweise nur eine Einheitszelle der FC 4b in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird und die Spannung der Einheitszelle 4b2 verringert wird, zeigt der Spannungssensor Vb, welcher die Spannung der gesamten FC 4b erfasst, eine geringe Änderungsrate der Spannung der gesamten FC 4b an. Demgemäß ist es schwierig zu bestimmen, ob die Spannung jeder Einheitszelle 4b2 aufgrund eines anderen Faktors als eines Brennstoffmangels nahezu gleichmäßig verringert wird, oder ob nur eine Einheitszelle in den Brennstoffmangelzustand versetzt und ihre Spannung stark verringert wird. Und zwar ist es schwierig, mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ob in einer der Einheitszellen 4b2 ein Brennstoffmangel vorliegt. Selbst wenn ferner die ECU 3 unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Vb den Behebungsprozess an der FC 4b durchführt, kann sie nicht bestimmen, ob die Spannung der Einheitszelle 4b2, welche sich in dem Brennstoffmangelzustand befunden hat, wiederhergestellt wurde, und das Ergreifen geeigneter Maßnahmen an der FC 4b stellt ein Problem dar. Wenn in dieser Ausführungsform eine Möglichkeit besteht, dass mindestens eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a und der Einheitszellen 4b2 der FC 4b in den Brennstoffmangelzustand versetzt wird, führt die ECU 3 unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va den Behebungsprozess an der FC 4a durch und stoppt die Leistungserzeugung der FC 4b.
  • Brennstoffmangelbehebungssteuerung
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die Steuerroutine von 3 wird wiederholt ausgeführt. Zunächst bestimmt die ECU 3, ob die FCs 4a, 4b elektrische Leistung erzeugen (Schritt S1). Wenn beispielsweise Stromwerte, die durch die Stromsensoren Aa, Ab erfasst werden, größer oder gleich null sind, kann die ECU 3 bestimmen, dass die FCs 4a, 4b beide elektrische Leistung erzeugen. Wenn in Schritt S1 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet der aktuelle Zyklus der Steuerroutine.
  • Wenn in Schritt S1 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, bestimmt die ECU 3, ob die erforderliche Ausgabe P der FCs 4a, 4b kleiner ist als ein Schwellwert P1 (Schritt S2). Der Schwellwert P1 ist ein Wert, der durch die Ausgabe lediglich der FC 4a erfüllt werden kann. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt oder wenn das Fahrzeug vorübergehend gestoppt wird und das Fahrpedal nicht betätigt wird, ist die erforderliche Ausgabe P geringer als der Schwellwert P1. Wenn in Schritt S2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet der aktuelle Zyklus der Steuerroutine.
  • Wenn in Schritt S2 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, bestimmt die ECU 3 durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va, ob der Mindestwert Vamin aus jeweiligen Spannungen der Einheitszellen 4a2 niedriger ist als ein Schwellwert α (Schritt S3). Der Schwellwert α ist ein Spannungswert, auf dessen Grundlage davon ausgegangen werden kann, dass sich die Einheitszelle 4a2 in einem Brennstoffmangelzustand befindet, und ist kleiner als der untere Grenzwert einer Spannung, auf welche die Spannung der Einheitszelle 4a2 nicht positiv gesteuert wird, wenn sich die FC 4a während der Leistungserzeugung in einem normalen Betriebszustand befindet. Wenn in Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, bestimmt die ECU 3, dass sich keine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a in einem Brennstoffmangelzustand befindet, und der aktuelle Zyklus der Steuerroutine endet.
  • Der Schwellwert α ist beispielsweise gleich 0,1 V, ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Beispielsweise kann der Schwellwert α größer oder gleich -0,2 V und kleiner als 0,2 V sein und ist vorzugsweise größer oder gleich 0 V und kleiner als 0,15 V. Der Grund dafür, warum der Schwellwert α größer oder gleich -0,2 V ist, ist der folgende: Wenn die Spannung einer Einheitszelle 4a2 kleiner oder gleich -0,2 V wird, dann vollzieht sich verstärkt eine Elution des Anodenkatalysators der Einheitszelle 4a2 und die Ausgangsleistung der Einheitszelle 4a2 kann anschließend verringert sein. Vorzugsweise ist der Schwellwert α größer oder gleich 0 V, da eine Verringerung der Leistungserzeugungsfähigkeit gebremst werden kann, wenn der Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands, wie später beschrieben, durchgeführt wird, bevor die Spannung der sich in dem Brennstoffmangelzustand befindenden Einheitszelle 4a2 eine negative Spannung erreicht. Der Schwellwert wird niedriger als 0,2 V festgesetzt, da bei Festsetzung des Schwellwertes auf einen höheren Wert als den unteren Grenzwert des voreingestellten Regelbereichs der Spannung der Einheitszellen 4a2 die ECU 3 bestimmen kann, dass sich eine der Einheitszellen 4a2 in einem Brennstoffmangelzustand befindet, selbst wenn sie sich in einem Normalzustand befindet. Der Schwellwert α ist vorzugsweise niedriger als 0,15 V, da die Spannung einer der Einheitszellen 4a2 aufgrund eines von dem Brennstoffmangelzustand verschiedenen Faktors (wie beispielsweise einer unzureichenden Zufuhr des Oxidationsgases) niedriger werden kann als 0,2 V. Auch kann, während flüssiges Wasser vorübergehend in dem Anodenkanal 4aA verbleibt und die Spannung einer der Einheitszellen 4a2 verringert wird, wodurch die Einheitszelle 4a2 vorübergehend in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird, das verbleibende flüssige Wasser unmittelbar aufgrund einer Änderung des Betriebszustands der FC 4a abgeführt werden und der Brennstoffmangelzustand kann unmittelbar behoben werden.
  • Wenn in Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, bestimmt die ECU 3, dass sich eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a bereits in dem Brennstoffmangelzustand befindet und eine Möglichkeit besteht, dass eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b einen Brennstoffmangelzustand erreicht. Somit führt die ECU 3 den Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands an der FC 4a durch, während sich diese in einem Leistungserzeugungszustand befindet (Schritt S4), und stoppt die Leistungserzeugung der FC 4b (Schritt S5). Auch führt die ECU 3 vor dem Beginn der Leistungserzeugung der FC 4b einen Vorabprozess zum Beheben eines Faktors durch, der einen Brennstoffmangelzustand verursacht (Schritt S6). Mit dem an der FC 4a durchgeführten Behebungsprozess und dem an der FC 4b durchgeführten Vorabprozess ist es weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich, dass die Ausgangsleistung der Einheitszellen 4a2, 4b2 der FCs 4a, 4b verringert wird.
  • Wenn eine Möglichkeit besteht, dass eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird, dann ist anzunehmen, dass eine Möglichkeit besteht, dass auch eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird. Während der Brennstoffmangelzustand einer der Einheitszellen 4a2 der FC 4a durch flüssiges Wasser oder Eis in dem Anodenkanal 4aA der FC 4a verursacht wird, wie oben beschrieben, hängt die Menge des flüssigen Wassers oder Eises von der Umgebungstemperatur der FC 4a ab, und die Umgebungstemperaturen der FC 4a und FC 4b sind häufig im Wesentlichen gleich, da die FCs 4a, 4b an dem gleichen Fahrzeug installiert sind. Somit wird der Behebungsprozess wie später beschrieben an der FC 4a durchgeführt, während diese weiterhin Leistung erzeugt, wohingegen die Leistungserzeugung der FC 4b gestoppt wird, so dass verhindert wird, dass die Spannung einer der Einheitszellen 4b2 der FC 4b weiterhin verringert wird, was zu einer Verringerung der Ausgangsleistung führen würde.
  • Behebungsprozess an der FC 4a
  • Der an der FC 4a zum Beheben eines Brennstoffmangelzustands durchgeführte Behebungsprozess beinhaltet einen Ableitungsförderprozess zum Fördern der Ableitung von flüssigem Wasser aus der FC 4a sowie einen Temperaturerhöhungsprozess zum Anheben der Temperatur der FC 4a.
  • Der an der FC 4a durchgeführte Ableitungsförderprozess ist ein Prozess zum Beheben eines Brennstoffmangelzustands, der durch in dem Anodenkanal 4aA verbleibendes flüssiges Wasser versursacht wird, durch Fördern der Ableitung von flüssigem Wasser, das in dem Anodenkanal 4aA verbleibt. Der Ableitungsförderprozess an der FC 4a ist beispielsweise mindestens einer aus (aa) einem Vorgang zum Verlängern der Ventilöffnungszeitdauer des INJ 26a auf eine längere Zeitdauer als in einem Normalbetriebszustand, und (bb) einem Vorgang zum Erhöhen der Umdrehungsgeschwindigkeit der HP 29a auf eine höhere Geschwindigkeit als in dem Normalbetriebszustand. Durch den Vorgang (aa) nimmt der Druck des von dem INJ 26a eingespritzten Brenngases zu und das Abführen von in dem Anodenkanal 4aA verbleibendem flüssigem Wasser kann gefördert werden. In diesem Zusammenhang wird der INJ 26a tatsächlich intermittierend geöffnet, und der Vorgang (aa) wird durch Erhöhen des Verhältnisses der Ventilöffnungszeitdauer zu der Gesamtzeitdauer als Summe der Ventilöffnungszeitdauer und der Ventilschließzeitdauer implementiert. Auch durch den Vorgang (ba) nimmt der Druck des durch den Anodenkanal 4aA zirkulierenden Brenngases zu und das Abführen von flüssigem Wasser aus dem Anodenkanal 4aA kann gefördert werden. Sowohl der Vorgang (aa) als auch der Vorgang (ba) kann durchgeführt werden.
  • Der an der FC 4a durchgeführte Temperaturerhöhungsprozess ist ein Prozess zum Beheben eines Brennstoffmangelzustands durch Anheben der Temperatur der FC 4a, um die Verdampfung von flüssigem Wasser, das in dem Anodenkanal 4aA verbleibt, zu fördern oder das Schmelzen von Eis, das in dem Anodenkanal 4aA vorhanden ist, zu fördern. Der Temperaturerhöhungsprozess an der FC 4a ist beispielsweise mindestens einer aus (ca) einem Vorgang zum Verringern der Leistungserzeugungseffizienz der FC 4a durch Verringern des stöchiometrischen Verhältnisses des der FC 4a zugeführten Oxidationsgases auf ein niedrigeres Verhältnis als in dem Normalbetriebszustand, (da) einem Vorgang zum Verringern der Strömungsrate von Kühlmittel, das durch die FC 4a zirkuliert, oder Stoppen des Kühlmittelstroms durch Verringern der Umdrehungsgeschwindigkeit der WP 46a auf eine niedrigere Geschwindigkeit als in dem Normalbetriebszustand oder Stoppen der WP 46a, und (ea) einem Vorgang zum Verringern der Strömungsrate von durch den Kühler 44a strömendem Kühlmittel auf eine geringere Rate als in dem Normalbetriebszustand durch Steuern der Öffnung des Bypass-Ventils 45a. Durch den Vorgang (ca) wird die in der FC 4a erzeugte Wärmemenge vergrößert und die Temperatur der FC 4a kann erhöht werden. Das „stöchiometrische Verhältnis“ gibt die zugeführte Menge Reaktionsgas zu der theoretischen Menge Reaktionsgas an, die basierend auf der erforderlichen, zu erzeugenden Menge elektrischer Leistung bestimmt wird. Durch den Vorgang (da) wird die Kühleffizienz der FC 4a verringert und die Temperatur der FC 4a kann erhöht werden. Durch den Vorgang (ea) kann die Temperatur des Kühlmittels angehoben werden und die Temperatur der FC 4a kann erhöht werden. Zwei oder mehr der Vorgänge (ca), (da), (ea) können gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Wenn die Außenlufttemperatur größer oder gleich 0°C ist und seit dem Start des Brennstoffzellensystems 1 eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird angenommen, dass ein Brennstoffmangel durch flüssiges Wasser verursacht wird, das in dem Anodenkanal 4aA verbleibt, und der Ableitungsförderprozess kann als der Behebungsprozess durchgeführt werden. Wenn die Außentemperatur kleiner oder gleich 0°C ist und seit dem Start des Brennstoffzellensystems 1 die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, wird angenommen, dass ein Brennstoffmangel durch Eis verursacht wird, das in dem Anodenkanal 4aA vorhanden ist, und der Temperaturerhöhungsprozess kann als der Behebungsprozess durchgeführt werden. Auch können der Ableitungsförderprozess und der Temperaturerhöhungsprozess gleichzeitig durchgeführt werden. Wenn beispielsweise Eis in dem Anodenkanal 4aA vorhanden ist, kann ein Schmelzen des Eises durch den Temperaturerhöhungsprozess gefördert werden und das Abführen von flüssigem Wasser, dessen Menge aufgrund des Schmelzens von Eis zugenommen hat, kann durch den Ableitungsförderprozess gefördert werden.
  • Vorabprozess an der FC 4b
  • Der Vorabprozess zum Beheben eines Faktors, der zu einem Brennstoffmangelzustand führt, bevor die FC 4b mit der Erzeugung von elektrischer Leistung beginnt, beinhaltet auch einen Ableitungsförderprozess zum Fördern der Ableitung von flüssigem Wasser aus der FC 4b sowie einen Temperaturerhöhungsprozess zum Erhöhen der Temperatur der FC 4b. Beide Prozesse werden durchgeführt, wenn die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt ist.
  • Der an der FC 4b durchgeführte Ableitungsförderprozess ist ein Prozess, um einen Brennstoffmangelzustand, der durch in dem Anodenkanal 4bA verbleibendes flüssiges Wasser verursacht wird, vorab, vor dem Start der Leistungserzeugung zu beheben, indem das Abführen von in dem Anodenkanal 4bA verbleibendem flüssigem Wasser gefördert wird. Der Ableitungsförderprozess an der FC 4b ist beispielsweise mindestens einer aus (ab) einem Vorgang zum Antreiben des INJ 26b, während die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt wird, und (bb) einem Vorgang zum Antreiben der HP 29b, während die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt wird. Durch den Vorgang (ab) wird der Druck des Brenngases in dem Anodenkanal 4bA erhöht und die Ableitung von in dem Anodenkanal 4bA verbleibendem flüssigem Wasser kann aufgrund des Drucks des von dem INJ 26b eingespritzten Brenngases gefördert werden. Auch durch den Vorgang (bb) wird der Druck des durch den Anodenkanal 4bA zirkulierenden Brenngases erhöht und die Ableitung von flüssigem Wasser aus dem Inneren des Anodenkanals 4bA kann gefördert werden. Beide Vorgänge (ab) und (bb) können durchgeführt werden.
  • Der an der FC 4b durchgeführte Temperaturerhöhungsprozess ist ein Prozess zum Beheben eines Brennstoffmangelzustands durch Anheben der Temperatur der FC 4b, während die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt wird, um so die Verdampfung von in dem Anodenkanal 4bA verbleibendem flüssigem Wasser zu fördern oder das Schmelzen von Eis, das in dem Anodenkanal 4bA vorhanden ist, zu fördern. Der an der FC 4b durchgeführte Temperaturerhöhungsprozess, in dem die Leistungserzeugung gestoppt wird, ist beispielsweise mindestens einer aus (cb) einem Vorgang zum Anheben der Temperatur der FC 4b durch Nutzen von durch die FC 4a erzeugter Wärme und (db) einem Vorgang zum Aufheizen der FC 4b unter Verwendung beispielsweise einer Heizvorrichtung.
  • Durch den Vorgang (cb) wird die Temperatur der FC 4b, in der die Leistungserzeugung gestoppt wird, durch effizientes Verwenden von Wärme, die durch die FC 4a erzeugt wird, erhöht, so dass beispielsweise Kondenswasser in dem Anodenkanal 4bA der FC 4b verringert werden kann oder das Schmelzen von Eis in dem Anodenkanal 4bA gefördert werden kann. In dem Vorgang (cb) werden die FC 4a und die FC 4b vorzugsweise so nahe beieinander angeordnet, dass die Temperatur der FC 4b durch Wärme erhöht werden kann, die von der FC 4a erzeugt wird. Beispielsweise können die jeweiligen Stapel 4a1, 4b1 der FCs 4a, 4b in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. Der Vorgang (cb) ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann mindestens eine der Abführleitungen 12a, 22a, 42a, durch welche das aus der FC 4a abgeführte Oxidationsgas, Brenngas bzw. Kühlmittel strömt, so vorgesehen sein, dass sie die FC 4b umgibt. Bei dieser Anordnung kann die Wärme der FC 4a über das aus der FC 4a abgeführte Oxidationsgas, Brenngas und/oder Kühlmittel auf die FC 4b übertragen werden. Wenn als der Vorabprozess nur der Vorgang (cb) durchgeführt wird, braucht an der FC 4b kein besonderer Vorgang durchgeführt zu werden, und eine Fortsetzung der Leistungserzeugung in der FC 4a entspricht dem Vorabprozess an der FC 4b.
  • Durch den Vorgang (db) kann die Temperatur der FC 4b, in der die Leistungserzeugung gestoppt wird, umgehend angehoben werden und die Ursache des Brennstoffmangelzustands in der FC 4b kann umgehend behoben werden. Zum Durchführen des Vorgangs (db) ist es notwendig, im Voraus eine Heizvorrichtung bereitzustellen, die zum Heizen des Stapels 4b1 der FC 4b imstande ist.
  • Analog zu dem oben beschriebenen Behebungsprozess wird angenommen, dass, wenn die Außenlufttemperatur größer oder gleich dem Gefrierpunkt ist und eine vorbestimmte Zeit seit dem Start des Brennstoffzellensystems 1 verstrichen ist, ein Brennstoffmangel durch flüssiges Wasser verursacht wird, das in dem Anodenkanal 4bA verbleibt, und der Ableitungsförderprozess kann als der Vorabprozess durchgeführt werden. Wenn die Außentemperatur unterhalb des Gefrierpunkts liegt und die vorbestimmte Zeit seit dem Start des Brennstoffzellensystems 1 nicht verstrichen ist, wird angenommen, dass ein Brennstoffmangel durch in dem Anodenkanal 4bA vorhandenes Eis verursacht wird, und der Temperaturerhöhungsprozess kann als der Vorabprozess durchgeführt werden. Auch können der Ableitungsförderprozess und der Temperaturerhöhungsprozess gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 3 bestimmt die ECU 3, ob der Mindestwert Vamin größer ist als ein Schwellwert β (Schritt S7). Der Schwellwert β ist größer als der Schwellwert α und wird auf einen Spannungswert festgesetzt, der um eine gegebene Spanne höher ist als der Mindestwert von Spannungswerten, welche von den Einheitszellen 4a2, in denen der Brennstoffmangelzustand behoben wurde, angenommen werden können. Der Schwellwert β beträgt beispielsweise 0,2 V, ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt.
  • Wenn in Schritt S7 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, nimmt die ECU 3 an, dass der Brennstoffmangelzustand in der FC 4a behoben wurde, und stoppt den Behebungsprozess (Schritt S8). Dann bestimmt die ECU 3, ob seit dem Start des an der FC 4b durchgeführten Vorabprozesses eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist (Schritt S9). Die vorbestimmte Zeitspanne wird auf eine Zeitspanne festgesetzt, die notwendig ist, um die Ursache des Brennstoffmangels in Bezug auf eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b ausreichend zu beheben, gemessen ab dem Zeitpunkt, zu dem der Vorabprozess gestartet wurde. Wenn in Schritt S9 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, wird Schritt S9 erneut ausgeführt. Wenn in Schritt S9 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, stoppt die ECU 3 den Vorabprozess (Schritt S10). Wenn der Vorabprozess nur der Vorgang (cb) ist, müssen Schritt S9 und Schritt S10 nicht ausgeführt werden.
  • Wenn in Schritt S7 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, bestimmt die ECU 3, ob der Mindestwert Vamin kleiner ist als ein Schwellwert γ (Schritt S11). Der Schwellwert γ ist kleiner als der Schwellwert α und wird auf einen Spannungswert festgesetzt, bei dem die Spannung der Einheitszelle oder -zellen 4a2 weiter auf einen negativen Wert gesenkt werden kann und sich die Ausgangsleistung der Einheitszellen 4a2 stark verschlechtern kann. Der Schwellwert γ beträgt beispielsweise -0,2 V, ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Wenn in Schritt S11 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, wird Schritt S7 erneut ausgeführt. Und zwar werden, wenn in Schritt S7 und Schritt S11 negative Entscheidungen (NEIN) erhalten werden, der Vorabprozess und der Behebungsprozess wie oben beschrieben fortgesetzt.
  • Wenn in Schritt S11 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, stoppt die ECU 3 die Durchführung des Behebungsprozesses an der FC 4a (Schritt S12), stoppt die Leistungserzeugung in der FC 4a (Schritt S13) und stoppt ferner den Vorabprozess (Schritt S10), um so zu verhindern, dass die Ausgangsleistung der Einheitszellen 4a2 verringert wird. Wenn in Schritt S11 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, kann in der FC 4a eine Abnormalität vorliegen, etc. und eine ähnliche Möglichkeit besteht in Bezug auf die FC 4b; daher wird die Leistungserzeugung der FC 4a gestoppt und der Vorabprozess an der FC 4b wird gestoppt. In diesem Fall wird das Fahrzeug veranlasst, in einem Limp-Home-Modus bzw. Notlaufmodus unter Verwendung elektrischer Leistung der BATs 8a, 8b zu fahren, und es kann beispielsweise eine in der Fahrgastzelle installierte Warnleuchte angeschaltet werden, um den Fahrer anzuregen, das Fahrzeug prüfen oder reparieren zu lassen.
  • Wie oben beschrieben, bestimmt die ECU 3 mit hoher Genauigkeit durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des mit der FC 4a verbundenen Spannungssensors Va, ob sich eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a in einem Brennstoffmangelzustand befindet (Schritt S3). Auch bestimmt die ECU 3 durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va, ob der an der FC 4a durchgeführte Behebungsprozess gestoppt werden kann (Schritte S4, S7, S8, S11, S12). Und zwar kann die ECU 3 basierend auf jeder Spannung der Einheitszellen 4a2 während der Ausführung des Behebungsprozesses geeignete Maßnahmen an der FC 4a ergreifen.
  • Auch sind, wie oben beschrieben, die Herstellungskosten des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors Vb niedriger als jene des mit der FC 4a verbundenen Spannungssensors Va; daher werden die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems 1 verringert. Ferner wird die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt, mit der der Spannungssensor Vb verbunden ist, welcher die Spannung der gesamten FC 4b erfasst. Somit wird zumindest während des Stopps der Leistungserzeugung verhindert, dass die Spannung einer der Einheitszellen 4b2 negativ ist, und eine Verschlechterung der Ausgangsleistung ist weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich. Somit wird eine Verschlechterung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellensystems 1 gebremst, während die Herstellungskosten des Systems 1 verringert werden.
  • Wenn in der veranschaulichten Ausführungsform die erforderliche Ausgabe P geringer ist als der Schwellwert P1 (JA in Schritt S2), wird der Behebungsprozess an der FC 4a durchgeführt (Schritt S4), während die Leistungserzeugung in der FC 4b gestoppt wird und der Vorabprozess an der FC 4b durchgeführt wird (Schritte S5 und S6). Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Ausgangsleistung der FCs 4a und 4b zu bremsen und gleichzeitig die erforderliche Ausgabe P zu erfüllen. In diesem Zusammenhang ist es möglich, Schritt S2 nicht auszuführen. In diesem Fall kann die erforderliche Ausgabe P durch die Summe der Ausgabe der FC 4a und der Ausgabe mindestens einer der BATs 8a, 8b erbracht werden.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform bestimmt die ECU 3 durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va, ob der Behebungsprozess an der FC 4a durchgeführt werden muss und ob er gestoppt werden kann. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, vielmehr kann die ECU 3 den Inhalt des Behebungsprozesses an sich durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va steuern. Beispielsweise kann der Behebungsprozess so durchgeführt werden, dass die zum Beheben der Ursache des Brennstoffmangelzustands der FC 4a verbrauchte Energie erhöht wird, wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist. Wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist, ist es wahrscheinlicher, dass die Spannung der Einheitszelle 4a2, die den Mindestwert aufweist, negativ ist, und eine Verschlechterung der Ausgangsleistung ist wahrscheinlicher. Somit kann eine Verschlechterung der Ausgangsleistung der Einheitszelle 4a2 verhindert werden, wenn die Ursache des Brennstoffmangelzustands der FC 4a umgehend behoben wird. Wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist, kann beispielsweise die Ventilöffnungszeitdauer des INJ 26a oder die Umdrehungsgeschwindigkeit der HP 29a erhöht werden, um so die Ableitung von Wasser aus dem Anodenkanal 4aA der FC 4a zu fördern. Auch kann, wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist, die Solltemperatur, auf welche die Temperatur der FC 4b zu erhöhen ist, auf einen höheren Wert festgesetzt werden, so dass Eis in dem Anodenkanal 4aA umgehend geschmolzen werden kann. Auch kann, wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist, eine größere Anzahl von Vorgängen aus den obigen Vorgängen (aa) bis (ea) gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Der Behebungsprozess kann auch so durchgeführt werden, dass die zum Beheben der Ursache des Brennstoffmangelzustands der FC 4a verbrauchte Energie erhöht wird, wenn ein Zeitraum, für den der Mindestwert Vamin während der Ausführung des Behebungsprozesses kleiner oder gleich dem Schwellwert β und größer oder gleich dem Schwellwert γ ist, nämlich ein Zeitraum, für den wiederholt negative Entscheidungen (NEIN) in Schritt S7 und Schritt S11 erhalten werden, länger ist. Wenn der obige Zeitraum länger ist, kann beispielsweise die Ventilöffnungszeitdauer des INJ 26a oder die Umdrehungsgeschwindigkeit der HP 29a erhöht werden oder eine größere Anzahl von Vorgängen aus den obigen Vorgängen (aa) bis (ea) kann gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Auch kann der Inhalt des Vorabprozesses an sich durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va gesteuert werden. Beispielsweise kann der Vorabprozess so durchgeführt werden, dass die zum Beheben der Ursache des Brennstoffmangelzustands der FC 4b verbrauchte Energie erhöht wird, wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist. Wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist, kann beispielsweise die Ventilöffnungszeitdauer des INJ 26b oder die Umdrehungsgeschwindigkeit der HP 29b erhöht werden, um so die Ableitung von Wasser aus dem Anodenkanal 4bA der FC 4b zu fördern.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform kann der an der FC 4b durchgeführte Vorabprozess gestoppt werden (Schritt S10), nachdem eine bejahende Entscheidung (JA) in Schritt S7 oder Schritt S11 erhalten wurde. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Wenn beispielsweise eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Start des Vorabprozesses verstreicht, kann der Vorabprozess ungeachtet der Bestimmungsergebnisse in Schritt S7 und Schritt S11 gestoppt werden.
  • Erstes modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung zeigt. In 4 sind den gleichen Schritten wie jenen der Steuerroutine der veranschaulichten Ausführungsform die gleichen Schrittnummern zugewiesen, und diese Schritte werden nicht erneut beschrieben.
  • In dem ersten modifizierten Beispiel bestimmt die ECU 3 zwischen dem oben beschriebenen Schritt S4 und Schritt S5, ob ein durch den mit der FC 4b verbundenen Spannungssensor Vb erfasster Spannungswert Vb1 kleiner ist als ein Schwellwert δ (Schritt S5a). Der Spannungswert Vb1 ist ein Beispiel für einen mit der Spannung der FC 4b korrelierten Spannungsparameter. Der Schwellwert δ, der in Übereinstimmung mit dem Ausgangsstrom der FC 4b festgesetzt wird, wird auf einen kleineren Wert festgesetzt, wenn der Ausgangsstrom der FC 4b größer ist. Dies liegt daran, dass die Ausgangsspannung verringert wird, wenn der Ausgangsstrom der FC 4b größer ist. Auch wird der Schwellwert δ auf einen Wert festgesetzt, der niedriger ist als die Ausgangsspannung der FC 4b, welche dem Ausgangsstrom der FC 4b in einem Normalzustand entspricht, in dem sich keine der Einheitszellen 4b2 in einem Brennstoffmangelzustand befindet.
  • Wenn in Schritt S5a eine bejahende Entscheidung erhalten wird (JA), ist der Grad der Verringerung der Spannung der FC 4b groß. In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass sich mindestens eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b in einem Brennstoffmangelzustand befindet; somit wird die Leistungserzeugung der FC 4b gestoppt und der Vorabprozess wird ausgeführt (Schritte S5, S6). Wenn in Schritt S5a eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, werden die Schritte S5 und S6 nicht ausgeführt und die FC 4b fährt mit der Erzeugung von elektrischer Leistung fort.
  • Auch bestimmt in dem ersten modifizierten Beispiel die ECU 3 zwischen dem oben beschriebenen Schritt S8 und Schritt S9, ob gerade der Vorabprozess ausgeführt wird (Schritt S9a). Wenn in Schritt S9a eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet der aktuelle Zyklus dieser Steuerroutine. Wenn in Schritt S9a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, werden Schritt S9 und Schritt S10 ausgeführt. Auch bestimmt die ECU 3 nach Ausführung von Schritt S13, ob gerade der Vorabprozess ausgeführt wird (Schritt S13a). Wenn in Schritt S13a eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet der aktuelle Zyklus dieser Steuerroutine. Wenn in Schritt S13a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, wird Schritt S10 ausgeführt.
  • Der oben angegebene Schwellwert δ kann ein Festwert sein. Beispielsweise kann der Schwellwert δ auf einen Wert festgesetzt werden, der kleiner ist als der Mindestwert der Ausgangsspannung, der in einem Normalzustand, in dem sich keine der Einheitszellen 4b2 in einem Brennstoffmangelzustand befindet, angenommen werden kann, wenn der Ausgangsstrom der FC 4b kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Wenn in diesem Fall der Ausgangsstrom der FC 4b kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert wird, bestimmt die ECU 3, ob der Spannungswert Vb1 des Spannungssensors Vb kleiner ist als der Schwellwert δ.
  • In dem Fall, in dem die FC 4b mit einem Spannungssensor versehen ist, der zum Erfassen der Spannung für beispielsweise jeweils zwei oder mehr Einheitszellen ausgelegt ist, kann die ECU 3 in Schritt S5a bestimmen, dass die Spannung der FC 4b kleiner ist als der Schwellwert δ, wenn einer von zwei oder mehr durch den Spannungssensor erhaltenen Erfassungswerten kleiner ist als der Schwellwert. Auch kann die ECU 3 in dem Fall, in dem die FC 4b mit einem Spannungssensor versehen ist, der zum Erfassen der Spannung für beispielsweise jeweils zwei oder mehr Einheitszellen ausgelegt ist, bestimmen, dass die Spannung der FC 4b kleiner ist als der Schwellwert δ, wenn der Durchschnitt von zwei oder mehr durch den Spannungssensor erhaltenen Erfassungswerten kleiner ist als der Schwellwert. Auch kann die ECU 3, wenn der Kehrwert des Spannungswertes Vb1 größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, bestimmen, dass die Spannung der FC 4b kleiner ist als der Schwellwert δ. Die durch den Spannungssensor erhaltenen zwei oder mehr Erfassungswerte, der Durchschnitt der Erfassungswerte, der Kehrwert des Spannungswertes Vbl, etc. sind Beispiele für mit der Spannung der FC 4b korrelierte Spannungsparameter.
  • Zweites modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung zeigt. In dem zweiten modifizierten Beispiel bestimmt die ECU 3, ob die durch den die Temperatur von Kühlmittel der FC 4b erfassenden Temperatursensor Tb erfasste Temperatur Tb1 kleiner oder gleich einem Schwellwert Tα ist (Schritt S5b), statt den oben beschriebenen Schritt S5a auszuführen. Die Temperatur Tb1 ist ein Beispiel für einen mit der Temperatur der FC 4b korrelierten Temperaturparameter. Der Schwellwert Tα beträgt beispielsweise 30°C. Wenn die Temperatur Tb1 kleiner oder gleich 30°C, dem Schwellwert Tα, ist, kann es als wahrscheinlich gelten, dass Kondenswasser in dem Anodenkanal 4bA der FC 4b erzeugt wird. Auch kann der Schwellwert Tα beispielsweise 0°C betragen. Wenn die Temperatur Tb1 kleiner oder gleich 0°C ist, kann davon ausgegangen werden, dass in dem Anodenkanal 4bA der FC 4b Eis vorhanden ist.
  • In dem zweiten modifizierten Beispiel wird die Temperatur des Kühlmittels der FC 4b als die Temperatur der FC 4b erfasst, doch ist die Temperatur der FC 4b nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Temperatursensor verwendet werden, der unmittelbar die Temperatur der FC 4b erfasst, oder ein Temperatursensor, der nicht in unmittelbarer Berührung mit der FC 4b steht, sich jedoch in der Nähe der FC 4b befindet, wo die Temperatur der FC 4b ausreichend an den Sensor übertragen wird. Auch kann statt der Temperatur der FC 4b die Temperatur des Außenlufttemperatursensors 9, der die Außenlufttemperatur erfasst, verwendet werden. Denn es wird angenommen, dass die Temperatur der FC 4b niedriger ist als die Außenlufttemperatur. Wenn demgemäß in Schritt S5b die durch einen dieser Temperatursensoren erfasste Temperatur kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, kann die ECU 3 bestimmen, dass die Temperatur der FC 4b kleiner oder gleich dem Schwellwert Tα ist. Auch kann die ECU 3, wenn der Kehrwert der Temperatur Tb1 größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, bestimmen, dass die Temperatur der FC 4b kleiner oder gleich dem Schwellwert Tα ist. Die wie oben beschrieben erfassten Temperaturen, der Kehrwert der Temperatur Tb1, etc. sind Beispiele für mit der Temperatur der FC 4b korrelierte Temperaturparameter.
  • Die oben angegebenen Schritte S5a und S5b können beide ausgeführt werden, und Schritt S5 und Schritt S6 können nur dann ausgeführt werden, wenn in den Schritten S5a und S5b bejahende Entscheidungen (JA) erhalten werden. Somit kann die ECU 3 mit verbesserter Genauigkeit bestimmen, ob eine Möglichkeit besteht, dass mindestens eine der Einheitszellen 4a2 und 4b2 in einen Brennstoffmangelzustand versetzt wird.
  • Drittes modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein drittes modifiziertes Beispiel für eine Brennstoffmangelbehebungssteuerung zeigt. Die ECU 3 bestimmt, ob Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung an die FC 4a und die FC 4b generiert werden (Schritt S1a). Der Fall, in dem die Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung an sowohl die FC 4a als auch die FC 4b generiert werden, ist genauer gesagt der Fall, in dem Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung in einem Zustand an sowohl die FC 4a als auch die FC 4b generiert werden, in dem die Leistungserzeugung in sowohl der FC 4a als auch der FC 4b gestoppt ist. Beispielsweise ist die Leistungserzeugung in der FC 4a und der FC 4b unmittelbar nach dem Schalten des Zündschalters 7 von AUS auf EIN gestoppt, und die FC 4a und die FC 4b werden aufgefordert, die Erzeugung von elektrischer Leistung zu starten. Auch werden in einem System, in dem die Leistungserzeugung sowohl der FC 4a als auch der FC 4b bei einem vorübergehenden Stopp des Fahrzeugs vorübergehend gestoppt wird, die FC 4a und die FC 4b aufgefordert, die Erzeugung elektrischer Leistung zu starten, wenn das Fahrpedal in diesem Zustand betätigt wird und eine Anforderung zum Starten des Fahrzeugs generiert wird. Wenn in Schritt S1a eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet der aktuelle Zyklus der Steuerroutine.
  • Wenn in Schritt S1a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, bestimmt die ECU 3, ob die Temperatur Tout des Außenlufttemperatursensors 9 kleiner oder gleich einem Schwellwert Tβ ist (Schritt S2a). Die Temperatur Tout ist ein Beispiel für einen mit der Außenlufttemperatur korrelierten Außenlufttemperaturparameter. Der Schwellwert Tβ beträgt beispielsweise 0°C, ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Wenn in Schritt S2a eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, startet die ECU 3 die Leistungserzeugung der FC 4a und der FC 4b (Schritt S3-1). Wenn in Schritt S2a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, startet die ECU 3 lediglich die Leistungserzeugung der FC 4a (Schritt S3-2) und bestimmt durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va, ob der Mindestwert Vamin der jeweiligen Spannungen der Einheitszellen 4a2 kleiner ist als der Schwellwert α (Schritt S3). Wenn in Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, wird der Behebungsprozess durchgeführt (Schritt S4) und ferner wird an der FC 4b der Vorabprozess durchgeführt, in dem die Leistungserzeugung gestoppt wird (Schritt S6). Wenn in Schritt S2a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, besteht eine Möglichkeit, dass flüssiges Wasser in den jeweiligen Anodenkanälen 4aA, 4aB der FCs 4a, 4b gefriert; in diesem Fall werden Schritt S3-2 und Schritt S3 ausgeführt, um so mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ob sich eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a in einem Brennstoffmangelzustand befindet. Wenn in Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, ist es sowohl für die FC 4a als auch für die FC 4b unwahrscheinlich, dass sie sich in dem Brennstoffmangelzustand befinden, und Schritt S3-1 wird ausgeführt. In dem Behebungsprozess und dem Vorabprozess in dem dritten modifizierten Beispiel wird der Temperaturerhöhungsprozess wie oben beschrieben eingesetzt.
  • In der dritten Ausführungsform wird, anders als in der in 3 gezeigten Ausführungsform, Schritt S5 nach Ausführung von Schritt S4 nicht ausgeführt. Dies liegt daran, dass in der dritten Ausführungsform die Leistungserzeugung in der FC 4b bereits gestoppt wurde. Somit bedeutet die Entscheidung, die Leistungserzeugung der FC 4b nicht zu starten, obwohl in Schritt S1a eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird und die Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung an die FC 4a und die FC 4b generiert werden, „Steuern der Leistungserzeugung der FC 4b auf einen gestoppten Zustand“.
  • Wenn in Schritt S7 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird und der an der FC 4a durchgeführte Behebungsprozess gestoppt wird (Schritt S8), bestimmt die ECU 3, ob die durch den Temperatursensor Tb erfasste Temperatur Tb1 höher ist als ein Schwellwert Tγ (Schritt S9b). Der Schwellwert Tγ beträgt beispielsweise 0°C, ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt und kann eine geringfügig höhere Temperatur als 0°C sein. Wenn in Schritt S9b eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, wird Schritt S9b erneut ausgeführt. Wenn in Schritt S9b eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, wird angenommen, dass Eis in dem Anodenkanal 4bA der FC 4b geschmolzen ist, und in der FC 4b wird der Vorabprozess gestoppt und die Leistungserzeugung gestartet (Schritte S9, S10). Wenn in Schritt S9b eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, kann in der FC 4b die Leistungserzeugung nicht sofort gestartet werden, sondern kann nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit gestartet werden. Dies liegt daran, dass es einige Zeit dauern kann, bis Eis in dem Anodenkanal 4bA der FC 4b geschmolzen ist, nachdem die Temperatur der FC 4b höher wird als 0°C. Zwar wird in Schritt S9b der Temperatursensor Tb verwendet, der die Temperatur des Kühlmittels der FC 4b erfasst, doch ist beispielsweise ein Temperatursensor verwendbar, der die Temperatur der FC 4b oder seine Umgebungstemperatur erfasst.
  • Wenn in Schritt S11 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, stoppt die ECU 3 den Behebungsprozess und die Leistungserzeugung in der FC 4a (Schritte S12, S13) und stoppt den Vorabprozess in der FC 4b (Schritt S14).
  • Wie oben beschrieben, startet die FC 4a die Leistungserzeugung nur dann zuerst, wenn in Schritt S2a und Schritt S3 bejahende Entscheidungen (JA) erhalten werden, und sowohl die FC 4a als auch die FC 4b starten die Leistungserzeugung, wenn in mindestens einem aus Schritt S2a und Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird. Infolgedessen kann eine Differenz in der akkumulierten Leistungserzeugungszeit zwischen der FC 4a und der FC 4b auf ein Minimum verringert werden, und ein Fortschreiten einer chronologischen Verschlechterung aufgrund einer Zunahme der akkumulierten Leistungserzeugungszeit der FC 4a verglichen mit jener der FC 4b kann verhindert werden.
  • Der Schwellwert Tβ kann 10°C betragen. Dies liegt daran, dass Feuchtigkeit in den Anodenkanälen 4aA, 4bA der FCs 4a, 4b bei einer Außenlufttemperatur von größer oder gleich 0°C und kleiner als 10°C kondensieren dürfte und aufgrund von in den Kanälen verbleibendem flüssigem Wasser ein Brennstoffmangel auftreten dürfte. In diesem Fall wird der oben beschriebene Ableitungsförderprozess als der Behebungsprozess und der Vorabprozess ausgeführt. Auch können in diesem Fall Schritt S9b und Schritt S9 nicht ausgeführt werden, und die Leistungserzeugung der FC 4b kann gestartet werden, wenn die erhaltene Außenlufttemperatur Tout wieder größer oder gleich dem Schwellwert Tβ ist.
  • In dem dritten modifizierten Beispiel wird in Schritt S2a die durch den Außenlufttemperatursensor 9 erfasste Temperatur Tout verwendet, doch ist die in Schritt S2a verwendete Temperatur nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise ist die Temperatur verwendbar, die von mindestens einem der Temperatursensoren Ta, Tb erfasst wird, welche die jeweiligen Kühlmitteltemperaturen der FCs 4a, 4b erfassen. Auch kann die Temperatur verwendet werden, die durch einen unmittelbar die Temperatur einer der FCs 4a, 4b erfassenden Temperatursensor oder durch einen seine Umgebungstemperatur erfassenden Temperatursensor erfasst wird. All diese Temperaturen korrelieren mit der Außenlufttemperatur und sind somit Beispiele für Außenlufttemperaturparameter.
  • Wenn Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung an die FC 4a und die FC 4b generiert werden, kann die ECU 3 die FC 4a ungeachtet der oben genannten Temperaturen einheitlich veranlassen, die Erzeugung elektrischer Leistung zu starten, und kann den Behebungsprozess an der FC 4a und den Vorabprozess an der FC 4b durchführen, wenn der Mindestwert Vamin kleiner ist als der Schwellwert. Generell ist während eines Stopps der Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle die Temperatur niedriger als jene während der Leistungserzeugung, und in dem Anodenkanal wird wahrscheinlich Kondenswasser erzeugt, wenn die Leistungserzeugung gestartet wird.
  • Zwar wurde in dem dritten modifizierten Beispiel der Fall beschrieben, in dem Anforderungen für einen Start der Leistungserzeugung an sowohl die FC 4a als auch die FC 4b generiert werden, doch kann die ECU 3 Schritt S3 ausführen, während sie die FC 4a in einen Leistungserzeugungszustand versetzt, wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung an wenigstens eine der FC 4a und der FC 4b generiert wird. Wenn beispielsweise eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung nur an die FC 4a generiert wird, während die Leistungserzeugung in beiden FCs, 4a, 4b, gestoppt ist, kann die ECU 3 die FC 4a veranlassen, die Erzeugung elektrischer Leistung zu starten, und Schritt S3 ausführen. In diesem Fall braucht die ECU 3 nach Durchführung des Behebungsprozesses und des Vorabprozesses nicht die Leistungserzeugung in der FC 4b starten, sofern eine Anforderung für eine Leistungserzeugung an die FC 4b generiert wird. Wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung nur an die FC 4b generiert wird, während die Leistungserzeugung in beiden FCs, 4a, 4b, gestoppt ist, kann die ECU 3 die FC 4a und nicht die FC 4b veranlassen, die Leistungserzeugung zu starten, während die FC 4b in dem Zustand gestoppter Leistungserzeugung gehalten wird, und kann Schritt S3 ausführen, und zwar aus dem folgenden Grund. Selbst wenn die ECU 3 die FC 4b zum Erzeugen von Leistung veranlasst, kann sie durch Verwenden des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors Vb nicht mit hoher Genauigkeit bestimmen, ob sich eine der Einheitszellen 4b2 der FC 4b in einem Brennstoffmangelzustand befindet. Wenn die ECU 3 jedoch die FC 4a und nicht die FC 4b zur Leistungserzeugung veranlasst und Schritt S3 ausführt, kann sie unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des Spannungssensors Va mit hoher Genauigkeit bestimmen, ob sich eine der Einheitszellen 4a2 der FC 4a in einem Brennstoffmangelzustand befindet. Wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung an die FC 4a generiert wird, während sich die FC 4a in einem Zustand gestoppter Leistungserzeugung befindet und sich die FC 4b in einem Leistungserzeugungszustand befindet, kann die ECU 3 die FC 4a zum Starten der Leistungserzeugung veranlassen und Schritt S3 ausführen. Wenn in diesem Fall in Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, kann die ECU 3 die Leistungserzeugung in der FC 4b stoppen und den Vorabprozess ausführen. Wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung an die FC 4b generiert wird, während sich die FC 4a in einem Leistungserzeugungszustand befindet und sich die FC 4b in einem Zustand gestoppter Leistungserzeugung befindet, kann die ECU 3 Schritt S3 vor dem Start der Leistungserzeugung in der FC 4b ausführen. Wenn in Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, kann der Behebungsprozess durchgeführt werden und der Vorabprozess kann an der FC 4b durchgeführt werden.
  • Zwar bezieht sich die ECU 3 in den Schritten S3, S7 und S11 auf den Mindestwert Vamin der durch den Spannungssensor Va erfassten Spannungen, doch ist die in diesen Schritten in Bezug genommene Spannung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die ECU 3 eine der jeweiligen durch den Spannungssensor Va erfassten Spannungen der Einheitszellen 4a2, welche die größte Verringerungsrate aufweist, auswählen und bestimmen, ob der größte Wert der Verringerungsrate der Spannung größer oder gleich einem Schwellwert ist. Auch kann die ECU 3 den Durchschnittswert der Spannung pro Einheitszelle durch Dividieren des Gesamtwerts der jeweiligen Spannungen der Einheitszellen 4a2 durch die Anzahl der Einheitszellen 4a2 berechnen und bestimmen, ob der Maximalwert von Werten, die durch Subtrahieren jeder Spannung der Einheitszellen 4a2 von dem Durchschnittswert erhalten werden, größer oder gleich einem Schwellwert ist. Wenn in der obigen Bestimmung eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, so gibt dies an, dass der Verringerungsgrad der Spannung der fraglichen Einheitszelle groß ist, und es wird angenommen, dass sich die Einheitszelle 4a2 in einem Brennstoffmangelzustand befindet. Die obigen Verfahren können miteinander kombiniert werden. Auch kann der Inhalt des Behebungsprozesses an sich entsprechend der Größe des oben angegebenen Maximalwerts gesteuert werden. Beispielsweise kann der Behebungsprozess durchgeführt werden, um die zum Beheben der Ursache des Brennstoffmangelzustands der FC 4a verbrauchte Energie zu erhöhen, wenn der Maximalwert größer ist. Beispielsweise kann, wenn der Maximalwert größer ist, die Ventilöffnungszeitdauer des INJ 26a oder die Umdrehungsgeschwindigkeit der HP 29a erhöht werden oder die Solltemperatur, auf welche die Temperatur der FC 4a angehoben wird, kann auf einen höheren Wert festgesetzt werden, so dass Eis in dem Anodenkanal 4aA umgehend geschmolzen wird, oder eine größere Anzahl von Vorgängen aus den obigen Vorgängen (aa) bis (ea) kann gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Erstes modifiziertes Beispiel für Spannungssensoren
  • 7A und 7B zeigen ein erstes modifiziertes Beispiel für Spannungssensoren. 7A zeigt einen Teil eines Spannungssensors Vaa, und 7B zeigt einen Teil eines Spannungssensors Vba. Der Spannungssensor Vaa erfasst eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf alle Einheitszellen 4a2 der FC 4a. Und zwar beträgt die Anzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Vaa die halbe Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2. Hingegen erfasst der Spannungssensor Vba eine Spannung für jeweils vier Einheitszellen bezogen auf alle Einheitszellen 4b2 der FC 4b. Demgemäß beträgt die Anzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Vba ein Viertel der Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4b2. Auch in diesem Fall ist die Gesamtzahl der Erfassungskanäle des Spannungssensors Vba kleiner als jene des Spannungssensors Vaa, und somit sind die Herstellungskosten des Spannungssensors Vba geringer als jene des Spannungssensors Vaa. Demgemäß werden die Herstellungskosten im Vergleich zu dem Fall verringert, in dem ein Spannungssensor, der eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen 4b2 erfasst, für die FC 4b vorgesehen ist, wie in der FC 4a.
  • In den Schritten S3, S7 und S11 kann der Mindestwert der durch den Spannungssensor Vaa erfassten Spannungen verwendet werden oder die Spannung jeder Einheitszelle 4a2 kann aus den durch den Spannungssensor Vaa erfassten Spannungen berechnet werden und der Mindestwert der Spannungen der jeweiligen Einheitszellen 4a2 kann verwendet werden.
  • Zwar erfasst der Spannungssensor Vaa die Spannung der Einheitszellen 4a2 für jeweils zwei Einheitszellen und der Spannungssensor Vba erfasst die Spannung der Einheitszellen 4b2 für jeweils vier Einheitszellen, doch ist die Art und Weise des Erfassens der Spannung nicht hierauf beschränkt, vielmehr kann der Spannungssensor Vaa die Spannung der Einheitszellen 4a2 für jeweils „n“ Einheitszellen erfassen und der Spannungssensor Vba kann die Spannung der Einheitszellen 4b2 für jeweils „m“ Einheitszellen erfassen, wobei „m“ größer ist als „n“.
  • Zweites modifiziertes Beispiel für Spannungssensoren
  • 8A und 8B zeigen ein zweites modifiziertes Beispiel für Spannungssensoren. Ein Spannungssensor Vab erfasst eine Spannung für jede Einheitszelle bezogen auf einen Teil der Einheitszellen 4a2 und erfasst eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf einen anderen Teil der Einheitszellen 4a2. Ein Spannungssensor Vbb erfasst eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf einen Teil der Einheitszellen 4b2 und erfasst eine Spannung für jeweils vier Einheitszellen bezogen auf einen anderen Teil der Einheitszellen 4b2. Auch in diesem Fall kann der Spannungssensor Vab eine Spannung der Einheitszellen 4a2 für jeweils durchschnittlich „N“ Einheitszellen über die gesamte FC 4a erfassen und der Spannungssensor Vbb kann eine Spannung der gesamten FC 4b oder eine Spannung der Einheitszellen 4b2 für jeweils durchschnittlich „M“ Einheitszellen über die gesamte FC 4b erfassen, wobei „M“ größer ist als „N“. In diesem Fall sind die Herstellungskosten des Spannungssensors Vbb niedriger als jene des Spannungssensors Vab.
  • In dem obigen Fall kann in den Schritten S3, S7 und S11 eine Spannung jeder Einheitszelle 4a2 aus dem Erfassungsergebnis des Spannungssensors Vab berechnet werden und der Mindestwert der so berechneten Spannungen kann verwendet werden. In Schritt S5a von 4 kann der Gesamtwert der durch den Spannungssensor Vbb erfassten Spannungswerte als der Spannungswert Vb1 verwendet werden, oder aus den erfassten Spannungen kann der Durchschnittswert der Spannungen der Einheitszellen 4b2 pro Einheitszelle berechnet werden und der Durchschnittswert kann als der Spannungswert Vb1 verwendet werden.
  • Konkret erfasst der Spannungssensor Vab eine Spannung für jede Einheitszelle bezogen auf die Einheitszellen 4a2, welche sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4a1 befinden, und erfasst eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf die Einheitszellen 4a2, die sich in einem mittleren Abschnitt des Stapels 4a1 befinden. Analog erfasst der Spannungssensor Vbb eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf die Einheitszellen 4b2, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4b1 befinden, und erfasst eine Spannung für jeweils vier Einheitszellen bezogen auf die Einheitszellen 4b2, die sich in einem mittleren Abschnitt des Stapels 4b1 befinden. Dabei werden die Einheitszellen, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4a1 befinden, mit höherer Wahrscheinlichkeit in einen Brennstoffmangelzustand versetzt als die Einheitszellen 4a2, die sich in dem mittleren Abschnitt des Stapels 4a1 befinden. Dies liegt daran, dass die gegenüberliegenden Endabschnitte des Stapels 4a1 mit höherer Wahrscheinlichkeit unter dem Einfluss der Außenlufttemperatur abgekühlt werden als der mittlere Abschnitt, und in den Einheitszellen 4a2 in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4a1 Kondenswasser mit höherer Wahrscheinlichkeit entsteht oder flüssiges Wasser mit höherer Wahrscheinlichkeit gefriert. Demgemäß wird in den Schritten S3, S7 und S11 bevorzugt der Mindestwert Vamin aus den Spannungen der Einheitszellen 4a2, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4a1 befinden, verwendet. Somit kann eine Verringerung der Spannung mit hoher Genauigkeit in Bezug auf die Einheitszellen 4a2 erfasst werden, die sich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Stapels 4a1 befinden, wo es wahrscheinlich ist, dass die Einheitszellen 4a2 in einen Brennstoffmangelzustand versetzt werden und die Spannung verringert wird. Ferner können die Herstellungskosten des Spannungssensors Vab im Vergleich zu dem Fall verringert werden, in dem die Spannung für jede Einheitszelle bezogen auf alle Einheitszellen 4a2 erfasst wird.
  • Wenn die FC 4a beispielsweise 100 oder mehr Einheitszellen 4a2 beinhaltet, kann der Spannungssensor Vab eine Spannung für jede Einheitszelle bezogen auf 20 Einheitszellen 4a2, die sich an einem Ende des Stapels 4a1 befinden, und 20 Einheitszellen 4a2, die sich an dem anderen Ende befinden, erfassen und kann eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf die verbleibenden Einheitszellen 4a2, die sich in dem mittleren Abschnitt des Stapels 4a1 befinden, erfassen. Wenn die FC 4b beispielsweise 100 oder mehr Einheitszellen 4b2 beinhaltet, kann der Spannungssensor Vbb eine Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf 20 Einheitszellen 4b2, die sich an einem Ende des Stapels 4b1 befinden, und auf 20 Einheitszellen 4b2, die sich an dem anderen Ende befinden, erfassen und kann eine Spannung für jeweils vier Einheitszellen bezogen auf die verbleibenden Einheitszellen 4b2, die sich in dem mittleren Abschnitt des Stapels 4b1 befinden, erfassen.
  • In jedem Fall kann der mit der FC 4a verbundene Spannungssensor die Spannung der Einheitszellen 4a2 für jeweils durchschnittlich „N“ Einheitszellen über die gesamte FC 4a erfassen, und der mit der FC 4b verbundene Spannungssensor kann eine Spannung der gesamten FC 4b oder eine Spannung der Einheitszellen 4b2 für jeweils durchschnittlich „M“ Einheitszellen über die gesamte FC 4b erfassen, wobei „M“ größer ist als „N“.
  • Die vorgenannten durchschnittlich „N“ Einheitszellen können durch Dividieren der Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2 durch die Anzahl der Erfassungskanäle des mit der FC 4a verbundenen Spannungssensors berechnet werden. Es sei angenommen, dass die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2 der FC 4a 100 beträgt und die Spannung für jede Einheitszelle bezogen auf 20 Einheitszellen 4a2 an einem Ende des Stapels 4a1 und 20 Einheitszellen 4a2 an dem anderen Ende erfasst wird, während die Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf die verbleibenden 60 Einheitszellen 4a2 erfasst wird. Da die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 100 beträgt und die Anzahl der Erfassungskanäle 70 beträgt, wird der Durchschnitt „N“ berechnet wie folgt: 100÷70≈1,4. In diesem Fall erfasst der mit der FC 4a verbundene Spannungssensor die Spannung der Einheitszellen 4a2 für durchschnittlich jeweils etwa 1,4 Einheitszellen.
  • Analog können die durchschnittlich „M“ Einheitszellen durch Dividieren der Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4b2 durch die Anzahl der Erfassungskanäle des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors Vb berechnet werden. Es sei angenommen, dass die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4b2 der FC 4b 100 beträgt und die Spannung für jeweils zwei Einheitszellen bezogen auf 20 Einheitszellen 4b2 an einem Ende des Stapels 4b1 und 20 Einheitszellen 4b2 an dem anderen Ende erfasst wird, während die Spannung für jeweils vier Einheitszellen bezogen auf die verbleibenden 60 Einheitszellen 4b2 erfasst wird. Da die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 100 beträgt und die Anzahl der Erfassungskanäle 35 beträgt, wird der Durchschnitt „M“ folgendermaßen berechnet: 100÷35≈2,9. In diesem Fall erfasst der mit der FC 4b verbundene Spannungssensor die Spannung der Einheitszellen 4b2 für durchschnittlich jeweils etwa 2,9 Einheitszellen.
  • In dem Fall, in dem die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4a2 der FC 4a kleiner ist als die Gesamtzahl der gestapelten Einheitszellen 4b2, kann die Anzahl der Erfassungskanäle des mit der FC 4a verbundenen Spannungssensors kleiner sein als jene des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors, selbst wenn der mit der FC 4a verbundene Spannungssensor die Spannung der Einheitszellen 4a2 für durchschnittlich jeweils „N“ Einheitszellen erfasst und der mit der FC 4b verbundene Spannungssensor die Spannung der Einheitszellen 4b2 für jeweils durchschnittlich „M“ Einheitszellen erfasst. Jedoch sind auch in diesem Fall die Herstellungskosten des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors für jede Einheitszelle 4b2 niedriger als jene des Spannungssensors, wenn dieser mit der FC 4b zum Erfassen der Spannung für durchschnittlich jeweils „N“ Einheitszellen der Einheitszellen 4b2 verbunden ist. Somit können die Herstellungskosten des Brennstoffzellensystems durch Verwenden des mit der FC 4b verbundenen Spannungssensors verringert werden.
  • Zwar beinhaltet das Brennstoffzellensystem in der veranschaulichten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen zwei Brennstoffzellen, d.h. die FC 4a und die FC 4b, doch kann das Brennstoffzellensystem drei oder mehr Brennstoffzellen beinhalten. In dem Brennstoffzellensystem, das drei oder mehr Brennstoffzellen beinhaltet, kann die ECU auf das Erfassungsergebnis eines ausgewählten aus jeweils mit den Brennstoffzellen verbundenen Spannungssensoren Bezug nehmen, wobei der eine Spannungssensor die Spannung von Einheitszellen für jeden Satz der Mindestanzahl von Einheitszellen erfasst und den Behebungsprozess an derjenigen Brennstoffzelle durchführt, mit der der ausgewählte Spannungssensor verbunden ist, während die Leistungserzeugung in den anderen Brennstoffzellen gestoppt wird.
  • Zwar ist das oben beschriebene Brennstoffzellensystem an dem Fahrzeug installiert, doch ist das Brennstoffzellensystem nicht auf diesen Typ beschränkt, sondern kann von einem ortsfesten Typ sein. Auch ist das Fahrzeug nicht auf ein Automobil beschränkt, sondern kann ein zweirädriges Fahrzeug, ein Schienenfahrzeug, Schiff, Luftfahrzeug oder dergleichen sein.
  • Zwar wurden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen des in den angehängten Ansprüchen definierten Prinzips der Erfindung mit verschiedenen Modifikationen oder Veränderungen ausgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006049259 A [0002]

Claims (11)

  1. Brennstoffzellensystem (1), aufweisend: eine erste Brennstoffzelle (4a), der ein Brenngas und ein Oxidationsgas zugeführt werden, wobei die erste Brennstoffzelle eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten ersten Einheitszellen (4a2) beinhaltet; eine zweite Brennstoffzelle (4b), der ein Brenngas und ein Oxidationsgas zugeführt werden, wobei die zweite Brennstoffzelle eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten zweiten Einheitszellen (4b2) beinhaltet; einen ersten Spannungsdetektor (Va), der mit der ersten Brennstoffzelle (4a) verbunden ist; einen zweiten Spannungsdetektor (Vb), der mit der zweiten Brennstoffzelle (4b) verbunden ist; und eine Steuervorrichtung (3), die zum Steuern des Betriebs der ersten Brennstoffzelle (4a) und der zweiten Brennstoffzelle (4b) ausgebildet ist, wobei der erste Spannungsdetektor (Va) ausgebildet ist, um eine Spannung der ersten Einheitszellen (4a2) für jeweils durchschnittlich „N“ Einheitszellen zu erfassen, der zweite Spannungsdetektor (Vb) ausgebildet ist, um eine Spannung der zweiten Brennstoffzelle (4b) als Ganzes zu erfassen oder eine Spannung der zweiten Einheitszellen (4b2) für jeweils durchschnittlich „M“ Einheitszellen zu erfassen, wobei „M“ eine Zahl darstellt, die größer ist als „N“, und die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um einen Bestimmungsprozess zum Bestimmen, ob sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in einem Brennstoffmangelzustand befindet, durch Bezugnahme auf ein Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors (Va) durchzuführen, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um einen Behebungsprozess zum Beheben des Brennstoffmangelzustands an der sich in einem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) auf einen gestoppten Zustand zu steuern, wenn in dem Bestimmungsprozess eine bejahende Entscheidung erhalten wird.
  2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um den an der ersten Brennstoffzelle (4a) durchgeführten Behebungsprozess unter Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors (Va) fortzusetzen.
  3. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um zu bestimmen, ob der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen (4a2) durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde, durch Bezugnahme auf das Erfassungsergebnis des ersten Spannungsdetektors (Va).
  4. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um den Behebungsprozess zu stoppen, wenn die Steuervorrichtung (3) bestimmt, dass der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen (4a2) durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde.
  5. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um die Leistungserzeugung der ersten Brennstoffzelle (4a) auf den gestoppten Zustand zu steuern, wenn die Steuervorrichtung (3) nicht bestimmt, dass der Brennstoffmangelzustand in allen ersten Einheitszellen (4a2) durch Ausführung des Behebungsprozesses behoben wurde.
  6. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn die Steuervorrichtung (3) bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in dem Brennstoffmangelzustand befindet, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen, die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) auf den gestoppten Zustand zu steuern und ferner einen Vorabprozess zum Beheben einer Ursache des Brennstoffmangelzustands an der zweiten Brennstoffzelle (4b) vor dem Start der Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) durchzuführen.
  7. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn die Steuervorrichtung (3) bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und ein mit der Spannung der zweiten Brennstoffzelle (4b) korrelierter Spannungsparameter anzeigt, dass die Spannung der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden zweiten Brennstoffzelle (4b) niedriger ist als ein Schwellwert, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) auf den gestoppten Zustand zu steuern.
  8. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn die Steuervorrichtung (3) bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und ein mit einer Temperatur der zweiten Brennstoffzelle (4b) korrelierter Temperaturparameter anzeigt, dass die Temperatur der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden zweiten Brennstoffzelle kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) auf den gestoppten Zustand zu steuern.
  9. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung an mindestens eine aus der ersten Brennstoffzelle (4a) und der zweiten Brennstoffzelle (4b) generiert wird, den Bestimmungsprozess an der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen.
  10. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn eine Anforderung für einen Start der Leistungserzeugung an mindestens eine aus der ersten Brennstoffzelle (4a) und der zweiten Brennstoffzelle (4b) generiert wird und ein mit einer Außenlufttemperatur korrelierter Außenlufttemperaturparameter anzeigt, dass die Außenlufttemperatur kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, den Bestimmungsprozess an der sich in dem Leistungserzeugungszustand befindenden ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen.
  11. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuervorrichtung (3) ausgebildet ist, um, wenn die Steuervorrichtung (3) bestimmt, dass sich eine der ersten Einheitszellen (4a2) in dem Brennstoffmangelzustand befindet, und eine insgesamt erforderliche Ausgabe der ersten Brennstoffzelle (4a) und der zweiten Brennstoffzelle (4b) kleiner ist als ein Schwellwert, den Behebungsprozess an der ersten Brennstoffzelle (4a) durchzuführen und die Leistungserzeugung der zweiten Brennstoffzelle (4b) auf den gestoppten Zustand zu steuern.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7110925B2 (ja) * 2018-11-09 2022-08-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7420110B2 (ja) * 2021-04-23 2024-01-23 トヨタ自動車株式会社 飛行体

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3349742B2 (ja) * 1993-01-28 2002-11-25 マツダ株式会社 燃料電池自動車
JPH10199548A (ja) * 1997-01-08 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池システムおよびその運転方法
JP2004039322A (ja) * 2002-07-01 2004-02-05 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2004039524A (ja) 2002-07-05 2004-02-05 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池発電装置
JP2004171880A (ja) 2002-11-19 2004-06-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4188668B2 (ja) 2002-11-19 2008-11-26 シャープ株式会社 リチウムポリマー二次電池、その製造方法及びその製造装置
JP2006012550A (ja) 2004-06-24 2006-01-12 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP4930818B2 (ja) 2004-07-09 2012-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2006049134A (ja) 2004-08-05 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4842530B2 (ja) * 2004-10-06 2011-12-21 株式会社日立製作所 燃料電池システム及びその異常診断方法
JP2006244795A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5074669B2 (ja) 2005-04-22 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7862948B2 (en) * 2006-12-18 2011-01-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Control of nitrogen fraction in a flow shifting fuel cell system
JP2008159379A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Toyota Motor Corp 反応ガスの欠乏状態の有無の判定
JP2007180048A (ja) 2007-03-06 2007-07-12 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
US9118049B2 (en) * 2007-05-29 2015-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP2010238567A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2015153563A (ja) 2014-02-13 2015-08-24 スズキ株式会社 燃料電池システム
JP2015191695A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 電力供給システム及び電力供給方法
JP6135643B2 (ja) * 2014-11-12 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 発電監視装置、燃料電池システムおよび発電監視方法
JP6569464B2 (ja) * 2015-10-22 2019-09-04 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料電池診断装置

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JP2020205203A (ja) 2020-12-24

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