DE102021113080A1

DE102021113080A1 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102021113080A1
Application number: DE102021113080.8A
Authority: DE
Inventors: Junichi Matsuo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113707914B; US20210367282A1; CN113707914A; JP7367613B2; JP2021184364A; US11641034B2

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, wobei das System umfasst: eine Brennstoffzelle, eine Sekundärzelle, eine Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung einer Temperatur einer Innenseite des Brennstoffzellensystems und eine Steuerungseinrichtung, wobei, wenn die Systemtemperatur eine vorbestimmte erste Temperatur oder weniger ist, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis ein Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten ersten Schwellenwert erreicht, wobei die Steuerungseinrichtung ein erstes Musterspülen bei der Brennstoffzelle ausführt, und wobei, wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur überschreitet, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis der Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert erreicht, der größer als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, und die Steuerungseinrichtung ein zweites Musterspülen, das eine kürzere Spülzeit als das erste Musterspülen aufweist, bei der Brennstoffzelle ausführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
HINTERGRUND
Eine Brennstoffzelle (FC) ist eine Leistungserzeugungsvorrichtung, die eine elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff (H₂), der als ein Brennstoffgas dient, und Sauerstoff (O₂), der als ein Oxidansgas dient, in einem Brennstoffzellenstapel (nachstehend kann dieser vereinfacht als „Stapel“ bezeichnet werden) erzeugt, der aus gestapelten Einheitsbrennstoffzellen (diese können nachstehend als Zellen bezeichnet werden) zusammengesetzt ist. Nachstehend können Brennstoffgas und Oxidansgas zusammengefasst und vereinfacht als „Reaktionsgas“ oder „Gas“ bezeichnet werden.
Im Allgemeinen sind die Einheitsbrennstoffzellen aus einer Membranelektrodenbaugruppe (MEA) und, soweit erforderlich, zwei Separatoren beziehungsweise Trenneinrichtungen zusammengesetzt, die die Membranelektrodenbaugruppe einpferchen.
Die Membranelektrodenbaugruppe weist eine derartige Struktur auf, dass eine Katalysatorschicht und eine Gasdiffusionsschicht in dieser Reihenfolge auf beiden Oberflächen einer Festkörperpolymerelektrolytmembran ausgebildet sind, die eine Protonen-(H⁺-)Leitfähigkeit aufweist (nachstehend kann diese vereinfacht als „Elektrolytmembran“ bezeichnet werden. Dementsprechend kann die Membranelektrodenbaugruppe als „Membranelektrodengasdiffusionsschichtbaugruppe“ (MEGA) bezeichnet werden.
Im Allgemeinen weisen die Separatoren eine derartige Struktur auf, dass eine Nut als ein Reaktionsgasströmungspfad auf einer Oberfläche in Kontakt mit der Gasdiffusionsschicht ausgebildet ist. Die Separatoren fungieren als ein Kollektor beziehungsweise eine Sammeleinrichtung von erzeugter Elektrizität.
In der Brennstoffelektrode (Anode) der Brennstoffzelle wird der Wasserstoff, der von dem Gasströmungspfad und der Gasdiffusionsschicht zugeführt wird, durch die katalytische Aktivität der Katalysatorschicht protoniert, wobei der protonierte Wasserstoff zu der Oxidanselektrode (Kathode) durch die Elektrolytmembran geht. Ein Elektron wird zur gleichen Zeit erzeugt, wobei es durch eine externe Schaltung hindurchgeht, eine Arbeit verrichtet und dann zu der Kathode geht. Der Sauerstoff, der der Kathode zugeführt wird, reagiert mit dem Proton und dem Elektron auf der Kathode, wodurch Wasser erzeugt wird.
Das erzeugte Wasser versieht die Elektrolytmembran mit einer geeigneten Feuchtigkeit. Überflüssiges Wasser durchdringt die Gasdiffusionsschicht und wird dann zu der Außenseite des Systems ausgestoßen.
Es sind beträchtliche Untersuchungen bei einem Brennstoffzellensystem durchgeführt worden, das in einem Brennstoffzellenfahrzeug (das nachstehend vereinfacht als „Fahrzeug“ bezeichnet werden kann) eingebaut und verwendet wird.
Beispielsweise offenbart die Patentdruckschrift 1 ein Brennstoffzellensystem, in dem, wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, die Sekundärzelle durch die Leistung der Brennstoffzelle bei einer Vorbereitung des nächsten Startens geladen wird.
Die Patentdruckschrift 2 offenbart ein Brennstoffzellensystem, das, wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, die Notwendigkeit für ein Spülen der Brennstoffzelle bestimmt und dann die Brennstoffzelle spült, wenn es erforderlich ist.
Die Patentdruckschrift 3 offenbart ein Brennstoffzellensystem, das die Brennstoffzellenspülzeit in Abhängigkeit von der Außentemperatur ändert.

Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift (JP-A) Nr. 2006-179472
Patentdruckschrift 2: JP-A Nr. 2006-079864
Patentdruckschrift 3: JP-A-Nr. 2017-010904

Wenn die Außentemperatur eine Temperatur ist, die niedriger als eine normale Temperatur ist (niedrige Temperatur), neigt die Leistung, die durch das Fahrzeug gefordert wird, dazu, größer zu sein. Dementsprechend gibt es in dem Fall eines Ladens der Sekundärzelle während des Vorgangs zum Spülen der Brennstoffzelle das nachstehend genannte Problem: bei einer niedrigeren Temperatur wird die Ladezeit länger als bei einer normalen Temperatur.
In dem Fall, bei dem, wenn die Außentemperatur eine normale Temperatur ist, die Brennstoffzelle gestoppt wird und ein Parkspülen bei der gestoppten Brennstoffzelle ausgeführt wird, kann das Parkspülen aufgrund einer unzureichenden Leistung der Sekundärzelle fehlschlagen, da das Parkspülen eine größere Leistung der Sekundärzelle als der Vorgang eines Spülens der Brennstoffzelle bei einer niedrigen Temperatur verbraucht.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Die offenbarten Ausführungsbeispiele sind im Lichte der vorstehend beschriebenen Umstände erreicht worden. Eine Aufgabe der offenbarten Ausführungsbeispiele ist es, ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, das konfiguriert ist, eine Sekundärzellenladezeit zu verringern.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, wobei das System umfasst:

eine Brennstoffzelle,
eine Sekundärzelle,
eine Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung einer Temperatur einer Innenseite des Brennstoffzellensystems und
eine Steuerungseinrichtung,
wobei, wenn die Systemtemperatur eine vorbestimmte erste Temperatur oder weniger ist, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis ein Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten ersten Schwellenwert erreicht, wobei die Steuerungseinrichtung ein erstes Musterspülen bei der Brennstoffzelle ausführt, und
wobei, wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur überschreitet, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis der Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert erreicht, der größer als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, und die Steuerungseinrichtung ein zweites Musterspülen, das eine kürzere Spülzeit als das erste Musterspülen aufweist, bei der Brennstoffzelle ausführt.

Das Brennstoffzellensystem kann ferner eine Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung einer Temperatur der Sekundärzelle umfassen, wobei, wenn die Systemtemperatur die erste Temperatur überschreitet, wenn die Sekundärzellentemperatur eine vorbestimmte zweite Temperatur oder weniger ist und ebenso wenn der Ladungszustandswert der Sekundärzelle kleiner als der zweite Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung das erste Musterspülen bei der Brennstoffzelle ausführen kann.
Entsprechend dem Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele wird die Sekundärzellenladezeit verringert.
Figurenliste
In der beigefügten Zeichnung zeigen:

1 das Flussdiagramm eines Beispiels des Verfahrens zum Steuern des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele, und
2 das Flussdiagramm eines anderen Beispiels des Verfahrens zum Steuern des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Das Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele ist ein Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, wobei das System umfasst:

In dem FC-System wird die Leistung, die von der Sekundärzelle entladen wird, für den Vorgang zum Spülen der Brennstoffzelle während des Stoppens der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle, für ein Parkspülen (PPG) der Brennstoffzelle, für den Vorgang zum Starten der Brennstoffzelle bei dem Gefrierpunkt usw. verwendet.
Wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle abnimmt, kann ein Starten der Sekundärzelle fehlschlagen. Dementsprechend wird, wenn der SOC-Wert der Sekundärzelle abnimmt, der Vorgang zum Laden der Sekundärzelle, bis sie den vorbestimmten SOC-Wert erreicht, auch wenn der Zündschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet ist (IG-OFF), und zum darauffolgenden Stoppen der Sekundärzelle ausgeführt.
Wenn jedoch eine Sekundärzelle, wie beispielsweise eine Lithium-(Li-)Ionen-Sekundärzelle, als die Sekundärzelle verwendet wird, gibt es das nachstehend beschriebene Problem: da der Sekundärzellenladebetrag begrenzt sein kann, um die Sekundärzelle bei einem kontinuierlichen Laden zu schützen, wird die Sekundärzellenladezeit nach einem IG-OFF vergrößert.
Als der Vorgang zum Starten der Brennstoffzelle nach einem Stoppen der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle umfassen Beispiele die nachstehend genannten zwei Muster.
(1) Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart (Winterbetriebsart)
Während eines Ladens der Sekundärzelle, wenn es erforderlich ist, oder nach einem Laden der Sekundärzelle wird die Brennstoffzelle für etwa mehrere Minuten gespült (ein langes Spülen). Ohne ein nachfolgendes Parkspülen bei der Brennstoffzelle auszuführen, wird der Vorgang zum Starten der Brennstoffzelle (beispielsweise ein Aufwärmen) ausgeführt. Die niedrige Temperatur bedeutet eine Temperatur, die niedriger als eine normale Temperatur ist.
(2) Normaltemperaturbetriebsart (Sommerbetriebsart)
Während eines Ladens der Sekundärzelle, wenn es erforderlich ist, oder nach einem Laden der Sekundärzelle wird die Brennstoffzelle für etwa zehn bis einige zehn Sekunden (beispielsweise 10 bis 20 Sekunden) gespült (ein kurzes Spülen). Dann wird während des Stoppens des Fahrzeugs ein Parkspülen bei der Brennstoffzelle für etwa wenige Minuten bei einer niedrigen Temperatur ausgeführt. Dann wird der Vorgang zum Starten der Brennstoffzelle (beispielsweise ein Aufwärmen) ausgeführt.
Die Normaltemperaturbetriebsart ist dahingehend von Vorteil, dass die Spülzeit kürzer ist als bei der Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart. Da jedoch ein Parkspülen lediglich durch die Leistung der Sekundärzelle (ohne die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle) ausgeführt wird, erfordert dies mehr Energie der Sekundärzelle im Vergleich mit einem langen Spülen, das während der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle ausgeführt werden kann. In der Normaltemperaturbetriebsart muss dementsprechend der Sekundärzellenladevorgang während IG-OFF ebenso ausgeführt werden, um einen großen SOC-Wert im Vergleich mit der Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart zu erreichen. Wenn versucht wird, die Sekundärzelle zu laden, bis sie einen SOC-Wert erreicht, der ein Parkspülen ermöglicht, wird die Sekundärzellenladezeit vergrößert. Wenn die Temperatur der Sekundärzelle (wie beispielsweise einer Li-Ionen-Sekundärzelle) niedrig ist, ist eine Ladegrenze für den Zweck eines Schutzes gegen eine Li-Ionen-Abscheidung usw. erforderlich. Dementsprechend wird die Sekundärzellenladezeit weiter vergrößert.
Es ist herausgefunden worden, dass ein Beispiel des Unterschieds bei einer Ladezeit aufgrund des Unterschieds in einer Sekundärzellentemperatur wie nachstehend beschrieben ist: in dem Fall, in dem eine vorbestimmte Probensekundärzelle mit einem SOC von 20% geladen wird, bis sie den Sollladewert der Normaltemperaturbetriebsart erreicht (in diesem Fall ein SOC von 50%), beträgt die Ladezeit 15 Minuten, wenn die Temperatur der Probesekundärzelle -5°C ist, wobei die Ladezeit 5 Minuten beträgt, wenn die Temperatur der Probensekundärzelle 10°C ist. Dementsprechend neigt die Ladezeit dazu, zuzunehmen, wenn die Sekundärzellentemperatur abnimmt.
Gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen wird die Sekundärzellenladezeit verringert, indem die Leistungserzeugung der arbeitenden Brennstoffzelle gestoppt wird, berechnet wird, wie viel Energie der Sekundärzelle erforderlich ist, bis die Brennstoffzelle startet, und dann der Soll-SOC-Wert der Sekundärzelle variiert wird.
Wenn das Laden der Sekundärzelle eine lange Zeit dauert, wird die Sekundärzellenladezeit während des Stoppens der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle verringert, indem das Brennstoffzellenspülverfahren auf ein Verfahren umgeschaltet wird, durch das die Entladeenergie der Sekundärzelle verringert wird.
Gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen kann die Sekundärzelle für eine kurze Zeit geladen werden, indem der Sekundärzellenladebetrag in Abhängigkeit von der Systemtemperatur unter Berücksichtigung der Außentemperatur usw. geändert wird. Es ist ebenso möglich, eine Fehlfunktion eines Parkspülens aufgrund einer unzureichenden Leistung der Sekundärzelle zu verhindern.
Gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen wird, auch wenn eine Maßnahme gegen den Gefrierpunkt unnötig ist, wenn die Sekundärzellenladezeit wahrscheinlich lang ist, das Erfordernis für ein Laden bei einer Vorbereitung für ein Parkspülen durch die Leistung der Sekundärzelle beseitigt, indem die Brennstoffzelle für eine lange Zeit gespült wird.
Das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen umfasst zumindest die Brennstoffzelle, die Sekundärzelle, die Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung zum Beschaffen der Temperatur der Innenseite des Brennstoffzellensystems und die Steuerungseinrichtung. Das Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele kann ferner eine Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung für ein Beschaffen der Temperatur der Sekundärzelle usw. umfassen.
Im Allgemeinen ist das Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele in einem Brennstoffzellenfahrzeug, das einen Motor als eine Antriebsquelle verwendet, eingebaut und wird darin verwendet.
Ebenso kann das Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele in einem Fahrzeug eingebaut und verwendet werden, dass, auch wenn die Brennstoffzelle keine Leistung bei dem Starten des Fahrzeugs erzeugen kann, durch die Leistung der Sekundärzelle betrieben werden kann.
Der Motor ist nicht spezifisch begrenzt. Er kann ein allgemein bekannter Antriebsmotor sein.
Die Brennstoffzelle kann ein Brennstoffzellenstapel sein, der aus gestapelten Einheitsbrennstoffzellen zusammengesetzt ist.
Die Anzahl der gestapelten Einheitsbrennstoffzellen ist nicht spezifisch begrenzt. Beispielsweise können zwei bis mehrere hundert Einheitsbrennstoffzellen gestapelt werden, oder es können 2 bis 200 Einheitsbrennstoffzellen gestapelt werden.
Der Brennstoffzellenstapel kann eine Endplatte bei beiden Stapelrichtungsenden jeder Einheitsbrennstoffzelle umfassen.
Jede Einheitsbrennstoffzelle umfasst zumindest eine Membranelektrodenbaugruppe, die eine Oxidanselektrode, eine Elektrolytmembran und eine Brennstoffelektrode umfasst. Wenn es erforderlich ist, kann sie zwei Separatoren beziehungsweise Trenneinrichtungen umfassen, die die Membranelektrodenbaugruppe einpferchen.
Die Separatoren können einen Reaktionsgasströmungspfad auf einer Oberfläche in Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht aufweisen. Ebenso können die Separatoren auf einer zu der Oberfläche, die in Kontakt mit der Gasdiffusionsschicht ist, entgegengesetzten Oberfläche einen Kühlmittelströmungspfad für ein Halten der Brennstoffzellentemperatur bei einem konstanten Pegel aufweisen.
Die Separatoren können Zufuhr- und Ausstoßlöcher zur Zufuhr des Reaktionsgases und des Kühlmittels in der Einheitszellenstapelrichtung aufweisen.
Als das Zufuhrloch umfassen Beispiele ein Brennstoffgaszufuhrloch, ein Oxidansgaszufuhrloch und ein Kühlmittelzufuhrloch, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Als das Ausstoßloch umfassen Beispiele ein Brennstoffgasausstoßloch, ein Oxidansgasausstoßloch, und ein Kühlmittelausstoßloch, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Die Separatoren können ein für Gas undurchdringliches, elektrisch leitfähiges Element usw. sein. Als das elektrisch leitfähige Element umfassen Beispiele für Gas undurchdringlichen, dichten Kohlenstoff, der durch eine Kohlenstoffverdichtung erhalten wird, und eine Metallplatte (wie beispielsweise eine Eisenplatte, eine Aluminiumplatte und eine Edelstahlplatte), die durch ein Pressformen erhalten wird, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Die Separatoren können eine Stromsammelfunktion aufweisen.
Der Brennstoffzellenstapel kann einen Verteiler aufweisen, wie beispielsweise einen Einlassverteiler, der eine Verbindung zwischen den Zufuhrlöchern herstellt, und einen Auslassverteiler, der eine Verbindung zwischen den Ausstoßlöchern herstellt.
Als den Einlassverteiler umfassen Beispiele einen Anodeneinlassverteiler, einen Kathodeneinlassverteiler und einen Kühlmitteleinlassverteiler, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Als den Auslassverteiler umfassen Beispiele einen Anodenauslassverteiler, einen Kathodenauslassverteiler und einen Kühlmittelauslassverteiler, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Die Oxidanselektrode umfasst eine Oxidanselektrodenkatalysatorschicht und eine Gasdiffusionsschicht.
Die Brennstoffelektrode umfasst eine Brennstoffelektrodenkatalysatorschicht und eine Gasdiffusionsschicht.
Die Oxidanselektrodenkatalysatorschicht und die Brennstoffelektrodenkatalysatorschicht können beispielsweise ein Katalysatormetall zur Beschleunigung einer elektrochemischen Reaktion, ein protonenleitendes Elektrolyt oder elektronenleitende Kohlenstoffpartikel beinhalten.
Als das Katalysatormetall kann beispielsweise Platin (Pt) oder eine Legierung aus Pt und einem anderen Metall (wie beispielsweise eine Pt-Legierung, die mit Kobalt, Nickel oder dergleichen gemischt ist) verwendet werden.
Das Elektrolyt kann ein Fluorharz oder dergleichen sein. Als das Fluorharz kann beispielsweise eine Nafion-Lösung verwendet werden.
Das Katalysatormetall wird auf Kohlenstoffpartikeln gehalten. In jeder Katalysatorschicht können die Kohlenstoffpartikel, die das Katalysatormetall halten (das heißt Katalysatorpartikel), und das Elektrolyt gemischt sein.
Als die Kohlenstoffpartikel zum Halten des Katalysatormetalls (das heißt haltende Kohlenstoffpartikel) können beispielsweise wasserabweisende Kohlenstoffpartikel, die erhalten werden, indem die wasserabweisende Eigenschaft von herkömmlich verfügbaren Kohlenstoffpartikeln (Kohlenstoffpulver) durch Erwärmen verstärkt wird, verwendet werden.
Die Gasdiffusionsschicht kann ein gasdurchlässiges, elektrisch leitfähiges Element oder dergleichen sein.
Als das elektrisch leitfähige Element umfassen Beispiele ein poröses Kohlenstoffmaterial, wie beispielsweise Kohlenstoffgewebe und Kohlenstoffpapier, sowie ein poröses Metallmaterial, wie beispielsweise ein Metallnetz und ein geschäumtes Metall, ohne jedoch darauf gegrenzt zu sein.
Die Elektrolytmembran kann eine Festkörperpolymerelektrolytmembran sein. Als die Festkörperpolymerelektrolytmembran umfassen Beispiele eine Kohlenwasserstoffelektrolytmembran und eine Fluorelektrolytmembran, wie beispielsweise eine Feuchtigkeit beinhaltende dünne Perfluorosulfonsäuremembran, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Die Elektrolytmembran kann beispielsweise eine Nafion-Membran (von DuPont hergestellt) sein.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Reaktionsgaszufuhreinrichtung zum Zuführen von Reaktionsgas zu den Elektroden der Brennstoffzelle umfassen.
Die Reaktionsgaszufuhreinrichtung führt dem Brennstoffzellenstapel Reaktionsgas zu.
Das Reaktionsgas umfasst Brennstoffgas und Oxidansgas.
Als die Reaktionsgaszufuhreinrichtung umfassen Beispiele eine Brennstoffgaszufuhreinrichtung und eine Oxidansgaszufuhreinrichtung, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Das Brennstoffzellensystem kann irgendeine der Zufuhreinrichtungen umfassen, oder es kann beide hiervon umfassen.
Das Brennstoffzellensystem kann die Brennstoffgaszufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoffgas zu der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle umfassen.
Das Brennstoffgas ist ein Gas, das hauptsächlich Wasserstoff beinhaltet. Beispielsweise kann es Wasserstoffgas sein.
Als die Brennstoffgaszufuhreinrichtung umfassen Beispiele einen Brennstofftank, wie beispielsweise einen Flüssigwasserstofftank und einen Komprimierter-Wasserstoff-Tank, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Das Brennstoffzellensystem kann einen Brennstoffgaszufuhrströmungspfad umfassen.
Der Brennstoffgaszufuhrströmungspfad verbindet die Brennstoffzelle mit der Brennstoffgaszufuhreinrichtung und ermöglicht die Zufuhr von Brennstoffgas von der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zu der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle.
Das Brennstoffzellensystem kann einen Zirkulationsströmungspfad umfassen.
Der Zirkulationsströmungspfad ermöglicht es, dass Brennstoffabgas, das von der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle ausgestoßen wird, zurückgewonnen wird und als Zirkulationsgas zu der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle zurückgeführt wird.
Das Brennstoffabgas beinhaltet beispielsweise das nachstehend beschriebene: ein Brennstoffgas, das durch die Brennstoffelektrode hindurchgegangen ist, während es reaktionslos bleibt, Feuchtigkeit, die Wasser ist, das bei der Oxidanselektrode erzeugt wird und zu der Brennstoffelektrode zugeführt wird, und Oxidansgas, das der Brennstoffelektrode während eines Spülens zugeführt werden kann.
Wenn es erforderlich ist, kann der Zirkulationsströmungspfad des Brennstoffzellensystems mit einer Ausstoßeinrichtung, einer Zirkulationspumpe zur Steuerung der Strömungsrate des Zirkulationsgases (beispielsweise einer Wasserstoffpumpe) usw. versehen sein.
Die Zirkulationspumpe kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei die Strömungsrate des Zirkulationsgases gesteuert werden kann, indem das Einschalten/Ausschalten, eine Drehfrequenz usw. der Zirkulationspumpe durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Die Ausstoßeinrichtung ist beispielsweise bei der Verzweigungsstelle des Brennstoffgaszufuhrströmungspfades und des Zirkulationsströmungspfades angeordnet. Sie führt ein Mischgas, das das Brennstoffgas und das Zirkulationsgas beinhaltet, der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle zu. Als die Ausstoßeinrichtung kann eine herkömmlich bekannte Ausstoßeinrichtung verwendet werden.
Der Zirkulationsströmungspfad kann mit einer Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung zur Verringerung der Feuchtigkeit in dem Brennstoffabgas versehen sein. Ebenso kann der Zirkulationsströmungspfad mit einem Wasserausstoßströmungspfad versehen sein, der von dem Zirkulationsströmungspfad durch die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung abzweigt. Der Wasserausstoßströmungspfad kann mit einem Wasserausstoßventil versehen sein.
Die Feuchtigkeit, die von dem Brennstoffabgas in der Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung getrennt wird, kann ausgestoßen werden, indem das Wasserausstoßventil des Wasserausstoßströmungspfades, der von dem Zirkulationsströmungspfad abzweigt, geöffnet wird.
Das Wasserausstoßventil kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei die Menge des ausgestoßenen flüssigen Wassers gesteuert werden kann, indem das Öffnen und Schließen des Wasserausstoßventils durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Brennstoffabgasausstoßeinrichtung umfassen.
Die Brennstoffabgasausstoßeinrichtung ermöglicht das Ausstoßen des Brennstoffabgases zu der Außenseite (der Außenseite des Systems). Die Außenseite kann die Außenseite des Brennstoffzellensystems sein, oder sie kann die Außenseite des Fahrzeugs sein.
Die Brennstoffabgasausstoßeinrichtung kann ein Brennstoffabgasausstoßventil umfassen. Wenn es erforderlich ist, kann sie ferner einen Brennstoffabgasausstoßströmungspfad umfassen.
Das Brennstoffabgasausstoßventil kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei die Brennstoffabgasausstoßströmungsmenge gesteuert werden kann, indem das Öffnen und Schließen des Brennstoffabgasausstoßventils durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Der Brennstoffabgasausstoßströmungspfad kann beispielsweise von dem Zirkulationsströmungspfad abzweigen. Er ermöglicht das Ausstoßen des Brennstoffabgases zu der Außenseite, wenn die Konzentration von Wasserstoff in dem Brennstoffabgas zu niedrig ist.
Das Brennstoffzellensystem kann die Oxidansgaszufuhreinrichtung, einen Oxidansgaszufuhrströmungspfad und einen Oxidansgasausstoßströmungspfad umfassen.
Die Oxidansgaszufuhreinrichtung führt Oxidansgas zu zumindest der Oxidanselektrode der Brennstoffzelle zu.
Als die Oxidansgaszufuhreinrichtung kann beispielsweise ein Luftkompresser beziehungsweise Luftverdichter verwendet werden. Der Luftverdichter wird durch ein Steuerungssignal von der Steuerungseinrichtung angetrieben und bringt das Oxidansgas in die Kathodenseite (wie beispielsweise die Oxidanselektrode und den Kathodeneinlassverteiler) der Brennstoffzelle ein.
Der Oxidansgaszufuhrströmungspfad verbindet die Oxidansgaszufuhreinrichtung mit der Brennstoffzelle und ermöglicht die Zufuhr von Oxidansgas von der Oxidansgaszufuhreinrichtung zu der Oxidanselektrode der Brennstoffzelle.
Das Oxidansgas ist ein sauerstoffbeinhaltendes Gas. Es kann Luft, trockene Luft, reiner Sauerstoff oder dergleichen sein.
Der Oxidansgasausstoßströmungspfad ermöglicht das Ausstoßen des Oxidansgases von der Oxidanselektrode der Brennstoffzelle.
Der Oxidansgasausstoßströmungspfad kann mit einem Oxidansgasdrucksteuerungsventil versehen sein.
Das Oxidansgasdrucksteuerungsventil ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Indem das Oxidansgasdrucksteuerungsventil durch die Steuerungseinrichtung geöffnet wird, wird reagiertes Kathodenabgas aus dem Oxidansgasausstoßströmungspfad ausgestoßen. Indem der Öffnungsgrad des Oxidansgasdrucksteuerungsventils gesteuert wird, kann der Druck des Oxidansgases, das der Oxidanselektrode zugeführt wird, (Kathodendruck) gesteuert werden.
Der Oxidansgaszufuhrströmungspfad kann mit einem Zwischenkühler versehen sein. Der Zwischenkühler ist mit einem Kühlmittelzirkulationsströmungspfad verbunden, um Wärme mit dem Kühlmittel auszutauschen und das Oxidansgas, das von der Oxidansgaszufuhreinrichtung ausgestoßen wird, abzukühlen. Wenn es erforderlich ist, die Brennstoffzelle aufzuwärmen (eine Leistungserzeugungsvorbehandlung), wird das Oxidansgas durch die Oxidansgaszufuhreinrichtung komprimiert beziehungsweise verdichtet, um die zugehörige Temperatur zu vergrößern, wobei die Temperatur des Kühlmittels durch die Wärme des Oxidansgases vergrößert wird.
Das Brennstoffzellensystem kann einen Umgehungsströmungspfad umfassen, der von dem Oxidansgaszufuhrströmungspfad bei der stromabwärtsliegenden Seite des Zwischenkühlers abzweigt, die Brennstoffzelle umgeht und dann mit dem Oxidansgasausstoßströmungspfad verbunden wird. Der Umgehungsströmungspfad ist mit einem Umgehungsventil beziehungsweise Bypass-Ventil zur Steuerung des Öffnungszustandes des Umgehungsströmungspfades versehen. Das Umgehungsventil ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden, wobei es durch die Steuerungseinrichtung geöffnet wird, wenn die Leistung der Sekundärzelle verbraucht wird, indem die Oxidansgaszufuhreinrichtung in dem Zustand angetrieben wird, bei dem beispielsweise die Ladekapazität der Sekundärzelle zu der Zeit einer regenerativen Leistungserzeugung durch den Antriebsmotor nicht ausreichend ist. Demensprechend wird das Oxidansgas in den Oxidansgasausstoßströmungspfad ausgestoßen und nicht der Brennstoffzelle zugeführt.
Der Brennstoffgaszufuhrströmungspfad und der Oxidansgaszufuhrströmungspfad können über einen Verbindungsströmungspfad verbunden sein. Der Verbindungsströmungspfad kann mit einem Spülventil versehen sein.
Das Spülventil kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei durch ein Öffnen des Spülventils durch die Steuerungseinrichtung das Oxidansgas in der Oxidansgaszufuhreinrichtung in den Brennstoffgaszufuhrströmungspfad als Spülungsgas strömen darf.
Das Spülungsgas wird für ein Spülen verwendet, wobei es ein Reaktionsgas sein kann. Das Reaktionsgas kann ein Brennstoffgas, ein Oxidansgas oder ein gemischtes Reaktionsgas, das diese beinhaltet, sein.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Kühlmittelzufuhreinrichtung und einen Kühlmittelzirkulationsströmungspfad als das Kühlsystem der Brennstoffzelle umfassen.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad ist zwischen dem Kühlmittelzufuhrloch und dem Kühlmittelausstoßloch in der Brennstoffzelle in Verbindung, lässt das Kühlmittel, das von der Kühlmittelzufuhreinrichtung zugeführt wird, in die und aus der Brennstoffzelle zirkulieren und ermöglicht das Kühlen der Brennstoffzelle.
Als die Kühlmittelzufuhreinrichtung umfassen Beispiele eine Kühlwasserpumpe, ohne jedoch hierauf begrenzt zu sein.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad kann mit einem Kühler zur Wärmeableitung von einem Kühlwasser versehen sein.
Als das Kühlwasser (Kühlmittel) kann beispielsweise eine gemischte Lösung aus Ethylenglykol und Wasser verwendet werden, um ein Einfrieren bei einer niedrigen Temperatur zu verhindern.
Die Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung beschafft die Temperatur der Innenseite des Brennstoffzellensystems.
Die Temperatur der Innenseite des Brennstoffzellensystems kann die Temperatur des Kühlwassers sein, das verwendet wird, um die Brennstoffzelle abzukühlen, sie kann die Außentemperatur sein oder sie kann der Durchschnittswert dieser Temperaturen sein. Ebenso kann die Temperatur der Innenseite des Brennstoffzellensystems durch eine übergreifende Beurteilung der Temperaturen usw. der Bestandteile innerhalb des Brennstoffzellensystems bestimmt werden.
Die Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung kann mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein. Die Steuerungseinrichtung kann konfiguriert sein, die Temperatur der Innenseite des Brennstoffzellensystems durch die Ausgabe der Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung zu erfassen.
Die Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung kann ein allgemein bekannter Temperatursensor usw. sein.
Das Brennstoffzellensystem kann die Sekundärzelle umfassen.
Die Sekundärzelle (Batterie) muss eine wiederaufladbare und entladbare Zelle sein. Beispielsweise kann die Sekundärzelle eine allgemein bekannte Sekundärzelle sein, wie beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärzelle und eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle. Die Sekundärzelle kann ein Leistungsspeicherelement umfassen, wie beispielsweise einen elektrischen Doppelschichtkondensator. Die Sekundärzelle kann eine Struktur aufweisen, sodass eine Vielzahl von Sekundärzellen in Reihe geschaltet sind. Die Sekundärzellen führen dem Motor, der Oxidansgaszufuhreinrichtung, wie beispielsweise dem Luftverdichter, usw. eine Leistung zu. Die Sekundärzelle kann durch eine Leistungsquelle außerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Haushaltleistungsquelle, wiederaufladbar sein. Die Sekundärzelle kann durch die Ausgabeleistung der Brennstoffzelle aufgeladen werden.
Das Brennstoffzellensystem kann ein Hilfsinstrument umfassen, das die Batterie als eine Leistungsquelle verwendet.
Als das Hilfsinstrument umfassen Beispiele ein Beleuchtungsinstrument für Fahrzeuge und ein Klimaanlageninstrument für Fahrzeuge, ohne jedoch hierauf begrenzt zu sein.
Ebenso kann ein Ladungszustandssensor zur Erfassung der Restkapazität der Sekundärzelle in dem Brennstoffzellensystem gemäß der offenbarten Ausführungsbeispiele eingebaut sein. Der Ladungszustandssensor erfasst den Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle. Der Ladungszustandssensor kann mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein. Die Steuerungseinrichtung kann konfiguriert sein, den Ladungszustand der Sekundärzelle durch die Ausgabe des Ladungszustandssensors zu erfassen.
Die Steuerungseinrichtung kann den Ladungszustandswert der Sekundärzelle verwalten und das Laden und Entladen der Sekundärzelle steuern.
Der Ladungszustands-(SOC-)Wert bedeutet den Prozentsatz der Ladekapazität in Bezug auf die vollständige Ladekapazität der Sekundärzelle. Die vollständige Ladekapazität ist ein SOC von 100%.
Das Brennstoffzellensystem kann die Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung umfassen.
Die Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung beschafft die Temperatur der Sekundärzelle.
Die Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung kann mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein. Die Steuerungseinrichtung kann konfiguriert sein, die Temperatur der Sekundärzelle durch die Ausgabe der Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung zu erfassen.
Die Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung kann ein allgemein bekannter Temperatursensor usw. sein.
Die Steuerungseinrichtung steuert das Brennstoffzellensystem.
Die Steuerungseinrichtung kann mit der Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung, dem Wasserausstoßventil, dem Kraftstoffabgasausstoßventil, dem Oxidansgasdrucksteuerungsventil, dem Spülventil, der Brennstoffgaszufuhreinrichtung, der Oxidansgaszufuhreinrichtung, dem Umgehungsventil, der Sekundärzelle, der Zirkulationspumpe, der Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung, der Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung usw. durch eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle verbunden sein. Ebenso kann die Steuerungseinrichtung elektrisch mit dem Zündschalter verbunden sein, der in dem Fahrzeug eingebaut sein kann.
Die Steuerungseinrichtung umfasst physikalisch eine Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), und die Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle. Das ROM wird verwendet, um ein Steuerungsprogramm, Steuerungsdaten usw., die durch die CPU verarbeitet werden, zu speichern, wobei das RAM hauptsächlich als verschiedene Arbeitsräume für Steuerungsvorgänge verwendet wird. Ebenso kann die Steuerungseinrichtung eine Steuerungsvorrichtung sein, wie beispielsweise eine Kraftmaschinensteuerungseinheit (ECU).
1 zeigt das Flussdiagramm eines Beispiels des Verfahrens zur Steuerung des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele. Die offenbarten Ausführungsbeispiele sind nicht auf dieses typische Beispiel begrenzt.
Wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur oder weniger nach IG-OFF ist, lädt die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle, bis der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle den vorbestimmten ersten Schwellenwert erreicht, wobei die Steuerungseinrichtung das erste Musterspülen (das lange Spülen) bei der Brennstoffzelle ausführt (die Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart). Wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle der vorbestimmte erste Schwellenwert oder mehr nach IG-OFF ist, muss die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle nicht laden.
Wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur nach IG-OFF überschreitet, lädt die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle, bis der Ladungszustandswert der Sekundärzelle den vorbestimmten zweiten Schwellenwert erreicht, der größer als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, wobei die Steuerungseinrichtung das zweite Musterspülen, das die kürzere Spülzeit als das erste Musterspülen aufweist, (das kurze Spülen) bei der Brennstoffzelle ausführt (die Normaltemperaturbetriebsart). Nach dem zweiten Musterspülen führt die Steuerungseinrichtung ein Parkspülen aus. Wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle der vorbestimmte zweite Schwellenwert oder mehr nach IG-OFF ist, muss die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle nicht laden.
Die Systemtemperatur kann beispielsweise die Temperatur des Kühlwassers der Brennstoffzelle sein, sie kann die Außentemperatur sein oder sie kann der Durchschnittswert dieser Temperaturen sein.
Die vorbestimmte erste Temperatur der Systemtemperatur kann beispielsweise eine normale Temperatur sein, sie kann eine Temperatur sein, die höher als eine normale Temperatur ist (hohe Temperatur), sie kann eine Temperatur sein die niedriger als die normale Temperatur ist (niedrige Temperatur), sie kann ein Gefrierpunkt sein oder sie kann in Abhängigkeit der Umstände bestimmt werden.
Das erste Musterspülen (das lange Spülen) ist ein Spülen der Brennstoffzelle für etwa mehrere Minuten in der Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart. Im Allgemeinen ist ein Parkspülen nach dem langen Spülen nicht notwendig. Das erste Musterspülen (das lange Spülen) kann nach einem Laden der Sekundärzelle, bis der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle den vorbestimmten ersten Schwellenwert oder mehr erreicht, ausgeführt werden, oder es kann mit einem Laden der Sekundärzelle ausgeführt werden.
Das zweite Musterspülen (das kurze Spülen) muss eine kürzere Spülzeit als das erste Musterspülen aufweisen. Beispielsweise kann das zweite Musterspülen ein Spülen der Brennstoffzelle für etwa zehn bis wenige zehn Sekunden (beispielsweise 10 bis 20 Sekunden) in der Normaltemperaturbetriebsart sein, oder das zweite Musterspülen muss nicht ausgeführt werden. Im Allgemeinen kann ein Parkspülen nach dem kurzen Spülen ausgeführt werden. Das zweite Musterspülen (das kurze Spülen) kann nach einem Laden der Sekundärzelle, bis der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle den vorbestimmten zweiten Schwellenwert oder mehr erreicht, ausgeführt werden, oder es kann mit einem Laden der Sekundärzelle ausgeführt werden.
Das erste Musterspülen ist ein Spülen, das auf der Annahme beruht, dass ein Parkspülen danach nicht ausgeführt werden muss. Dementsprechend ist der vorbestimmte erste Schwellenwert des Ladungszustandswerts der Sekundärzelle nicht spezifisch begrenzt, solange er auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der zweite Schwellenwert ist und der größer oder gleich der unteren Grenze ist, die den SOC-Wert erfüllt, der für das erste Musterspülen notwendig ist. Insbesondere kann der vorbestimmte erste Schwellenwert 20% oder mehr und 35% oder weniger sein, oder er kann 25% oder mehr und 30% oder weniger sein.
Der vorbestimmte zweite Schwellenwert des Ladungszustandswerts der Sekundärzelle ist nicht spezifisch begrenzt, solange er größer als der erste Schwellenwert ist. Das zweite Musterspülen ist ein Spülen, das auf der Annahme beruht, dass ein Parkspülen danach ausgeführt wird. Dementsprechend kann der vorbestimmte zweite Schwellenwert des Ladungszustandswerts der Sekundärzelle auf einen Wert eingestellt werden, der größer als der erste Schwellenwert ist und der größer oder gleich der unteren Grenze ist, die den SOC-Wert erfüllt, der für das zweite Musterspülen und ein Parkspülen erforderlich ist. Die obere Grenze des vorbestimmten zweiten Schwellenwerts ist nicht spezifisch begrenzt. Der vorbestimmte zweite Schwellenwert muss unter Berücksichtigung der Ladezeit bestimmt werden. Insbesondere kann der vorbestimmte zweite Schwellenwert größer als 35% und 50% oder weniger sein, oder er kann 40% oder mehr und 45% oder weniger sein.
Gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen wird, wenn das Laden der Sekundärzelle nach IG-OFF gestartet wird, der Soll-SOC-Wert der Sekundärzelle nach IG-OFF in Abhängigkeit von der Temperatur des Brennstoffzellensystems umgeschaltet.
Ein Parkspülen wird in dem ersten Musterspülen in der Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart, die ausgeführt wird, wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur oder weniger ist, nicht ausgeführt. Dementsprechend kann der Soll-SOC-Wert verkleinert werden, wobei die Sekundärzellenladezeit während des Stoppens der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle verringert werden kann.
Wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur in der Normaltemperaturbetriebsart überschreitet, ist eine Grenze bei einem kontinuierlichen Laden der Sekundärzelle, die bei einer niedrigen Temperatur erforderlich ist, nicht erforderlich. Dementsprechend kann, auch wenn der Soll-SOC-Wert auf den vorbestimmten zweiten Schwellenwert vergrößert wird, der größer als der erste Schwellenwert ist, die Sekundärzelle in einer relativ kurzen Zeit geladen werden. Zusätzlich nimmt, da ein Parkspülen in dem zweiten Musterspülen ausgeführt wird, während die Systemtemperatur hoch ist, die Entladeenergie, die von der Sekundärzelle erforderlich ist, ab, wobei der Soll-SOC-Wert verkleinert wird.
2 zeigt das Flussdiagramm eines anderen Beispiels des Verfahrens zum Steuern des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele.
Das Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele umfasst ferner die Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung der Temperatur der Sekundärzelle. In den offenbarten Ausführungsbeispielen führt, wenn die Systemtemperatur die erste Temperatur überschreitet, die Sekundärzellentemperatur die vorbestimmte zweite Temperatur oder weniger ist und ebenso wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle kleiner als der zweite Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung das erste Musterspülen bei der Brennstoffzelle aus (die Niedrigtemperatur-Gefrierpunkt-Betriebsart). Wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle kleiner als die vorbestimmten zweiten und ersten Schwellenwerte nach IG-OFF ist, kann zusätzlich zu einem Ausführen des ersten Musterspülens die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle laden, bis der Ladungszustands-(SOC-) Wert der Sekundärzelle den vorbestimmten ersten Schwellenwert erreicht.
Demgegenüber kann, wenn die Systemtemperatur die erste Temperatur überschreitet und wenn die Sekundärzellentemperatur die vorbestimmte zweite Temperatur überschreitet, die Steuerungseinrichtung das zweite Musterspülen bei der Brennstoffzelle unabhängig davon ausführen, ob der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle kleiner als der zweite Schwellenwert ist oder nicht (die Normaltemperaturbetriebsart). In diesem Fall kann, wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle kleiner als der zweite Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle laden, bis der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle den zweiten Schwellenwert oder mehr erreicht. Wenn der Ladungszustands-(SOC-)Wert der Sekundärzelle der zweite Schwellenwert oder mehr ist, muss die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle nicht laden.
Die vorbestimmte zweite Temperatur der Sekundärzelle kann in geeigneter Weise beispielsweise Abhängigkeit von den Eigenschaften der Sekundärzelle auf der der Grundlage der Temperatur bestimmt werden, bei der eine Ladegrenze bei einem kontinuierlichen Laden erforderlich ist.
Auch wenn die Systemtemperatur die erste Temperatur überschreitet, wird, wenn sowohl die Temperatur als auch der SOC-Wert der Sekundärzelle niedrig sind, das Laden der Sekundärzelle so beurteilt, dass es eine lange Zeit benötigt, wobei das erste Musterspülen, bei dem der Soll-SOC-Wert klein sein kann, ausgeführt wird, wodurch die Sekundärzellenladezeit während des Stoppens der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle verringert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006079864 [0011]
JP 2017010904 [0011]

Claims

Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, wobei das System umfasst: eine Brennstoffzelle, eine Sekundärzelle, eine Systemtemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung einer Temperatur einer Innenseite des Brennstoffzellensystems und eine Steuerungseinrichtung, wobei, wenn die Systemtemperatur eine vorbestimmte erste Temperatur oder weniger ist, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis ein Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten ersten Schwellenwert erreicht, wobei die Steuerungseinrichtung ein erstes Musterspülen bei der Brennstoffzelle ausführt, und wobei, wenn die Systemtemperatur die vorbestimmte erste Temperatur überschreitet, die Steuerungseinrichtung die Sekundärzelle lädt, bis der Ladungszustandswert der Sekundärzelle einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert erreicht, der größer als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, und die Steuerungseinrichtung ein zweites Musterspülen, das eine kürzere Spülzeit als das erste Musterspülen aufweist, bei der Brennstoffzelle ausführt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das System ferner eine Sekundärzellentemperaturbeschaffungseinrichtung zur Beschaffung einer Temperatur der Sekundärzelle umfasst, wobei, wenn die Systemtemperatur die erste Temperatur überschreitet, wenn die Sekundärzellentemperatur eine vorbestimmte zweite Temperatur oder weniger ist und ebenso wenn der Ladungszustandswert der Sekundärzelle kleiner als der zweite Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung das erste Musterspülen bei der Brennstoffzelle ausführt.