DE10393030B4 - Verfahren zum Steuern von Strom, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten - Google Patents

Verfahren zum Steuern von Strom, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten Download PDF

Info

Publication number
DE10393030B4
DE10393030B4 DE10393030T DE10393030T DE10393030B4 DE 10393030 B4 DE10393030 B4 DE 10393030B4 DE 10393030 T DE10393030 T DE 10393030T DE 10393030 T DE10393030 T DE 10393030T DE 10393030 B4 DE10393030 B4 DE 10393030B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
load current
voltage value
cell stack
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10393030T
Other languages
English (en)
Other versions
DE10393030T5 (de
Inventor
Eric L. Thompson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motors Liquidation Co filed Critical Motors Liquidation Co
Publication of DE10393030T5 publication Critical patent/DE10393030T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10393030B4 publication Critical patent/DE10393030B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253—Means for solving freezing problems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04343—Temperature; Ambient temperature of anode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/0435—Temperature; Ambient temperature of cathode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04358—Temperature; Ambient temperature of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Verfahren zum Steuern von Strom, der von einem Brennstoffzellenstapel an eine Last geliefert wird, umfassend, dass:
Strom an eine Last unter Verwendung des Brennstoffzellenstapels geliefert wird;
eine minimale Spannung einer Vielzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel überwacht wird; und
der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, erhöht wird, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert einen ersten Spannungswert überschreitet.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen und insbesondere ein Regelsystem mit Brennstoffzellenspannungsrückkopplung für einen Brennstoffzellenstapel.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Brennstoffzellen erzeugen Leistung, die potentiell bei einer Vielzahl verschiedener Anwendungen verwendet werden kann. Brennstoffzellen können schließlich Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen und Lastkraftwägen ersetzen. Brennstoffzellen können auch für häusliche und gewerbliche Zwecke verwendet werden. Es existieren viele verschiedene Typen von Brennstoffzellen. Beispielsweise umfasst eine Brennstoffzelle mit Festpolymerelektrolytmembran (PEM) eine Membran, die zwischen eine Anode und eine Kathode geschichtet ist. Um Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zu erzeugen, wird Wasserstoff (H2) an die Anode und Luft oder Sauerstoff (O2) an die Kathode geliefert.
  • Bei einer ersten Halbzellenreaktion erzeugt die Aufspaltung des Wasserstoffs (H2) an der Anode Wasserstoffprotonen (H+) und Elektronen (e–). Da die Membran protonenleitend und dielektrisch ist, werden die Protonen durch die Membran hindurch transportiert. Die Elektronen fließen durch eine elektrische Last, die über die Elektroden geschaltet ist. Bei einer zweiten Halbzellenreaktion reagiert Sauerstoff (O2) an der Kathode mit Protonen (H+) und es werden Elektronen (e–) aufgenommen, um Wasser (H2O) zu bilden.
  • Bei der Entwicklung von Brennstoffzellensystemen für spezifische Anwendungen, wie beispielsweise Fahrzeuge, überwacht ein Bediener, wie beispielsweise ein Ingenieur oder Techniker, die Startphase wie auch den Betrieb des Brennstoffzellenstapels unter gesteuerten Bedingungen. Der Bediener steuert manuell Stapelbetriebsparameter, wie beispielsweise Reaktanden- und Kühlströmungsraten und -temperaturen wie auch einen an den Brennstoffzellenstapel angelegten Laststrom. Neuerdings hat eine Ausstattung zum Prüfen von Brennstoffzellenstapeln gewisse Prüfvorgänge von Brennstoffzellenstapeln automatisiert. Der Bediener muss nicht anwesend sein, wenn der Brennstoffzellenstapel in Betriebsarten mit mittlerer bis hoher Abgabeleistung betrieben wird. Wenn der Brennstoffzellenstapel bei Betriebsarten mit niedrigerer Abgabeleistung geprüft wird, sollte der Bediener bei Betrieb anwesend sein.
  • Es ist eine optimale Menge an Reaktandengas vorgesehen, die an den Brennstoffzellenstapel geliefert werden sollte, um einen gewünschten Laststrom zu unterstützen. Gewöhnlich liefern Steuersysteme eine zusätzliche Menge an Reaktandengas an den Brennstoffzellenstapel, um Systemleckagen wie auch -unzulänglichkeiten zu berücksichtigen, und um zu ermöglichen, dass der Brennstoffzellenstapel glatter arbeitet. Wenn Brennstoffzellenstapel als Antriebsanlagen in Fahrzeugen installiert sind, erfordern die zusätzlichen Reaktanden, die an den Brennstoffzellenstapel geliefert werden, größere Brennstoffzellenstapelkomponenten und verrin gern den Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels. Diese Faktoren führen zu größeren Herstellungskosten aufgrund der größeren Komponenten. Die Betriebskosten sind aufgrund des zusätzlichen Reaktandengases ebenfalls erhöht. Brennstoffzellen werden derzeit dahingehend getestet und erforscht, um die zusätzlichen Reaktanden, die an den Brennstoffzellenstapel geliefert werden, zu verringern.
  • Während des Testens, um die genaue Menge von Reaktanden zu bestimmen, die erforderlich sind, wird der Brennstoffzellenstapel oftmals in einer Betriebsart mit einer niedrigen oder relativ schwachen Leistung betrieben. Manchmal fällt die Brennstoffzellenspannungsabgabe auf Null oder kehrt das Potential um, wobei beides die MEA des Brennstoffzellenstapels beschädigen kann. Der Bediener überwacht den Brennstoffzellenstapel bei diesem Testtyp gewöhnlich sogar dann, wenn eine automatisierte Testausstattung vorhanden ist. Wenn die Brennstoffzellenspannung schnell abfällt oder ihr Potential wechselt, muss der Bediener den Brennstoffzellenstapel schnell abschalten, um einen Schaden zu verhindern.
  • Es existieren auch andere Situationen, bei denen eine genaue Steuerung des Brennstoffzellenstapels erforderlich ist. Der Brennstoffzellenstapel kann leicht bei oder nahezu bei Raumtemperatur gestartet werden. Bei diesen Temperaturen liefert der Brennstoffzellenstapel den vollen Nennstrom relativ schnell, typischerweise innerhalb von 5–8 Sekunden nach der Lieferung der Reaktanden. Wenn die Temperatur des Brennstoffzellenstapels nahezu bei oder unterhalb der Gefriertemperatur ist, ist beim Start des Brennstoffzellenstapels Vorsicht geboten, um einen Schaden zu vermeiden. Wenn der Laststrom vor einem Auftauen steigt, können einzelne Brennstoffzellen im Brennstoffzellenstapel ausfallen.
  • Zur Verhinderung eines unkontrollierten Anstiegs eines Laststroms ist beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 101 27 892 A1 eine Startvorrichtung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle beschrieben. Mit Hilfe dieser Startvorrichtung kann mittels einer Strombegrenzungsvorrichtung die Brennstoffzelle an der Abgabe eines Ausgangsstroms während einer Startphase gehindert werden, solange die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle eine vorgegebene Spannung noch nicht erreicht hat. Wenn die Ausgangsspannung über diesen vorgegebenen Spannungswert angestiegen ist, wird der Ausgangsstrom der Brennstoffzelle auf einen Wert unterhalb eines vorgegebenen Stromwerts begrenzt, bis die Differenz zwischen der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle und einer Polspannung einer Energiespeichereinheit eine vorgegebene Spannungsdifferenz erreicht.
  • Der Ausfall der einzelnen Brennstoffzellen verhindert, dass der Brennstoffzellenstapel den vollen Nennlaststrom liefern kann. Das restliche gefrorene Wasser verlangsamt Reaktionsraten, da weniger aktive Zentren zur Reaktion verfügbar sind. Daher können durch den gefrorenen Brennstoffzellenstapel keine schnellen Erhöhungen des Laststroms gehandhabt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert einen Strom, der durch einen Brennstoffzellenstapel an eine Last geliefert wird. In einem Brennstoffzellenstapel wird eine minimale Spannung einer Vielzahl von Brennstoffzellen überwacht. Der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel bereit gestellt wird, wird erhöht, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert einen ersten Spannungswert überschreitet.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel bereit gestellt wird, verringert, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert kleiner als ein zweiter Spannungswert ist. Der Laststrom, der von der Brennstoffzelle geliefert wird, wird beibehalten, wenn die minimale Brennstoffzellenspannung zwischen dem ersten und zweiten Spannungswert liegt. Der Laststrom wird basierend auf einer Differenz zwischen der minimalen Brennstoffzellenspannung und dem ersten und zweiten Spannungswert erhöht, verringert oder beibehalten.
  • Bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Leerlaufspannung des Brennstoffzellenstapels gemessen, bevor Strom an die Last geliefert wird. Der Leerlaufspannungswert wird mit einem Soll-Leerlaufspannungswert verglichen. Ein Betrieb des Brennstoffzellenstapels wird beendet, wenn der Leerlaufspannungswert den Soll-Leerlaufwert nicht überschreitet.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend detaillierter beschrieben. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung wie auch spezifische Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschranken.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung ist im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Schnittansicht einer Membranelektrodenanordnung (MEA) einer Brennstoffzelle zeigt;
  • 2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Steuersystems für einen Brennstoffzellenstapel gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 3A, 3B, 3C und 3D Flussschaubilder sind, die Schritte zum Starten eines gefrorenen Brennstoffzellenstapels zeigen, die von dem Steuersystem in 2 ausgeführt werden; und
  • 4A und 4B Flussschaubilder sind, die Schritte zum Steuern eines Laststroms basierend auf einer minimalen Brennstoffzellenspannung zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
  • Das Brennstoffzellensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung steuert einen Laststrom, der von der Brennstoffzelle geliefert wird, indem eine minimale Brennstoffzellenspannung von Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel überwacht wird. Die minimale Brennstoffzellenspannung wird mit einem ersten und zweiten Spannungswert verglichen. Auf Grundlage einer Differenz zwischen der minimalen Brennstoffzellenspannung und dem ersten und zweiten Spannungswert erhöht, verringert oder behält das Brennstoffzellensteuersystem den Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel bereit gestellt wird, bei.
  • Das Brennstoffzellensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit einer Vorgehensweise zum Starten einer gefrorenen Brennstoffzelle beschrieben. Das Steuersystem kann jedoch auch zu anderen Zwecken verwendet werden. Beispielsweise kann das Brennstoffzellensteuersystem dazu verwendet werden, Brennstoffzellenstapel bei einem Entwicklungstest zu überwachen. Insbesondere ist das Brennstoffzellensteuersystem zum Testen bei Betriebsarten mit niedriger Leistungsabgabe geeignet, um eine genaue Menge an Reaktandengas, die zum Betrieb der Brennstoffzelle erforderlich ist, zur Optimierung des Brennstoffwirkungsgrades zu bestimmen.
  • In der Startphase können von einem gefrorenen Brennstoffzellenstapel keine schnellen Erhöhungen des Laststroms erreicht werden. Der gefrorene Brennstoffzellenstapel kann jedoch niedrigere Lastströme liefern. Der Laststrom, der geliefert wird, sollte niedrig genug sein, um eine umgekehrte Vorspannung über eine der Brennstoffzellen zu verhindern. Wenn der Brennstoffzellenstapel die niedrigen Lastströme liefert, breitet sich Wärme über den Brennstoffzellenstapel hinweg aus. Die Temperatur des Brennstoffzellenstapels und die Anzahl verfügbarer aktiver Zentren steigt mit der Zeit an. Der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert werden kann, steigt ebenfalls mit der Zeit an. Die Membran des Brennstoffzellenstapels heizt sich relativ schnell auf, nachdem Strom erzeugt wird. Jedoch bleibt eine bipolare Platte für eine längere Dauer bei niedrigeren Temperaturen. Wasser, das an der bipolaren Platte gefriert, kann zusätzliche Probleme bewirken, wenn dies von dem Startverfahren des Brennstoffzellensteuersystems nicht berücksichtigt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand 1 in Verbindung mit einer Brennstoffzelle 10 beschrieben, die eine Membranelektrodenanordnung (MEA) 12 umfasst. Für Fachleute ist offensichtlich, dass auch andere Typen von Brennstoffzellen erwogen und ohne Abweichung von der Erfindung verwendet werden können. Bevorzugt ist die MEA 12 eine Protonenaustauschmembran (PEM). Die MEA 12 umfasst eine Membran 14, eine Kathode 16 und eine Anode 18. Die Membran 14 ist zwischen die Kathode 16 und die Anode 18 geschichtet.
  • Benachbart der Kathode 16 gegenüberliegend der Membran 14 ist ein Kathodendiffusionsmedium 20 schichtartig angeordnet. Ein Anodendiffusionsmedium 24 ist benachbart der Anode 18 gegenüberliegend der Membran 14 schichtartig angeordnet. Die Brennstoffzellenanordnung 10 umfasst ferner einen Kathodenströmungskanal 26 und einen Anodenströmungskanal 28. Der Kathodenströmungskanal 26 empfängt und lenkt Luft oder Sauerstoff (O2) von einer Quelle an das Kathodendiffusionsmedium 20. Der Anodenströmungskanal 28 empfängt und lenkt Wasserstoff (H2) von einer Quelle an das Anodendiffusionsmedium 24.
  • Bei der Brennstoffzellenanordnung 10 ist die Membran 14 eine für Kationen durchlässige, protonenleitende Membran mit H+-Ionen als dem mobilen Ion. Das Brennstoffgas ist Wasserstoff (H2) und das Oxidationsmittel ist Sauerstoff oder Luft (O2). Die Gesamtzellenreaktion umfasst die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser, und die jeweiligen Reaktionen an der Anode 18 und der Kathode 16 sind wie folgt: H2 = 2H+ + 2e– 0,5 O2 + 2H+ + 2e– = H2O
  • Da Wasserstoff als das Brennstoffgas verwendet wird, ist das Produkt der Gesamtzellenreaktion Wasser. Typischerweise wird das Wasser, das erzeugt wird, an der Kathode 16 abgewiesen, die eine poröse Elektrode mit einer Elektrokatalysatorschicht auf der Sauerstoffseite ist. Das Wasser kann gesammelt werden, wenn es gebildet wird, und kann von der MEA 12 der Brennstoffzellenanordnung 10 auf herkömmliche Art und Weise weggeführt werden.
  • Die Zellenreaktion erzeugt einen Protonenaustausch in einer Richtung von dem Anodendiffusionsmedium 24 zu dem Kathodendiffusionsmedium 20. Auf diese Art und Weise erzeugt die Brennstoffzellenanordnung 10 Elektrizität. Eine elektrische Last 30 ist elektrisch über eine erste Platte 32 und eine zweite Platte 34 der MEA 12 geschaltet, um die Elektrizität aufzunehmen. Die Platten 32 und/oder 34 sind bipolare Platten, wenn eine Brennstoffzelle benachbart der jeweiligen Platte 32 oder 34 angeordnet ist, oder sind Endplatten, wenn keine Brennstoffzelle benachbart dazu angeordnet ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein beispielhaftes Steuersystem 50 für einen Brennstoffzellenstapel einen Controller 51, der mit einer Last 52 verbunden ist. Ein Brennstoffzellenstapel 54 liefert Strom an die Last 52. Der Controller 51 steuert den Strom, der von dem Brennstoffzellenstapel 54 geliefert wird, während des Testens, dem Starten eines gefrorenen Brennstoffzellenstapels oder unter anderen geeigneten Umständen auf Grundlage einer minimalen Zellenspannungsleistung.
  • Die Reaktanden 56 werden an einen Anodeneinlass 58 des Brennstoffzellenstapels 54 geliefert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Reaktanden 56, die an den Anodeneinlass 58 geliefert werden, Wasserstoff oder Reformat. Die Reaktanden 56 werden an einen Kathodeneinlass 60 des Brennstoffzellenstapels 54 geliefert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Reaktanden 56, die an den Kathodeneinlass 60 geliefert werden, Luft oder Sauerstoff. Eine Befeuchtungseinrichtung oder andere Vorrichtung (nicht gezeigt) steuert selektiv die Befeuchtung der Reaktanden. Die Befeuchtungseinrichtung oder andere Vorrichtung ist typischerweise zwischen der Reaktandenquelle 56 und dem Brennstoffzellenstapel 54 angeordnet.
  • Ein erster Temperatursensor 62 überwacht die Temperatur eines Anodenauslasses 64. Ein zweiter Temperatursensor 66 überwacht die Temperatur eines Kathodenauslasses 70. Der erste und zweite Temperatursensor 62 und 66 sind bevorzugt mit dem Controller 51 verbunden und liefern ein erstes und zweites Temperatursignal, das der Temperatur des Anodenauslasses 64 bzw. des Kathodenauslasses 70 zugeordnet ist. Der Ausgang des Brennstoffzellenstapels 54 ist mit einem DC/DC-Wandler 74 verbunden, der mit der Last 52 verbunden ist. Eine Brennstoffzellenspannungsüberwachungseinrichtung 76 überwacht die Spannung jeder Brennstoffzelle, von Gruppen von Brennstoffzellen (wie beispielsweise 4 Brennstoffzellen) und/oder des gesamten Brennstoffzellenstapels 54. Bei einer bevorzugten Betriebsart überwacht die Brennstoffzellenspannungsüberwachungseinrichtung 76 die Spannung jeder Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellenstapel 54. Eine Kühlmittelpumpe 80 pumpt Kühlmittel von einem Auslass zu einem Einlass des Brennstoffzellenstapels 54. Ein Temperatursensor 82 ist benachbart des Auslasses des Brennstoffzellenstapels angeordnet und mit dem Controller 51 verbunden. Der Controller 51 betreibt die Kühlmittelpumpe.
  • Um die vorliegende Erfindung besser darstellen zu können, wird ein Verfahren zum Starten einer gefrorenen Brennstoffzelle beschrie ben. Die vorliegende Erfindung besitzt jedoch zusätzliche Anwendungen, wie beispielsweise beim Testen oder bei anderen geeigneten Situationen. In den 3A–3D ist ein Verfahren zum Starten eines gefrorenen Brennstoffzellenstapels gezeigt, das allgemein mit 100 bezeichnet ist. Die Steuerung beginnt mit Schritt 102. Bei Schritt 104 beendet der Controller 51 einen normalen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 54. Bei Schritt 106 startet der Controller 51 einen ersten Zeitgeber. Bei Schritt 108 unterbricht der Controller 51 eine Befeuchtung der Reaktanden 56. Bei Schritt 110 spült der Controller 51 die Anode und Kathode des Brennstoffzellenstapels 54 mit trockenen Reaktanden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Anode und Kathode jeweils mit 0,1 bis 25 Standardkubikzentimeter/Zelle/cm2 über eine Zeitdauer von 1 bis 600 Sekunden gespült. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Anode und Kathode jeweils mit 8,71 Standardkubikzentimeter/Zelle/cm2 für etwa eine Minute gespült. Bei Schritt 112 bestimmt der Controller 51, ob der erste Zeitgeber hochgezählt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 110 zurück.
  • Es ist nicht nötig, das gesamte Wasser durch die vorhergehenden Schritte von dem Brennstoffzellenstapel zu entfernen. Diese Schritte säubern bevorzugt die Zelleneinlassbereiche, die mit Eis blockiert werden können. Wenn die Zelleneinlassbereiche mit Eis blockiert sind, wird ein Start verhindert. Diese Schritte entfernen auch Wasser von den Reaktandenströmungsfeldern. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Kathodenluftkompressor (nicht gezeigt) dazu verwendet, Luft an die Anode und Kathode (entweder simultan oder nacheinander durch die Verwendung einer speziell ausgebildeten Verrohrung) während der Spülschritte zu liefern. Die Verwendung des Kathodenluftkompressors beseitigt Wasserstoffemissionen und/oder den Bedarf, die Anodenreaktanden unterstromig des Brennstoffzellenstapels 54 zu verbrennen, was typischerweise auftritt, wenn nur Reaktanden zum Spülen verwendet werden. Zusätzlich wird in den Strömungsfeldkanälen enthaltendes Kühlmittel ebenfalls zu diesem Zeitpunkt optional entfernt.
  • Wenn der erste Zeitgeber hochgezählt hat, fährt die Steuerung mit Schritt 120 fort, bei dem der Controller 51 Kühlmittel von dem Brennstoffzellenstapel 54 abzieht. Bei Schritt 124 wird der Brennstoffzellenstapel 54 längere Zeit bei Gefrierbedingungen (engl. "soaked in freezing conditions") gehalten. Mit anderen Worten wird die Brennstoffzelle bei Temperaturen unterhalb 0°C für eine längere Zeitdauer abgeschaltet.
  • Einige Zeit später startet der Bediener des Fahrzeugs die Brennstoffzelle neu. Bei Schritt 128 werden trockene Reaktanden an den Brennstoffzellenstapel 54 geliefert. Bevorzugt werden die trockenen Reaktanden in einer Höhe geliefert, die ein erstes vorbestimmtes Stromniveau unterstützt. Bei diesem Schritt werden die trockenen Reaktanden bevorzugt mit einer höheren Stöchiometrie geliefert, als der Brennstoffzellenstapel während des Antriebs des Fahrzeugs ausgesetzt wird. Luft (Luftablass) oder O2 von bis zu 25% wird mit den Anodenreaktanden geliefert. Dies hat eine exotherme Reaktion mit dem Wasserstoff in Anwesenheit der mit Pt beschichteten MEA zur Folge. Die Wärme, die aus dieser Reaktion abgegeben wird, erleichtert das Auftauen des Brennstoffzellenstapels, steigert die Reaktionsraten und resultiert schließlich in schnelleren Startzeiten bei gefrorenen Temperaturen. Der Sauerstoff, der in der Andenseite vorhanden ist, verbraucht einigen Wasserstoff, der normalerweise zur Aufspaltung und dazu vorhanden ist, um zu der Brennstoffzellenreaktion, die Elektrizität erzeugt, beizutragen. Es ist daher notwendig, diesen H2 zu berücksichtigen, der mit dem O2 reagiert, indem die Anodenversorgung mit zusätzlichem H2 oder Reformat ergänzt wird. Bei Schritt 130 werden die Wasserstoffniveaus hinsichtlich des Verbrauchs durch den Brennstoffzellenstapel 54 korrigiert.
  • Wenn beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeugs eine maximale Stromdichte von 0,6 A/cm2 erfordert, beträgt eine geeignete Stromdichte für die anfänglichen Reaktandenströmungen etwa 0,8 A/cm2. Die Lieferung der trockenen Reaktanden erfolgt bevorzugt bei dem geringsten Druck, der vorgesehen werden kann. Die höhere Strömungsrate kombiniert mit dem niedrigeren Druck erzeugt maximale Gasgeschwindigkeiten durch den Brennstoffzellenstapel 54 hindurch. Die erhöhten Gasgeschwindigkeiten verbessern ein Mitreißen und eine Entfernung von Produkt- und/oder eintretendem Wasser. Dies minimiert die Gefahr, dass das Produktwasser und/oder eintretende Wasser an der bipolaren Platte gefriert und die Strömung von Reaktanden durch die Brennstoffzelle blockiert.
  • Beispielsweise kann die Lieferung der Anodenreaktanden mit 25% Luftablass und Wasserstoff, der hinsichtlich des Verbrauchs korrigiert ist, vorgesehen werden, um die Brennstoffzelle bereits zu frühen Stufen eines Starts bei gefrorenen Bedingungen aufzuwärmen. Der Anodenluftablass bleibt bevorzugt solange bestehen, bis die Anodenauslasstemperatur 0°C erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt der Luftablass geschlossen wird und die Wasserstoffverbrauchskorrektur nicht mehr benötigt wird. Es ist erwünscht, den Luftablass in die Anode bei dieser Temperatur zu stoppen, um sicherzustellen, dass die exotherme Reaktion endet.
  • Dies verhindert eine Überhitzung und einen möglichen Schaden an der MEA.
  • Die trockenen Reaktanden werden solange geliefert, bis die Anodenauslasstemperatur 5°C erreicht. An diesem Punkt erlaubt die Temperatur in dem Brennstoffzellenstapel eine Befeuchtung der Reaktanden. Ein Ausfall der Befeuchtung des Brennstoffzellenstapels zu diesem Zeitpunkt verringert die Leistungsfähigkeit aufgrund des Austrocknens der Membran des Brennstoffzellenstapels. Auch kann eine Umwälzung von Kühlmittel in dem Brennstoffzellenstapel begonnen werden, wenn die Kathodenauslasstemperatur 50°C erreicht. Da das Kühlmittel kalt ist und der Brennstoffzellenstapel zu diesem Zeitpunkt vergleichsweise warm ist, ist es erwünscht, die Kühlmittelströmungsrate zu stufen oder allmählich aufzubauen, wenn sich die Kühlmittelauslasstemperatur aufwärmt. Wenn die Kühlmittelpumpe einfach mit voller Drehzahl eingeschaltet wird, resultiert der Andrang von kaltem eintretendem Kühlmittel in einer erheblichen Verringerung der Stapelspannungsleistungsfähigkeit. Es ist daher erwünscht, die anfängliche Kühlmittelströmungsrate zu begrenzen, so dass die Kühlmittelauslasstemperatur nicht unter eine vorgeschriebene Temperatur fällt. Beispielsweise sollte die anfängliche Kühlmittelströmungsrate so gesteuert werden, dass die Kühlmittelauslasstemperatur stets größer als die Kathodenauslasstemperatur ist. Wenn dies nicht zutrifft, wird die Drehzahl der Kühlmittelpumpe wie auch die Kühlmittelströmungsrate weiter verringert.
  • Bei Schritt 132 bestimmt der Controller 51, ob die Leerlauf-(LL)-Brennstoffzellen-(BZ)-Spannung größer als ein erster Wert ist. Experimentelle Daten haben gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eher gering ist, dass Brennstoffzellenstapel mit schwachem Leerlaufspannungspotential (an diesem Punkt in dem Startprozess) ausgehend von Gefriertemperaturen erfolgreich starten können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste vorbestimmte Spannungswert etwa 0,7 V oder mehr. Wenn die Leerlaufbrennstoffzellenspannung größer als ein erster Wert ist, endet die Steuerung bei Schritt 133.
  • Ansonsten startet die Steuerung einen Schleifenzeitgeber (engl. "loop timer") bei Schritt 134. Bei Schritt 135 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem oder mehreren ersten Kalibrierungswerten. Bei Schritt 136 erhöht, wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der obere Wert ist, der Controller 51 den Stromwert bei Schritt 137. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als ein niedrigerer Wert ist, wie bei Schritt 138 bestimmt ist, verringert der Controller 51 den Stromwert bei Schritt 139.
  • Bei Schritt 140 bestimmt der Controller 51, ob die Anodentemperatur > 0°C. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit Schritt 141 fort, bei dem der Controller einen Luftablass an die Anode stoppt und eine Wasserstoffkorrektur stoppt. Wenn die Anodentemperatur nicht > 0°C ist, bestimmt der Controller 51 bei Schritt 142, ob die Anodentemperatur > 5°C ist. Wenn dies zutrifft, fährt die Steuerung mit Schritt 143 fort, bei dem die Reaktanden befeuchtet werden. Wenn die Anodentemperatur nicht > 5°C ist, fährt die Steuerung mit Schritt 144 fort, bei dem der Controller 51 bestimmt, ob die Kathodenauslasstemperatur > 50°C ist. Wenn dies der Fall ist, startet der Controller 51 die Kühlmittelpumpe bei Schritt 146. Bei Schritt 147 bestimmt der Controller 51, ob die Kühlmittelauslasstemperatur größer oder gleich der Kathodenauslasstemperatur ist.
  • Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 148 fort und verringert die Pumpendrehzahl.
  • Bei Schritt 150 bestimmt der Controller 51, ob der Laststrom größer als ein erster Stromwert ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt die Steuerung bei Schritt 151, ob ein Schleifenzeitgeber hochgezählt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 135 fort. Ansonsten fährt die Steuerung von den Schritten 150 und 151 mit Schritt 152 fort und startet einen zweiten Zeitgeber. Bei Schritt 154 verringert die Steuerung einen Laststrom auf einen stationären Wert. Bei Schritt 156 bestimmt die Steuerung, ob der Luftablass und die Wasserstoffkorrektur eingeschaltet sind. Wenn dies zutrifft, stoppt der Controller 51 den Anodenluftablass und die Wasserstoffkorrektur bei Schritt 158. Ansonsten fährt die Steuerung mit Schritt 160 fort, bei dem die Anoden- und Kathodenströmungen auf ein Niveau verringert werden, das einen stationären Betrieb unterstützt.
  • Bei Schritt 162 bestimmt die Steuerung, ob die Reaktanden befeuchtet sind. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt der Controller mit Schritt 164 fort und bestimmt, ob die Anodenauslasstemperatur > 5°C ist. Wenn dies der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 165 fort, bei dem die Reaktanden befeuchtet werden. Bei Schritt 166 bestimmt der Controller 51, ob die Kühlmittelpumpe 80 eingeschaltet ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bestimmt der Controller 51 bei Schritt 168, ob die Kathodenauslasstemperatur > 50°C ist. Wenn dies zutrifft, startet der Controller bei Schritt 170 die Kühlmittelpumpe. Bei Schritt 171 bestimmt der Controller, ob die Kühlmittelauslasstemperatur größer als die Kathodenauslasstemperatur ist. Wenn dies nicht der Fall ist, senkt die Steuerung die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 80 bei Schritt 172 ab und kehrt zu Schritt 171 zurück.
  • Bei Schritt 174 bestimmt der Controller 51, ob die Kathodenauslasstemperatur bei einer normalen Betriebstemperatur liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 175 fort, bei dem der Controller 51 bestimmt, ob der zweite Zeitgeber hochgezählt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 162 zurück. Wenn die Kathodenauslasstemperatur sich bei einer normalen Betriebstemperatur befindet oder wenn der zweite Zeitgeber hochgezählt hat, fährt die Steuerung mit Schritt 177 fort, bei dem der Normalbetrieb wieder aufgenommen wird. Die Steuerung fährt mit Schritt 178 fort, bei dem der Controller 51 bestimmt, ob ein längeres Halten auf Gefriertemperatur erfolgt ist. Wenn ein längeres Halten auf Gefriertemperatur erfolgt ist, kehrt die Steuerung bei Schritt 179 zurück. Ansonsten führt die Steuerung bei Schritt 180 eine normale Abschaltung durch.
  • In den 4A und 4B ist ein beispielhaftes Verfahren zum Erhöhen und Absenken der Laststrom in inkrementellen Schritten auf Grundlage der Brennstoffzellenspannung gezeigt. Die Steuerung beginnt mit Schritt 200. Bei Schritt 202 wird ein Schleifenzeitgeber gestartet. Bei Schritt 204 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem ersten Spannungswert V1, wie beispielsweise 0,4 V. Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der erste Spannungswert V1 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 206 fort. Bei Schritt 206 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem zweiten Spannungswert V2, der größer als der erste Spannungswert V1 ist. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der zweite Spannungswert V2 ist, wird der Brenn stoffzellenstapel bei Schritt 208 betrieben. Bei Schritt 210 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit einem maximalen Laststrom IMAX. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der maximale Laststrom IMAX gleich 160 Ampere. Wenn der Laststrom nicht größer als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 212 fort, bei dem der Controller 51 einen ersten Lastwert I1, wie beispielsweise 4 Ampere, zu dem Laststrom addiert bzw. hinzufügt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 212 lediglich einen Teil des ersten Lastwertes, wenn der maximale Lastwert überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 210 mit Schritt 216 fort.
  • Bei Schritt 216 bestimmt der Controller 51, ob der Schleifenzeitgeber hochgezählt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 218 fort, bei dem der Laststrom mit einem zweiten vorbestimmten Laststromeinstellpunkt (normalerweise IMAX) verglichen wird. Wenn der Laststrom größer als der zweite vorbestimmte Laststromeinstellpunkt ist, fährt die Steuerung mit Schritt 222 fort, bei dem die Brennstoffzelle betrieben wird und das Verfahren mit Schritt 224 endet. Wenn der Laststrom kleiner als der erste Einstellpunkt ist und der Schleifenzeitgeber nicht hochgezählt hat, fährt die Steuerung mit Schritt 204 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der zweite Spannungswert V2 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 230 fort, bei dem das Steuersystem 50 die Zellenspannung mit einem dritten Spannungswert V3 vergleicht. Der dritte Spannungswert V3 ist größer als der zweite Spannungswert V2. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der dritte Spannungswert V3 ist, wird der Brennstoffzellenstapel bei Schritt 232 betrieben. Bei Schritt 234 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit dem maximalen Laststrom IMAX. Wenn der Laststrom kleiner als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 236 fort, bei dem der Controller 51 einen zweiten Lastwert I2 addiert, der größer als der erste Lastwert I1 ist. Wenn beispielsweise der erste Lastwert I1 4 Ampere beträgt, kann der zweite Lastwert I2 5 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 236 lediglich einen Teil des zweiten Lastwertes I2, wenn der maximale Lastwert IMAX überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 234 mit Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der dritte Spannungswert V3 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 240 fort, bei dem der Controller 51 die Zellenspannung mit einem vierten Spannungswert V4 vergleicht. Der vierte Spannungswert V4 ist größer als der dritte Spannungswert V3. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der vierte Spannungswert V4 ist, wird der Brennstoffzellenstapel 54 bei Schritt 242 betrieben. Bei Schritt 244 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit dem maximalen Laststrom IMAX. Wenn der Laststrom kleiner als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 246 fort, bei dem der Controller 51 einen dritten Lastwert addiert, der größer als der zweite Lastwert I2 ist. Wenn beispielsweise der zweite Lastwert I2 5 Ampere beträgt, kann der dritte Lastwert I3 6 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 246 lediglich einen Teil des dritten Lastwertes I3, wenn der maximale Lastwert IMAX überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 244 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der vierte Spannungswert V4 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 250 fort, bei dem der Controller 51 die Zellenspannung mit einem fünften Spannungswert V5 vergleicht. Der fünfte Spannungswert V5 ist größer als der vierte Spannungswert V4. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der fünfte Spannungswert V5 ist, wird der Brennstoffzellenstapel 54 bei Schritt 252 betrieben. Bei Schritt 254 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit dem maximalen Laststrom IMAX. Wenn der Laststrom kleiner als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 256 fort, bei dem der Controller 51 einen vierten Lastwert I4 addiert, der größer als der dritte Lastwert I3 ist. Wenn beispielsweise der dritte Lastwert I3 6 Ampere beträgt, kann der vierte Lastwert I4 7 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 256 lediglich einen Teil des vierten Lastwertes I4, wenn der maximale Lastwert IMAX überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 254 mit Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der fünfte Spannungswert V5 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 260 fort, bei dem der Controller 51 die Zellenspannung mit einem sechsten Spannungswert V6 vergleicht. Der sechste Spannungswert V6 ist größer als der fünfte Spannungswert V5. Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der sechste Spannungswert V6 ist, wird der Brennstoffzellenstapel bei Schritt 262 betrieben. Bei Schritt 264 vergleicht das Steuersystem 50 den Laststrom mit dem maximalen Laststrom IMAX. Wenn der Laststrom kleiner als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 266 fort, bei dem das Steuersystem 50 einen fünften Lastwert I5 addiert, der größer als der vierte Lastwert I4 ist. Wenn beispielsweise der vierte Lastwert I4 7 Ampere beträgt, kann der fünfte Lastwert I5 10 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 266 lediglich einen Teil des fünften Lastwerts I5, wenn der maximale Lastwert IMAX überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 264 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der sechste Spannungswert V6 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 272 fort, bei dem der Brennstoffzellenstapel 54 betrieben wird. Bei Schritt 274 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit dem maximalen Laststrom IMAX. Wenn der Laststrom kleiner als der maximale Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung mit Schritt 276 fort, bei dem der Controller 51 einen sechsten Lastwert I6 addiert, der größer als der fünfte Lastwert 15 ist. Wenn beispielsweise der fünfte Lastwert I5 10 Ampere beträgt, kann der sechste Lastwert I6 12 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform addiert Schritt 276 lediglich einen Teil des sechsten Lastwerts 16, wenn der maximale Lastwert überschritten würde. Wenn der Laststrom größer oder gleich dem maximalen Laststrom IMAX ist, fährt die Steuerung von Schritt 274 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der erste Spannungswert V1 ist, fährt die Steuerung von Schritt 204 zu Schritt 280 fort. Bei Schritt 280 vergleicht das Steuersystem 50 die Brennstoffzellenspannung mit einem siebten Spannungswert V7. Der siebte Spannungswert V7 ist kleiner als der erste Spannungswert V1. Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der siebte Spannungswert V7 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 282 fort, bei dem die Brennstoffzelle betrieben wird. Bei Schritt 284 vergleicht das Steuersystem 50 den Laststrom mit Null.
  • Wenn der Laststrom größer als Null ist, fährt die Steuerung mit Schritt 286 fort, bei dem der Controller 51 einen siebten Lastwert I7 subtrahiert. Beispielsweise kann der siebte Lastwert I7 1 Ampere betragen. In einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert Schritt 286 gegebenenfalls nur einen Teil des siebten Lastwerts I7, der erforderlich ist, um Null zu erreichen. Wenn der Laststrom gleich Null ist, fährt die Steuerung von Schritt 284 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der erste Spannungswert V1 und der siebte Spannungswert V7 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 290 fort. Bei Schritt 290 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem achten Spannungswert V8. Der achte Spannungswert V8 ist kleiner als der siebte Spannungswert V7. Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der achte Spannungswert V8 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 292 fort, bei dem die Brennstoffzelle betrieben wird. Bei Schritt 294 vergleicht das Steuersystem 50 den Laststrom mit Null. Wenn der Laststrom größer als Null ist, fährt die Steuerung mit Schritt 296 fort, bei dem das Steuersystem 50 einen achten Lastwert I8 subtrahiert. Beispielsweise kann der achte Lastwert I8 3 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert Schritt 296 gegebenenfalls nur einen Teil des achten Lastwertes I8, der erforderlich ist, um Null zu erreichen. Wenn der Laststrom gleich Null ist, fährt die Steuerung von Schritt 294 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der erste Spannungswert V1 und der achte Spannungswert V8 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 300 fort. Bei Schritt 300 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem neunten Spannungswert V9. Der neunte Spannungswert V9 ist kleiner als der achte Spannungswert V8. Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der neunte Spannungswert V9 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 302 fort, bei dem die Brennstoffzelle betrieben wird. Bei Schritt 304 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit Null. Wenn der Laststrom größer als Null ist, fährt die Steuerung mit Schritt 306 fort, bei dem das Steuersystem 50 einen neunten Lastwert I9 subtrahiert. Beispielsweise kann der neunte Lastwert I9 5 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert Schritt 296 gegebenenfalls nur einen Teil des neunten Lastwerts I9, um Null zu erreichen. Wenn der Laststrom gleich Null ist, fährt die Steuerung von Schritt 304 zu Schritt 216 fort.
  • Wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als der erste Spannungswert V1 und der neunte Spannungswert V9 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 310 fort. Bei Schritt 310 vergleicht der Controller 51 die Brennstoffzellenspannung mit einem zehnten Spannungswert V10. Der zehnte Spannungswert V10 ist kleiner als der neunte Spannungswert V9. Wenn die Brennstoffzellenspannung größer als der zehnte Spannungswert V10 ist, fährt die Steuerung mit Schritt 312 fort, bei dem die Brennstoffzelle betrieben wird. Bei Schritt 314 vergleicht der Controller 51 den Laststrom mit Null. Wenn der Laststrom größer als Null ist, fährt die Steuerung mit Schritt 316 fort, bei dem das Steuersystem 50 einen zehnten Lastwert I10 subtrahiert. Beispielsweise kann der zehnte Lastwert I10 12 Ampere betragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert Schritt 296 gegebenenfalls nur einen Teil des zehnten Lastwerts I10, um Null zu erreichen. Wenn der Laststrom gleich Null ist, fährt die Steuerung von Schritt 314 zu Schritt 216 fort.
  • Es sei angemerkt, dass die spezifischen Laststromzunahmen und -abnahmen von den oben beschriebenen abweichen können. Faktoren, die die Auswahl dieser Werte beeinflussen, umfassen den Typ von Brennstoffzelle, die Abmessungen der Brennstoffzellenplatten, die erhoffte Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Brennstoffzelle und andere Faktoren.
  • Für Fachleute wird es aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden können. Daher ist, während diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen beschrieben worden ist, der wahre Schutzumfang der Erfindung nicht darauf beschränkt, da andere Abwandlungen für Fachleute aus einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich sind.

Claims (27)

  1. Verfahren zum Steuern von Strom, der von einem Brennstoffzellenstapel an eine Last geliefert wird, umfassend, dass: Strom an eine Last unter Verwendung des Brennstoffzellenstapels geliefert wird; eine minimale Spannung einer Vielzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel überwacht wird; und der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, erhöht wird, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert einen ersten Spannungswert überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, verringert wird, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert kleiner als ein zweiter Spannungswert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, beibehalten wird, wenn die minimale Brennstoffzellenspannung zwischen dem ersten und zweiten Spannungswert liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass der Laststrom in separaten Schritten erhöht und verringert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, dass die Überwachungs-, Erhöhungs-, Verringerungs- und Beibehaltungsschritte so lange wiederholt werden, bis der Laststrom einen ersten Laststromwert überschreitet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass eine erste Zeitdauer zwischen den Wiederholungsschritten abgewartet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen der minimalen Brennstoffzellenspannung und dem ersten Spannungswert erhöht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen dem zweiten Spannungswert und dem minimalen Brennstoffzellenspannungswert verringert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass eine Leerlaufspannung des Brennstoffzellenstapels gemessen wird, bevor Strom an die Last geliefert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass: der Leerlaufspannungswert mit einem Soll-Leerlaufspannungswert verglichen wird; und ein Betrieb des Brennstoffzellenstapels beendet wird, wenn der Leerlaufspannungswert den Soll-Leerlaufwert nicht überschreitet.
  11. Brennstoffzellensteuersystem, das von einem Brennstoffzellenstapel an eine Last gelieferten Strom steuert, mit: einem Controller, der mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist; und einer Spannungsüberwachungseinrichtung, die eine minimale Spannung einer Vielzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel überwacht, wobei der Controller den Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel an die Last geliefert wird, erhöht, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert einen ersten Spannungswert überschreitet.
  12. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 11, wobei ferner der Controller den von dem Brennstoffzellenstapel gelieferten Laststrom verringert, wenn der minimale Brennstoffzellenspannungswert kleiner als ein zweiter Spannungswert ist.
  13. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller den von dem Brennstoffzellenstapel an die Last gelieferten Laststrom beibehält, wenn die minimale Brennstoffzellenspannung zwischen dem ersten und zweiten Spannungswert liegt.
  14. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller den Laststrom in separaten Schritten erhöht und verringert.
  15. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller den Laststrom so lange einstellt, bis der Laststrom einen ersten Laststromwert überschreitet.
  16. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller den Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen der mini malen Brennstoffzellenspannung und dem ersten Spannungswert erhöht.
  17. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller den Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen dem zweiten Spannungswert und dem minimalen Brennstoffzellenspannungswert verringert.
  18. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller eine Leerlaufspannung des Brennstoffzellenstapels vor einer Lieferung von Strom an die Last misst.
  19. Brennstoffzellensteuersystem nach Anspruch 18, wobei der Controller den Leerlaufspannungswert mit einem Soll-Leerlaufspannungswert vergleicht und den Betrieb beendet, wenn der Leerlaufspannungswert den Soll-Leerlaufwert nicht überschreitet.
  20. Verfahren zum Starten eines gefrorenen Brennstoffzellenstapels, umfassend, dass: eine Leerlaufspannung des Brennstoffzellenstapels gemessen wird; ein Betrieb des Brennstoffzellenstapels beendet wird, wenn die Leerlaufspannung kleiner als ein erster Spannungswert ist; Strom unter Verwendung des Brennstoffzellenstapels an eine Last geliefert wird; eine minimale Spannung einer Vielzahl von Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel überwacht wird; und der Laststrom erhöht wird, wenn die Brennstoffzellenspannung einen zweiten Spannungswert überschreitet.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend, dass: trockene Reaktanden an den Brennstoffzellenstapel geliefert werden; eine Auslasstemperatur einer Anode des Brennstoffzellenstapels und/oder ein Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, gemessen werden; und die Reaktanden befeuchtet werden, wenn die Temperatur des Anodenauslasses einen ersten vorbestimmten Wert erreicht und/oder der Laststrom einen vorbestimmten Laststromwert erreicht.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend, dass der Laststrom verringert wird, wenn die Brennstoffzellenspannung kleiner als ein dritter Spannungswert ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend, dass der Laststrom, der von dem Brennstoffzellenstapel geliefert wird, beibehalten wird, wenn die minimale Brennstoffzellenspannung zwischen dem zweiten und dritten Spannungswert liegt.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen dem minimalen Spannungswert und dem zweiten Spannungswert erhöht wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Laststrom in separaten Schritten erhöht wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Laststrom auf Grundlage einer Differenz zwischen der minimalen Spannung und dem dritten Spannungswert verringert wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Laststrom in separaten Schritten verringert wird.
DE10393030T 2002-08-16 2003-08-07 Verfahren zum Steuern von Strom, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten Expired - Fee Related DE10393030B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/222,353 US7579097B2 (en) 2002-08-16 2002-08-16 Fuel cell voltage feedback control system
US10/222,353 2002-08-16
PCT/US2003/024727 WO2004017484A2 (en) 2002-08-16 2003-08-07 Fuel cell voltage feedback control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10393030T5 DE10393030T5 (de) 2005-08-25
DE10393030B4 true DE10393030B4 (de) 2009-04-23

Family

ID=31714936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10393030T Expired - Fee Related DE10393030B4 (de) 2002-08-16 2003-08-07 Verfahren zum Steuern von Strom, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7579097B2 (de)
AU (1) AU2003261437A1 (de)
DE (1) DE10393030B4 (de)
WO (1) WO2004017484A2 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3801022B2 (ja) * 2001-11-08 2006-07-26 日産自動車株式会社 燃料電池の低温起動方法
JP4193521B2 (ja) * 2002-03-20 2008-12-10 ソニー株式会社 燃料電池装置及び燃料電池の制御方法
WO2005043663A1 (ja) * 2003-11-04 2005-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システムおよび移動体
US20050260463A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Chapman Ivan D Fluid flow pulsing for increased stability in PEM fuel cell
US7270904B2 (en) * 2004-08-18 2007-09-18 General Motors Corporation Procedures for shutting down fuel cell system by using air purge at low cell temperature
US7659017B2 (en) * 2005-02-17 2010-02-09 Daimier Ag Drying method for fuel cell stacks
JP2008165983A (ja) * 2005-02-28 2008-07-17 Toyota Motor Corp 燃料電池状態モニタ装置及び方法
US20070048559A1 (en) * 2005-09-01 2007-03-01 Jon Beasley Air reservoir to dilute hydrogen emissions
US7682720B2 (en) * 2005-09-16 2010-03-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Diagnostic method for detecting a coolant pump failure in a fuel cell system by temperature measurement
US20070104986A1 (en) * 2005-09-16 2007-05-10 Tighe Thomas W Diagnostic method for detecting a coolant pump failure in a fuel cell system by temperature measurement
WO2008063461A1 (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Battelle Memorial Institute Fuel cell power management module
JP5252887B2 (ja) * 2006-11-16 2013-07-31 ヤマハ発動機株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
WO2009009148A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Auburn University Air and coolant circuit configurations and control of fuel cell systems as power source in automotive, stationary, and portable applications
US8691456B2 (en) 2007-07-10 2014-04-08 Hyundai Motor Company Air and coolant circuit configurations and control of fuel cell systems as power source in automotive, stationary, and portable applications
TWI350020B (en) * 2007-10-26 2011-10-01 Nan Ya Printed Circuit Board Energy management module and driving device utilizing the same
KR101575336B1 (ko) 2008-07-10 2015-12-08 현대자동차 주식회사 공기와 냉각수 회로 형상 및 차량용, 고정용, 휴대용 장치의 동력원인 연료전지 시스템 제어
KR101054757B1 (ko) * 2009-11-16 2011-08-05 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 아이스 블로킹 감지 방법 및 이를 이용한 연료전지 차량의 제어 방법
US8722271B2 (en) * 2011-10-10 2014-05-13 Daimler Ag Flow field plate with relief ducts for fuel cell stack
CN104488123B (zh) * 2012-07-25 2016-09-07 日产自动车株式会社 燃料电池系统
CN102881956B (zh) 2012-09-28 2014-07-23 引峰新能源科技（上海）有限公司 燃料电池混合电源能量管理方法
DE102016114081A1 (de) * 2016-07-29 2018-02-01 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
CN109004251B (zh) * 2018-06-28 2021-07-13 电子科技大学 一种固体氧化物燃料电池系统的智能控制方法
JP7298541B2 (ja) * 2020-05-19 2023-06-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63264876A (ja) * 1987-04-22 1988-11-01 Hitachi Ltd 燃料電池発電システム
JPH0729585A (ja) * 1993-07-15 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd 可搬型燃料電池電源の起動方法
JP2000208161A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の運転方法及び運転装置
DE10127892A1 (de) * 2000-06-12 2003-10-30 Honda Motor Co Ltd Startsteuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4988283A (en) * 1988-01-14 1991-01-29 Fuji Electric Co., Ltd. Fuel cell power generating apparatus and method for controlling the apparatus
US5798186A (en) * 1996-06-07 1998-08-25 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for commencing operation of a fuel cell electric power generation system below the freezing temperature of water
US6479177B1 (en) * 1996-06-07 2002-11-12 Ballard Power Systems Inc. Method for improving the cold starting capability of an electrochemical fuel cell
US6329089B1 (en) * 1997-12-23 2001-12-11 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell
AU6378400A (en) * 1999-07-27 2001-02-13 Idatech, Llc Fuel cell system controller
US6413661B1 (en) * 1999-12-15 2002-07-02 General Motors Corporation Method for operating a combustor in a fuel cell system
US6358638B1 (en) * 1999-12-22 2002-03-19 General Motors Corporation Cold start-up of a PEM fuel cell
US6376111B1 (en) * 2000-01-25 2002-04-23 General Motors Corporation System and method for controlling the humidity level of a fuel cell
US6416893B1 (en) * 2000-02-11 2002-07-09 General Motors Corporation Method and apparatus for controlling combustor temperature during transient load changes
US6413662B1 (en) * 2000-02-22 2002-07-02 General Motors Corporation Fuel cell system shutdown with anode pressure control
US6581015B2 (en) * 2000-12-27 2003-06-17 Plug Power, Inc. Technique and apparatus to control the transient response of a fuel cell system
US7132179B2 (en) * 2001-03-28 2006-11-07 Ballard Power Systems Inc. Methods and apparatus for improving the cold starting capability of a fuel cell
US6887598B2 (en) * 2002-08-16 2005-05-03 Generals Motors Corporation Control system and method for starting a frozen fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63264876A (ja) * 1987-04-22 1988-11-01 Hitachi Ltd 燃料電池発電システム
JPH0729585A (ja) * 1993-07-15 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd 可搬型燃料電池電源の起動方法
JP2000208161A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の運転方法及び運転装置
DE10127892A1 (de) * 2000-06-12 2003-10-30 Honda Motor Co Ltd Startsteuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle

Also Published As

Publication number Publication date
US7579097B2 (en) 2009-08-25
US20040033395A1 (en) 2004-02-19
AU2003261437A1 (en) 2004-03-03
WO2004017484A3 (en) 2004-06-10
AU2003261437A8 (en) 2004-03-03
WO2004017484A2 (en) 2004-02-26
DE10393030T5 (de) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10393030B4 (de) Verfahren zum Steuern von Strom, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten
DE10393032B4 (de) Verfahren zum Starten einer gefrorenen Brennstoffzelle
DE102006022835B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle
DE102010005294B4 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung
DE60210464T2 (de) Brennstoffzellenwiederbelebungsverfahren und vorrichtung
DE102006022863B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
DE102009023882B4 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum zuverlässigen Starten desselben
DE102009035960B4 (de) Verfahren zum Aufheizen eines Brennstoffzellenstapels
DE102013211913A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
DE102011015739A1 (de) Regelung von H2-Injektion beim Parken beruhend auf Gaskonzentrationsmodell
DE102008047868A1 (de) Steuersystem und -Verfahren zum Start eines Brennstoffzellenstapels mit Niedrigspannungsquelle
DE102006000112A1 (de) Separatoreinheit
DE102007024838A1 (de) Steuerung mehrerer Druckregimes, um RF-Abweichungen bei Übergängen zu minimieren
DE102016110451A1 (de) Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem
DE102017102354A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems und zum Einstellen einer relativen Feuchte eines Kathodenbetriebsgases während einer Aufheizphase
DE102004022052B4 (de) Brennstoffzelle, System und Verfahren zum Anpassen der Stapeltemperatur
DE102010046148B4 (de) Verfahren zum Verhindern einer Spannungspotentialumpolung von Brennstoffzellen
DE102008047387B4 (de) Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellenstapels
DE102011105405A1 (de) Steuerung der RH (relativen Feuchte) des Stapelkathodeneinlasses ohne Rückkopplung einer RH-Erfassungsvorrichtung
DE102017214726A1 (de) Verfahren zur Bewertung eines Kühlmittelflusses eines Kühlmittelkreislaufs eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug
DE102009023880A1 (de) Modifizierte Inbetriebnahmestrategie zur Verbesserung der Inbetriebnahmezuverlässigkeit nach längerer Abschaltzeit
DE102020100599A1 (de) Verfahren für einen Froststart eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen
EP4193406B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenvorrichtung, brennstoffzellenvorrichtung sowie kraftfahrzeug mit einer brennstoffzellenvorrichtung
DE102015107827B4 (de) Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren hierfür
EP4169099B1 (de) Verfahren für einen froststart einer brennstoffzellenvorrichtung, brennstoffzellenvorrichtung sowie kraftfahrzeug mit einer brennstoffzellenvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law

Ref document number: 10393030

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20050825

Kind code of ref document: P

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

8364 No opposition during term of opposition
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008040000

Ipc: H01M0008042980