DE112005002230B4 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für ein Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (10) der vorliegenden Erfindung weist eine Bestimmungseinrichtung (50) zum Verbrauchen eines an einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts eines Brenngaszuführungssystems (31, 32) vorliegenden Brenngases durch die Energieerzeugung einer Brennstoffzelle (20) und Durchführen einer Bestimmung einer Gasundichtigkeit auf der Grundlage eines Druckminderungsspielraums des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases auf und weist eine Ableitungseinrichtung (H51) zum Reduzieren des Drucks an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Ablassen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems (31, 32) auf. Nicht nur durch Verbrauchen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases durch Energieerzeugung, sondern auch durch Ablassen des Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems kann der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt innerhalb einer kurzen Zeitdauer nahe an einen Solldruck gebracht werden und kann die Bestimmung einer Gasundichtigkeit in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt werden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für das Brennstoffzellensystem, insbesondere eine verbesserte Technik zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit in einem Brenngaszuführungssystem in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad.
  • Ein Brennstoffzellensystem, welches in der Lage ist, chemische Energie, die durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidationsgas erzeugt wird, direkt als elektrische Energie zu gewinnen, wird als ein Energieerzeugungssystem in einem Brennstoffzellenfahrzeug verwendet. Bei dieser Art von Brennstoffzellensystem sind verschiedene Sperrventile (z. B. ein Hochdruckwasserstofftankventil, ein Wasserstoffzufuhrventil, ein Brennstoffzellenstapel-Einlassventil, ein Brennstoffzellenstapel-Auslassventil, ein Ablassventil u. s. w.) in einer Brenngaszuführungsleitung zum Zuführen von Brenngas aus einer Wasserstoffversorgungsquelle an eine Brennstoffzelle angeordnet. Als ein Verfahren zum Feststellen eines Fehlers in diesen verschiedenen Sperrventilen schlägt die japanische Offenlegungsschrift JP 2000-274311 A z. B. eine Technik zum Bestimmen eines Ventilfehlers vor, bei welcher ein in einer Brenngaszuführungsleitung eines Fahrzeugs angeordnetes Sperrventil geschlossen wird, um einen abgeschlossenen Raum in der Brenngaszuführungsleitung zu erzeugen, und ein Ventilfehler bestimmt wird, wenn eine Druckminderungsrate relativ zu der verstrichenen Zeit in dem abgeschlossenen Raum unter einen Druckminderungsratenschwellenwert fällt.
  • Die Druckminderungsgeschwindigkeit auf der stromabwärtigen Seite des Sperrventils verändert sich jedoch gemäß den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, oder in anderen Worten, der Treibstoffverbrauchsrate. Wenn jedoch die Treibstoffverbrauchsrate in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs fällt, wird eine lange Zeit benötigt, bis der Druck auf der stromabwärtigen Seite des Sperrventils abfällt, und daher kann ein Fehler nicht schnell festgestellt werden. Unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik schlägt die japanische Offenlegungsschrift JP 2003-308868 A eine Technik zum Reduzieren des Drucks auf der stromabwärtigen Seite eines Sperrventils innerhalb einer kurzen Zeitdauer vor, wenn ein Fehler in dem Sperrventil diagnostiziert wird, indem die verbrauchte Leistung bzw. Energie eines Energieverbrauchsabschnitts (eines Motors oder dergleichen) erhöht wird, um die Brennstoffverbrauchsmenge der Brennstoffzelle zu erhöhen.
  • DE 196 49 434 C1 offenbart ein Verfahren zur Feststellung einer Gasundichtigkeit zwischen dem Anodengasraum und dem Kathodengasraum einer Brennstoffzelle, indem in jedem der beiden Gasräume ein unterschiedlicher Gasdruck eingestellt wird, wobei die Veränderung der produzierten elektrischen Spannung über einen bestimmten Zeitraum hinweg gemessen wird.
  • DE 100 60 626 A1 offenbart ein Verfahren zur Feststellung eines Gasundichtigkeit in der Membran einer Brennstoffzelle, indem der Anodengasraum und der Kathodengasraum mit unterschiedlichen Gasen geflutet werden, welche eine unterschiedliche Konzentration an Sauerstoff und Wasserstoff aufweisen, wobei die resultierenden Werte der produzierten elektrischen Spannung über einen bestimmten Zeitraum hinweg analysiert werden.
  • DE 102 49 183 A1 offenbart eine Brennstoffzelle die einen Rückhaltebereich mit einem definierten Volumen aufweist, in den während eines Spülvorgangs aus der Brennstoffzelle abgelassenes Brennstoffgas eingeleitet wird. Die Brennstoffzelle weist weiterhin einen Verdünnungsbereich mit einem definierten Volumen auf, durch den Gas aus der Brennstoffzelle abgelassen wird und in dem das Gas mit Brenngas aus dem Rückhaltebereich zur Verdünnung des Brenngases vermischt wird.
  • EP 1 279 940 A2 offenbart ein Verfahren zur Feststellung eines Gaslecks in einer Brennstoffzelle durch das Messen einer erzeugten elektrischen Spannung, indem zunächst ein höherer Druck in dem Anodengasraum aufgebaut wird als in dem Kathodengasraum. Anschließend wird auf das Vorhandensein einer Gasundichtigkeit geschlossen, falls die erzeugte elektrische Spannung niedriger ist, als ein vorgegebener Wert bei einem bestimmten Druck.
  • JP 2003 148 252 A offenbart eine Vorrichtung zur Feststellung eines Gaslecks in einer Brennstoffzelle, mit der die Menge an Wasserstoff, die der Brennstoffzelle zugeführt wird, mit der Menge an Wasserstoff, der in der Brennstoffzelle verbraucht wird, und der Menge an unverbrauchtem Wasserstoff, der aus der Brennstoffzelle wieder abgelassen wird, verglichen werden.
  • JP 2004 111 167 A offenbart eine Brenngaszuführungseinrichtung für eine Brennstoffzelle, die eine Duftstoff-Dosiereinheit zur Regulierung der Konzentration eines Duftstoffs in dem Brenngas aufweist.
  • Aus DE 103 54 440 A1 ist ein Fluidleckageerfassungsgerät bekannt, welches in der Lage ist, gleichzeitig eine Leckage in einem Einlassventil und einem Auslassventil eines durch die beiden Ventile begrenzten Abschnitts zu erfassen. Dabei werden drei unterschiedliche Druckniveaus vor, in und nach einem Leitungsabschnitt in dem Brenngaszuführsystem etabliert, so dass der Druck stromaufwärts des Einlassventils höher als der Druck innerhalb der Leitung und der Druck innerhalb Leitung höher ist als der Druck stromabwärts des Auslassventils.
  • KURZFASSUNG
  • Wenn jedoch die Brennstoffverbrauchsmenge einfach durch Erhöhen der verbrauchten Energie des Energieverbrauchsabschnitts erhöht wird, steigt die Verunreinigungskonzentration des durch die Brennstoffzelle hindurch rezirkulierten Wasserstoffabgases, und daher können Verminderungen in der Zellenspannung nicht vermieden werden. Wenn die Zellenspannung fällt, sinkt die Brennstoffverbrauchsmenge unter einen Sollwert, und daher wird eine lange Zeitdauer benötigt, um den Druck auf der stromabwärtigen Seite des Sperrventils zu senken. Darüber hinaus muss mit der in der japanischen Offenlegungsschrift JP 2003-308868 A beschriebenen Technik die durch eine Energiekonservierungseinrichtung konservierte Energiemenge vor einer Fehlerdiagnose im Vorhinein verringert werden, sodass die in der Fehlerdiagnose erhaltene Energie in der Energiekonservierungseinrichtung gespeichert werden kann und demzufolge eine Fehlerdiagnose nicht schnell durchgeführt werden kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Probleme durch Bereitstellen eines Brennstoffzellensystems und eines Verfahrens zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für das Brennstoffzellensystem, mit welchen eine Gasundichtigkeit in einem Brenngaszuführungssystem in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad bestimmt werden kann, zu lösen.
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, weist ein Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung,in welchem ein an einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eines Brenngaszuführungssystems vorhandenes Brenngas an einer Anode einer Brennstoffzelle verbraucht wird, eine Steuerungseinrichtung zum Durchführen einer Bestimmung einer Gasundichtigkeit auf der Grundlage eines Druckveränderungszustands des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts vorhandenen Brenngases auf. Die Steuerungseinrichtungund steuert ferner eine Ableitungseinrichtung, um vor der Durchführung der Bestimmung einer Gasundichtigkeit einen Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Ablassen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems zu reduzieren. Hierbei bezeichnet der Begriff „Druckveränderungszustand“ eine physikalische Größe in Bezug auf eine Druckveränderung, vorzugsweise z. B. einen Druckminderungsabstand bzw. -spielraum oder dergleichen. Durch Ablassen des Brenngases nach außerhalb der Brenngaszuführungsleitung zusätzlich zum Verbrauchen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt an der Anode der Brennstoffzelle vorhandenen Brenngases kann der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt in einer kurzen Zeitdauer nahe an einen Solldruck gebracht werden, und daher kann eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt werden. Darüber hinaus können durch Ablassen des Brenngases Erhöhungen in der Verunreinigungskonzentration des Brenngases unterdrückt werden, und demzufolge können Abfälle in der Zellenspannung unterdrückt werden.
  • Wenn der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt aufgrund eines Ablassens des Brenngases unter den Solldruck fällt, schränkt die Ableitungseinrichtung das Ablassen des Brenngases ein. Hierbei bedeutet der Begriff „einschränken“, die Brenngasablassmenge auf eine geringe Menge zu reduzieren oder das Ablassen des Brenngases zu verhindern. Auf diese Weise kann der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt nahe an den Solldruck gebracht werden.
  • Des weiteren kann die Ableitungseinrichtung die Ablassmenge des Brenngases in Übereinstimmung mit der Verbrauchsmenge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases verändern.
  • Z. B. kann durch Erhöhen der Brenngasablassmenge, wenn an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eine große Menge an Brenngas vorhanden ist, der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt schnell nahe an den Solldruck gebracht werden. Wenn die Menge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases gering ist, ist andererseits die Brenngasablassmenge gering.
  • Des weiteren weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ferner eine Steuerungseinrichtung zum Verändern eines erzeugten Stroms der Brennstoffzelle in Übereinstimmung mit dem an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases auf. Z. B. kann durch Erhöhen der Menge des durch Energieerzeugung verbrauchten Brenngases, wenn an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eine große Menge an Brenngas vorhanden ist, der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt schnell nahe an den Solldruck gebracht werden. Wenn dagegen die Menge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases gering ist, ist die Menge des durch die Energieerzeugung verbrauchten Brenngases gering.
  • Des weiteren weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ferner eine Speichereinrichtung zum Speichern von durch die Brennstoffzelle erzeugter Energie auf und verändert die Ableitungseinrichtung vorzugsweise die Brenngasablassmenge in Übereinstimmung mit einer Lademenge der Speichereinrichtung. Wenn z. B. die Lademenge der Speichereinrichtung gering ist, kann eine große Menge der durch Verbrauch des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases erhaltenen Leistung bzw. Energie geladen werden, und daher ist die Brenngasablassmenge verringert. Wenn dagegen die Lademenge der Speichereinrichtung groß ist, kann die durch den Verbrauch des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases erhaltene Energie nicht geladen werden, und daher sollte die Brenngasablassmenge erhöht werden.
  • Des weiteren weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ferner eine Oxidationsgaszuführungseinrichtung zum Zuführen eines Oxidationsgases an eine Kathode der Brennstoffzelle und einen Verdünner zum Mischen und Verdünnen eines von der Brennstoffzelle abgegebenen Kathodenabgases und des durch die Ableitungseinrichtung abgelassenen Brenngases auf und modifiziert die Oxidationsgaszuführungseinrichtung vorzugsweise eine Oxidationsgaszufuhrmenge in Übereinstimmung der Ablassmenge des von der Ableitungseinrichtung abgelassenen Brenngases. Auf diese Weise kann die Konzentration des abgeführten Brenngases reduziert werden.
  • Des weiteren weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ferner einen Brenngassensor zum Erfassen einer Brenngasundichtigkeit auf und liegt die zu jeder Zeit von der Ableitungseinrichtung abgelassene Brenngasablassmenge vorzugsweise innerhalb eines Undichtigkeitserfassungsschwellenbereichs des Brenngassensors. So können fehlerhafte Bestimmungen durch den Brenngassensor vermieden werden.
  • Des weiteren ist der Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt in dem Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein im wesentlichen abgedichteter Raum, der durch Schließen eines in dem Brenngaszuführungssystem angeordneten Ventils ausgebildet wird, wobei die Bestimmungseinrichtung vorzugsweise die Gasundichtigkeitsbestimmung durchführt, nachdem das Ventil geschlossen ist und eine zur Stabilisierung des Drucks in dem im wesentlichen abgedichteten Raum erforderliche Zeit verstrichen ist. So kann die Gasundichtigkeitsbestimmung genau durchgeführt werden.
  • Des weiteren kann die Ableitungseinrichtung in dem Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung ein in einer Anodenabgasströmungsleitung zur Ableitung eines von der Brennstoffzelle abgegebenen Wasserstoffabgases nach außerhalb des Systems angeordnetes Ablassventil sein.
  • In einem Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für ein Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung wird ein an einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eines Brenngaszuführungssystems vorhandenes Brenngas an einer Anode einer Brennstoffzelle verbraucht, wobei eine Gasundichtigkeitsbestimmung auf der Grundlage eines Druckveränderungszustands des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases durchgeführt wird. Das Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit weist den Schritt eines Reduzierens des Drucks an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Ablassen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems auf.
  • Wenn bei dem Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit der vorliegenden Erfindung der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt aufgrund eines Ablassens des Brenngases unter einen Solldruck fällt, wird das Ablassen des Brenngases eingeschränkt.
  • Des weiteren kann der Ablassbetrag des Brenngases bei dem Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit der Verbrauchsmenge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases verändert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform;
    • 2 ist eine Hauptroutine einer Systemsteuerung;
    • 3 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit, die während einer Systemaktivierung durchgeführt wird;
    • 4 ist eine Steuerungsroutine einer normalen Energieerzeugung;
    • 5 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 6 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 7 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 8 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 9 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 10 ist eine Verarbeitungsroutine zur Erfassung einer Gasundichtigkeit;
    • 11 ist eine Verarbeitungsroutine zum Anhalten des Systems; und
    • 12 ist eine Verarbeitungsroutine zum anormalen Anhalten.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Brennstoffzellensystems gemäß dieser Ausführungsform. Hierbei ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem ein Brennstoffzellensystem 10 als ein an einem Fahrzeug installiertes Energieerzeugungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs (FCEV) verwendet wird, das Brennstoffzellensystem 10 kann aber auch als ein stationäres Brennstoffzellensystem verwendet werden. Eine Brennstoffzelle (Zellenstapel) 20 weist eine durch Schichten einer Mehrzahl einzelner Zellen hintereinander ausgebildete Stapelstruktur auf und besteht z. B. aus Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen oder dergleichen.
  • Eine Brenngasversorgungsquelle 30, eine Brenngaszuführungsleitung 31 und eine Brenngasrezirkulationsleitung 32 sind in einem Brenngaszuführungssystem (Brenngasleitungssystem) der Brennstoffzelle 20 angeordnet. Hierbei ist das Brenngaszuführungssystem ein übergreifender Begriff, welcher Gasrohre, Ventile u. s. w., die auf einem Weg zum Zuführen eines Brenngases von der Brenngasversorgungsquelle 30 zu der Brennstoffzelle 20 angeordnet sind, umfasst und die Brenngasversorgungsquelle 30, die Brenngaszuführungsleitung 31, welche die Brenngasversorgungsquelle 30 mit der Brennstoffzelle 20 verbindet, und ein Auf/Zu-Ventil, einen Regler u. s. w., die in der Brenngaszuführungsleitung 31 angeordnet sind, aufweist. Wenn ein System zum Rezirkulieren eines von der Brennstoffzelle 20 abgegebenen Brenngases in die Brenngaszuführungsleitung 31 eingesetzt wird, kann das Brenngaszuführungssystem auch die Brenngasrezirkulationsleitung 32 aufweisen. Die Brenngasversorgungsquelle 30 ist z. B. durch eine Wasserstoffvorratsquelle, wie etwa einen Hochdruckwasserstofftank oder einen Wasserstoffspeichertank, einen Reformer zum Reformieren eines Reformmaterials in wasserstoffreiches Gas oder eine andere Quelle gebildet. Die Brenngaszuführungsleitung 31 ist eine Gasströmungsleitung zum Führen eines von der Brenngasversorgungsquelle 30 abgegebenen Brenngases zu einer Anode der Brennstoffzelle 20, und in dieser Gasströmungsleitung sind ein Tankventil H201, ein Hochdruckregler H9, ein Niederdruckregler H10, ein Wasserstoffzufuhrventil H200 und ein Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite angeordnet. Auf einen hohen Druck komprimiertes Brenngas wird durch den Hochdruckregler H9 auf einen mittleren Druck dekomprimiert und durch den Niederdruckregler H10 weiter auf einen niedrigen Druck (einen normalen Betriebsdruck) dekomprimiert. Die Brenngasrezirkulationsleitung 32 ist eine Rezirkulationsgasströmungsleitung zum Rezirkulieren nicht reagierten Brenngases in die Brennstoffzelle 20, und ein Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22, eine Wasserstoffpumpe 63 und ein Rückschlagventil H52 sind in dieser Gasströmungsleitung in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite angeordnet. Nicht reagiertes, von der Brennstoffzelle 20 abgegebenes Brenngas unter niedrigem Druck wird durch die Wasserstoffpumpe 63 auf ein geeignetes Druckniveau gebracht und zu der Brenngaszuführungsleitung 31 geführt. Das Rückschlagventil H52 unterdrückt einen Rückstrom des Brenngases von der Brenngaszuführungsleitung 31 in die Brenngasrezirkulationsleitung 32. Eine Anodenabgasströmungsleitung 33 ist eine Gasströmungsleitung zum Ableiten von der Brennstoffzelle 20 abgegebenen Wasserstoffabgases nach außerhalb des Systems, und ein Ablassventil (eine Ableitungseinrichtung) H51 ist in dieser Gasströmungsleitung angeordnet.
  • Das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21, das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 und das Ablassventil H51 sind Sperrventile zum Zuführen oder Sperren der Zufuhr von Brenngas in die Gasströmungsleitungen 31 bis 33 oder die Brennstoffzelle 20 und sind beispielsweise durch elektromagnetische Ventile gebildet. Bevorzugte Beispiele dieser Art elektromagnetischer Ventile umfassen ein Schaltventil und ein lineares Ventil, bei welchem die Ventilöffnung durch PWM-Steuerung linear geregelt werden kann.
  • Ein Luftkompressor (eine Oxidationsgasversorgungsquelle) 40, eine Oxidationsgaszuführungsleitung 41 und eine Kathodenabgasströmungsleitung 42 sind in einem Oxidationsgaszuführungssystem (Oxidationsgasleitungssystem) der Brennstoffzelle 20 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist die Oxidationsgaszuführungseinrichtung durch wenigstens den Luftkompressor 40 und die Oxidationsgaszuführungsleitung 41 gebildet. Der Luftkompressor 40 komprimiert durch einen Luftfilter 61 von einer Außenluft aufgenommene Luft und führt die resultierende, komprimierte Luft der Kathode der Brennstoffzelle 20 als ein Oxidationsgas zu. Saustoffabgas strömt, nachdem es zu einer Zellenreaktion in der Brennstoffzelle 20 beigetragen hat, durch die Kathodenabgasströmungsleitung 42 und wird nach außerhalb des Systems abgeleitet. Das Sauerstoffabgas enthält durch die Zellenreaktion in der Brennstoffzelle 20 erzeugte Feuchtigkeit und befindet sich daher in einem Zustand hoher Feuchte. Ein Befeuchtungsmodul 62 führt einen Feuchteaustausch zwischen dem durch die Oxidationsgaszuführungsleitung 41 strömenden Oxidationsgas niedriger Feuchte und dem durch die Kathodenabgasströmungsleitung 42 strömenden Sauerstoffabgas hoher Feuchte durch, wodurch das der Brennstoffzelle 20 zugeführte Oxidationsgas auf einen geeigneten Grad befeuchtet wird. Der Gegendruck des der Brennstoffzelle 20 zugeführten Oxidationsgases wird durch ein nahe einem Kathodenauslass der Kathodenabgasströmungsleitung 42 angeordnetes Druckregelventil A4 geregelt. Die stromabwärtige Seite der Kathodenabgasströmungsleitung 42 steht mit einem Verdünner 64 so in Verbindung, dass das Sauerstoffabgas dem Verdünner 64 zugeführt wird. Der Verdünner 64 steht auch mit der stromabwärtigen Seite der Anodenabgasströmungsleitung 33 in Verbindung, und daher wird das Wasserstoffabgas mit dem Sauerstoffabgas gemischt und durch dieses verdünnt und dann nach außerhalb des Systems abgeleitet.
  • Ein Teil der durch die Brennstoffzelle 20 erzeugten Gleichstromenergie bzw. -leistung wird durch einen Gleichspannungswandler 53 in der Spannung verringert und verwendet, um eine Akkumulatorbatterie (Speichereinrichtung) 54 zu laden. Die Sekundär- bzw. Akkumulatorbatterie 54 dient als eine Speicherquelle einer während eines Abbremsens des Fahrzeugs erzeugten Regenerationsenergie und ein Puffer für Energie, die während einer eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs begleitenden Lastschwankung erzeugt wird, und ist durch eine Nickel-Cadmium-Speicherbatterie, eine Nickel-Wasserstoff-Speicherbatterie, eine Lithium-Akkumulatorbatterie oder dergleichen gebildet. Ein Traktionswechselrichter 51 und ein Hilfswechselrichter 52 wandeln Gleichstromleistung, die durch eine oder beide der Brennstoffzelle 20 und der Akkumulatorbatterie 54 zugeführt wird, in Wechselstromleistung um und führen die Wechselstromleistung einem Traktionsmotor M3 bzw. einem Hilfsmotor M4 zu. Der Hilfsmotor M4 ist die Sammelbezeichnung für einen Motor M2 zum Antreiben der nachstehend zu beschreibenden Wasserstoffrezirkulationspumpe 63, einen Motor M1 zum Antreiben des Luftkompressors 40 u. s. w.
  • Ein Steuerungsabschnitt 50 bestimmt eine erforderliche Systemleistung (die Gesamtsumme einer Fahrzeugfahrleistung und einer Hilfsleistung) auf der Grundlage einer durch einen Gaspedalsensor 55 erfassten Gaspedalöffnung, einer durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit u. s. w. und steuert das Brennstoffzellensystem 10 so, dass die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 20 zu einer Soll-Leistung passt. Genauer gesagt stellt der Steuerungsabschnitt 50 die Oxidationsgaszufuhrmenge durch Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit des Motors M1 zum Antreiben des Luftkompressors 40 ein und stellt die Brenngaszufuhrmenge durch Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit des Motors M2 zum Antreiben der Wasserstoffpumpe 63 ein. Des weiteren stellt der Steuerungsabschnitt 50 den Betriebspunkt (Ausgangsspannung, Ausgangsstrom) der Brennstoffzelle 20 durch Steuern des Gleichstromwandlers 53 so ein, dass die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 20 zu der Soll-Leistung passt.
  • Man beachte, dass der Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt des Brenngaszuführungssystems aus vier Abschnitten, nämlich einem Hochdruckabschnitt (dem sich von dem Tankventil H201 zu dem Wasserstoffzufuhrventil H200 erstreckenden Abschnitt), einem Niederdruckabschnitt (dem sich von dem Wasserstoffzufuhrventil H200 zu dem Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 erstreckenden Abschnitt), einem Brennstoffzellenabschnitt (dem sich von dem Stapeleinlassenventil H21 zu dem Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 erstreckenden Abschnitt) und einem Rezirkulationsabschnitt (dem sich von dem Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 zu dem Rückschlagventil H52 erstreckenden Abschnitt) gebildet ist und in jedem Abschnitt Drucksensoren P6, P7, P9, P61, P5, P10, P11 zum Erfassen des Drucks des Brenngases angeordnet sind. Genauer gesagt erfasst der Drucksensor P6 einen Brenngaszufuhrdruck in der Brenngaszuführungsleitung 30. Der Drucksensor P7 erfasst einen sekundären Druck des Hochdruckreglers H9. Der Drucksensor P9 erfasst einen sekundären Druck des Niederdruckreglers H10. Der Drucksensor P61 erfasst den Druck in dem Niederdruckabschnitt der Brenngaszuführungsleitung 31. Der Drucksensor P5 erfasst den Druck an dem Stapeleinlass. Der Drucksensor P10 erfasst den Druck auf der Seite eines Einlassanschlusses (stromaufwärtige Seite) der Wasserstoffrezirkulationspumpe 63. Der Drucksensor P11 erfasst den Druck auf einer Seite des Auslassanschlusses (stromabwärtige Seite) der Wasserstoffrezirkulationspumpe 63.
  • In dieser Ausführungsform wird eine Gasundichtigkeit in dem Brenngaszuführungssystem in jedem Abschnitt (dem Hochdruckabschnitt, dem Niederdruckabschnitt, dem Brennstoffzellenabschnitt und dem Rezirkulationsabschnitt) bestimmt. Mit anderen Worten, jeder Abschnitt dient als ein Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt. Der Steuerungsabschnitt 50 arbeitet als eine Bestimmungseinrichtung zur Durchführung einer Gasundichtigkeitsbestimmung (S102, S106, S108), wie nachstehend beschrieben werden wird, und arbeitet auch als eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des erzeugten Stroms der Brennstoffzelle, um das an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandene Brenngas zu verbrauchen. Das Volumen jedes Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts ist unterschiedlich, und daher ist auch die Menge des hier vorhandenen Brenngases unterschiedlich. Der Steuerungsabschnitt 50 steuert vorzugsweise den erzeugten Strom der Brennstoffzelle 20 in Übereinstimmung mit dem Volumen (der Brenngasmenge) des Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts. Z. B. wird der Brenngasverbrauch durch Erhöhen des Werts des erzeugten Stroms, wenn das Volumen des Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts groß ist, Verringern des Werts des erzeugten Stroms, wenn das Volumen des Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts klein ist, u. s. w. gesteuert. Des weiteren steuert der Steuerungsabschnitt 50 vorzugsweise die Menge des aus dem Ablassventil H51 abgelassenen Abgases (die Ablassmenge) in Übereinstimmung mit dem Volumen des Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts. Z. B. wird eine Steuerung durchgeführt, um den Druck in dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Erhöhen der Ablassmenge, wenn das Volumen des Gasundichtigkeiterfassungsabschnitts groß ist, Verringern der Ablassmenge, wenn das Volumen des Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts klein ist, u. s. w. nahe an einen Solldruck zu bringen. Des weiteren steuert der Steuerungsabschnitt 50 die Brenngasablassmenge vorzugsweise in Übereinstimmung mit einem SOC (State of Charge bzw. Ladezustand) der Akkumulatorbatterie 54. Wenn z. B. der SOC der Akkumulatorbatterie 54 hoch ist, kann die erzeugte, durch Bewirken, dass die Brennstoffzelle 20 Energie so erzeugt, dass das Brenngas verbraucht wird, erhaltene Energie nicht in die Akkumulatorbatterie 54 geladen werden, und daher wird die Brenngasablassmenge erhöht. Wenn dagegen der SOC der Akkumulatorbatterie 54 niedrig ist, kann die erzeugte Energie der Brennstoffzelle 20 in die Akkumulatorbatterie 54 gespeichert werden, und daher wird die Brenngasablassmenge verringert.
  • Man beachte, dass dann, wenn ein Brenngassensor (z. B. ein Wasserstoffsensor) zum Erfassen einer Brenngasundichtigkeit in dem Brennstoffzellensystem 10 angeordnet ist, die jedes Mal von dem Ablassventil H51 aus abgelassene Brenngasablassmenge vorzugsweise innerhalb eines Undichtigkeitserfassungsschwellenbereichs des Brenngassensors liegt (gleich oder geringer als eine geringste Konzentration ist, bei welcher eine Gasundichtigkeit durch diesen erfasst werden kann). Auf diese Weise können fehlerhafte Bestimmungen durch den Brenngassensor vermieden werden.
  • 2 ist eine Hauptroutine, welche eine durch den Steuerungsabschnitt 50 ausgeführte Systemsteuerung darstellt. Diese Systemsteuerung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Überblick beschrieben werden, woraufhin verschiedene Unterroutinen hiervon beschrieben werden. Wenn das Brennstoffzellensystem 10 aktiviert ist (S101, JA), führt der Steuerungsabschnitt 50 eine Gasundichtigkeitsbestimmung in dem Brenngaszuführungssystem durch (S102). Wenn hierbei bestimmt wird, dass keine Gasundichtigkeit vorliegt und dass eine Energieerzeugung normal durchgeführt werden kann (S103; JA), wird eine Steuerung zur normalen Erzeugung von Energie durchgeführt (S104). Wenn während eines normalen Betriebs eine vorbestimmte Bedingung zum Starten eines intermittierenden bzw. Aussetzbetriebs erfüllt ist (S105; JA), führt der Steuerungsabschnitt 50 eine Gasundichtigkeitsbestimmung in dem Brenngaszuführungssystem durch (S106). Ein Aussetzbetrieb ist ein Betriebsmodus, der während eines Niedriglastbetriebs durchgeführt wird, wie etwa im Leerlauf, während einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit oder bei regenerativer Abbremsung, bei welchem eine Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle 20 vorübergehend angehalten wird und eine Fahrt unter Verwendung einer durch die Akkumulatorbatterie 54 zugeführten Energie bzw. Leistung durchgeführt wird. Wenn ein Anhalten des Systems durchgeführt wird (S107; JA), führt der Steuerungsabschnitt 50 eine Gasundichtigkeitsbestimmung in dem Brenngaszuführungssystem durch (S108) und führt dann eine Verarbeitung zum Anhalten des Systems durch (S109). Wenn eine Gasundichtigkeit erfasst wird (S110; JA), wird eine Verarbeitung zum anormalen Anhalten durchgeführt (S111).
  • Als nächstes wird jede Unterroutine im Einzelnen beschrieben.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsroutine zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit (S102) darstellt, die während einer Aktivierung des Systems durchgeführt wird. Wenn diese Routine aufgerufen wird, öffnet der Steuerungsabschnitt 50 das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 und das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22, sodass Brenngas durch die Brenngaszuführungsleitung 31 der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird (S201). Als nächstes bestimmt der Steuerungsabschnitt 50, ob die Druckwerte aller Drucksensoren P5 bis P6, die in dem Brenngaszuführungssystem vorgesehen sind, jeweils gleich oder größer als vorbestimmte Druckwerte Pj1 bis Pj7 sind oder nicht (S202). Wenn alle Drucksensoren P5 bis P6 die jeweiligen vorbestimmten Druckwerte Pj1 bis Pj7 erreicht oder überschritten haben und der Druck der Brenngaszuführungsleitung 31 und der Brenngasrezirkulationsleitung 32 auf einen Zustand angestiegen ist, in welchem eine Gasundichtigkeitsbestimmung durchgeführt werden kann (S202; JA), schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 und das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 (S203), sodass die Brenngaszuführungsleitung 31 und die Brenngasrezirkulationsleitung 32 abgedichtet werden. Wenn eine vorbestimmte Zeit t1 von dem abgedichteten Zustand an verstreicht (S204), speichert der Steuerungsabschnitt 50 die Druckwerte der Drucksensoren P5 bis P6 als P5P bis P6P (S205). Wenn eine vorbestimmte Zeit t2 von dem abgedichteten Zustand an verstreicht (S206), berechnet der Steuerungsabschnitt 50 Druckdifferenzen ΔP5 bis ΔP6 zwischen den gespeicherten Druckwerten P5P bis P6P und Druckwerten, die durch die Drucksensoren P5 bis P6 erfasst werden, nachdem die vorbestimmte Zeit t2 verstrichen ist (S207). Die Druckdifferenzen ΔP5 bis ΔP6, die hierbei bestimmt werden, entsprechen der Druckminderung über eine Zeit (t2-t1). Der Steuerungsabschnitt 50 bestimmt dann, ob die Druckdifferenzen ΔP5 bis ΔP6 jeweils gleich oder größer als vorbestimmte Druckwerte Pj8 bis Pj14 sind oder nicht (S208). Wenn alle Druckdifferenzen ΔP5 bis ΔP6 kleiner als die vorbestimmten Druckwerte Pj8 bis Pj14 sind (S208; NEIN), wird angenommen, dass keine Gasundichtigkeit vorliegt, und daher endet die Aktivierung des Systems und beginnt die normale Energieerzeugung (S209). Wenn andererseits irgendeine der Druckdifferenzen ΔP5 bis ΔP6 gleich oder größer als die vorbestimmten Druckwerte Pj8 bis Pj14 ist (S208; JA), bestimmt der Steuerungsabschnitt 50, dass eine Gasundichtigkeit aufgetreten ist (S210).
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Energieerzeugungssteuerungsroutine (S104) zeigt, die während eines normalen Betriebs durchgeführt wird. Wenn diese Routine aufgerufen wird, öffnet der Steuerungsabschnitt 50 die Ventile des Brenngaszuführungssystems (Tankventil H201, Wasserstoffzufuhrventil H200, Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 und Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22) (S301). Als nächstes berechnet der Steuerungsabschnitt 50 die erforderliche Fahrzeugleistung (erforderliche Systemleistung) auf der Grundlage der Gaspedalöffnung, Fahrzeuggeschwindigkeit u. s. w. (S302) und bestimmt dann ein Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 20 und der Ausgangsleistung der Akkumulatorbatterie 54 (S303). Unter Bezugnahme auf eine stöichiometrische Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Luft steuert der Steuerungsabschnitt 50 die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M1 so, dass das Oxidationsgas der Brennstoffzelle 20 mit einer gewünschten Strömungsrate zugeführt wird (S304). Ferner steuert der Steuerungsabschnitt 50 unter Bezugnahme auf eine stöichiometrische Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Wasserstoff die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M2 so, dass das Brenngas der Brennstoffzelle 20 mit einer gewünschten Strömungsrate zugeführt wird (S305). Als nächstes führt der Steuerungsabschnitt 50 unter Bezugnahme auf eine Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Brenngasablasshäufigkeit eine Auf/Zu-Steuerung an dem Ablassventil H51 durch (S306). Danach wird der normale Betrieb durch wiederholtes Ausführen dieser Energieerzeugungssteuerungsroutine in vorbestimmten Intervallen fortwährend ausgeführt.
  • 5 bis 10 sind Flussdiagramme, welche eine Verarbeitungsroutine zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit (S106, S108) zeigen, welche während eines Aussetzbetriebs oder eines Anhaltens des Systems durchgeführt wird. Wenn die Routine aufgerufen wird, schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Tankventil H201 (S401) und führt eine Ablassbestimmung in dem Hochdruckabschnitt durch (S402). Eine Ablassbestimmung wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob das Brenngas abzulassen ist oder nicht. Zuerst wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem durch den Drucksensor P6 erfassten Druck und dem Solldruck P6A eine erforderliche Brenngasverbrauchsmenge zum Anpassen des Drucks in dem Hochdruckabschnitt an einen Solldruck P6A des Hochdruckabschnitts berechnet (S403). Als nächstes wird eine Druckminderung ΔPQ aus einem Verhältnis zwischen der jedes Mal durch das Ablassventil H51 abgelassenen Ablassmenge und dem Volumen des Hochdruckabschnitts berechnet (S404). Falls das Brenngas abgelassen wird, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Hochdruckabschnitt und dem Solldruck P6A gleich oder kleiner als ΔPQ + ein vorbestimmter Wert (Abstand bzw. Spielraum) ist (S405; JA), fällt der Druck in dem Hochdruckabschnitt unter den Solldruck P6A, und daher wird ein Ablassen verboten (S406). Wenn dagegen die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Hochdruckabschnitt und dem Solldruck P6A ΔPQ + den vorbestimmten Wert (Spielraum) übersteigt (S405; NEIN), fällt der Druck in dem Hochdruckabschnitt nicht unter den Solldruck P6A, wenn das Brenngas abgelassen wird, und daher wird ein Ablassen erlaubt (S407).
  • Als nächstes wird eine Ablassbestimmung in dem Niederdruckabschnitt durchgeführt (S408). Als erstes wird eine erforderliche Brenngasverbrauchsmenge zum Anpassen des Drucks in dem Niederdruckabschnitt an einen Solldruck P61A des Hochdruckabschnitts auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem durch den Drucksensor P61 erfassten Druck und dem Solldruck P61A berechnet (S409). Als nächstes wird eine Druckminderung ΔPQ aus einem Verhältnis zwischen der jedes Mal durch das Ablassventil H51 abgelassenen Ablassmenge und dem Volumen des Niederdruckabschnitts berechnet (S410). Falls das Brenngas abgelassen wird, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Niederdruckabschnitt und dem Solldruck P61A gleich oder kleiner als ΔPQ + ein vorbestimmter Wert (Spielraum) ist (S411; JA), fällt der Druck in dem Niederdruckabschnitt unter den Solldruck P61A, und daher wird ein Ablassen verboten (S412). Wenn dagegen die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Niederdruckabschnitt und dem Solldruck P61A ΔPQ + den vorbestimmten Wert (Spielraum) übersteigt (S411; NEIN), fällt der Druck in dem Niederdruckabschnitt nicht unter den Solldruck P61A, wenn das Brenngas abgelassen wird, und daher wird ein Ablassen erlaubt (S413).
  • Als nächstes wird eine Ablassbestimmung in dem Brennstoffzellenabschnitt durchgeführt (S414). Als erstes wird eine erforderliche Brenngasverbrauchsmenge zum Anpassen des Drucks in dem Brennstoffzellenabschnitt an einen Solldruck P5A des Hochdruckabschnitts auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem durch den Drucksensor P5 erfassten Druck und dem Solldruck P5A berechnet (S415). Als nächstes wird eine Druckminderung ΔPQ aus einem Verhältnis zwischen der jedes Mal durch das Ablassventil H51 abgelassenen Ablassmenge und dem Volumen des Brennstoffzellenabschnitts berechnet (S416). Falls das Brenngas abgelassen wird, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Brennstoffzellenabschnitt und dem Solldruck P5A gleich oder kleiner als ΔPQ + ein vorbestimmter Wert (Spielraum) ist (S417; JA), fällt der Druck in dem Brennstoffzellenabschnitt unter den Solldruck P5A, und daher wird ein Ablassen verboten (S418). Wenn dagegen die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Brennstoffzellenabschnitt und dem Solldruck P5A ΔPQ + den vorbestimmten Wert (Spielraum) übersteigt (S417; NEIN), fällt der Druck in dem Brennstoffzellenabschnitt nicht unter den Solldruck P5A, wenn das Brenngas abgelassen wird, und daher wird ein Ablassen erlaubt (S419).
  • Als nächstes wird eine Ablassbestimmung in dem Rezirkulationsabschnitt durchgeführt (S420). Als erstes wird eine Energieerzeugung verboten (S421). Als nächstes wird eine Druckminderung ΔPQ aus einem Verhältnis zwischen der jedes Mal durch das Ablassventil H51 abgelassenen Ablassmenge und dem Volumen des Rezirkulationsabschnitts berechnet (S422). Falls das Brenngas abgelassen wird, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Rezirkulationsabschnitt und einem Solldruck P10A gleich oder niedriger als ΔPQ + ein vorbestimmter Wert (Spielraum) ist (S423; JA), fällt der Druck in dem Rezirkulationsabschnitt unter den Solldruck P10A, und daher wird ein Ablassen verboten (S424). Wenn dagegen die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Rezirkulationsabschnitt und dem Solldruck P10A ΔPQ + den vorbestimmten Wert (Spielraum) übersteigt (S423; NEIN), fällt der Druck in dem Rezirkulationsabschnitt nicht unter den Solldruck P10A, wenn das Brenngas abgelassen wird, und daher wird ein Ablassen erlaubt (S425).
  • Wenn die Ablassbestimmung in jedem Abschnitt beendet ist, bestimmt der Steuerungsabschnitt 50 eine Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle 20 zum Verbrauchen der in S403, S409 und S415 bestimmten Brenngasmengen durch Bezugnahme auf eine Karte von Wasserstoffverbrauchsmenge und Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle (S426). Dann stellt der Steuerungsabschnitt 50 unter Bezugnahme auf eine stöichiometrische Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Luft die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M1 so ein, dass das zum Erzielen der gewünschten Energieerzeugungsmenge erforderliche Oxidationsgas der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird (S427). Dann stellt der Steuerungsabschnitt 50, wenn das Wasserstoffzufuhrventil H200 geöffnet ist (S428; JA), die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M2 unter Bezugnahme auf eine stöichiometrische Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Wasserstoff so ein, dass der Brennstoffzelle 20 Brenngas mit einer zum Erzielen der gewünschten Energieerzeugungsmenge erforderlichen Strömungsrate zugeführt wird (S429). Dann führt der Steuerungsabschnitt 50 unter Bezugnahme auf die Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Ablasshäufigkeit eine Auf/Zu-Steuerung des Ablassventils H51 durch (S430). Falls zu dieser Zeit ein Ablassen verboten ist (S406, S412, S418, S424), wird das Ablassventil H51 in einem geschlossenen Zustand gehalten. Wenn dagegen das Wasserstoffzufuhrventil H200 geschlossen ist (S428; NEIN), hält der Steuerungsabschnitt 50 die Wasserstoffpumpe 63 an (S431) und führt durch Bezugnahme auf die Karte von Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und Ablasshäufigkeit eine Auf/Zu-Steuerung an dem Ablassventil H51 durch (S432). Während des Öffnens und Schließens des Ablassventils H51 berechnet der Steuerungsabschnitt 50 die jedes Mal durch das Ablassventil H51 abgelassene Ablassmenge auf der Grundlage eines Primärdrucks, eines Sekundärdrucks und einer Öffnungszeit hiervon (S433). Hierbei kann der Primärdruck des Ablassventils H51 aus einem durch den Drucksensor P11 erfassten Druckwert bestimmt werden. Der Sekundärdruck kann aus der Strömungsrate des durch die Kathodenabgasströmungsleitung 42 strömenden Sauerstoffabgases bestimmt werden.
  • Wenn der SOC der Akkumulatorbatterie 54 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z. B. zwischen 80% und 90%) ist (S434; JA), kann die durch Verbrauch des Brenngases erzeugte Energie nicht in die Akkumulatorbatterie 54 geladen werden, und daher reduziert der Steuerungsabschnitt 50 die Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle 20 und erhöht die Brenngasablassmenge (S435). Wenn des weiteren die Brenngasablasshäufigkeit über eine vorbestimmte Häufigkeit hinaus steigt (S436; JA), steigt die Konzentration des nach außerhalb des Systems abgeleiteten Brenngases an, und daher erhöht der Steuerungsabschnitt 50 zur Reduzierung der Konzentration des abgeleiteten Brenngases die Rotationsgeschwindigkeit des Luftkompressors 40, um die Strömungsrate des durch die Kathodenabgasströmungsleitung 42 strömenden Sauerstoffabgases zu erhöhen und hierdurch die Konzentration des abgeleiteten Brenngases, welches durch den Verdünner 64 verdünnt wird, zu reduzieren (S437). Mit anderen Worten, das in den Verdünner 64 eingeleitete Kathodenabgas (Oxidationsgas) wird durch Erhöhen der Menge des der Kathode der Brennstoffzelle 20 zugeführten Oxidationsgases in Übereinstimmung mit der Erhöhung in der Brenngasablassmenge (der Erhöhung in der Konzentration des abgeleiteten Brenngases) vermehrt. Demzufolge kann die Konzentration des abgelassenen Brenngases verdünnt werden. Man beachte, dass das Brenngas durch einen Brenner mit einem Katalysator anstelle des Verdünners 64 oxidiert werden kann.
  • Durch Verbrauchen des einer Energieerzeugung zugeordneten Brenngases und Ausführen eines Brenngasablassvorgangs auf diese Weise (S426 bis S437) kann der Druck in jedem Abschnitt (Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt) des Brenngaszuführungssystems schnell reduziert werden. Genauer gesagt kann der Druck in dem Hochdruckabschnitt, dem Niederdruckabschnitt und dem Brennstoffzellenabschnitt durch Verbrauch des einer Energieerzeugung zugeordneten Brenngases und dem Brenngasablassvorgang reduziert werden, während der Druck in dem Rezirkulationsabschnitt durch den Brenngasablassvorgang reduziert werden kann. Die Gasundichtigkeitsbestimmung in jedem Abschnitt wird vorzugsweise z. B. durch Schließen jedes der in dem Brenngaszuführungssystem vorgesehenen Ventile, um einen geschlossenen Raum (im wesentlichen abgedichteten Raum) auszubilden, und Erfassen des Druckminderungsspielraums bzw. -abstands in dem geschlossenen Raum durchgeführt. Die Gasundichtigkeitsbestimmung wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem eine zum Schließen der Ventile erforderliche Zeit und eine zur Stabilisierung des Drucks in dem im wesentlichen abgedichteten Raum erforderliche Zeit verstrichen sind. Auf diese Weise kann eine Gasundichtigkeit mit einem hohen Genauigkeitsgrad erfasst werden.
  • Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P6 gleich oder niedriger als der Solldruck P6A ist (S438; JA), gibt dies an, dass Druck in dem Hochdruckabschnitt einen vorteilhaften Druck zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit erreicht hat, und daher schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Wasserstoffzufuhrventil H200 (S439). Auf diese Weise wird der Hochdruckabschnitt in einen abgedichteten Zustand gebracht. Als nächstes wird eine Bestimmung dahin durchgeführt, ob der erfasste Druck des Drucksensors P61, der auf der stromabwärtigen Seite des Wasserstoffzufuhrventils H200 angeordnet ist, auf oder unter einen vorbestimmten Druck PjA1 gefallen ist oder nicht (S440). Der vorbestimmte Druck PjA1 ist ein Druck zum Bestimmen, ob das Wasserstoffzufuhrventil H200 definitiv geschlossen ist. Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P61 gleich oder geringer als der vorbestimmte Druck PjA1 ist (S440; JA), wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t3 nach Schließen des Wasserstoffzufuhrventils H200 verstrichen ist oder nicht (S441), sodass eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Hochdruckabschnitt durchgeführt werden kann. Wenn die vorbestimmte Zeit t3 verstrichen ist (S441; JA), wird der erfasste Druck des Drucksensors P6 als P6P gespeichert (S442). Dann wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t4 nach Schließen des Wasserstoffzufuhrventils H200 verstrichen ist oder nicht (S443), und wenn die vorbestimmte Zeit t4 verstrichen ist (S443; JA), wird eine Druckdifferenz (ein Druckminderungsspielraum) ΔP6 zwischen dem gespeicherten Druck P6P und dem erfassten Druck des Drucksensors P6 berechnet (S444). Wenn hierbei die Druckdifferenz ΔP6 gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellendruck Pj15 ist (S445; JA), wird bestimmt, dass in dem Hochdruckabschnitt eine Gasundichtigkeit aufgetreten ist (S446). Mögliche Gründe der Gasundichtigkeit umfassen einen Öffnungsfehler in dem Tankventil H201 oder dem Wasserstoffzufuhrventil H22 oder einen Bruch in den Reglern H9, H10 oder der Brenngaszuführungsleitung 31. Hierbei gibt ein Öffnungsfehler einen fehlerhaften Zustand an, in welchem das Ventil offen bleibt und nicht geschlossen werden kann.
  • Wenn dagegen die vorbestimmte Zeit t3 nach Schließen des Wasserstoffzufuhrventils H200 nicht verstrichen ist (S441; NEIN) oder die vorbestimmte Zeit t4 nach Schließen des Wasserstoffzufuhrventils H200 nicht verstrichen ist (S443; NEIN) oder die Druckdifferenz ΔP6 kleiner als der vorbestimmte Schwellendruck Pj15 ist (S445; NEIN), erlaubt der Steuerungsabschnitt 50 eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Niederdruckabschnitt (S447). Der Grund hierfür liegt darin, dass auch dann, wenn die vorbestimmte Zeit t3 oder t4 nach dem Schließen des Wasserstoffzufuhrventils H200 nicht verstrichen ist, eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Niederdruckabschnitt parallel zu der Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Hochdruckabschnitt durchgeführt werden kann, solange das Wasserstoffzufuhrventil H200 bereits geschlossen ist.
  • Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P61 auf oder unter den Solldruck P61A fällt (S448; JA), gibt dies an, dass der Druck in dem Niederdruckabschnitt einen vorteilhaften Wert zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit erreicht hat, und daher schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 (S449). Hierdurch wird der Niederdruckabschnitt in einen abgedichteten Zustand gebracht. Als nächstes wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob die erfassten Drücke der Drucksensoren P5, P11, die auf der stromabwärtigen Seite des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 angeordnet sind, jeweils auf oder unter vorbestimmte Drücke PjA2, PjA3 gefallen sind oder nicht (S450). Die vorbestimmten Drücke PjA2, PjA3 sind Drücke zum Bestimmen, ob das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 definitiv geschlossen ist oder nicht. Wenn die erfassten Drücke der Drucksensoren P5, P11 jeweils gleich oder niedriger als die vorbestimmten Drücke PjA2, PjA3 sind (S450; JA), wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t5 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 verstrichen ist oder nicht (S451), sodass eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Niederdruckabschnitt durchgeführt werden kann. Wenn die vorbestimmte Zeit t5 verstrichen ist (S451; JA), wird der erfasste Druck des Drucksensors P61 als P61 P gespeichert (S452). Dann wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t6 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 verstrichen ist oder nicht (S453), und wenn die vorbestimmte Zeit t6 verstrichen ist (S453; JA), wird eine Druckdifferenz (ein Druckminderungsspielraum) ΔP61 zwischen dem gespeicherten Druck P61 P und dem erfassten Druck des Drucksensors P61 berechnet (S454). Wenn hierbei die Druckdifferenz ΔP61 gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellendruck Pj16 ist (S455; JA), wird bestimmt, dass in dem Niederdruckabschnitt eine Gasundichtigkeit aufgetreten ist (S456). Mögliche Gründe der Gasundichtigkeit umfassen einen Öffnungsfehler in dem Wasserstoffzufuhrventil H22 oder dem Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 oder einen Bruch in der Brenngaszuführungsleitung 31 oder der Brenngasrezirkulationsleitung 32.
  • Wenn dagegen die vorbestimmte Zeit t5 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 nicht verstrichen ist (S451; NEIN) oder die vorbestimmte Zeit t6 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 nicht verstrichen ist (S453; NEIN) oder die Druckdifferenz ΔP61 kleiner als der vorbestimmte Schwellendruck Pj16 ist (S455; NEIN), erlaubt der Steuerungsabschnitt 50 eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Brennstoffzellenabschnitt (S457). Der Grund hierfür liegt darin, dass auch dann, wenn die vorbestimmte Zeit t6 oder t6 nach dem Schließen des Brennstoffzellenstapel-Einlassventils H21 nicht verstrichen ist, eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Brennstoffzellenabschnitt parallel mit der Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Niederdruckabschnitt durchgeführt werden kann, solange das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 bereits geschlossen ist.
  • Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P5 auf oder unter den Solldruck P5A fällt (S458; JA), gibt dies an, dass der Druck in dem Brennstoffzellenabschnitt einen vorteilhaften Wert zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit erreicht hat, und daher schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 (S459). Hierdurch wird der Brennstoffzellenabschnitt in einen abgedichteten Zustand gebracht. Als nächstes wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob der erfasste Druck des Drucksensors P10, der auf der stromabwärtigen Seite des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 angeordnet ist, jeweils auf oder unter einen vorbestimmten Druck PjA4 gefallen ist oder nicht (S460). Der vorbestimmte Druck PjA4 ist ein Druck zum Bestimmen, ob das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 tatsächlich geschlossen ist oder nicht. Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P10 gleich oder niedriger als der vorbestimmte Druck PjA4 ist (S460; JA), wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t7 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 verstrichen ist oder nicht (S461), sodass eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Brennstoffzellenabschnitt durchgeführt werden kann. Wenn die vorbestimmte Zeit t7 verstrichen ist (S461; JA), wird der erfasste Druck des Drucksensors P5 als P5P gespeichert (S462). Dann wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t8 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 verstrichen ist oder nicht (S463), und wenn die vorbestimmte Zeit t8 verstrichen ist (S463; JA), wird eine Druckdifferenz (ein Druckminderungsspielraum) ΔP5 zwischen dem gespeicherten Druck P5P und dem erfassten Druck des Drucksensors P5 berechnet (S464). Wenn hierbei die Druckdifferenz ΔP5 gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellendruck Pj17 ist (S465; JA), wird bestimmt, dass in dem Brennstoffzellenabschnitt eine Gasundichtigkeit aufgetreten ist (S466). Mögliche Gründe der Gasundichtigkeit umfassen einen Öffnungsfehler in dem Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 oder dem Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 oder einen Bruch in der Brenngaszuführungsleitung 31 oder der Brenngasrezirkulationsleitung 32.
  • Wenn dagegen die vorbestimmte Zeit t7 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 nicht verstrichen ist (S461; NEIN) oder die vorbestimmte Zeit t8 nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 nicht verstrichen ist (S463; NEIN) oder die Druckdifferenz ΔP5 kleiner als der vorbestimmte Schwellendruck Pj17 ist (S465; NEIN), erlaubt der Steuerungsabschnitt 50 eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt (S467). Der Grund hierfür liegt darin, dass auch dann, wenn die vorbestimmte Zeit t7 oder t8 nach dem Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22 nicht verstrichen ist, eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt parallel mit der Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Brennstoffzellenabschnitt durchgeführt werden kann, solange das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 bereits geschlossen ist.
  • Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P10 auf oder unter den Solldruck P10A fällt (S468; JA), gibt dies an, dass der Druck in dem Rezirkulationsabschnitt einen vorteilhaften Druck zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit erreicht hat, und daher verbietet der Steuerungsabschnitt 50 ein Öffnen und Schließen des Ablassventils H51 (S469). Hierdurch wird der Rezirkulationsabschnitt in einen abgedichteten Zustand gebracht. Um eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt durchzuführen, bestimmt der Steuerungsabschnitt 50, ob eine vorbestimmte Zeit t9 nach Verbieten des Öffnens und Schließens des Ablassventils H51 (oder nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22) verstrichen ist oder nicht (S470). Wenn die vorbestimmte Zeit t9 verstrichen ist (S470; JA), wird der erfasste Druck des Drucksensors P10 als P10P gespeichert (S471). Dann wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob eine vorbestimmte Zeit t10 nach Verbieten des Öffnens und Schließens des Ablassventils H51 (oder nach Schließen des Brennstoffzellenstapel-Auslassventils H22) verstrichen ist oder nicht (S472), und wenn die vorbestimmte Zeit t10 verstrichen ist (S472; JA), wird eine Druckdifferenz (ein Druckminderungsspielraum) ΔP10 zwischen dem gespeicherten Druck P10P und dem erfassten Druck des Drucksensors P10 berechnet (S473). Wenn hierbei die Druckdifferenz ΔP10 gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellendruck Pj18 ist (S474; JA), wird bestimmt, dass eine Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt aufgetreten ist (S475). Mögliche Gründe für die Gasundichtigkeit umfassen einen Öffnungsfehler in dem Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 oder dem Rückschlagventil H52 oder einen Bruch in der Brenngasrezirkulationsleitung 32. Wenn dagegen die Druckdifferenz ΔP10 kleiner als der vorbestimmte Schwellendruck Pj18 ist (S474; NEIN), wird bestimmt, dass in dem Rezirkulationsabschnitt keine Gasundichtigkeit aufgetreten ist, und die Bestimmung der Gasundichtigkeit wird beendet (S476).
  • 11 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitungsroutine zum Anhalten des Systems darstellt (S109). Wenn diese Routine aufgerufen wird, bestimmt der Steuerungsabschnitt 50, ob die Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt abgeschlossen ist oder nicht (S501). Wenn die Bestimmung einer Gasundichtigkeit in dem Rezirkulationsabschnitt abgeschlossen ist (S501; JA), öffnet der Steuerungsabschnitt 50 das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21 und das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 so, dass das verbleibende Brenngas in der Brenngaszuführungsleitung 31 und der Brenngasrezirkulationsleitung 32 zu der Brennstoffzelle 20 geleitet wird (S502). Gleichzeitig dreht der Steuerungsabschnitt 50 den Luftkompressor 40, um der Brennstoffzelle 20 Oxidationsgas zuzuführen. Das in die Brennstoffzelle 20 eingeleitete Brenngas wird durch Energieerzeugung verbraucht. Des weiteren lässt der Steuerungsabschnitt 50 das Brenngas durch Öffnen des Ablassventils H51 in geeigneten Zeitintervallen ab und reduziert hierdurch die Verunreinigungskonzentration des durch die Brennstoffzelle 20 hindurch zirkulierenden Brenngases. Es wird eine Bestimmung dahin vorgenommen, ob der erfasste Druck des Drucksensors P5 auf oder unter einem Solldruck P5AE gefallen ist oder nicht (S503). Als der Solldruck P5AE wird vorzugsweise ein Druck verwendet, bei welchem das Brenngas während eines Anhaltens des Systems nicht auf die Kathodenseite übertritt. Wenn der erfasste Druck des Drucksensors P5 auf oder unter den Solldruck P5AE gefallen ist (S503; JA), schließt der Steuerungsabschnitt 50 das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21, das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 und das Ablassventil H51 und hält den Luftkompressor 40 und die Wasserstoffpumpe 63 an, um die Energieerzeugung anzuhalten (S504).
  • 12 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsroutine eines anormalen Anhaltens darstellt (S111). Wenn in den vorstehend beschriebenen Gasundichtigkeitsbestimmungen (S102, S106, S108) bestimmt wird, dass eine Gasundichtigkeit aufgetreten ist (S210, S446, S456, S446, S475), wird die Verarbeitungsroutine zum anormalen Anhalten aufgerufen. Wenn diese Routine aufgerufen wird, schließt der Steuerungsabschnitt 50 alle in dem Brenngaszuführungssystem vorgesehenen Ventile, d. h., das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das Brennstoffzellenstapel-Einlassventil H21, das Brennstoffzellenstapel-Auslassventil H22 und das Ablassventil H51, und hält auch den Luftkompressor 40 und die Wasserstoffpumpe 63 an, sodass eine Energieerzeugung angehalten wird (S601).
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann der Druck in einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt nicht nur durch Verbrauchen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts vorhandenen Brenngases durch Energieerzeugung, sondern auch durch Ablassen des Brenngases nach außerhalb der Brenngaszuführungsleitung in einer kurzen Zeitdauer nahe an einen Solldruck gebracht werden, und daher kann eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt werden. Darüber hinaus können durch Ablassen des Brenngases Erhöhungen in der Verunreingungskonzentration des Brenngases unterdrückt werden und können demzufolge Abfälle in der Zellenspannung unterdrückt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Druck in einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt nicht nur durch Verbrauchen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases durch Energieerzeugung, sondern auch durch Ablassen des Brenngases nach außerhalb der Brenngaszuführungsleitung in einer kurzen Zeitdauer nahe an einen Solldruck gebracht werden und kann daher eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit in einer kurzen Zeitdauer und mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt werden. Darüber hinaus können durch Ablassen des Brenngases Erhöhungen in der Verunreinigungskonzentration des Brenngases unterdrückt werden und können demzufolge Abfälle in der Zellenspannung unterdrückt werden. Daher kann die vorliegende Erfindung in einem Brennstoffzellensystem mit solchen Anforderungen und als ein Verfahren zur Bestimmung einer Gasundichtigkeit für das Brennstoffzellensystem breit angewendet werden.

Claims (10)

  1. Brennstoffzellensystem (10), in welchem ein an einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eines Brenngaszuführungssystems (31, 32) vorhandenes Brenngas an einer Anode einer Brennstoffzelle (20) verbraucht wird, mit einer Steuerungseinrichtung (50) zum Durchführen einer Bestimmung einer Gasundichtigkeit auf der Grundlage eines Druckveränderungszustands des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts vorhandenen Brenngases und zum Steuern einer Ableitungseinrichtung (H51), um vor der Durchführung der Bestimmung einer Gasundichtigkeit einen Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Ablassen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) die Ableitungseinrichtung (H51) derart steuert, dass dann, wenn der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt aufgrund des Ablassens des Brenngases unter einen Solldruck (P6A, P61A, P5A, P10A) fällt, die Ableitungseinrichtung (H51) ein Ablassen des Brenngases einschränkt.
  2. Brennstoffzellensystem (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) die Ableitungseinrichtung (H51) derart steuert, dass sie eine Ablassmenge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases in Übereinstimmung mit einer Verbrauchsmenge des Brenngases verändert.
  3. Brennstoffzellensystem (10) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) einen erzeugten Strom der Brennstoffzelle (20) in Übereinstimmung mit der Verbrauchsmenge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases verändert.
  4. Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend eine Speicherungseinrichtung (54) zum Speichern einer durch die Brennstoffzelle (20) erzeugten Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungseinrichtung (H51) die Brenngasablassmenge in Übereinstimmung mit einer Lademenge der Speicherungseinrichtung (54) verändert.
  5. Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter aufweisend: eine Oxidationsgaszuführungseinrichtung (40, 41) zum Zuführen eines Oxidationsgases an eine Kathode der Brennstoffzelle (20); und einen Verdünner (64) zum Mischen und Verdünnen eines von der Brennstoffzelle (20) abgegebenen Kathodenabgases und des durch die Ableitungseinrichtung (H51) abgelassenen Brenngases, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsgaszuführungseinrichtung (40, 41) eine Oxidationsgaszufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Ablassmenge des aus der Ableitungseinrichtung (H51) abgelassenen Brenngases modifiziert.
  6. Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter aufweisend einen Brenngassensor zum Erfassen einer Brenngasundichtigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die jedes Mal aus der Ableitungseinrichtung (H51) abgelassene Brenngasableitungsmenge innerhalb eines Undichtigkeitserfassungsschwellenbereichs des Brenngassensors liegt.
  7. Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt ein im wesentlichen abgedichteter Raum ist, der durch Schließen eines in dem Brenngaszuführungssystem angeordneten Ventils (H200, H21, H22, H51) ausgebildet ist, und die Steuerungseinrichtung (50) (50) die Gasundichtigkeitsbestimmung durchführt, nachdem das Ventil (H200, H21, H22, H51) geschlossen ist und eine zur Stabilisierung des Drucks in dem im wesentlichen abgedichteten Raum erforderliche Zeit verstrichen ist.
  8. Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungseinrichtung (H51) ein in einer Anodenabgasströmungsleitung (33) zum Ableiten eines von der Brennstoffzelle (20) abgegebenen Wasserstoffabgases nach außerhalb des Systems angeordnetes Ablassventil (H51) ist.
  9. Verfahren zum Bestimmen einer Gasundichtigkeit für ein Brennstoffzellensystem (10), in welchem ein an einem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt eines Brenngaszuführungssystems (31, 32) vorhandenes Brenngas an einer Anode einer Brennstoffzelle (20) verbraucht wird, eine Bestimmung einer Gasundichtigkeit auf der Grundlage eines Druckveränderungszustands des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases durchgeführt wird, und vor der Durchführung der Bestimmung einer Gasundichtigkeit ein Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt durch Ablassen des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitts vorhandenen Brenngases nach außerhalb des Brenngaszuführungssystems (31, 32) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Druck an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt aufgrund eines Ablassens des Brenngases unter einen Solldruck (P6A, P61A, P5A, P10A) fällt, ein Ablassen des Brenngases eingeschränkt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablassmenge des an dem Gasundichtigkeitserfassungsabschnitt vorhandenen Brenngases in Übereinstimmung mit einer Verbrauchsmenge des Brenngases verändert wird.
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