DE112006001778T5 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Schätzen einer Stickstoffkonzentration auf einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Schätzen einer Stickstoffkonzentration auf einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle Download PDF

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Abstract

Brennstoffzellensystem, bei dem eine Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration von Stickstoff in einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle anzeigt, auf der Basis einer Temperatur eines Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, zu der ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, eines Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und einer Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, geschätzt wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Schätzen der Stickstoffkonzentration auf einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbesserung einer Technologie zum Messen oder Schätzen der Konzentration des Stickstoffs, der in einer Brennstoffelektrode (Anode) (auf die in der vorliegenden Beschreibung ferner als „Anodenstickstoffkonzentration" Bezug genommen ist) anwesend ist, durch Übertragen eines Stickstoffs von einer Luftelektrode (Kathode) zu der Brennstoffelektrode durch eine Elektrolytmembran.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Eines der Probleme eines Brennstoffzellensystems besteht darin, wie eine Reduzierung der Lebensdauer des Brennstoffzellensystems zu verhindern ist, die durch einen Betrieb, der durchgeführt wird, wenn sich die Verunreinigungskonzentration in der Brennstoffelektrode (Anode) erhöht, bewirkt wird.
  • Als eine Technologie zum Lösen eines solchen Problems hat es herkömmlicherweise eine Technologie eines Erhalten der Differenz zwischen einer Stapeltemperatur und einer Umgebungstemperatur, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und der Differenz zwischen der Stapeltemperatur und der Umgebungstemperatur, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird, eines Schätzens der Menge der Zeit, die verstrichen ist, seit der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wurde, sowie der Konzentration des Stickstoffs, der von einer Luftelektrode (Kathode) zu einer Anode über eine Elektrolytmembran übertragen wurde, auf der Basis eines Temperaturverhältnisses (Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird/Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird) und eines Begrenzens einer Ausgangsleistung eines Brennstoffzellenstapels gemäß der Stickstoffkonzentration gegeben (siehe beispielsweise die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-172026 ). Diese Technologie ist fähig, das Auftreten einer übermäßigen Energieerzeugung bei einem Zustand, bei dem die Verunreinigungskonzentration in der Anode hoch ist, zu verhindern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Selbst wenn die Stickstoffkonzentration geschätzt wird, um, wie im Vorhergehenden beschrieben, die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels zu begrenzen, ist es jedoch bei manchen Fällen schwierig, die Stickstoffkonzentration, wie bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Betriebssteuerverfahren, auf der Basis des Temperaturverhältnisses (Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird/Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird) genau zu schätzen. Bei einem solchen Schätzungsverfahren wird, wenn die Stickstoffkonzentration als höher als ein wahrer Wert (ein tatsächlicher Wert der Stickstoffkonzentration) geschätzt wird, die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels übermäßig begrenzt, und wenn die Stickstoffkonzentration andererseits als niedriger als der wahre Wert geschätzt wird, wird der Ausgangsleistung des Stapels erlaubt, mindestens eine Nennausgangsleistung zu sein, wodurch ein Energieerzeugungsausfall aufgrund eines unzureichenden Wasserstoffs und schließlich eine Reduzierung der Lebensdauer der Brennstoffzelle bewirkt werden. Eine Technologie, die fähig ist, die Anodenstickstoffkonzentration genauer zu schätzen, ist daher gewünscht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das fähig ist, die Stickstoffkonzentration in einem Brennstoffzellenstapel genau zu schätzen und dadurch zu verhindern, dass die Lebensdauer des Brennstoffzellensystems durch den Betrieb, der durchgeführt wird, wenn sich die Verunreinigungskonzentration in der Anode erhöht, reduziert wird, und ein Verfahren zum Schätzen der Stickstoffkonzentration auf der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle zu schaffen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Inhalt der im Vorhergehenden beschriebenen herkömmlichen Technologie untersucht. Bei dem Fall des vorhergehenden Verfahrens wird beispielsweise die Stickstoffkonzentration basierend auf lediglich dem Temperaturverhältnis (Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird/Temperaturdifferenz, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird) geschätzt, jedoch nicht nur das Temperaturverhältnis, sondern auch die Stapeltemperatur, ein Druck in einer Brennstoffelektrode (auf den in der vorliegenden Beschreibung ferner als „Anodendruck" Bezug genommen ist), ein Druck in einer Luftelektrode (auf den in der vorliegenden Beschreibung ferner als „Kathodendruck" Bezug genommen ist), eine Standzeit (d. h. ein Zeitraum zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird), ein Querleck, eine Verschlechterung einer Elektrolytmembran und dergleichen werden jedoch als die Faktoren, die die Stickstoffkonzentration bei einem tatsächlichen Brennstoffzellensystem beeinflussen, betrachtet. Als ein Resultat von wiederholten Untersuchungen haben ferner die Erfinder einen Befund erreicht, dass ein genauerer geschätzter Wert oder ein geschätzter Wert, der nahe zu einem wahren Wert liegt, durch Schätzen der Stickstoffkonzentration auf der Brennstoffelektrode, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestartet wird, auf der Basis der Stapeltemperatur, eines Anodendrucks (eines Drucks in der Brennstoffelektrode) und des Zeitraums, in dem die Brennstoffzelle stehen gelassen wird, erhalten werden kann.
  • Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung basiert auf dem vorhergehenden Befund und soll eine Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration eines Stickstoffs in einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle anzeigt, auf der Basis der Temperatur eines Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, eines Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und einer Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, schätzen. Bei dem Verfahren zum Schätzen der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in der Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration eines Stickstoffs in der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle anzeigt, auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, eines Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und der Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, geschätzt.
  • Bei einem solchen Brennstoffzellensystem und einem solchen Verfahren zum Schätzen einer Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einer Brennstoffzelle kann, wenn die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode geschätzt wird, durch Durchführen einer Schätzung unter Berücksichtigung von und basierend auf einer Stapeltemperatur, einem Druck in der Brennstoffelektrode (einem Anodendruck) und einer Standzeit, die die Faktoren sind, die die Stickstoffkonzentration in einem tatsächlichen Brennstoffzellensystem beeinflussen, ein Wert, der zu einem wahren Wert (einem tatsächlichen Wert der Stickstoffkonzentration) nahe liegt, erhalten werden. Das Brennstoffzellensystem und das Schätzungsverfahren der vorliegenden Erfindung können daher das Auftreten der Probleme, dass eine Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels übermäßig begrenzt wird, wodurch eine Verschlechterung einer Beschleunigungsleistung bewirkt wird, oder dass einer Ausgangsleistung des Stapels erlaubt wird, mindestens die Leistungsfähigkeit derselben zu haben, wodurch ein Energieerzeugungsausfall bewirkt wird, verhindern. Das Brennstoffzellensystem und das Schätzungsverfahren der vorliegenden Erfindung können ferner eine Reduzierung der Lebensdauer des Brennstoffzellensystems verhindern.
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung hat ferner eine Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines Brennstoffzellenstapels, eine Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Drucks der Brennstoffelektrode und eine Standzeit-Messeinrichtung zum Messen der Standzeit. Gemäß diesem Brennstoffzellensystem kann die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration durch Verwenden der Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines Brennstoffzellenstapels, der Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Drucks der Brennstoffelektrode und der Standzeit-Messeinrichtung zum Messen der Standzeit genauer geschätzt werden.
  • Bei diesem Fall ist bevorzugt, dass die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und auf der Basis einer Abbildung geschätzt wird, die die Beziehung zwischen einer Standzeit, in der der Brennstoffzellenstapel stehen gelassen ist, und dem Druck der Brennstoffelektrode, wenn die Temperatur des Brennstoffzellenstapels die im Vorhergehenden erwähnte Temperatur ist, darstellt. Die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration kann demgemäß genauer geschätzt werden.
  • Als die Abbildung sind eine erste Abbildung, die die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem ersten Konzentrationszustand ist, und eine zweite Abbildung, die die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem Zustand ist, bei dem die Konzentration höher als die bei dem ersten Konzentrationszustand ist, darstellt. Wenn die Standzeit kürzer als ein Zeitraum ist, in dem der Druck in der Brennstoffelektrode einen Minimalwert erreicht, wird bevorzugt, dass die erste Abbildung verwendet wird, um die Brennstoffelektroden- Stickstoffkonzentration zu schätzen. Wenn die Standzeit andererseits länger als der Zeitraum ist, in dem der Druck in der Brennstoffelektrode den Minimalwert erreicht, wird bevorzugt, dass die zweite Abbildung verwendet wird, um die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu schätzen. Gemäß diesem Brennstoffzellensystem werden die erste Abbildung und die zweite Abbildung gemäß der Menge (Länge) der Standzeit getrennt angewandt, wobei die erste Abbildung die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem Zustand einer niedrigen Konzentration ist, darstellt, und die zweite Abbildung die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem Zustand einer hohen Konzentration ist, darstellt. Die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration kann daher genauer geschätzt werden.
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung hat ferner eine Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden, ob ein Zeitraum, der durch die Standzeit-Messeinrichtung gemessen wird, gelöscht wird oder nicht, wobei, wenn entschieden wird, dass der gemessene Zeitraum gelöscht wird, die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration als ein Maximalwert in der Abbildung genommen wird. Ein kleinerer Wert als der wahre Wert der Anodenstickstoffkonzentration kann demgemäß geschätzt werden, und es kann verhindert werden, dass ein Energieerzeugungsausfall, der durch einen unzureichenden Wasserstoff bewirkt wird, auftritt.
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung hat außerdem ferner eine Speichereinrichtung zum Speichern der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, wobei von einem gespeicherten Wert der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb gestoppt wird, und dem geschätzten Wert der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb neu gestartet wird, ein größerer Wert benutzt wird. Wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, wenn die Anodenstickstoffkonzentration hoch ist, und dann unmittelbar danach neu gestartet wird, wird beispielsweise ein niedrigerer Wert als der wahre Wert geschätzt, obwohl die Anodenstickstoffkonzentration nicht niedrig genug ist, und ein Energieerzeugungsausfall kann folglich aufgrund eines unzureichenden Wasserstoffs auftreten. Die vorliegende Erfindung kann jedoch eine solche Situation verhindern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockbild eines Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung, das ein Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems zeigt;
  • 2 ist eine Abbildung, die Schwankungen des Anodendrucks und der Anodenstickstoffkonzentration hinsichtlich einer Standzeit bei einem Fall, bei dem die Stapeltemperatur 65 °C ist, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt ist, darstellt; und
  • 3 ist ein Diagramm, das einen Fluss einer Schätzung der Anodenstickstoffkonzentration bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • Die Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf ein in den Figuren gezeigtes Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben.
  • 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei einem Brennstoffzellensystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration eines Stickstoffs in einer Brennstoffelektrode eines Brennstoffzellenstapels 20 (z. B. eines Stickstoffs, der von einer Kathode (Luftelektrode) zu einer Anode (Brennstoffelektrode) durch eine Elektrolytmembran übertragen wird) anzeigt, basierend auf der Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, dem Druck der Anode zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und einer Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, geschätzt. Die Gesamtübersicht des Brennstoffzellensystems 10 ist im Folgenden zuerst beschrieben, und es ist dann eine Konfiguration zum Schätzen der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration beschrieben.
  • Die Konfiguration des Brennstoffzellensystems 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist als Nächstes beschrieben. Es sei bemerkt, dass die Brennstoffzelle im Folgenden manchmal mit „BZ" bezeichnet ist. 1 zeigt eine schematische Konfiguration des Brennstoffzellensystems 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Es ist hier ein Beispiel, bei dem das Brennstoffzellensystem 10 als ein eingebautes Energieerzeugungssystem für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (engl.: fuel-cell hybrid vehicle; FCHV) verwendet wird, beschrieben, es ist jedoch selbstverständlich, dass das Brennstoffzellensystem 10 als ein Energieerzeugungssystem oder dergleichen, das in verschiedenen bewegbaren Körpern (z. B. einem Schiff, einem Luftfahrzeug etc.) angebracht ist, verwendet sein kann. Der Brennstoffzellen-Zellenstapel (auf den im Folgenden ferner als „Brennstoffzellenstapel" oder einfach „Stapel" Bezug genommen ist) 20 hat eine Stapel-Struktur mit einer Mehrzahl von einzelnen Zellen, die in Reihe gestapelt sind, und ist durch beispielsweise eine Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle und dergleichen gebildet.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ferner ein Brennstoffgaszirkulationszufuhrsystem und ein Oxidgaszufuhrsystem, die mit dem Brennstoffzellenstapel 20 verbunden sind. Das Brennstoffgaszirkulationszufuhrsystem des Brennstoffzellenstapels 20 weist eine Brennstoffgaszufuhrquelle 30, einen Brennstoffgaszufuhrweg 31, den Brennstoffzellenstapel 20, einen Brennstoffgaszirkulationsweg 32 und einen Anodenabgasflussweg 33 auf (siehe 1).
  • Die Brennstoffgaszufuhrquelle 30 ist durch eine Wasserstoffspeicherquelle, wie beispielsweise einen Hochdruckwasserstofftank, einen Wasserstoffspeichertank oder dergleichen gebildet. Der Brennstoffgaszufuhrweg 31 ist ein Gasflussweg zum Führen eines Brennstoffgases, das von der Brennstoffgaszufuhrquelle 30 emittiert wird, zu der Anode (Brennstoffelektrode) des Brennstoffzellenstapels 20, in dem ein Tankventil H201, ein Hochdruckregler H9, ein Niedrigdruckregler H10, ein Wasserstoffzufuhrventil H200 und ein BZ-Einlassventil H21 von stromaufwärts zu stromabwärts des Gasflusswegs angeordnet sind. Das Brennstoffgas, das zu einem hohen Druck komprimiert ist, wird einer Druckreduzierung durch den Hochdruckregler H9, um einen mittleren Druck zu haben, unterworfen und wird ferner einer Druckreduzierung durch den Niedrigdruckregler H10, um einen niedrigen Druck (einen normalen Betriebsdruck) zu haben, unterworfen.
  • Der Brennstoffgaszirkulationsweg 32 ist ein Rückgasflussweg zum Bewirken, dass ein nicht umgewandeltes Brennstoffgas zu dem Brennstoffzellenstapel 20 zurückfließt, in dem ein BZ-Auslassventil H22, eine Wasserstoffpumpe 63 und ein Rückschlagventil H52 von stromaufwärts zu stromabwärts des Gasflusswegs angeordnet sind. Ein nicht umgewandeltes Niedrigdruck-Brennstoffgas, das von dem Brennstoffzellenstapel 20 entladen wird, wird durch die Wasserstoffpumpe 63 geeignet mit Druck beaufschlagt und wird zu dem Brennstoffgaszufuhrweg 31 geführt. Das Rückschlagventil H52 verhindert, dass das Brennstoffgas zu dem Brennstoffgaszirkulationsweg 32 von dem Brennstoffgaszufuhrweg 31 zurückfließt. Der Anodenabgasflussweg 33, der in der Mitte des Brennstoffgaszirkulationswegs 32 geteilt ist, ist außerdem ein Gasflussweg zum Entladen eines Wasserstoffabgases, das von dem Brennstoffzellenstapel 20 entladen wird, zu dem Äußeren des Systems, in dem ein Spülventil H51 angeordnet ist.
  • Es sei bemerkt, dass das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das BZ-Einlassventil H21, das BZ-Auslassventil H22 und das Spülventil H51 das Brennstoffgas jedem der Gasflusswege 31 bis 33 oder dem Brennstoffzellenstapel 20 zuführen oder Absperrventile zum Absperren eines Flusses des Brennstoffgases sind und durch beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil gebildet sind. Als ein solches elektromagnetisches Ventil ist beispielsweise ein Ein-Aus-Ventil oder ein lineares Ventil, das den Grad der Ventilöffnung mittels einer PWM-Steuerung linear anpassen kann, passend.
  • Das Oxidgaszufuhrsystem des Brennstoffzellenstapels 20 weist einen Luftkompressor (eine Oxidgaszufuhrquelle) 40, einen Oxidgasflussweg 41 und einen Kathodenabgasflussweg 42 auf. Es sei bemerkt, dass der Luftkompressor 40 die Luft, die aus der Atmosphäre über einen Luftfilter 61 aufgenommen wird, komprimiert und die komprimierte Luft als ein Oxidgas der Kathode (Luftelektrode) des Brennstoffzellenstapels 20 zuführt. Das Sauerstoffabgas, das nach einem Beitragen zu einer Zellreaktion des Brennstoffzellenstapels 20 erhalten wird, fließt durch den Kathodenabgasflussweg 42 und wird zu dem Äußeren des Systems entladen. Dieses Sauerstoffflussgas enthält eine Feuchtigkeit, die durch die Zellreaktion des Brennstoffzellenstapels 20 erzeugt wird, und ist daher in einem Zustand einer hohen Feuchte. Ein Befeuchtungsmodul 62 tauscht die Feuchtigkeit zwischen dem Oxidgas, das durch den Oxidgasflussweg 41 fließt und in einem Zustand einer niedrigen Feuchte ist, und dem Sauerstoffabgas aus, das durch den Kathodenabgasflussweg 42 fließt und in einem Zustand einer hohen Feuchte ist, und befeuchtet geeignet das Oxidgas, das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird. Der Gegendruck des Oxidgases, das durch den Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird, wird durch ein Druckstellventil A4, das in der Nähe eines Kathodenauslasses des Kathodenabgasflussweges 42 angeordnet ist, angepasst. Der Kathodenabgasflussweg 42 ist mit einem Verdünner 64 stromabwärts von dem Kathodenabgasflussweg 42 verbunden. Der Anodenabgasflussweg 33 ist ferner mit dem Verdünner 64 stromabwärts von dem Anodenabgasflussweg 33 verbunden, so dass das Wasserstoffabgas gemischt und verdünnt und mit dem Oxidgas gemischt wird und danach zu dem Äußeren des Systems entladen wird.
  • Ein Teil einer Gleichstromleistung, die in dem Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt wird, wird einer Druckreduzierung durch einen Gleich/Gleich-Wandler 53 unterworfen und in eine Batterie (eine Sekundärbatterie) 54 geladen. Ein Traktionswechselrichter 51 und ein Hilfswechselrichter 52 wandeln den Gleichstrom, der von dem Brennstoffzellenstapel 20 und/oder der Batterie 54 zugeführt wird, in eine Wechselstromleistung um und führen die Wechselstromleistung einem Traktionsmotor M3 und einem Hilfsmotor M4 zu. Nebenbei bemerkt steht der Hilfsmotor M4 zusammengefasst für einen Motor M2, der die im Folgenden beschriebene Wasserstoffzirkulationspumpe 63 antreibt, und einen Motor M1, der den Luftkompressor 40 antreibt, und kann daher als der Motor M1 oder als der Motor M2 funktionieren. Es sei bemerkt, dass im Folgenden auf denjenigen, der durch den Brennstoffzellenstapel 20 oder/und die Batterie 54 angetrieben wird, allgemein als „Last" Bezug genommen ist.
  • Ein Steuerabschnitt 50 erhält eine für das System erforderliche Leistung (eine Summe einer Fahrzeugfahrleistung und einer Hilfsleistung) auf der Basis einer Beschleunigungsöffnung, die durch einen Beschleunigungssensor 55 erfasst wird, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 erfasst wird, und steuert das System derart, dass der Brennstoffzellenstapel 20 einer Zielleistung entspricht. Der Steuerabschnitt 50 passt insbesondere die Zahl der Drehungen des Motors M1 an, der den Luftkompressor 40 antreibt, um die Menge des zugeführten Oxidgases anzupassen, und passt gleichzeitig die Zahl der Drehungen des Motors M2 an, der die Wasserstoffpumpe 63 antreibt, um die Menge des zugeführten Brennstoffgases anzupassen. Der Steuerabschnitt 50 steuert außerdem den Gleich/Gleich-Wandler 53, um einen Betriebspunkt (eine Ausgangsspannung, einen Ausgangsstrom) des Brennstoffzellenstapels 20 anzupassen, so dass eine Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20 der Zielleistung entspricht.
  • Drucksensoren (Zustandserfassungseinrichtungen) P6, P7, P9, P61, P5, P10, P11 zum Erfassen des Drucks des Brennstoffgases und Temperatursensoren (Zustandserfassungseinrichtungen) T6, T7, T9, T61, T5, T10 zum Erfassen der Temperatur des Brennstoffgases sind in sowohl einem Hochdruckabschnitt (einem Abschnitt zwischen dem Tankventil H201 und dem Wasserstoffzufuhrventil H200), einem Niedrigdruckabschnitt (Wasserstoffzufuhrventil H200 bis BZ-Einlassventil H21), einem BZ-Abschnitt (Stapel-Einlassventil H21 bis BZ-Auslassventil H22) und einem Zirkulationsabschnitt (BZ-Auslassventil H22 bis Rückschlagventil H52) angeordnet. Um die Rolle, die durch jeden Drucksensor gespielt wird, detailliert zu beschreiben, erfasst der Drucksensor P6 einen Brennstoffgaszufuhrdruck der Brennstoffgaszufuhrquelle 30. Der Drucksensor P7 erfasst einen Sekundärdruck des Hochdruckstellers H9. Der Drucksensor P9 erfasst einen Sekundärdruck des Niedrigdruckstellers H10. Der Drucksensor P61 erfasst einen Druck eines Niedrigdruckabschnitts des Brennstoffgaszufuhrwegs 31. Der Drucksensor P5 erfasst einen Druck eines Stapel-Einlasses. Der Drucksensor P10 erfasst einen Druck auf einer Eingangstorseite (Stromaufwärtsseite) der Wasserstoffzirkulationspumpe 63. Der Drucksensor P11 erfasst einen Druck auf eine Auslasstorseite (Stromabwärtsseite) der Wasserstoffzirkulationspumpe 63.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird bei dem Brennstoffzellensystem 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Anodenstickstoffkonzentration in dem Brennstoffzellenstapel 20 (die die Konzentration des Stickstoffs in der Anode, der von der Kathode zu der Anode durch eine Elektrolytmembran in dem Brennstoffzellenstapel 20 übertragen wird, umfasst) geschätzt, und als ein Beispiel zum Realisieren dieser Schätzung weist das Brennstoffzellensystem 10 eine Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung 11 zum Erfassen einer Stapeltemperatur einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung P5 zum Erfassen eines Drucks der Anode (Brennstoffelektrode), eine Standzeit-Messeinrichtung 12 zum Messen einer Standzeit und eine ECU 13 auf (siehe 1). Die Details der Konfiguration zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration und ein Verfahren zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration mittels dieser Konfiguration sind im Folgenden beschrieben (siehe 1 und dergleichen). Es sei bemerkt, dass die Anodenstickstoffkonzentration dazu tendiert, sich während eines Zeitraums, in dem kein Gas durch die Anode fließt, d. h. während eines Zeitraums, in dem ein Betrieb der Brennstoffzelle 10 gestoppt ist, zu erhöhen. Es ist daher bevorzugt, dass Ausgangsleistungen des Brennstoffzellenstapels 20 begrenzt sind, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle 10 gestartet wird.
  • Die Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung 11 ist eine Einrichtung zum Erfassen einer Stapeltemperatur der Brennstoffzelle, d. h. einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20, und ist durch einen Abschnitt zum Messen der Temperatur und einen Abschnitt zum Übertragen von Informationen über die gemessene Temperatur gebildet. Die Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist beispielsweise vorgesehen, um eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 zu erfassen und Daten, die auf die erfasste Temperatur bezogen sind, zu der ECU 13 zu übertragen (siehe 1).
  • Die Standzeit-Messeinrichtung 12 ist eine Einrichtung zum Messen eines Zeitraums, in dem der Brennstoffzellenstapel 20 stehen gelassen wird, d. h. eines Zeitraums zwischen dem, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und ist durch beispielsweise einen Zeitgeber gebildet. Die Standzeit-Messeinrichtung 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit der ECU 13 verbunden (siehe 1) und ist vorgesehen, um ein Befehlssignal von der ECU 13 zu empfangen, um ein Messen einer Standzeit zu starten, und ferner ein Befehlssignal von der ECU 13 zu empfangen, um die Messung zu beenden. Es sei bemerkt, dass die Standzeit-Messeinrichtung 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Zeitraum zwischen dem, wenn ein Zündschalter für den gestoppten Brennstoffzellenstapel 20 eingeschaltet wird, und dem, wenn ein Betrieb des Brennstoffzellenstapels 20 in dem Zündung-EIN-Zustand gestartet wird, (eine Zündung-EIN-Dauer) messen kann.
  • Die Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung P5 dient zum Erfassen eines Drucks in der Brennstoffelektrode (Anode) und ist durch beispielsweise einen Druckmesser gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung P5 in dem Niedrigdruckabschnitt des Brennstoffgaszufuhrwegs 31, d. h. dem Abschnitt zwischen dem BZ-Einlassventil H21 und dem Brennstoffzellenstapel 20, angeordnet (siehe 1). Die Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung P5 ist ferner mit der ECU 13 verbunden, um Daten, die auf einen erfassten Druck bezogen sind, zu der ECU 13 zu übertragen.
  • Die ECU 13 ist eine Steuereinrichtung, die durch eine elektrische Steuereinheit (engl.: electric control unit) gebildet ist. Die ECU 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit der im Vorhergehenden beschriebenen Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung 11, der Standzeit-Messeinrichtung 12 und der Brennelektrodendruck-Erfassungseinrichtung P5 verbunden, erfasst die Daten, die auf eine Stapeltemperatur, eine Standzeit und einen Brennstoffelektrodendruck (Anodendruck) bezogen sind, und schätzt die Anodenstickstoffkonzentration (die die Konzentration des Stickstoffs, der von der Kathode zu der Anode durch eine Elektrolytmembran übertragen wird, umfasst) auf der Basis der erfassten Daten. Es sei bemerkt, dass, obwohl in 1 nicht besonders detailliert gezeigt, die ECU 13 ferner mit dem Steuerabschnitt 50 verbunden ist, und Ausgangsleistungen des Brennstoffzellenstapels 20 werden, wenn notwendig, gemäß der geschätzten Anodenstickstoffkonzentration begrenzt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist außerdem eine Abbildung vorbereitet, die die Beziehung zwischen einer Standzeit und einem Anodendruck in der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt ist, darstellt, und die Anodenstickstoffkonzentration wird basierend auf dieser Abbildung geschätzt. Es sind insbesondere, wie in 2 gezeigt ist, tatsächliche Maschinendaten vorbereitet, d. h. eine Abbildung, die Schwankungen des Anodendrucks und der Anodenstickstoffkonzentration hinsichtlich einer Standzeit bei einem Fall, bei dem die Stapeltemperatur 65 °C ist, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, darstellt, und die Anodenstickstoffkonzentration wird basierend auf dieser Abbildung geschätzt. Nebenbei bemerkt zeigt ♦ (schwarze rautenförmige Markierung) eine Anodenstickstoffkonzentration (Knz_N2, die Einheit ist %) an, und × zeigt einen Anodendruck (Drk_Bze, die Einheit ist kPaA) an. Wie in der Figur gezeigt ist, zeigt ein Wert des Anodendrucks, der durch × angezeigt ist, (Drk_Bze) eine Änderung, derart, dass sich der Wert drastisch verringert, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle einmal gestoppt ist, und sich nach Erreichen des Minimalwerts, d. h. der Spitze eines negativen Drucks zu einer verstrichenen Zeit T1 (annähernd über 80 kPaA bei dem Fall der in 2 gezeigten tatsächlichen Maschinendaten) allmählich erhöht (es sei bemerkt, dass der negative Druck hier auf einem Atmosphärendruck basiert). Die Anodenstickstoffkonzentration, die durch ♦ angezeigt ist, (Knz_N2) zeigt andererseits eine Änderung, derart, dass sich die Anodenstickstoffkonzentration bis zur Hälfte weiterhin erhöht und danach gleichmäßig konvergiert.
  • Es gibt hier beispielsweise auf der Basis eines bestimmten Drucks p (siehe 2) bei der Standzeit, die einem Druck p entspricht, zwei Typen von Zeiträumen, T0 und T2 (d. h. zwei Typen von unterschiedlichen Standzeiten), wie in der Figur deutlich gezeigt ist. Bei diesem Fall kann, wenn die Anodenstickstoffkonzentration (Knz_N2) zu der Zeit (T0 in 2) vor der Zeit T1, zu der der Anodendruck die Spitze eines negativen Drucks erreicht, als ein geschätzter Wert genommen wird, da dieser Wert in der Mitte eines Erhöhens ist und immer noch ein kleiner Wert ist, ein Fehler erzeugt werden, und eine geeignete Steuerung wird nicht durchgeführt. Bei diesem Fall ist es als ein Mittel zum Verhindern des Auftretens eines solchen Fehlers möglich, ein Mittel zum Nehmen der Anodenstickstoffkonzentration (Knz_N2) zu dem Zeitpunkt nach der Zeit T1 (der verstrichenen Zeit T2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), zu dem der Anodendruck den Minimalwert (die Spitze des negativen Drucks) erreicht, als einen geschätzten Wert zu nehmen, das vorliegende Ausführungsbeispiel nimmt jedoch ein Mittel, das sich von dem im Vorhergehenden erwähnten Mittel unterscheidet. Bei dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei dem eine Standzeit ebenfalls gemessen wird, wird insbesondere ohne weiteres entschieden, ob die Standzeit, die durch die Standzeit-Messeinrichtung 12 gemessen wird, gemäß der Abbildung, die durch die tatsächlichen Maschinendaten gebildet ist (2), vor der Zeit T1 (Zeit, zu der der Anodendruck die Spitze des negativen Drucks erreicht) oder nach T1 ist. Der geschätzte Wert der Anodenstickstoffkonzentration wird folglich nach Durchführen einer solchen Entscheidung erhalten. Bei diesem Fall wird, da der geschätzte Wert in einem Zustand vor T1 nicht erhalten wird, d. h., der geschätzte Wert wird nicht erhalten, wenn die Anodenstickstoffkonzentration in einem sogenannten Zustand einer niedrigen Stickstoffkonzentration ist, bei dem sich die Anodenstickstoffkonzentration noch nicht ausreichend erhöht, kein Fehler erzeugt. Wenn die Anodenstickstoffkonzentration als der geschätzte Wert genommen wird, bevor sich die Anodenstickstoffkonzentration ausreichend erhöht, wird beispielsweise der Brennstoffzelle eine nicht notwendige Ausgangsleistungsgrenze auferlegt, bei dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei dem eine genaue Schätzung der Anodenstickstoffkonzentration wie im Vorhergehenden beschrieben durchgeführt wird, wird jedoch eine solche nicht notwendige Ausgangsleistungsgrenze nicht auferlegt. Es wird daher verhindert, dass eine Schätzung einer fehlerhaften Anodenstickstoffkonzentration auftritt, wenn die Brennstoffzelle für einen kurzen Zeitraum stehen gelassen wird und danach ein Betrieb derselben neu gestartet wird, die Ausgangsleistungen des Brennstoffzellenstapels können geeigneter begrenzt werden, und eine Verschlechterung der Beschleunigungsleistung, die nach Stehenlassen der Brennstoffzelle für einen kurzen Zeitraum bewirkt wird, kann verbessert werden.
  • Ein Fluss zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Nächstes im Folgenden unter Bezugnahme auf ein Diagramm (siehe 3) beschrieben.
  • Der Fluss des Schätzens der Anodenstickstoffkonzentration bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zuallererst durch Stoppen des Betriebs der Brennstoffzelle durch Abschalten der Zündung (ZG_AUS) gestartet (Schritt 1). Wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, wird die Temperatur des Brennstoffzellenstapels (thm_Bz_Zgaus) zu dem Zeitpunkt, wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, durch die Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung 11 erfasst, und die erfasste Temperatur wird in der ECU 13 gespeichert (Schritt 2). Eine Messung einer Standzeit (t_stehenlassen) wird ferner gestartet (Schritt 3). Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, (Zustand ZG_EIN, der als ein Schritt 4 angezeigt ist), werden eine ZG_EIN-Messungszeit (t_Zgein) und die Zeit, bis zu der der Zündschalter eingeschaltet wird und der Brennstoffzellenstapel 20 gestartet wird, gemessen (Schritt 5).
  • Wenn die gestoppte Brennstoffzelle neu gestartet wird (ST_EIN, der bei einem Schritt 6 angezeigt ist), wird als Nächstes ein Anodendruck (DrkH2_Bz_v) vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck erfasst (Schritt 7). Die Gesamtstandzeit TR, d. h. der Gesamtzeitraum der im Vorhergehenden erwähnten „Standzeit (t_stehenlassen)" und die „ZG_EIN-Dauer (t_Zgein)", wird folglich berechnet (TR = t_stehenlassen + t_Zgein) (Schritt 8).
  • Es wird dann auf der Basis eines Resultats einer Berechnung bestimmt, ob die Gesamtstandzeit TR länger oder kürzer als die Standzeit T1 ist, d. h., ob der Zeitpunkt, zu dem der Brennstoffzellenstapel 20 neu gestartet wird, vor oder nach der Zeit ist, zu der der Anodendruck die Spitze des negativen Drucks erreicht. Mit anderen Worten wird die Größe der Gesamtstandzeit TR und der Standzeit T1 bestimmt (Schritt 9), und wenn der Zeitraum T1 größer als die Gesamtstandzeit TR ist (TR < T1), wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle gestartet wird, bevor der Anodendruck die Spitze des negativen Drucks erreicht, und das Verfahren geht zu einem Schritt 10 über. Bei diesem Schritt 10 wird auf eine Abbildung, die die Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck darstellt, Bezug genommen, um die Anodenstickstoffkonzentration (knzN2_tmp) vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck zu berechnen (Schritt 10).
  • Es sei bemerkt, dass die Abbildung, auf die Bezug zu nehmen ist, hier beispielsweise die Abbildung, die durch die tatsächlichen Maschinendaten selbst gebildet ist (siehe 2), sein kann, es ist jedoch bevorzugt, dass die Abbildung zuvor in die erste Abbildung, die bei einem ersten Stickstoffzustand (beispielsweise einem Zustand einer niedrigen Stickstoffkonzentration) angewandt wird, und eine zweite Abbildung geteilt wird, die bei dem Fall eines zweiten Stickstoffzustands, bei dem die Konzentration höher als der erste Stickstoffzustand ist, angewandt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die Abbildung in eine Abbildung A einer Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (die Kurve in 2 ab einer Zeit t = 0 bis t = T1) als die erste Abbildung, die einen Zustand einer niedrigen Stickstoffkonzentration zeigt, und eine Abbildung B einer Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (die Kurve in 2 ab t = T1 und weiter) als die zweite Abbildung geteilt, die einen Zustand einer hohen Stickstoffkonzentration, bei dem die Konzentration höher als der Zustand der niedrigen Stickstoffkonzentration ist, zeigt. Bei dem Fall, bei dem, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, TR < T1, wird daher der Brennstoffzellenstapel 20 neu gestartet, bevor der Anodendruck die Spitze des negativen Drucks erreicht, wodurch die Anodenstickstoffkonzentration unter Bezugnahme auf die Abbildung A, die den Zustand der niedrigen Stickstoffkonzentration zeigt, berechnet wird (Schritt 10). Sobald die Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (KnzN2_tmp) berechnet ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt 12 fort.
  • Als ein Resultat einer Bestimmung über die Größe der Gesamtstandzeit TR und der Standzeit T1 bei dem Schritt 9 wird andererseits, wenn das entgegengesetzte Resultat erhalten wird, d. h., wenn die Standzeit T1 kleiner als die Gesamtstandzeit TR ist (TR > T1), bestimmt, dass die Brennstoffzelle neu gestartet wird, nachdem der Anodendruck die Spitze des negativen Drucks erreicht, und das Verfahren schreitet dadurch zu einem Schritt 11 fort. Bei dem Schritt 11 wird eine Berechnung der Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (knzN2_tmp) auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Schritt 10 durchgeführt, bei dem Schritt 11 wird jedoch auf die Abbildung B anstatt die Abbildung A Bezug genommen. Sobald die Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (knzN2_tmp) berechnet ist, geht das Verfahren zu einem Schritt 12 über.
  • Bei dem Schritt 12 wird als Nächstes ein Anodendruck nach Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (DrkH2_Bz_n) erfasst (Schritt 12). Die Anodenstickstoffkonzentration nach Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (KnzN2) wird danach berechnet (Schritt 13). Wie in 3 gezeigt ist, kann die Anodenstickstoffkonzentration nach Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (KnzN2) durch eine Gleichung KnZN2 = KnzN2_tmp·DrkH2_Bz_v/DrkH2_Bz_nerhalten werden. Mit anderen Worten kann die Anodenstickstoffkonzentration nach Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck durch Multiplizieren der Anodenstickstoffkonzentration vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (KnzN2_tmp) mit dem Anodendruck vor Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (DrkH2_Bz_v) und Dividieren eines so erhaltenen Resultats durch den Anodendruck nach Beaufschlagung mit Wasserstoffdruck (DrkH2_Bz_n) als ein Wert erhalten werden. Eine Subtraktion einer Stickstoffkonzentration wird demgemäß mittels eines Anodenspülens (Schritt 14) durchgeführt, und eine Reihe eines Verarbeitens wird folglich beendet (Schritt 15). Eine Ausgangsleistungsgrenze wird danach auf der Basis eines Resultats einer Schätzung der Anodenstickstoffkonzentration (oder eines Berechnungsresultats), das auf die im Vorhergehenden beschriebene Art und Weise erhalten wird, an dem Brennstoffzellenstapel 20 geeignet durchgeführt, und das Auftreten einer übermäßigen Energieerzeugung bei einem Zustand, bei dem die Verunreinigungskonzentration in der Anode hoch ist, kann demgemäß verhindert werden.
  • Bei dem Fall, bei dem die Anodenstickstoffkonzentration wie im Vorhergehenden beschrieben geschätzt wird, ist ferner bevorzugt, ein Verfahren eines Einstellens der Anodenstickstoffkonzentration als ein Maximalwert, wenn ein Zeitraum, der durch die Standzeit-Messeinrichtung gemessen wird, während einer Messung einer Zeit gelöscht wird, zu übernehmen. Während einer Zeitmessung, die durch die Standzeit-Messeinrichtung 12 durchgeführt wird, wird, wenn die Zeiträume, die im Vorhergehenden gemessen werden, neu eingestellt werden und aus gewissen Gründen (beispielsweise, wenn die Hilfsbatterie gelöst wird) auf 0 gesetzt werden, die Standzeit, die durch die Standzeit-Messeinrichtung 12 erhalten wird, kürzer als der ursprüngliche Wert, und als ein Resultat könnte ein Wert, der niedriger als der wahre Wert der Anodenstickstoffkonzentration ist, der ursprünglich geschätzt werden sollte, geschätzt werden, wodurch ein Energieerzeugungsausfall aufgrund eines unzureichenden Wasserstoffs bewirkt wird. Wenn die Anodenstickstoffkonzentration bei dem vorhergehenden Fall als der Maximalwert genommen wird, kann andererseits mindestens verhindert werden, dass ein Energieerzeugungsausfall, der wie im Vorhergehenden beschrieben durch einen unzureichenden Wasserstoff bewirkt wird, auftritt. Der Wert, der bei diesem Fall als das Maximum genommen wird, kann verschiedene Werte haben, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der Wert, bei dem der Wert der Anodenstickstoffkonzentration konvergiert, um der Maximalwert zu sein, annähernd unter 80%. Die ECU 13 kann ferner beispielsweise erfassen oder entscheiden, dass die Standzeit-Messeinrichtung 12 neu eingestellt wird, obwohl der Brennstoffzellenstapel 20 stehen gelassen wird.
  • Es ist außerdem vorzugsweise die Einrichtung zum Speichern der Anodenstickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt ist, vorgesehen, und aus der Anodenstickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb gestoppt wird, und der Anodenstickstoffkonzentration (geschätzter Wert) zu der Zeit, wenn der Betrieb als Nächstes gestartet (neu gestartet) wird, wird ein größerer Wert benutzt. Wenn die Brennstoffzelle gestoppt wird, wenn die Anodenstickstoffkonzentration hoch ist, und dann unmittelbar danach neu gestartet wird, wird beispielsweise ein niedrigerer Wert als der wahre Wert geschätzt, obwohl die Anodenstickstoffkonzentration nicht niedrig genug ist, und ein Energieerzeugungsausfall kann folglich, wie bei dem vorhergehenden Fall, aufgrund eines unzureichenden Wasserstoffs auftreten. Durch Speichern der Anodenstickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb gestoppt wird, Vergleichen des gespeicherten Werts mit dem geschätzten Wert und Auswählen/Übernehmen eines höheren Werts kann andererseits mindestens verhindert werden, dass ein Energieerzeugungsausfall, der, wie im Vorhergehenden beschrieben, durch einen unzureichenden Wasserstoff bewirkt wird, auftritt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Anodenstickstoffkonzentration zu der Zeit, wenn der Betrieb gestoppt wird, durch die ECU 13 gespeichert, und der gespeicherte Wert wird, wenn notwendig, mit dem geschätzten Wert verglichen.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird bei dem Brennstoffzellensystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Anodenstickstoffkonzentration (Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration) in dem Brennstoffzellenstapel 20 genauer geschätzt, und es kann dadurch verglichen mit dem Stand der Technik verhindert werden, dass die Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels durch einen Betrieb, der durchgeführt wird, wenn sich die Verunreinigungskonzentration der Anode erhöht, reduziert wird.
  • Es sei bemerkt, dass das im Vorhergehenden beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich ein passendes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist und nicht auf dieses passende Beispiel begrenzt ist und auf verschiedene Weisen modifiziert und implementiert sein kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beispielsweise die Anodenstickstoffkonzentration wie im Vorhergehenden beschrieben basierend auf der Abbildung des Anodendrucks (des Drucks in der Brennstoffelektrode des Brennstoffzellenstapels 20) geschätzt, die Anodenstickstoffkonzentration kann jedoch basierend auf anderen Elementen geschätzt werden. Die Anodenstickstoffkonzentration kann beispielsweise basierend auf der Rate der Änderung des Anodendrucks (beispielsweise dem Gradienten, der einer Druckerhöhung zugeordnet ist, oder dem Gradienten, der einer Druckverringerung zugeordnet ist) bestimmt werden. Bei den Charakteristika der Änderung des Drucks zu der Zeit, wenn der Betrieb gestoppt wird, wobei die Charakteristika in der Abbildung von 2 gezeigt sind, ist insbesondere eine Tendenz, bei der sich der Druckgradient verringert, vor t = T1 gezeigt, während eine Tendenz, bei der sich der Druckgradient erhöht, nach t = T1 gezeigt ist. Die Abbildung kann demgemäß gewechselt werden, wenn der Druckgradient von einem Zustand eines Verringerns zu einem Zustand eines Erhöhens schwankt, und die Stickstoffkonzentration kann dadurch geschätzt werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigte Abbildung zeigt außerdem lediglich ein Beispiel eines Falls, bei dem die Stapeltemperatur 65 °C ist, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, es ist daher selbstverständlich, dass, wenn sich die Brennstoffzelle selbst oder das Brennstoffzellensystem unterscheidet, eine Abbildung, die eine andere Stapeltemperatur zeigt, gemäß der Brennstoffzelle oder dem Brennstoffzellensystem verwendet werden sollte.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Stickstoffkonzentration in dem Brennstoffzellenstapel genauer geschätzt, und es kann dadurch verhindert werden, dass die Lebensdauer des Brennstoffzellensystems durch einen Betrieb, der durchgeführt wird, wenn sich die Verunreinigungskonzentration der Anode erhöht, reduziert wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann daher bei einem Brennstoffzellensystem mit einer solchen Anforderung allgemein verwendet werden.
  • Zusammenfassung
  • Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Schätzen einer Stickstoffkonzentration auf einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle
  • Das Brennstoffzellensystem weist eine Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung (11) zum Erfassen der Temperatur des Brennstoffzellenstapels (20), eine Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung (P5) um Erfassen des Drucks der Brennstoffelektrode und eine Standzeit-Messeinrichtung (12) zum Messen der Standzeit auf. Die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration von Stickstoff in der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle (10) (von Stickstoff oder dergleichen, der von der Luftelektrode zu der Brennstoffelektrode über eine Elektrolytmembran übertragen wird) anzeigt, wird auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels (20) zu der Zeit, zu der ein Betrieb der Brennstoffzelle (10) gestoppt wird, des Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle (10) neu gestartet wird, und der Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle (10) gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle (10) neu gestartet wird, geschätzt.

Claims (7)

  1. Brennstoffzellensystem, bei dem eine Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration von Stickstoff in einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle anzeigt, auf der Basis einer Temperatur eines Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, zu der ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, eines Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und einer Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, geschätzt wird.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, mit einer Stapeltemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Brennstoffzellenstapels, einer Brennstoffelektrodendruck-Erfassungseinrichtung um Erfassen des Drucks der Brennstoffelektrode und einer Standzeit-Messeinrichtung zum Messen der Standzeit.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, bei dem die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und auf der Basis einer Abbildung, die die Beziehung zwischen einer Standzeit, in der der Brennstoffzellenstapel stehen gelassen wird, und dem Druck der Brennstoffelektrode, wenn die Temperatur des Brennstoffzellenstapels die Temperatur ist, bei der der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, geschätzt wird.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, bei dem eine erste Abbildung, die die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem ersten Konzentrationszustand ist, darstellt, und eine zweite Abbildung, die die Beziehung, wenn die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einem Zustand ist, bei dem die Konzentration höher als dieselbe bei dem ersten Konzentrationszustand ist, darstellt, als die Abbildung verwendet werden und, wenn die Standzeit kürzer als ein Zeitraum ist, in dem der Druck in der Brennstoffelektrode einen Minimalwert erreicht, die erste Abbildung verwendet wird, jedoch, wenn die Standzeit andererseits länger als der Zeitraum ist, in dem der Druck in der Brennstoffelektrode einen Minimalwert erreicht, die zweite Abbildung verwendet wird, um die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu schätzen.
  5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, mit einer Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden, ob ein Zeitraum, der durch die Standzeit-Messeinrichtung gemessen wird, gelöscht ist oder nicht, wobei, wenn entschieden wird, dass der gemessene Zeitraum gelöscht ist, die Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration als ein Maximalwert in der Abbildung genommen wird.
  6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Speichereinrichtung zum Speichern der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, wobei aus einem gespeicherten Wert der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, zu der der Betrieb gestoppt wird, und einem geschätzten Wert der Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration zu der Zeit, zu der der Betrieb neu gestartet wird, der größere Wert benutzt wird.
  7. Verfahren zum Schätzen einer Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration in einer Brennstoffzelle, bei dem eine Brennstoffelektroden-Stickstoffkonzentration, die eine Konzentration von Stickstoff in einer Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle anzeigt, auf der Basis einer Temperatur eines Brennstoffzellenstapels zu der Zeit, zu der ein Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, eines Drucks in der Brennstoffelektrode zu der Zeit, zu der der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, und einer Standzeit zwischen dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle gestoppt wird, und dem, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, geschätzt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057130A1 (de) 2009-12-08 2011-06-09 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung von Gasgemischen
DE112008003372B4 (de) * 2007-12-14 2015-02-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
DE102015222149B4 (de) 2015-05-11 2023-06-22 Hyundai Motor Company Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Spülventils eines Brennstoffzellenfahrzeugs

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT2530780E (pt) * 2011-06-01 2015-06-30 Belenos Clean Power Holding Ag Método para a gestão das operações de um sistema híbrido
US8974975B2 (en) * 2011-08-09 2015-03-10 GM Global Technology Operations LLC Method to correct for permeation uncertainties using a concentration sensor
KR101519764B1 (ko) * 2013-12-30 2015-05-12 현대자동차주식회사 수소 저장 시스템의 퍼징 제어 장치 및 방법
CN109698366B (zh) * 2017-10-23 2021-01-12 上海汽车集团股份有限公司 一种燃料电池阳极流道氮浓度估计方法及装置
US10757843B2 (en) * 2018-01-12 2020-08-25 Ford Global Technologies, Llc Vehicular traction inverter temperature control system
DE102020115834A1 (de) 2020-06-16 2021-12-16 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln der Brennstoffkonzentration in einem Anodenkreislauf, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug
CN111864232B (zh) * 2020-08-03 2021-12-21 上海重塑能源科技有限公司 气体纯度检测方法及供氢系统的氢气纯度检测装置
CN113948743B (zh) * 2021-09-29 2023-03-17 北京亿华通科技股份有限公司 一种车载燃料电池的温度调控方法及装置
CN114335614B (zh) * 2021-12-28 2023-11-24 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池存储装置及燃料电池停机存储方法
CN114614050B (zh) * 2022-01-27 2023-09-26 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池吹扫方法、装置、终端设备及介质

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3972675B2 (ja) * 2002-02-15 2007-09-05 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP3882667B2 (ja) 2002-04-19 2007-02-21 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び制御方法
JP2004172026A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システムの運転制御
JP2004273427A (ja) * 2003-02-20 2004-09-30 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4929556B2 (ja) * 2003-05-14 2012-05-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムの運転制御
JP2005032652A (ja) 2003-07-09 2005-02-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2005063712A (ja) 2003-08-08 2005-03-10 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよびその運転方法
JP4526800B2 (ja) * 2003-11-12 2010-08-18 本田技研工業株式会社 燃料電池の排出装置
JP4617675B2 (ja) * 2004-01-13 2011-01-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4887603B2 (ja) 2004-05-14 2012-02-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4710246B2 (ja) * 2004-05-14 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4687023B2 (ja) * 2004-07-06 2011-05-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2006073427A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006164562A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Denso Corp 燃料電池システム
JP2006209996A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112008003372B4 (de) * 2007-12-14 2015-02-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
DE112008003372B8 (de) * 2007-12-14 2015-04-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
DE102009057130A1 (de) 2009-12-08 2011-06-09 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung von Gasgemischen
DE102015222149B4 (de) 2015-05-11 2023-06-22 Hyundai Motor Company Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Spülventils eines Brennstoffzellenfahrzeugs

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