DE112006002060B4 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Beurteilen einer Brenngasleckage in einem Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Beurteilen einer Brenngasleckage in einem Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Brenngasleckagenbeurteilung in einem Brennstoffzellensystem, bei dem eine Druckänderung in einem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite der Brennstoffzelle ausgebildet ist, erfasst wird, und bei dem unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Gasleckagenbeurteilungswert entsprechend der erfassten Ergebnisse der Druckänderung, die Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum beurteilt wird, wobei das Verfahren einen Schritt des Variierens des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode aufweist, um die Brenngasleckagenbeurteilung durchzuführen, und wobei die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, dem Druck der Brennstoffelektrode beim Neustart der Brennstoffzelle und der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart geschätzt wird.

Description

  • Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem und auf ein Verfahren zum Beurteilen einer Brenngasleckage in einem Brennstoffzellensystem. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Technologie zum Erfassen und Beurteilen einer Brenngasleckage in einem Brennstoffzellensystem.
  • Eine genaue Erfassung einer Brenngasleckage und die Beurteilung ihrer Einzelheiten (nachfolgend einfach als ”Beurteilung” bezeichnet) ist in einem Brennstoffzellensystem absolut wichtig. Eine Technologie, in der eine Vielzahl an geschlossenen Räumen durch Absperrventile oder dergleichen ausgebildet wird, die in einem Brenngaszirkulationszufuhrstrang (nachfolgend auch als ”Brenngasstrang” bezeichnet) umfassend einer Brennstoffzelle angeordnet sind, und in der die Beurteilung einer Brenngasleckage entweder auf einer Druckänderung (beispielsweise der Geschwindigkeit des Drucks) in diesen geschlossenen Räumen oder der Erfassung eines Differentialdrucks zwischen vorne und hinten der Absperrventile oder dergleichen basiert, wurde bereits vorgeschlagen (siehe beispielsweise die Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. H8-329965 ), um diesem Erfordernis nachzukommen.
  • Jedoch tritt bei der vorstehend beschriebenen Brenngasleckagenbeurteilungstechnologie eine Fehlfunktionen auf, wenn das Brennstoffzellensystem erneut gestartet wird. Nämlich infolge eines Phänomens welches auftritt, wenn das Brennstoffzellensystem angehalten und dann wieder gestartet wird, bei dem die Stickstoffkonzentration auf der Brennstoffelektrodenseite zeitweilig über die Stickstoffkonzentration bei Normalbetrieb der Brennstoffzelle aufgrund einer Kreuzleckage (”cross leakage”) ansteigt, und die Brenngasleckage abnimmt, wobei die Gasleckagenmenge manchmal unterschätzt wird.
  • Zusammenfassung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindungen ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, in dem eine hochpräzise Gasleckagenbeurteilung, die vergleichbar zu der bei Normalbetrieb der Brennstoffzelle ist, auch durchgeführt werden kann, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und ein Verfahren bereitzustellen, um die Brenngasleckage in diesem Brennstoffzellensystem zu beurteilen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindungen untersuchten die Einzelheiten zum Stand der Technik. Ein Mangel an Brenngasleckagenbeurteilungspräzision aufgrund einer Unterschätzung der vorstehend beschriebenen Brenngasleckagenmenge trat in Herangehensweisen auf, die Brenngasleckage auf der Basis einer Druckänderung in den geschlossenen Räumen zu beurteilen. In weiteren Untersuchungen, die in dieser Angelegenheit durchgeführt wurden, zeigte ein Vergleich der beim Start der Brennstoffzelle erfaßten Brenngasleckagenmenge und der Brenngasleckagenmenge, die in einem Zustand erfaßt wird, wenn nach dem Starten der Brennstoffzelle eine Erhöhung der Wasserstoffkonzentration nachfolgend zu gründlichem Ablassen aufgetreten ist, daß letztere der beiden Brenngasleckagenmengen größer war, und man nahm an, daß dies mit der Unterschätzung der Brennstoffgasleckagenmenge beim Starten der Brennstoffzelle zusammenhing, weil herausgefunden wurde, daß eine zeitweilige Erhöhung des Gasdrucks in der Brennstoffzelle (einschließlich einem Zustand, bei dem er zeitweilig erhöht wurde) auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wurde.
  • Daraufhin wurde folgendes Thema in einer weiteren und detaillierteren von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchung in Betracht gezogen. Wenn nämlich eine abnormale Gasleckage, die beispielsweise einem Loch zurechenbar ist, welches in einem Rohr auftritt, wo es in einem Zustand auftritt, in dem die Menge an zur Brennstoffelektrodenseite strömenden Stickstoffs aufgrund einer Kreuzleckage erhöht wurde und der Druck in den geschlossenen Räumen auf der Brennstoffelektrodenseite angestiegen ist, würde diese Gasleckage aufgrund der minimalen Druckänderung unterschätzt werden. In Anbetracht des vorstehenden wurde eine Technologie zum präzisen Beurteilen der Brenngasleckage unter der Prämisse des Phänomens, welches besonders für den Neustart gilt, als wichtig erachtet. Weitere von den Erfindern durchgeführte Untersuchungen der vorliegenden Erfindung, die sich auf das in dem geschlossenen Raum der Brennstoffzelle enthaltene Stickstoffgas konzentrieren führten zu Kenntnissen, die mit der Lösung des Problem in Beziehung standen.
  • Die vorliegende Erfindung, die auf diesem Wissen basiert, bildet ein Verfahren zum Beurteilen einer Brenngasleckage in einem Brennstoffzellensystem, in dem eine Druckänderung in einem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite der Brennstoffzelle ausgebildet ist, erfaßt wird und in dem bezüglich einem vorbestimmten Gasleckagenbeurteilungswert, der auf dem erfaßten Ergebnis der Druckänderung basiert, die Brenngasleckage in diesem geschlossenen Raum beurteilt wird, wobei das Verfahren einen Schritt des Variieren eines Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode umfaßt, um die Brenngasleckagenbeurteilung durchzuführen.
  • Das heißt, das Verfahren zum Beurteilen der Brenngasleckage betreffend die vorliegende Erfindung berücksichtigt die Stickstoffkonzentration auf der Brenntoffelektrodenseite und führt eine gewünschte Korrektur als Antwort darauf durch. In anderen Worten ausgedrückt wird die Brenngasleckagenbeurteilungspräzision durch Variieren des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode verbessert. Dies berücksichtigt den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, wobei die gewünschte Korrektur des Brenngasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration durchgeführt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode variiert.
  • In diesem Fall ist für das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau zu bevorzugen, daß es durch Ändern des Gasleckagenwertes als Antwort auf die Stickstoffkonzentration variiert wird. Eine Unterschätzung der Gasleckagenmenge, wenn eine zeitweilig hohe Konzentration von Stickstoff auf der Brennstoffelektrodenseite beim Neustart der Brennstoffzelle aufgrund des Phänomens der Kreuzleckage existiert, kann wie in der vorliegenden Erfindung durch Verwenden eines geänderten Gasleckagenbeurteilungswertes verhindert werden. Dies erlaubt, mit einen Zustand eines zeitweiligen Anstiegs der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode umzugehen.
  • Die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode kann auf der Basis von zumindest einem aus der durchgedrungenen Menge an Brenngas, welches einen Elektrolytfilm der Brennstoffzelle durchdrungen hat und zur Luftelektrodenseite entwichen ist, oder der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart geschätzt werden.
  • Die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode kann auch auf der Temperaturbasis des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, dem Brennstoffelektrodendruck beim Neustart der Brennstoffzelle und der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart geschätzt werden.
  • Des Weiteren erzeugt die vorliegende Erfindung ein Brennstoffzellensystem umfassend eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von Energie nachdem Brenngas zugeführt wird, ein Brenngassystem zum Zuführen und Abgeben eines Brenngases zu und von der Brennstoffzelle, ein im Brenngassystem vorgesehenes Druckregelventil, einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks in einem geschlossenen Raum, der in dem Brenngassystem ausgebildet ist, und eine Gasleckagenbeurteilungseinheit zum Beurteilen der Gasleckage in dem geschlossenen Raum, der in dem Brenngassystem ausgebildet ist, wobei die Gasleckagenbeurteilungseinheit sich auch einen Gasleckagenbeurteilungswert bezieht, der auf einer Druckänderung in dem geschlossenen Raum basiert, die durch den Drucksensor erfaßt wird, um die Gasleckage zu beurteilen, und die Beurteilung der Brenngasleckage involviert ein Variieren des Gasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode.
  • Auf die selbe Art wie das Verfahren zum Beurteilen der vorstehend beschriebenen Brenngasleckage, berücksichtigt dieses Brennstoffzellensystem auch die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, wobei eine Verbesserung der Brenngasleckagenbeurteilungspräzision erreicht wird, indem das Gasleckagenbeurteilungsniveau als Antwort darauf variiert wird. Dieses Brennstoffzellensystem berücksichtigt auch den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und führt eine gewünschte Korrektur des Gasleckagenbeurteilungswertes als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration durch. In anderen Worten ausgedrückt variiert sie das Gasleckagenbeurteilungsniveau. Eine Unterschätzung der Gasleckagenmenge, wenn eine zeitweilige hohe Konzentration von Stickstoff auf der Brennstoffelektrodenseite beim Neustart der Brennstoffzelle aufgrund des Phänomens der Kreuzleckage vorhanden ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verwenden eines Gasleckagenbeurteilungswerts, bei dem das Beurteilungsniveau variiert wird, vermieden werden.
  • Diese Gasleckagenbeurteilung im Brennstoffzellensystem berücksichtigt den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird und involviert das Variieren des Gasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration, wobei die Gasleckagenbeurteilungseinheit vorzugsweise das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau durch Ändern des Gasleckagenbeurteilungswertes variiert.
  • Zusätzlich umfaßt das vorstehend beschriebene Brennstoffzellensystem zur Gasleckagenbeurteilung Stapeltemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des Brennstoffzellenstapels, Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Brennstoffelektrodendrucks und Ruhezeit-Messmittel zum Messen der Ruhezeit, wobei die Schätzung der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode vorzugsweise über die Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, dem Brennstoffelektrodendruck beim Neustart der Brennstoffzelle und der Ruhezeit von Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zum Neustart geschätzt wird.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Zuordnung, die Veränderungen des Anodendrucks und der Anodenstickstoffkonzentration bezüglich der Ruhezeit bei einer Stapeltemperatur beim Anhalten der Brennstoffzelle von 65°C ausdrückt;
  • 3 ist ein Diagramm, welches den Prozeßfluss der Schätzung der Anodenstickstoffkonzentration in diesem Ausführungsbeispiel darstellt;
  • 4 ist ein Diagramm, welches den Prozeßfluß einer Brenngasleckagenbeurteilung in diesem Ausführungsbeispiel darstellt;
  • 5 ist ein Beispiel einer Zuordnung, in der das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau als Antwort auf die Stickstoffkonzentration variiert wird; und
  • 6 ist ein Funktionsblockdiagramm zur Gasleckagenbeurteilung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Der Aufbau der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf ein beispielhaftes Ausführungsbeispiels davon beschrieben, welches in den Zeichnungen dargestellt ist.
  • Die 1 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Brennstoffzellensystem 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut aus einer Brennstoffzelle (nachfolgend als ”Brennstoffzellenstapel” bezeichnet und in den Zeichnungen durch das Bezugszeichen 20 gekennzeichnet), welche auf die Zufuhr mit Brenngas hin Energie erzeugt, einem Brenngasstrang 3 zum Zuführen und Abgeben des Brenngases zu und von dem Brennstoffzellenstapel 20, einem in dem Brenngasstrang 3 vorgesehenen Druckregelventil, einem Drucksensor zum Erfassen von Druck in dem geschlossenen Raum, der in dem Brenngasstrang 3 ausgebildet ist, und einer Gasleckagenbeurteilungseinheit zum Beurteilen der Gasleckage in dem geschlossenen Raum, der in dem Brenngasstrang 3 ausgebildet ist (siehe 1). Des Weiteren erfaßt das Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels eine Druckänderung in dem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite der Brennstoffzelle ausgebildet ist, und nimmt Bezug auf einen vorbestimmten Gasleckagenbeurteilungswert, der auf dem erfaßten Ergebnis einer Druckänderung basiert, um eine Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum zu beurteilen.
  • Das gesamte Brennstoffzellensystem 10 betreffend dieses Ausführungsbeispiel wird nachfolgend zusammenfassend erklärt. Danach folgt eine Erklärung des Aufbaus mit dem die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode (nachfolgend wird in der Beschreibung diese als Brennstoffelektrodenstickstoffkonzentration” bezeichnet) geschätzt wird und des Aufbaus mit dem die Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum beurteilt wird.
  • (Gesamter Aufbau)
  • Zuerst wird das Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels zusammenfassend erklärt. Zu beachten ist, daß die Brennstoffzelle in der folgenden Beschreibung manchmal als ”FC” bezeichnet wird. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Brennstoffzellensystems 10 betreffend dieses Ausführungsbeispiel. Während in dem hier dargestellten Beispiel das Brennstoffzellensystem 10 als fahrzeugmontiertes Energieerzeugungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs (FCHV: ”Fuel Cell Hybrid Vehicle”) verwendet wird, kann es natürlich auch als Energieerzeugungssystem im Gebiet von beweglichen Körpern (beispielsweise Schiffen, Flugzeugen oder dergleichen) oder bei selbstbewegenden Objekten, wie beispielsweise Robotern, verwendet werden. Der Brennstoffzellenstapel 20 (nachfolgend auch einfach als ”Stapel” bezeichnet) hat eine Stapelstruktur, die durch Stapeln einer Vielzahl einzelner Zellen in Serie aufgebaut ist, und ist beispielsweise als eine Festpolymer-Brennstoffzelle der Elektrolytbauart oder dergleichen aufgebaut.
  • Zusätzlich umfaßt das Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels den Brenngaszirkulationszufuhrstrang 3 (in der Beschreibung als ein ”Brenngasstrang” bezeichnet), der mit dem Brennstoffzellenstapel 20 und einem Oxidgaszufuhrstrang 4 verbunden ist. Der Brenngasstrang 3 führt Brennstoff zum Brennstoffzellenstapel 20 zu und gibt diesen von ihm ab, und bildet in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise einen Ausbau, der eine Brenngaszufuhrquelle 30, einen Brenngaszufuhrkanal 31, den Brennstoffzellenstapel 20, einen Brenngaszirkulationskanal 32 und einen Anoden-Offgas-Kanal 33 enthält (siehe 1).
  • Die Brenngaszufuhrquelle 30 ist beispielsweise aufgebaut aus einer Wasserstoffspeicherquelle, wie beispielsweise einem Hochdruck-Wasserstofftank oder einem Wasserstoffspeichertank. Der Brenngaszufuhrkanal 31 bildet einen Gaskanal zum Führen des von der Brenngaszufuhrquelle 30 abgegebenen Brenngases zu einer Anode (Brennstoffelektrode) des Brennstoffzellenstapels 20, einem Tankventil H201, einem Hochdruck-Regler H9, einem Niederdruck-Regler H10, einem Wasserstoffzufuhrventil H200 und einem FC-Einlaßventil H21, die von stromaufwärts nach stromabwärts entlang dieses Gaskanals angeordnet sind. Das auf Hochdruck komprimierte Brenngas wird durch den Hochdruck-Regler H9 auf einen mittleren Druck dekomprimiert und durch den Niederdruck-Regler H10 weiter auf einen Niederdruck (normaler Betriebsdruck) dekomprimiert.
  • Der Brenngaszirkulationskanal 32 bildet einen Rückführgaskanal zum Rückführen von unreagiertem Brenngas zum Brennstoffzellenstapel 20, wobei ein FC-Auslaßventil H22, eine Wasserstoffpumpe 63 und ein Sperrventil H52 von stromaufwärts nach stromabwärts in diesem Gaskanal angeordnet sind. Das unreagierte Niederdruck-Brenngas, welches von dem Brennstoffzellenstapel 20 abgegeben wird, wird durch die Wasserstoffpumpe 63 angemessen mit Druck beaufschlagt und zu dem Brenngaszufuhrkanal 31 geführt. Das Sperrventil H52 unterdrückt Rückströmen des Brenngases von dem Brenngaszufuhrkanal 31 zu dem Brenngaszirkulationskanal 32. Zusätzlich bildet der sich von dem Brenngaszirkulationskanal 32 abzweigende Anoden-Offgas-Kanal 33 einen Gasströmungskanal zum Abgeben des Wasserstoff-Offgases, welches von dem Brennstoffzellenstapel 20 nach außerhalb des Systems abgegeben wird, und ein Abführventil H51 ist entlang diesem Gaskanal angeordnet.
  • Des Weiteren bilden das Tankventil H201, das Wasserstoffzufuhrventil H200, das FC-Einlaßventil H21, das FC-Auslaßventil H22 und das Abführventil H51, die vorstehend beschrieben wurden, Absperrventile zum Zuführen oder Absperren des Brenngases zu den Gaskanälen 31 bis 33 oder den Brennstoffzellenstapel 20. Diese Absperrventile sind beispielsweise aus einem Magnetventil aufgebaut. Als diese Magnetventile sind ein EIN/AUS-Ventil oder ein Linearventil oder dergleichen ideal, in dem die Ventilöffnung beispielsweise durch eine PWM-Steuerung linear reguliert wird.
  • Der Aufbau des Oxidgaszufuhrstrangs 4 des Brennstoffzellenstapels 20 enthält einen Luftkompressor (Oxidgaszufuhrquelle) 40, einen Oxidgaszufuhrkanal 41 und einen Kathoden-Offgas-Kanal 42 (siehe 1). Des Weiteren komprimiert der Luftkompressor 40 Luft, die von der Atmosphäre über einen Luftfilter 61 angesaugt wird, und führt diese komprimierte Luft einer Kathode (Sauerstoffelektrode) des Brennstoffzellenstapels 20 als ein Oxidgas zu. Nachfolgend zur Zufuhr für die Zellreaktion im Brennstoffzellenstapel 20, strömt das Oxid-Offgas entlang des Kathoden-Offgas-Kanals 42 und wird nach außerhalb des Systems ausgestoßen. Das Sauerstoff-Offgas ist in einem hochfeuchten Zustand vorhanden, weil es die Feuchtigkeit enthält, die durch die Zellreaktion in dem Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt wird. Ein Befeuchtermodul 62 führt einen Feuchtigkeitsaustausch zwischen einem entlang des Oxidgaszufuhrkanals 41 strömenden Oxidgases im Niederfeuchtigkeitszustand und dem entlang des Kathoden-Offgas-Kanals 42 strömenden Sauerstoff-Offgases im hochfeuchten Zustand durch und befeuchtet das Gas, welches zu dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird angemessen. Der Gegendruck des Oxidgases, welches zu dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird, wird durch ein Druckregelventil A4 reguliert, welches in der Nähe eines Kathodenauslasses des Kathoden-Offgas-Kanals 42 angeordnet ist. Zusätzlich ist der Kathoden-Offgas-Kanal 42 an seiner stromabwärtiger Seite mit einem Verdünner 64 verbunden. Der Anoden-Offgas-Kanal 33 ist an seiner stromabwärtigen Seite mit dem Verdünner 64 verbunden, so daß nach der Mischverdünnung des Wasserstoff-Offgases durch das Sauerstoff-Offgas, das resultierende Gas an die Systemumgebung ausgestoßen wird.
  • Eine Leistungsverringerung der durch den Brennstoffzellenstapel 20 erzeugten Gleichstromleistung wird durch einen Gleichstromwandler-Wandler 53 (DC/DC-Wandler) durchgeführt und dazu verwendet, eine Batterie 54 (Sekundärzelle) zu laden. Ein Zugleistungswandler 51 und ein Hilfsinverter 52 konvertieren die Gleichstromleistung, die von beiden oder einem aus Brennstoffzellenstapel 20 und Batterie 54 geliefert werden zu einer Wechselstromleistung und liefern die Wechselstromleistung jeweils zu einem Zugleistungsmotor M3 und einem Hilfsmotor M4. Übrigens, stellt der Hilfsmotor M4 allgemein einen Motor M2 zum Antreiben der später beschriebenen Wasserstoffzirkulationspumpe 63 und einen Motor M1 zum Antreiben eines Luftkompressors 40 usw. dar und dementsprechend fungiert er manchmal als M1 und manchmal als M2.
  • Eine Steuereinheit 50 bestimmt die Leistung, die von dem System gefordert wird (Gesamtsumme der Fahrzeugantriebsleistung und der Hilfsmotorleistung) entsprechend einer Beschleunigungslücke, die durch einen Beschleunigungssensor 55 erfaßt wird, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 erfaßt wird, und steuert das System so, daß ein Brennstoffzellenstapel 20 zur Zielleistung paßt. Insbesondere reguliert die Steuereinheit 50 die Oxidgaszufuhrmenge durch Regulieren der Anzahl an Umdrehungen des Motors M1 zum Antreiben des Luftkompressors 40 und reguliert zusätzlich die Brenngaszufuhrmenge durch Regulieren der Anzahl an Umdrehungen des Motors M2 zum Antreiben der Wasserstoffpumpe 63. Zusätzlich steuert die Steuereinheit 50 den Gleichstrom-Wandler 53, um die Betriebspunkte des Brennstoffzellenstapels 20 (Ausgangsspannung, Ausgangsstrom) zu regulieren, und reguliert die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20, um sicherzustellen, das sie mit der Zielleistung übereinstimmt.
  • Drucksensoren P6, P7, P9, P61, P5, P10 und P11 zum Erfassen des Brenngasdrucks und Temperatursensoren T6, T7, T9, T61, T5 und T10 zum Erfassen der Brenngastemperatur sind jeweils im Hochdruckteil (beispielsweise dem Segment vom Tankventil H201 zum Wasserstoffzufuhrventil H200), im Niederdruckteil (beispielsweise vom Wasserstoffzufuhrventil H200 zum FC-Einlaßventil H21), im FC-Teil (beispielsweise vom Stapeleinlaßventil H21 zum FC-Auslaßventil H22) und im Zirkulationsteil (beispielsweise vom FC-Auslaßventil H22 zum Sperrventil H52) angeordnet. In einer detaillierteren Beschreibung der Aufgabe des Drucksensors, erfaßt der Drucksensor P6 den Brenngaszufuhrdruck der Brenngasdruckzufuhrquelle 30. Der Drucksensor P7 erfaßt den Sekundärdruck des Hochdruck-Reglers H9. Der Drucksensor P9 erfaßt den Sekundärdruck des Niederdruck-Reglers H10. Der Drucksensor P61 erfaßt den Druck des Niederdruckteils des Brenngaszufuhrkanals 31. Der Drucksensor P10 erfaßt den Druck auf der Eingangsanschlußseite (stromaufwärtige Seite) der Wasserstoffzirkulationspumpe 63. Der Drucksensor P11 erfaßt den Druck auf der Ausgangsanschlußseite (stromabwärtige Seite) der Wasserstoffzirkulationspumpe 63.
  • Des Weiteren, sind Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks der Anode (Brennstoffelektrode) im Brennstoffzellensystem 10 vorgesehen. Beispielsweise ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Druckmesser (nachfolgend auch als ”Drucksensor” bezeichnet) P5 als ein Sensor zum Erfassen des Drucks in dem geschlossenen Raum vorgesehen, der in dem Brenngasstrang 3 ausgebildet ist, und fungiert als Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel. Um den Druck in dem vorstehend beschriebenen FC-Teil (Stapeleinlaßventil H21 bis FC-Auslaßventil H22) zu erfassen, ist der Drucksensor P5 dieses Ausführungsbeispiels beispielsweise zwischen dem Stapeleinlaß oder genauer zwischen dem Brennstoffzellenstapel 20 und dem FC-Einlaßventil H21 angeordnet (siehe 1). Die Druckänderung in dem geschlossenen Raum (dem vorstehend beschriebenen FC-Teil in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel) kann durch dessen Erfassung mittels des Drucksensors P5 festgestellt werden. Zusätzlich ist der Drucksensor P5 mit einer ECU 13 verbunden und sendet Daten, die mit dem erfaßten Druckwert in Beziehung stehen, zu dieser ECU 13 (siehe 1).
  • (Aufbau zum Schätzen der Stickstoffkonzentration)
  • Zuerst wird der Aufbau beschrieben, der zum Schätzen der intrinsischen Stickstoffkonzentration der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
  • 6 ist ein Funktionsblockdiagramm zur Gasleckagenbeurteilung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Brennstoffzelle 100 zum Erzeugen von Leistung auf die Zufuhr von Brenngas hin, einen Brenngasstrang 101 zum Zuführen und Abgeben des Brenngases zu und von der Brennstoffzelle 100, ein in dem Brenngasstrang 101 vorgesehenes Druckregelventil 102, einen Drucksensor 103 zum Erfassen des Drucks in einem geschlossenen Raum 104, der in dem Brenngasstrang 101 ausgebildet ist und eine Gasleckagenbeurteilungseinheit 105 zum Beurteilen der Gasleckage in dem geschlossenen Raum 104, der in dem Brenngasstrang 101 ausgebildet ist. Genauer bezieht sich die Gasleckagenbeurteilungseinheit 105 auf einen Gasleckagenbeurteilungswert 106, der auf einer durch den Drucksensor 103 erfaßten Druckänderung in dem geschlossenen Raum 104 basiert, um eine Gasleckage zu beurteilen.
  • In anderen Worten ausgedrückt, involviert die Brenngasleckagenbeurteilung das Variieren des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Konzentration von Stickstoff in der Brennstoffelektrode. Dies berücksichtigt den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, wobei eine gewünschte Korrektur des Gasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration durchgeführt wird. Die Korrektur, auf die hier Bezug genommen wird, kennzeichnet das Variieren des Gasleckagenbeurteilungsniveaus.
  • Die Gasleckagenbeurteilungseinheit 105 variiert vorzugsweise das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau durch Ändern des Gasleckagenbeurteilungswerts 106. Das heißt, wie in 6 dargestellt, ist die Gasleckagenbeurteilungseinheit 105 so aufgebaut, daß sie in der Lage ist, das Brenngasleckagenbeurteilungsniveau basierend auf der Auswahl der Vielzahl von Gasleckagenbeurteilungswerten 106 angemessen auszuwählen.
  • Des Weiteren umfaßt das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 108 zum Erfassen der Temperatur des Brennstoffzellenstapels, Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel 109 zum Erfassen des Brennstoffelektrodendrucks und Ruhezeit-Messmittel 110 zum Messen der Ruhezeit. In diesem Fall führt die Gasleckagenbeurteilungseinheit 105 eine Schätzung der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, des Brennstoffelektrodendrucks beim Neustarten der Brennstoffzelle und der Ruhezeit vom Anhalten der Brennstoffzelle bis zum Neustarten durch.
  • Als nächstes wird im Brennstoffzellensystem dieses Ausführungsbeispiels der Aufbau entsprechend dem Funktionsblockdiagramm der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung zum Schätzen der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode des Brennstoffzellenstapels 20 beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, wird die Anodenstickstoffkonzentration im Brennstoffzellenstapel 20 (Stickstoffkonzentration in der Anode enthält insbesondere die Menge, welche die Anode von der Kathode erreicht hat und durch den Elektrolytfilm im Brennstoffzellenstapel 20 hindurchführte) durch das Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels geschätzt, welches zum Verständnis als ein Beispiel dafür, einen Aufbau beschreibt, der die Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 11 zum Erfassen der Temperatur des Brennstoffzellenstapels (Symbol 108 in 6), Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel P5 zum Erfassen des Anodendrucks (Brennstoffelektrodendruck) (Symbol 109 in 6), Ruhezeit-Messmittel 12 zum Messen der Ruhezeit (Symbol 110 in 6) und eine ECU 13 (Symbol 105 in 6) umfaßt. Die Einzelheiten des Aufbaus, durch den die Anodenstickstoffkonzentration geschätzt wird, sowie das darauf basierende Verfahren zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration werden nachfolgend beschrieben.
  • Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 11 bilden Mittel zum Erfassen der Stapeltemperatur der Brennstoffzelle, oder in anderen Worten ausgedrückt, der Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 (Symbol 100 in 6), und sind aufgebaut aus einem Teil zum Messen der Temperatur und einem Teil zum Senden der Informationen, die mit der gemessenen Temperatur in Beziehung stehen. Beispielsweise sind Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 11 dieses Ausführungsbeispiels vorgesehen, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 zu erfassen, und um die mit der erfaßten Temperatur in Beziehung stehenden Daten an die ECU 13 zu senden (siehe 1).
  • Ruhezeit-Messmittel 12 bilden Mittel zum Messen der Ruhezeit des Brennstoffzellenstapels 20, das heißt der Zeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart, und diese sind beispielsweise aus einem Zeitmesser (enthält einen internen Computerzeitgeber) aufgebaut. Ruhezeit-Messmittel 12 dieses Ausführungsbeispiels sind mit der ECU 13 (siehe 1) verbunden und sind vorgesehen, um die Messung der Ruhezeit auf das Empfangen eines Befehlssignals von der ECU 13 hin zu starten, und darüber hinaus, um die Messung auf das Empfangen eines Befehlssignals von der ECU 13 hin fertigzustellen. Ferner können Ruhezeit-Messmittel 12 dieses Ausführungsbeispiels auch so konstruiert sein, daß sie die Zeit (Zündung-EIN-Fortführungszeit) von einem Zündung-EIN-Zustand, wenn der Zündschalter des Brennstoffzellenstapels 20 auf EIN geschaltet wird, bis zum Start des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 messen.
  • Die ECU 13 bildet Steuermittel, die aus einer elektrischen Steuerung (”Electric Control Unit”) aufgebaut sind. Die ECU 13 dieses Ausführungsbeispiels ist jeweils mit den Stapeltemperatur-Erfassungsmitteln 11, den Ruhezeit-Meßmitteln 12 und den Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmitteln P5, die vorstehend beschrieben wurden, verbunden, um Daten zu akquirieren, die mit der Stapeltemperatur, der Ruhezeit und dem Brennstoffelektrodendruck (Anodendruck) in Beziehung stehen, um basierend auf diesen Daten, die Anodenstickstoffkonzentration (Stickstoffkonzentration in der Anode insbesondere einschließlich der Menge, welche die Anode von der Kathode durch den Elektrolytfilm hindurchführend erreicht hat) zu schätzen. Ferner ist, obwohl in 1 nicht speziell gekennzeichnet, die ECU 13 auch mit der Steuereinheit 50 verbunden, wobei als Antwort auf die geschätzte Anodenstickstoffkonzentration hin, die Abgabe des Brennstoffzellenstapels 20, wenn erforderlich, begrenzt wird.
  • Des Weiteren ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Zuordnung vorbereitet, welche das Verhältnis zwischen der Ruhezeit und dem Anodendruck ausdrückt, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, und Schätzungen der Anodenstickstoffkonzentration werden auf dieser Zuordnung basiert. Genauer, wie in 2 dargestellt, ist eine Zuordnung vorbereitet, welche tatsächliche Maschinendaten ausdrückt, das heißt den Übergang des Anodendrucks und der Anodenstickstoffkonzentration bezogen auf Ruhezeit, wenn die Stapeltemperatur im angehaltenen Betrieb der Brennstoffzelle eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 65°C ist, und die Anodenstickstoffkonzentration wird auf der Basis dieser Zuordnung geschätzt. Im Übrigen kennzeichnet das ♦-Symbol in der Zuordnung eine Anodenstickstoffkonzentration (cnc_2_, Einheit%), während das x-Symbol einen Anodendruck (prs_fci, Einheit kPaA) kennzeichnet. Wie in 2 dargestellt, zeigt der mit x gekennzeichnete Anodendruckwert (prs_fci) eine Veränderung, bei der er zeitweilig schnell abfällt, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, und nach dem Erreichen eines Minimalwertes, oder in anderen Worten ausgedrückt der negativen Druckspitze (bei den tatsächlichen Maschinendaten aus 2, bei etwas mehr als 80 kPaA herum), nach dem Verstreichen einer Zeit T1 fortschreitend ansteigt (der negative Druck, auf den hier verwiesen wird, verwendet den Atmosphärendruck als Referenz). Andererseits zeigt die Anodenstickstoffkonzentration (cnc_N2), die durch das ♦-Symbol dargestellt wird, eine Veränderung, bei der sie weiterhin durchweg ansteigt bevor sie nach und nach ausebnet.
  • Hierbei werden beispielsweise, wenn man einen Druck P (siehe 2) als Referenz annimmt, wie aus 2 ersichtlich, zwei Arten von Zeit T0, T2 (in anderen Worten, zwei Arten von Ruhezeit) als Ruhezeiten diesem Druck P entsprechend entnommen. Wenn in diesem Fall, der geschätzte Wert der Anodenstickstoffkonzentration (cnc_N2) zu einer Zeit (T0 in 2) vor einer Zeit T1, an der der Anodendruck die negative Druckspitze erreicht, entnommen wird, besteht die Möglichkeit eines Meßfehlers, weil der Wert immer noch ansteigt und einen Frühstadiumwert bildet, und dementsprechend kann keine geeignete Steuerung durchgeführt werden. In diesem Fall, können als Mittel zum Unterdrücken des Auftretens von Meßfehlern, Mittel zum Entnehmen des geschätzten Werts der Anodenstickstoffkonzentration (cnc_N2) an einem Punkt nach der Zeit T1, zu der der Andodendruck seinen Minimalwert (negative Druckspitze) erreicht, (verstrichene Zeit T2 in diesem Ausführungsbeispiel) verwendet werden. Jedoch werden in diesem Ausführungsbeispiel andere Mittel verwendet. Das heißt in diesem Ausführungsbeispiel, in dem auch die Ruhezeit gemessen wird, weil durch Vergleich mit der die tatsächlichen Maschinendaten umfassenden Zuordnung (2) einfach zu erkennen ist, ob die durch die Ruhezeit-Messmittel 12 gemessene Ruhezeit vor oder nachfolgend zur Zeit T1 (Zeit, bei welcher die negative Druckspitze erreicht wird) auftritt, wird der geschätzte Wert der Anodenstickstoffkonzentration nachfolgend zu dieser Erkennung bestimmt. Da dies ein Bestimmen des geschätzten Wertes in dem Zustand vor T1 eliminiert, in anderen Worten ausgedrückt, in dem sogenannten Zustand niedriger Stickstoffkonzentration in einem Stadium bevor die Anodenstickstoffkonzentration ausreichend angestiegen ist, wird der Meßfehler ebenfalls eliminiert.
  • (Erklärung des Betriebs)
  • Der Prozeßfluß zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration in diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf ein Diagramm (siehe 3) beschrieben.
  • Zuerst beginnt der Prozeßfluß zum Schätzen der Anodenstickstoffkonzentration in diesem Ausführungsbeispiel infolge des Anhaltens des Betriebs der Brennstoffzelle durch Schalten einer Zündung in AUS (IG_OFF) (Schritt 1). Die Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten der Brennstoffzelle (thm_fc_igoff) wird durch die Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 11 erfaßt und diese Temperatur wird in der ECU 13 aufgezeichnet (Schritt 2). Des Weiteren wird die Messung der Ruhezeit (t_leave) gestartet (Schritt 3). Zusätzlich wird, wenn der Zündschalter auf EIN geschaltet wird (IG_ON-Zustand der als Schritt 4 gekennzeichnet ist), die Messung der IG_ON-Fortfihrungszeit (t_igon) gestartet, welche die Zeit von dem EIN des Zündschalters bis zum Start des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 20 ist (Schritt 5).
  • Als nächstes wird auf das erneute Starten der Brennstoffzelle hin (als ST_ON in Schritt 6 dargestellt), der Anodendruck vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (prsH2_fc_b) erfaßt (Schritt 7). Auf diese Weise wird eine Gesamtruhezeit TR, das heißt die Summe aus ”Ruhezeit (t_leave)” und ”IG_ON-Fortführungszeit (t_igon)” (TR = t_leave + t_igon), die vorstehend beschrieben wurden, berechnet (Schritt 8).
  • Daraufhin wird basierend auf dem auf diese Weise berechneten Ergebnis, ob die Gesamtruhezeit TR länger oder kürzer als die Ruhezeit T1 ist, oder um dies anders auszudrücken, eine Beurteilung dahingehend gemacht, ob die Zeitaufnahme des Neustarts des Brennstoffzellenstapels 20 auftritt, bevor der Anodendruck die negative Druckspitze erreicht hat oder anstatt dessen auftritt, nachdem diese Spitze erreicht wurde. In anderen Worten ausgedrückt, wird eine Beurteilung der Länge der Gesamtruhezeit TR und der Ruhezeit T1 gemacht (Schritt 9) und wenn die Ruhezeit T1 länger als die Gesamtruhezeit TR ist (TR < T1), wird der Neustart dahingehend beurteilt, daß er aufgetreten ist, bevor der Anodendruck die negative Druckspitze erreicht hat und der Prozeß fährt zu Schritt 10 fort. In Schritt 10 wird Bezug nehmend auf die Zuordnung, welche die Anodenstickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung ausdrückt, die Anodenstickstoffkonzentration (cncN2_tmp) vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung berechnet (Schritt 10).
  • Die Zuordnung, auf die hier Bezug genommen wird, kann eine Zuordnung sein (siehe 2) die aus tatsachlichen Maschinendaten selbst konfiguriert ist, wie vorstehend beschrieben, und diese Zuordnung ist vorzugsweise vorab unterteilt in eine erste Zuordnung zur Anwendung in einem ersten Stickstoffzustand (beispielsweise einem Zustand niedriger Stickstoffkonzentration) und eine zweite Zuordnung zur Anwendung in einem zweiten Stickstoffzustand höherer Konzentration als der erste Stickstoffzustand. Beispielsweise ist in diesem Ausführungsbeispiel die Zuordnung aufgeteilt in eine als erste Zuordnung dienende Zuordnung A mit einer Stickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung, um einen Zustand niedriger Stickstoffkonzentration auszudrücken (in 2 die Kurvenänderung über die Zeit t = 0 ~ t (= T1)), und eine als zweite Zuordnung dienende Zuordnung B mit einer Stickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung, um einen Zustand höherer Stickstoffkonzentration als den ersten Stickstoffzustand auszudrücken (in 2 die Kurve über die Zeit t = T1 hinaus). Dementsprechend wird, wenn TR < T1 ist, wie vorstehend beschrieben wurde, die Anodenstickstoffkonzentration durch Bezugnahme auf die Zuordnung A erfaßt, welche den Zustand niedriger Stickstoffkonzentration ausdrückt, weil der Brennstoffzellenstapel 20 erneut gestartet wird, bevor die negative Druckspitze erreicht wurde (Schritt 10). Sobald die Anodenstickstoffkonzentration (cncN2_tmp) vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung auf diese Weise erfaßt wurde, fährt der Prozeß to Schritt 12 fort.
  • Wenn andererseits das Ergebnis der Beurteilung der Länge der Gesamtruhezeit TR und der Ruhezeit T1 in Schritt 9 das Gegenteil des vorstehend beschriebenen Falles ist, oder in anderen Worten ausgedrückt, wenn die Ruhezeit T1 kleiner als die Gesamtruhezeit TR ist (TR > T1), wird der Neustart dahingehend beurteilt, daß er aufgetreten ist, nachdem der Anodendruck die negative Druckspitze erreicht hat, und die Verarbeitung fährt zu Schritt 11 fort. Während Schritt 11 in dem Punkt, daß die Anodenstickstoffkonzentration (cncN2_tmp) vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung berechnet wird, gleich zum Schritt 10 ist, wird in Schritt 11 eher auf Zuordnung B Bezug genommen als auf Zuordnung A (siehe 2). Sobald die Stickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (cncN2_tmp) berechnet wurde, fährt der Prozeß zu Schritt 12 fort.
  • Als nächstes wird in Schritt 12 der Anodendruck nach der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (prsH2_fc_a) erfaßt (Schritt 12). Danach, wird die Stickstoffkonzentration nach der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (cncN2) berechnet (Schritt 13). Wie in 3 dargestellt, kann der Wert der Stickstoffkonzentration nach der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (cncN2) aus folgender Gleichung bestimmt werden: cncN2 = cncN2_tmp·prsH2_fc_b/prsH2_fc_a, in anderen Worten ausgedrückt, durch Multiplizieren der Stickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (cncN2_tmp) und des Anodendrucks nach der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (prsH2_fc_b), und durch Dividieren von diesem durch den Anodendruck nach der Wasserstoffdruckbeaufschlagung (prsH2_fc_a). Danach ist die Verarbeitungsserie fertiggestellt (Schritt 14).
  • Zusätzlich ist bei der vorstehend beschriebenen Schätzung der Anodenstickstoffkonzentration zu bevorzugen, daß eine Technik zum Erzeugen eines Anodenstickstoffkonzentration-Maximalwertes angewendet wird, wenn während der Messung der Ruhezeit, die Meßzeit durch die Ruhezeit-Messmittel gelöscht wird. Wenn die Meßzeit, die bis zu einem gewissen Zeitpunkt gemessen wird, aus irgendeinem Grund während der Messung der Ruhezeit durch die Ruhezeit-Messmittel 12 (beispielsweise wenn die Hilfsbatterie entfernt wird) zurückgesetzt wird und auf 0 gelöscht wird, bestehen grundlegende Bedenken, daß ein Energieerzeugungsausfall aufgrund von Wasserstoffknappheit auftreten wird, weil die Ruhezeit, die durch die Ruhezeit-Messmittel 12 gemessen wird, kleiner als der ursprüngliche Wert sein wird, und wiederum ein Wert geschätzt werden wird, der kleiner als der tatsächliche Wert der Anodenstickstoffkonzentration ist. Wenn in solch einem Fall ein Attrappenmaximumwert für die Anodenstickstoffkonzentration verwendet wird, kann zumindest das Auftreten eines vorstehend beschriebenen Energieerzeugungsausfalls aufgrund von Wasserstoffknappheit vermieden werden. Während verschiedene Attrappenwerte verwendet werden können, ebnet der Anodenstickstoffkonzentrationswert in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus und ist ungefähr ein Wert knapp unterhalb von 80% des Maximalwertes. Zusätzlich kann das Zurücksetzen der Ruhezeit-Messmittel 12, unabhängig davon, ob der Brennstoffzellenstapel 20 in einem Ruhezustand ist, beispielsweise durch die vorstehend beschriebene ECU 13 erfaßt oder beurteilt werden.
  • Des Weiteren ist zu bevorzugen, daß Mittel zum Aufzeichnen der Anodenstickstoffkonzentration beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle vorgesehen werden, und daß der größere der Werte aus Anodenstickstoffkonzentrationswert beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle und Anodenstickstoffkonzentration (geschätzter Wert) beim nächsten Start (wenn sie erneut gestartet wird) verwendet wird.
  • Wenn beispielsweise die Brennstoffzelle zeitweilig in einem Zustand einer hohen Anodenstickstoffkonzentration angehalten wird und dann sofort erneut gestartet wird, unabhängig davon, ob die Anodenstickstoffkonzentration deutlich abgefallen ist oder nicht, bestehen ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Fall Bedenken, daß ein Wert geschätzt wird, der kleiner als der tatsächliche Wert ist und daß ein Energieerzeugungsausfall aufgrund von Wasserstoffknappheit auftreten wird.
  • Um damit umzugehen, kann solange wie die Anodenstickstoffkonzentration beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle aufgezeichnet wird und nachfolgend zu einem Vergleich des aufgezeichneten Werts und des geschätzten Werts der größere Wert von diesen ausgewählt und verwendet wird, zumindest das Auftreten von Energieerzeugungsausfall aufgrund von Wasserstoffknappheit, wie vorstehend beschrieben, vermieden werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Anodenstickstoffkonzentration beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle durch die ECU 13 aufgezeichnet, welche falls erforderlich, den aufgezeichneten Wert und den geschätzten Wert vergleicht.
  • (Leckagenbeurteilungsbetrieb)
  • Als nächstes wird der Aufbau, mit dem das Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels die Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum beurteilt, erklärt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Beurteilung der Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum (in diesem Ausführungsbeispiel in dem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite durch zwei Druckregelventile, dem Stapeleinlaßventil H21 und dem FC-Auslaßventil H22, ausgebildet wird) durch das Brennstoffzellensystem 10 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel, wird die Druckänderung in diesem Raum erfaßt, und die Brenngasleckage wird unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Gasleckagenbeurteilungswert auf der Basis dieser Druckänderung beurteilt. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine gewünschte Korrektur, in Übereinstimmung mit dem Erfordernis des Ansprechen auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode durchgeführt, oder in anderen Worten ausgedrückt, wird eine Brenngasleckagenbeurteilung nachfolgend zu einem Variieren des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus gemacht. Das heißt, weil die Stickstoffgaskonzentration in dem geschlossenen Raum des Brenngasstrangs 3 zeitweilig ansteigt, wenn das Brenntoffzellensystem 10 erneut gestartet wird, wird das Gasleckagenbeurteilungsniveau als Antwort auf die Stickstoffkonzentration unter Berücksichtigung dieses Phänomens variiert.
  • Beispielsweise ist eine Gasleckagenbeurteilungseinheit zum Variieren des Gasleckagenbeurteilungsniveaus in dem Brennstoffzellensystem 10 vorgesehen. Die Gasleckagenbeurteilungseinheit bezieht sich auf einen Gasleckagenbeurteilungswert, der auf einer Druckänderung in dem geschlossenen Raum basiert, die durch einen Drucksensor erfaßt wird (Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel), um die Gasleckage zu beurteilen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Druckänderung in dem geschlossenen Raum auf der Brennstoffelektrodenseite durch den Drucksensor P5 erfaßt, und die Gasleckagenbeurteilungseinheit beurteilt eine Gasleckage auf der Basis dieses erfaßten Ergebnisses. Des Weiteren variiert die Gasleckagenbeurteilungseinheit das Gasleckagenbeurteilungsniveau auf der Basis des druckerfassten Ergebnisses. Spezifische Beispiele zum Variieren des Niveaus auf diese Weise umfassen das Verwenden einer Reihe von Gasleckagenbeurteilungswerten, die als Antwort auf druckerfasste Ergebnisse ohne Änderung aufgestellt werden, und das Verwenden eines numerischen Wertes, der durch eine Berechnung erlangt wird, die auf druckerfassten Ergebnissen basiert, die in einer Gleichung zum Ausdrücken der Einzelheiten der Niveauveränderung substituiert werden.
  • Während es keine besonderen Restriktionen auf spezifische Geräte gibt, aus denen die vorstehend beschriebene Gasleckagenbeurteilungseinheit aufgebaut ist, kann in dem Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels die ECU 13, mit der die vorstehend beschriebenen Stapeltemperatur-Erfassungsmittel 11, die Ruhezeit-Messmittel 12 und der Drucksensor P5 verbunden sind, als die vorstehend beschriebene Gasleckagenbeurteilungseinheit fungieren.
  • Als nächstes wird ein Beispiel des Prozeßflusses für die Brenngasleckagenbeurteilung in dem geschlossenen Raum basierend auf dem vorstehend beschriebenen Ausbau erklärt (siehe 4 und 5). Beispielsweise ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Zuordnung vorbereitet, welche die Gasleckagenbeurteilungswerte beschreibt, auf die für die Gasleckagenbeurteilung Bezug genommen wird, wie in 5 dargestellt. Die Zuordnung (ZUORDNUNG 1) zeigt ein Beispiel von Gasleckagenbeurteilungswerten, bei denen sogenannte Gasleckagenreferenzwerte im Voraus aufgestellt werden, welche die Brenngasleckagenmengen (Beurteilungswerte) von beispielsweise 30, 25, 20, 15 und 10 C(L/min) beschreiben, wenn die Stickstoffkonzentration N (%) 0, 20, 40, 60 und 80% ist (siehe 5). Das heißt, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Fall, bei dem ein einheitlicher Gasleckagenbeurteilungswert (beispielsweise 30 (L/min)) ungeachtet der Stickstoffkonzentration verwendet wird, berücksichtigt dieses Ausführungsbeispiel die Stickstoffkonzentration in dem geschlossenen Raum und verwendet eine Zuordnung, in der die Gasleckagenbeurteilungswerte entsprechend einer erhöhten Stickstoffkonzentration abnehmen. Wenn des Weiteren die Stickstoffkonzentration einem anderen Wert als diesen Werten entspricht, soll eine geeignete Interpolation durchgeführt werden, und so soll beispielsweise in Zuordnung (ZUORDNUNG 1), wenn die Stickstoffkonzentration N (%) 70 beträgt, die Brenngasleckagenmenge als 12,5 (L/min) entnommen werden, und wenn sie 90 beträgt, sollte sie als 7,5 (L/min) entnommen werden.
  • Die Brenngasleckagenbeurteilung involviert zuerst, anschließend zum Start des Brennstoffzellensystems 10 (Schritt 21 in 4), daß die Stickstoffkonzentration in dem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite ausgebildet ist, geschätzt wird (Schritt 22). Die Schätzung der Stickstoffkonzentration in diesem Ausführungsbeispiel involviert die Schätzung basierend auf der Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, dem Druck der Anode, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und der Ruhezeit vom Anhalten der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart, für welche der Prozeßfluß (siehe 3) und die Anodenstickstoffkonzentrationszuordnungen A, B (siehe 2) mit den Anodenstickstoffkonzentration vor der Wasserstoffdruckbeaufschlagung, welche vorstehend beschrieben wurden, verwendet werden.
  • Sobald die Stickstoffkonzentration in dem geschlossenen Raum auf diese Weise gemessen wurde, wird ein Leckagenerfassungsbeurteilungswert C (L/min) entsprechend zum stickstoffkonzentrationsgeschätzten Wert N (%) unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebene Zuordnung (siehe ZUORDNUNG 1 in 5) berechnet (Schritt 23). Wenn beispielsweise die Stickstoffkonzentration (geschätzter Wert) N 20 (%) ist, ist der Brenngasleckagenbeurteilungswert C 25 (L/min), und wenn die Stickstoffkonzentration (geschätzter Wert) N 40 (%) ist, ist der Brenngasleckagenbeurteilungswert C 20 (L/min) (siehe 5). Der Gasleckagenbeurteilungswert C, der durch diese Kalkulation erlangt wird, bildet einen Beurteilungswert oder einen Referenzwert, der durch Ändern des Beurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration (geschätzter Wert) in dem geschlossenen Raum erlangt wird.
  • Sobald der Gasleckagenbeurteilungswert C erlangt wurde, nachdem das Niveau geändert wurde (Schritt 23), wird die Brenngasleckage auf der Basis der Druckänderung gemessen. Das heißt, in diesem Ausführungsbeispiel, wird die Druckänderung (abgedichteter Druck in dem abgedichteten Teil des Rohrs) des geschlossenen Raums, der durch zwei Druckregelventile (FC-Einlaßventil H21 und FC-Auslaßventil H22) ausgebildet wird, durch den Drucksensor P5 erfaßt, und eine Brenngasleckagenmenge Q wird auf der Basis dieses erfaßten Ergebnisses gemessen (Schritt 24). Danach werden die Brenngasleckagenmenge Q und der Gasleckagenbeurteilungswert C, der vorstehend erwähnt wurde, verglichen. Wenn das Ergebnis dieses Vergleichs jenes ist, daß die Brenngasleckagenmenge Q < Gasleckagenbeurteilungswert C ist, kann die Brenngasleckage als ein Normalzustand beurteilt werden (ein Zustand, in dem das Ausmaß der Gasleckage nicht als Problem betrachtet wird). In diesem Fall wird eine Unterschätzung der Brenngasleckage in einem Zustand, in dem ein zeitweiliger Anstieg der Stickstoffkonzentration auftritt, verhindert, weil die Beurteilung einen Brenngasleckagenbeurteilungswert reflektiert, der die Stickstoffkonzentration berücksichtigt (genauer ein Beurteilungswert, der abnehmend verändert wird während die Stickstoffkonzentration zunimmt).
  • Wenn andererseits das Ergebnis des Vergleichs der Brenngasleckagenmenge Q und des Brenngasleckagenbeurteilungswerts C jenes ist, daß die Brenngasleckagenmenge Q > Gasleckagenbeurteilungswert C (Schritt 25), weil die Brenngasleckagenmenge Q größer als der Beurteilungswert C ist, der als eine Referenz verwendet wird, wird das Ausmaß der Leckage von Brenngas als ein Problem darstellend beurteilt. Dies wird als abnormaler Fall beurteilt und dann wird eine Verarbeitung, die bei einem abnormalen Zustand anwendbar ist, ausgeführt (Schritt 26). Der Ausführung dieser Verarbeitung folgend, wird eine weitere Untersuchung und Beurteilung, ob eine Gasleckage auftritt oder nicht, ausgeführt, und des Weiteren wird eine Bestätigung vorbestimmter Einzelheiten bezüglich des Starts und des Betriebs der Brennstoffzelle (Schritt 27) ausgeführt, wonach, wenn das Problem nicht länger vorherrscht, der Betrieb fortgesetzt wird (Schritt 28). Diese Schritte sind nicht speziell Gegenstand dieser Anmeldung (siehe 4).
  • Gemäß dem bisher erklärten Brennstoffzellensystem 10 dieses Ausführungsbeispiels kann eine Unterschätzung der Gasleckagenmenge durch Verwenden des vorstehend erklärten korrigierten Gasleckagenbeurteilungswerts (in anderen Worten ausgedrückt, ein Brenngasleckagenbeurteilungsniveau, das auf ein anderes Niveau eingestellt wird) vermieden werden, selbst wenn ein zeitweiliger Anstieg der Stickstoffkonzentration auf der Brennstoffelektrodenseite über die des normalen Betriebs der Brennstoffzelle auftritt, wenn die Brennstoffzelle aufgrund eines Kreuzleckagenphänomens erneut gestartet wird. Die ermöglicht, daß hoch-präzise Gasleckagenbeurteilungen gemacht werden, selbst wenn ein zeitweiliger Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode aufgetreten ist.
  • Des Weiteren sollte, während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel einen bevorzugten Modus der vorliegenden Erfindung bildet, die vorliegende Erfindung nicht als hierauf beschränkt betrachtet werden, und dementsprechend können verschiedene Veränderungen an der vorliegenden Erfindung innerhalb einem Bereich gemacht werden, der nicht von deren Kern abweicht.
  • Während beispielsweise die Erklärung dieses Ausführungsbeispiels von einem Modus ist, der sich auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode des Brennstoffzellenstapels 20 und die Korrektur des Gasleckagenbeurteilungswerts C (mit anderen Worten ausgedrückt, das Variieren des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus) als Antwort auf die Stickstoffgasmenge konzentriert, die in dem geschlossenen Raum auf der Brennstoffelektrodenseite enthalten ist, sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht als darauf beschränkt zu verstehen. Als anderes Beispiel davon kann, wenn die Wasserstoffkonzentration und der Wasserstoffpartialdruck beispielsweise auf der Brennstoffelektrodenseite erfaßbar sind, die Stickstoffkonzentration oder die Stickstoffgasmenge auf Basis von dessen erfaßten Ergebnissen bestimmt werden. Das heißt, wenn die Stickstoffkonzentration unter Berücksichtigung des Phänomens des zeitweiligen Anstiegs der Stickstoffkonzentration (oder der Stickstoffgasmenge) auf der Brennstoffelektrodenseite aufgrund einer Kreuzleckage, präzise erfaßt oder geschätzt wird, und es möglich ist, diese Ergebnisse in Brenngasleckagenbeurteilungsreferenzwerten (einer Zuordnung) zu reflektieren, ist eine noch präzisere Leckagenbeurteilung möglich.
  • Zusätzlich kann, während in diesem Ausführungsbeispiel die Brenngasleckage als Antwort auf den Anodendruck (Druck in der Brennstoffelektrode des Brennstoffzellenstapels 20) beurteilt wird, die Gasleckage auch auf der Basis von anderen Aspekten beurteilt werden, wie beispielsweise der Änderungsrate des Anodendrucks (als Beispiele davon, dem Druckgradientenzunahme oder der Druckgradientenabnahme). Das heißt, basierend auf einer Tendenz in der Druckänderungskennlinie, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, was in der Zuordnung aus 2 vor t = T1 für eine Druckgradientenabnahme dargestellt ist, und andererseits der Tendenz nach t = T1 zur Druckgradientenzunahme, ist eine Beurteilung der Gasleckage basierend auf einem Umschalten der Zuordnungen an dem Punkt der Verschiebung des Druckgradienten vom Anstieg zur Abnahme möglich.
  • Das Verfahren zum Beurteilen der Brenngasleckage der vorliegenden Erfindung involviert, auf eine präzise Erfassung oder Schätzung der Stickstoffkonzentration hin, die sich auf das Phänomen des zeitweiligen Anstiegs der Stickstoffkonzentration konzentriert, das auf der Brennstoffelektrodenseite aufgrund einer Kreuzleckage auftritt, eine Reflektion der Ergebnisse davon in einer Form, die das Verändern des Beurteilungsniveaus, das für die Brenngasleckagenbeurteilung verwendet wird, involviert. Infolgedessen ist eine hoch-präzise Gasleckagenbeurteilung beim Neustart der Brennstoffzelle möglich, die zu der vergleichbar ist, wenn das Brennstoffzellensystem normal betrieben wird.
  • Das Verfahren zum Beurteilen der Brenngasleckage der vorliegenden Erfindung berücksichtigt den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und stellt sicher, daß eine hoch-präzise Gasleckagenbeurteilung durch Ändern des Gasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration möglich ist.
  • Gemäß diesem Verfahren zum Beurteilen der Brenngasleckage der vorliegenden Erfindung, wird die Stickstoffkonzentration der Brennstoffelektrode auf der Basis von einer oder beiden aus der durchdrungenen Menge von Brenngas und der Ruhezeit der Brennstoffzelle geschätzt, und eine hoch-präzise Gasleckagenbeurteilung wird auf dieser Basis ermöglicht. Während die bestehende Situation die ist, daß die Schätzung der Stickstoffkonzentration von der durchdrungenen Menge an Wasserstoffgas zu der Luftelektrode schwierig ist, weil sich in der Realität die Wasserstoffdurchdringungsgeschwindigkeit und die Stickstoffdurchdringungsgeschwindigkeit unterscheiden, sind die vorstehend beschriebene Schätzung der Stickstoffkonzentration und die Beurteilung der Gasleckage basierend auf der vorliegenden Erfindung möglich.
  • Des Weiteren kann gemäß dem Verfahren zum Messen der Brenngasleckage der vorliegenden Erfindung, die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode präzise auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, dem Brennstoffelektrodendruck, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und der Ruhezeit vom Anhalten der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart, geschätzt werden, wobei eine präzise Gasleckagenbeurteilung auf dieser Basis ermöglicht wird.
  • Zusätzlich involviert das in der vorliegenden Erfindung beschriebene Brennstoffzellensystem auch, auf eine präzise Erfassung oder Schätzung der Stickstoffkonzentration hin, die sich auf das Phänomen des zeitweiligen Anstiegs der Stickstoffkonzentration konzentriert, der auf der Brennstoffelektrodenseite aufgrund einer Kreuzleckage aufritt, eine Reflektion von den Ergebnissen davon in einer Form, die das Variieren des Beurteilungsniveaus involviert, das für die Brenngasleckagenbeurteilung verwendet wird. Infolgedessen, ist eine hoch-präzise Gasleckagenbeurteilung beim Neustart der Brennstoffzelle möglich, die vergleichbar zu der ist, wenn das Brennstoffzellensystem normal betrieben wird.
  • Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung berücksichtigt den zeitweiligen Anstieg der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode, der auftritt, wenn die Brennstoffelektrode erneut gestartet wird, und stellt sicher, daß eine hoch-präzise Gasleckagenbeurteilung durch Ändern des Gasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf diese Stickstoffkonzentration möglich ist.
  • Zusätzlich, kann gemäß dem Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung, die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode präzise auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels, wenn der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, dem Brennstoffelektrodendruck, wenn die Brennstoffzelle erneut gestartet wird, und der Ruhezeit vom Anhalten der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart, geschützt werden, und eine präzise Gasleckagenbeurteilung ist auf der Basis dieser erfaßten Ergebnisse möglich.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Brenngasleckagenbeurteilung in einem Brennstoffzellensystem, bei dem eine Druckänderung in einem geschlossenen Raum, der auf der Brennstoffelektrodenseite der Brennstoffzelle ausgebildet ist, erfasst wird, und bei dem unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Gasleckagenbeurteilungswert entsprechend der erfassten Ergebnisse der Druckänderung, die Brenngasleckage in dem geschlossenen Raum beurteilt wird, wobei das Verfahren einen Schritt des Variierens des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode aufweist, um die Brenngasleckagenbeurteilung durchzuführen, und wobei die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode auf der Basis der Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, dem Druck der Brennstoffelektrode beim Neustart der Brennstoffzelle und der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart geschätzt wird.
  2. Verfahren zur Brenngasleckagenbeurteilung in einem Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei das Variieren des Beurteilungsniveaus der Brenngasleckage auf dem Ändern des Gasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf die Stickstoffkonzentration basiert.
  3. Verfahren zur Brenngasleckagenbeurteilung in einem Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode auf der Basis von zumindest einem aus der durchdrungenen Menge an Brenngas, welche den Elektrolytfilm der Brennstoffzelle durchdrungen hat und hin zur Luftelektrodenseite entwichen ist, und der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs des Brennstoffzellenstapels bis zu ihrem Neustart geschätzt wird.
  4. Brennstoffzellensystem umfassend: eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von Energie durch Zufuhr von Brenngas; ein Brenngassystem zum Zuführen und Abgeben von Brenngas zu und von der Brennstoffzelle; ein in dem Brenngassystem vorgesehenes Druckregelventil; einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in einem geschlossenen Raum, der in dem Brenngassystem ausgebildet ist; und eine Gasleckagenbeurteilungseinheit zum Beurteilen einer Gasleckage in dem geschlossenen Raum, der in dem Brenngassystem ausgebildet ist, wobei die Gasleckagenbeurteilungseinheit zur Beurteilung einer Gasleckage sich auf einen Gasleckagenbeurteilungswert bezieht, der auf einer Druckänderung basiert, die in dem geschlossenen Raum durch den Drucksensor erfasst wird, und die Brenngasleckagenbeurteilung durch Variieren des Gasleckagenbeurteilungsniveaus als Antwort auf die Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode durchgeführt wird, und wobei die Schätzung der Stickstoffkonzentration in der Brennstoffelektrode auf der Temperatur des Brennstoffzellenstapels beim Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle, dem Druck der Brennstoffelektrode beim Neustart der Brennstoffzelle und der Ruhezeit vom Anhalten des Betriebs der Brennstoffzelle bis zu ihrem Neustart basiert.
  5. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4, wobei das Variieren des Brenngasleckagenbeurteilungsniveaus auf einem Ändern des Gasleckagenbeurteilungswerts als Antwort auf die Stickstoffkonzentration basiert.
  6. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4 oder 5, umfassend: Stapeltemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur eines Brennstoffzellenstapels; Brennstoffelektrodendruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks der Brennstoffelektrode; und Ruhezeit-Messmittel zum Messen der Ruhezeit.
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