DE112006003043T5 - Brennstoffzellensystem mit einer elektrischen Speichervorrichtung und einem Spannungswandler - Google Patents

Brennstoffzellensystem mit einer elektrischen Speichervorrichtung und einem Spannungswandler Download PDF

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Abstract

Brennstoffzellensystem, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, wobei das Brennstoffzellensystem folgende Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zum Stoppen des Spannungswandlers, wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt;
eine Einrichtung zum Unternehmen eines Versuchs, den Spannungswandler sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler gestoppt ist; und
eine Einrichtung zum Erzeugen einer Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle, bis sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem und ein Steuerverfahren desselben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbesserung eines Steuerverfahrens bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität bei einem Spannungswandler in einem Brennstoffzellensystem auftritt.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Es gibt ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine Batterie und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, und eine Hilfsvorrichtung der Brennstoffzelle ist angeordnet, um eine Verbindung zwischen dem Spannungswandler und der Batterie einzurichten, wodurch die Brennstoffzelle durch Antreiben der Hilfsvorrichtung angetrieben werden kann, selbst wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt (siehe beispielsweise die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-118981 ).
  • Bei dem Fall, bei dem der Spannungswandler abnormal funktioniert, ist jedoch, obwohl die Abnormalität vorübergehend ist und daher eine Erholung zu einem normalen Zustand wahrscheinlich ist, die Antriebsleistung nicht ausreichend, wenn es keine andere Wahl gibt, als sich auf den Antrieb der Brennstoffzelle zu verlassen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Brennstoffzellensystem, das eine Erholung eines Spannungswandlers anstrebt, wenn eine vorübergehende Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt, und die Unzulänglichkeit der Antriebsleistung minimiert, zu schaffen und ein Steuerverfahren des Brennstoffzellensystems zu schaffen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um das vorhergehende Problem zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Studien durchgeführt. Bei einem mit einem Strom bewegbaren Körper (beispielsweise einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug) wird das Fahrzeug sofort gestoppt, wenn eine Abnormalität (ein Fehler) bei einem Spannungswandler auftritt. Ein solcher Fehler ist jedoch meistens tatsächlich vorübergehend, und es ist daher üblicherweise der Fall, dass eine Erholung wahrscheinlich ist, ein bewegbarer Körper (ein Fahrzeug oder dergleichen), in dem beispielsweise eine Brennstoffzelle installiert ist, wird jedoch üblicherweise gestoppt. Angesichts eines solchen Punkts ist es manchmal vorteilhaft, zu bewirken, dass der bewegbare Körper ein Fahren fortsetzt, um sich zu einem normalen Zustand zu erholen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben weitere Studien basierend auf diesem Punkt durchgeführt und haben eine Technologie, die solche Probleme lösen kann, entdeckt.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf einer solchen Entdeckung, und die Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, wobei das Brennstoffzellensystem eine Einrichtung zum Stoppen des Spannungswandlers, wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt, eine Einrichtung zum Unternehmen eines Versuchs, den Spannungswandler sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler gestoppt ist, und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle, bis sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt, aufweist.
  • Bei einem Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Brennstoffzellensystem, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt, der Spannungswandler gestoppt, ein Versuch unternommen, den Spannungswandler sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler gestoppt ist, und eine Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle erzeugt, bis sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt.
  • Bei dem Brennstoffzellensystem und der Steuervorrichtung desselben gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität bei dem Spannungswandler (beispielsweise einem Hochspannungswandler) auftritt, das gesamte System nicht sofort gestoppt, sondern eine Bestimmung wird durchgeführt, ob eine Erholung zu einem normalen Zustand möglich ist oder nicht, wodurch die Möglichkeit der Erholung angestrebt wird. Eine Bestimmung wird insbesondere zuerst durchgeführt, ob sich der Spannungswandler von einem Zustand, in dem der Spannungswandler vorübergehend gestoppt (abgeschaltet) ist, erholt, und es wird bewirkt, dass sich der Spannungswandler, wenn möglich, zu dem normalen Zustand erholt. Während einer Dauer, in der der Zielspannungswandler bis zu einem Erholen zu dem normalen Zustand vorübergehend abgeschaltet ist, wird außerdem eine Antriebsleistung in der Brennstoffzelle weitererzeugt, wodurch verhindert wird, dass die Antriebsleistung des Systems nicht ausreichend ist.
  • Es ist bevorzugt, dass, bis mindestens der Spannungswandler anfängt, sich zu dem normalen Zustand zu erholen, eine Grenze des Werts einer Leistung, die fähig ist, durch den Spannungswandler zu gehen, eingestellt wird. Bei diesem Fall bleibt, selbst wenn der Spannungswandler voraussichtlich in einen Zustand, in dem sich dieser zu dem normalen Zustand erholen kann, gebracht wird, die Leistung, die fähig ist, durch den Spannungswandler zu gehen, (oder wandelbare Leistung) begrenzt.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass eine Obergrenze einer Leistung, die erzeugt werden kann, wenn sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt, auf einen niedrigeren Wert als eine Obergrenze einer Leistung, die erzeugt wird, bevor die Abnormalität auftritt, eingestellt wird. Bei diesem Fall ist es möglich, eine Schwankung eines Ausgangssignals, das erhalten wird, wenn sich der Spannungswandler von einem vorübergehenden abnormalen Zustand zu dem normalen Zustand erholt, zu verhindern.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die Grenze stufenweise aufgehoben wird, wenn bewirkt wird, dass sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt. Bei dem Fall, bei dem dieses Brennstoffzellensystem in einem bewegbaren Körper, wie einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug, angebracht ist, kann beispielsweise das Auftreten einer Vibration oder eines Stoßes durch stufenweises Aufheben der Grenze verhindert werden.
  • Es ist bevorzugt, dass, wenn der Spannungswandler in dem abnormalen Zustand ist, ein Ausgangssignal der Brennstoffzelle durch Durchführen eines Betriebs, der sich von dem Betrieb, der durchgeführt wird, wenn der Spannungswandler in dem normalen Zustand ist, unterscheidet, ansprechend auf eine Abfrage des Ausgangssignals der Brennstoffzelle erhalten wird. Bei diesem Fall umfasst der Betrieb, der sich von dem während des normalen Zustands unterscheidet, ein Ändern beispielsweise einer Stöchiometrie.
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Steuervorrichtung zum Ausführen des im Vorhergehenden beschriebenen Steuerverfahrens auf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn eine vorübergehende Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt, die Unzulänglichkeit der Antriebsleistung minimiert werden, da eine Erholung nach dem Auftreten der vorübergehenden Abnormalität angestrebt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das den Inhalt einer Steuerung bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung einer Leistung bei dem Brennstoffzellensystem zeigt; und
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das den Inhalt einer Steuerung bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Eine Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden auf der Basis eines Beispiels der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben.
  • 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hat in demselben eine elektrische Speichervorrichtung 15 und eine Brennstoffzelle 2, die über einen Spannungswandler 14 zueinander parallel geschaltet sind, und weist eine Einrichtung zum Stoppen des Spannungswandlers 14, wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler 14 auftritt, eine Einrichtung zum Unternehmen eines Versuchs, den Spannungswandler 14 sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen bzw. wiederherzustellen, nachdem der Spannungswandler 14 gestoppt ist, und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle 2 auf, bis sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt. Eine Zusammenfassung des Brennstoffzellensystems 1 ist im Folgenden zuerst beschrieben, und der Inhalt des Steuerverfahrens des Brennstoffzellensystems 1 zu der Zeit des Auftretens einer Abnormalität ist danach beschrieben (siehe 1 bis 3).
  • 1 zeigt eine schematische Konfiguration des Brennstoffzellensystems 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Brennstoffzellensystem 1 kann als beispielsweise ein eingebautes Leistungserzeugungssystem für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (engl.: fuel cell hybrid vehicle; FCHV) verwendet sein. Eine Anwendung des Brennstoffzellensystems 1 ist jedoch nicht begrenzt, es ist daher selbstverständlich, dass das Brennstoffzellensystem 1 als ein Leistungserzeugungssystem oder dergleichen verwendet sein kann, das in verschiedenen bewegbaren Körpern (beispielsweise Schiffen, Flugzeugen und dergleichen), Robotern und anderen Maschinen mit Eigenantrieb angebracht ist. Ein Brennstoffzellenstapel, der nicht gezeigt ist, hat eine Stapelstruktur, die durch Der-Reihe-nach-Stapeln einer Mehrzahl einzelner Zellen gebildet ist und mit beispielsweise einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle oder dergleichen gebildet ist.
  • Ein Oxidationsgas-Zufuhrsystem für die Brennstoffzelle 2 weist einen Luftkompressor 5, einen Zwischenkühler 3 und eine Zwischenkühler-Kühlwasserpumpe 4 auf (siehe 1). Der Luftkompressor 5 komprimiert die Luft, die von dem Äußeren aufgenommen wird, über ein Luftfilter, das nicht gezeigt ist. Der Zwischenkühler 3 kühlt die Luft, die komprimiert und erwärmt wird. Die Zwischenkühler-Kühlwasserpumpe 4 lässt Kühlwasser zum Kühlen des Zwischenkühlers 3 zirkulieren. Die Luft, die durch den Luftkompressor 5 komprimiert wird, wird durch den Zwischenkühler 3 gekühlt, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, geht danach durch einen Befeuchter 17 und wird dann der Kathode (Luftelektrode) der Brennstoffzelle 2 zugeführt. Ein Sauerstoffabgas, das erhalten wird, nachdem dieses bei einer Zellenreaktion der Brennstoffzelle 2 verwendet wurde, fließt in einem Kathodenabgas-Flussdurchgang 16 und wird zu dem Äußeren des Systems emittiert. Dieses Sauerstoffabgas ist in einem stark befeuchteten Zustand, da dieses eine Feuchtigkeit, die aus der Zellenreaktion in der Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, enthält. Der Befeuchter 17 wird daher verwendet, um eine Feuchtigkeit zwischen dem Oxidationsgas in einem leicht befeuchteten Zustand, bevor dieses zugeführt wird, und dem Sauerstoffabgas in einem stark befeuchteten Zustand, das in dem Kathodenabgas-Flussdurchgang 16 fließt, auszutauschen, um das Oxidationsgas, das der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, passend zu befeuchten.
  • Ein Wasserstoffgas-Zufuhrsystem für die Brennstoffzelle 2 ist als ein System zum Zuführen eines Wasserstoffs als ein Brennstoff zu der Brennstoffzelle 2 gebildet. Bei dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind beispielsweise eine Mehrzahl von (beispielsweise vier) (nicht gezeigten) Hochdruck-Wasserstofftanks als eine Wasserstoffspeicherquelle parallel angeordnet, und ein Wasserstoff wird zu der Anode (Brennstoffelektrode) der Brennstoffzelle 2 durch einen Wasserstoffgas-Zufuhrdurchgang 23 geleitet.
  • Ein Tor für das Kühlwasser (LLC) der Brennstoffzelle 2 ist mit einem Kühlwasserrohr 11 zum Zirkulieren des Kühlwassers versehen. Dieses Kühlwasserrohr 11 ist mit einer Wasserpumpe 10 zum Übertragen des Kühlwassers und einem Flussdurchgangschaltventil 12 zum Regulieren der Menge an zuzuführendem Kühlwasser versehen.
  • Ein Teil der Gleichstromleistung, die in der Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, wird durch den Spannungswandler (Hochspannungswandler) 14 abgelassen und wird in eine Sekundärbatterie (auf die im Folgenden als „Hochspannungsbatterie" Bezug genommen wird und die durch eine Ziffer 15 angezeigt ist), die als eine elektrische Hochspannungs-Speichervorrichtung funktioniert, geladen. Ein Motorwechselrichter (Fahrwechselrichter) 7 wandelt die Gleichstromleistung, die von der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, in eine Wechselstromleistung um und führt die Wechselstromleistung einem Fahrmotor 8 zu. Ein Wasserpumpenwechselrichter 9 wandelt ferner die Gleichstromleistung, die von der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, in eine Wechselstromleistung um und führt die Wechselstromleistung der Wasserpumpe 10 zu. Ein Luftkompressor-Antriebswechselrichter 6 wandelt ferner die Gleichstromleistung, die von der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, in eine Wechselstromleistung um und führt die Wechselstromleistung dem Luftkompressor 5 zu.
  • Eine Steuervorrichtung 13 ist eine Vorrichtung zum, wenn diese beispielsweise in einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug installiert ist, Erhalten einer Systembedarfleistung (Summe der Fahrzeug-Fortbewegungsleistung und der Hilfsvorrichtungsleistung) auf der Basis einer Beschleunigungsöffnung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen und Steuern des Systems, so dass die Brennstoffzelle 2 der Zielleistung entspricht. Die Steuervorrichtung 13 passt insbesondere die Drehgeschwindigkeit eines (nicht gezeigten) Motors, der den Luftkompressor 5 antreibt, und die Menge an zugeführtem Oxidationsgas durch Steuern des Luftkompressor-Antriebswechselrichters 6 an. Die Steuervorrichtung 13 passt außerdem die Temperatur der komprimierten Luft durch Steuern der Zwischenkühler-Kühlwasserpumpe 4 an. Die Steuervorrichtung 13 steuert ferner den Motorwechselrichter 7, um die Drehgeschwindigkeit des Fahrmotors 8 anzupassen, und steuert den Wasserpumpenwechselrichter 9, um die Wasserpumpe 10 anzupassen. Die Steuervorrichtung 13 steuert zusätzlich den Spannungswandler 14, um Betriebspunkte (Ausgangsspannung, Ausgangsstrom) der Brennstoffzelle 2 anzupassen, und führt eine Anpassung durch, so dass die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 2 der Zielleistung entspricht.
  • Die Steuervorrichtung 13 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel funktioniert ferner ebenfalls als die Einrichtung zum Stoppen des Spannungswandlers 14, wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler 14 auftritt, die Einrichtung zum Unternehmen eines Versuchs, den Spannungswandler 14 sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler 14 gestoppt ist, und die Einrichtung zum Erzeugen einer Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle 2, bis sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt. Diese Funktionen sind durch ein Programm, das in beispielsweise einer arithmetischen Verarbeitungseinheit innerhalb der Steuervorrichtung 13 gespeichert ist, realisiert.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind als Nächstes im Folgenden beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität oder ein überraschendes Ereignis bei dem Spannungswandler 14 des Brennstoffzellensystems 1 auftritt, ein vorbestimmtes Verfahren ausgeführt, und eine normale Erholung wird angestrebt, um zu bewirken, dass sich der Spannungswandler 14, wenn möglich, erholt. Bei der vorliegenden Beschreibung sei bemerkt, dass eine Abnormalität oder ein überraschendes Ereignis, die oder das bei dem Spannungswandler 14 auftritt, ferner „Fehler" genannt wird. Ein hier beschriebener „Fehler" bedeutet, dass der Spannungswandler vorübergehend oder ständig in mindestens einen Zustand, in dem ein gewünschter Betrieb nicht ausgeführt werden kann, verfällt.
  • Spezifische Beispiele sind im Folgenden beschrieben (siehe 2 und 3). Der Hochspannungswandler (auf den im Folgenden einfach als „Spannungswandler" Bezug genommen wird und der durch eine Ziffer 14 angezeigt ist) ist hier als ein Beispiel des Spannungswandlers 14 gezeigt, und ein Fall, bei dem ein Fehler bei dem Spannungswandler 14 auftritt, ist beschrieben.
  • Eine Steuerung wird zuerst zum Erholen des Spannungswandlers zu einem normalen Zustand, wenn ein Fehler auftritt, gestartet (Schritt S1). Dieser Schritt ist in der Hinsicht bevorzugt, dass bei dem Fall beispielsweise eines bewegbaren Körpers, wie eines Brennstoffzellen-Hybridfahrzeugs oder dergleichen, eine IG- (= ignition = Zündung) Vorrichtung des Brennstoffzellensystems 1 aktiviert wird und gleichzeitig eine Steuerung einer normalen Erholung gestartet wird, so dass ein Betrieb einer normalen Erholung jederzeit versucht werden kann, wenn ein Fehler auftritt.
  • Wenn ein Fehler bei dem Spannungswandler 14 auftritt (Schritt S2), wird hier der Spannungswandler 14 einmal gestoppt und dann abgeschaltet (Schritt S3). In 3 wird beispielsweise, wenn ein Fehler bei dem Spannungswandler 14 zu einer Zeit t1 auftritt, der Spannungswandler 14 in einen Vorübergehend-gestoppt-Zustand gebracht. Bei diesem Fall wird jedoch die Brennstoffzelle 2 selbst nicht gestoppt, und der Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 wird mittels der Leistung, die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, fortgesetzt (in der vorliegenden Beschreibung wird auf diesen Zustand als „Driftbetrieb, der durch die Brennstoffzelle 2 durchgeführt wird" oder für eine Bequemlichkeit einfach als „Driftbetrieb" Bezug genommen). Wenn die Leistung, die in dem Brennstoffzellensystem 1 zugeführt werden kann, betrachtet wird, wird ein Zustand, in dem eine Summe der Leistung, die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, und der Leistung, die von der Hochspannungsbatterie (Sekundärzelle) 15 zugeführt werden kann, bis zu der Zeit t1 zugeführt werden kann, zu einem Zustand geändert, in dem der Spannungswandler 14 aufgrund des Auftretens eines Fehlers (Zeit t1) vorübergehend abgeschaltet wird. Ein Zustand wird demgemäß erhalten, in dem lediglich die Leistung der Brennstoffzelle 2 zugeführt werden kann (siehe 3). Bei dem Fall des Brennstoffzellen-Hybridfahrzeugs des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der Fahrmotor 8 durch diesen Driftbetrieb, der durch die Brennstoffzelle 2 durchgeführt wird, weiter angetrieben.
  • Während dieses Driftbetriebs ist ferner bevorzugt, dass der Betrieb in einem Zustand, in dem eine Luftstöchiometrie erhöht ist, durchgeführt wird. Durch Erhöhen der Menge an zugeführtem Brennstoffgas, um größer als die Menge zu der Zeit des Auftretens des Fehlers zu sein (Wasserstoff-armes Gas → Wasserstoff-reiches Gas), kann verhindert werden, dass sich die Zellenspannung in der Brennstoffzelle 2 verringert. Die Luftstöchiometrie (auf die ferner als „Luftstöchiometrieverhältnis" Bezug genommen wird) bedeutet eine überschüssige Sauerstoffrate, die das Verhältnis zwischen der Menge an zugeführtem Sauerstoff hinsichtlich der richtigen Menge an Sauerstoff, die erforderlich ist, um zu reagieren, anzeigt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner die Leistung, die durch den Spannungswandler 14 geht, begrenzt (Schritt S4). Bei diesem Fall ist der Spannungswandler 14 in dem Vorübergehend-gestoppt-Zustand, und eine Steuerung wird hinzugefügt, so dass die Leistung, die durch den Spannungswandler 14 gehen kann, im Voraus begrenzt wird. Selbst wenn der Gestoppt-Zustand des Spannungswandlers 14 aufgehoben wird, bleibt daher die Leistung, die durch diesen gehen kann, begrenzt. Eine solche Begrenzung der durchgehenden Leistung (Schritt S4) kann durch beispielsweise ein Verwenden der Steuervorrichtung 13 ausgeführt werden, um die Berechnung zu begrenzen. Es sei bemerkt, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die durchgehende Leistung sofort begrenzt wird, nachdem der Spannungswandler 14 abgeschaltet wird (Schritt S3, Schritt S4), der Zeitpunkt eines Vorsehens der Grenze ist jedoch nicht auf diese Art und Weise begrenzt, es ist daher lediglich notwendig, eine Grenze mindestens vorzusehen, bis die Abschaltung aufgehoben wird.
  • Eine weitere Erklärung der im Vorhergehenden erwähnten Leistungsgrenze ist im Folgenden angegeben. Die Spannung oder der Strom zwischen der Brennstoffzelle 2 und dem Fahrmotor 8 (oder dem Motorwechselrichter 7) wird insbesondere üblicherweise durch die Steuervorrichtung 13 aktiv gesteuert, wenn jedoch, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ein Fehler auftritt, gibt es einen Fall, bei dem der Wert der Spannung oder des Stroms gemäß dem Abgleich zwischen der Leistungserzeugungsseite und der Leistungsverbrauchsseite passiv bestimmt wird. Aus der Perspektive eines Verhinderns einer Schwankung der Leistung unter solchen Umständen ist bevorzugt, dass ein Befehlswert auf den passiv bestimmten Wert oder einen zu diesem nahen Wert eingestellt wird, wenn der Spannungswandler 14 sich erholen gelassen wird. Als ein Spannungsbefehl zu der Zeit einer Erholung (Zeit t2) ist hinsichtlich des Systems am meisten vorzuziehen, den Spannungsbefehlswert für den Driftbetrieb direkt als eine Schwelle einzustellen.
  • Es ist bevorzugt, dass eine Leistungsobergrenze nach der Erholung des Spannungswandlers 14 auf einen Wert, der niedriger als der Wert vor dem Auftreten eines Fehlers ist, durch Multiplizieren des Werts vor dem Auftreten eines Fehlers mit einer bestimmten Rate eingestellt wird. Es ist demgemäß möglich, eine Leistungsschwankung, die auftritt, wenn sich der Spannungswandler 14 von dem vorübergehenden Fehlerhaft-Zustand erholt, zu verhindern. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die Leistungsobergrenze nach der Erholung verglichen mit der Leistungsobergrenze, die vor dem Auftreten des Fehlers erhalten wird, um ΔP gesenkt (beispielsweise annähernd 20% der BAT-Leistung vor dem Auftreten des Fehlers) (siehe 3).
  • Der im Vorhergehenden erwähnte Driftbetrieb wird als Nächstes ausgeführt, und es wird danach bestimmt, ob sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat oder nicht (Schritt S5). Bei dem Fall, bei dem sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt, schreitet der Schritt zu einem Schritt S7 fort (siehe 2). Wenn sich der Spannungswandler 14 nicht zu dem normalen Zustand erholt (NEIN bei dem Schritt S5), wird andererseits bestimmt, ob sich der Fehler, der bei dem Spannungswandler 14 aufgetreten ist, eine bestimmte Zeitdauer fortsetzt (Schritt S6). Wenn sich der Fehler nicht fortsetzt (mit anderen Worten, wenn die bestimmte Zeitdauer noch nicht verstrichen ist, seit der Fehler aufgetreten ist), kehrt der Schritt zu dem Schritt S5 zurück, und eine Bestimmung wird wieder durchgeführt, ob sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat oder nicht. Wenn sich der Fehler die bestimmte Zeitdauer fortsetzt, wird unterdessen bestimmt, dass dieser Fehler nicht vorübergehend ist, und das Brennstoffzellensystem 1 wird gestoppt (Schritt S13).
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei bemerkt, dass das Brennstoffzellensystem 1 bei dem Schritt S13 gestoppt wird, dieser Schritt ist jedoch lediglich ein Beispiel, der Driftbetrieb, der durch die Brennstoffzelle 2 durchgeführt wird, kann daher fortgesetzt werden.
  • Bei dem Fall, bei dem sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt, wird die Abschaltung bei dem Schritt S7 aufgehoben. Der Spannungswandler 14 kann hier durch Aufheben des Gestoppt-Zustands desselben angetrieben werden (Schritt S7). Bei dem Fall, bei dem die Luftstöchiometrie gemäß dem Driftbetrieb geändert wird, wird ferner der Spannungswandler 14 zu dem ursprünglichen Zustand zurückgeführt.
  • Folgend der Aufhebung der Abschaltung (Schritt S7) wird ferner eine Leistungsgrenze für den Spannungswandler 14 aufgehoben (Schritt S8). Bei diesem Fall ist bevorzugt, dass die Aufhebung der Leistungsgrenze stufenweise durchgeführt wird, wie in 3 gezeigt ist. Wenn sich die begrenzte Leistung augenblicklich erholt, erhöht sich folglich die Antriebsleistung des Fahrmotors 8, und eine Vibration oder ein Stoß tritt abhängig von Umständen bei dem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug auf, wobei ein Fahrkomfort und eine Fahrbarkeit für einen Insassen beeinträchtigt werden. Durch stufenweises Durchführen der Aufhebung, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, können jedoch solche Situationen vermieden werden, und plötzliche Änderungen von Betriebsabläufen, die aufgrund des Auftretens des Fehlers bewirkt werden, können ebenfalls vermieden werden. Es sei bemerkt, dass 3 einen Fall, bei dem die Leistungsgrenze nach der Zeit t2 stufenweise aufgehoben wird, zeigt, dieses Verfahren ist jedoch lediglich ein Beispiel, die Aufhebung kann daher nicht stufenweise durchgeführt werden, um beispielsweise einen geraden oder gekrümmten Anstieg zu zeigen. Die Sache ist die, dass der Fahrkomfort und dergleichen nicht notwendigerweise beeinträchtigt werden, wenn die plötzlichen Änderungen durch ein nicht augenblickliches, sondern allmähliches Erholen der Leistung verhindert werden können.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner, während die Abschaltung, wie im Vorhergehenden beschrieben, aufgehoben wird, bestimmt, ob ein Fehler nicht wieder auftritt (Schritt S9). Bei dem Fall, bei dem ein Fehler wieder auftritt, schreitet der Schritt zu einem Schritt S11 fort (siehe 2). Wenn kein Fehler auftritt, wird bestimmt, ob die Leistungsgrenze vollständig aufgehoben ist (Schritt S10), und wenn die Aufhebung nicht beendet ist, kehrt der Schritt zu dem Schritt S8 zurück, um die Grenze weiter aufzuheben.
  • Wenn bei dem Schritt S10 bestimmt wird, dass die Leistungsgrenze vollständig aufgehoben ist (JA bei dem Schritt S10), wird andererseits die Reihe von Verfahren für das Auftreten des Fehlers beendet (Schritt S12). Als ein Resultat einer stufenweisen Aufhebung der Leistungsgrenze nach der Zeit t2 wird insbesondere, wenn die Leistung die Obergrenze (die Obergrenze ist hier auf einen Wert, der um ΔP niedriger als der Wert ist, der vor dem Auftreten eines Fehlers erhalten wird, eingestellt) erreicht, die Grenze vollständig aufgehoben, und es kann bestimmt werden, dass sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat.
  • Gemäß dem Steuerverfahren beispielsweise des im Vorhergehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels wird bei dem Fall, bei dem eine vorübergehende Abnormalität bei dem Spannungswandler, wie dem Spannungswandler 14, auftritt, die Möglichkeit der normalen Erholung angestrebt, und der Spannungswandler kann sich, wenn möglich, erholen. Gemäß dieser Art und Weise kann, wenn eine vorübergehende Abnormalität auftritt, so gut wie möglich verhindert werden, dass die Antriebsleistung als das Brennstoffzellensystem 1 nicht ausreichend ist. Das System wird außerdem nicht gestoppt (oder das Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug wird nicht gestoppt), nur weil eine Abnormalität (ein Fehler) bei dem Spannungswandler auftritt, der Betrieb des Spannungswandlers kann daher gemäß Umständen fortgesetzt werden. Das System wird ferner gestoppt, wenn die Abnormalität nicht vorübergehend ist (oder ein Driftbetrieb wird mittels der Brennstoffzelle 2 ausgeführt), dieses Ausführungsbeispiel ist daher als eine sogenannte fehlersichere Technologie in der Hinsicht, dass eine Unzulänglichkeit der Antriebsleistung verhindert werden kann, während die Sicherheit und die Zuverlässigkeit gewährleistet werden, und dass die Antriebseffizienz verbessert werden kann, geeignet.
  • Es sei bemerkt, dass das im Vorhergehenden erwähnte Ausführungsbeispiel ein Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt und kann daher auf verschiedene Weisen modifiziert sein, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ein Regenerationsverbotsbefehl kann beispielsweise dem Steuerverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels hinzugefügt sein. Wenn eine Steuerung eines Verbietens oder eines Reduzierens einer Leistungsregeneration in dem Brennstoffzellensystem 1 zu dem Zeitpunkt des Auftretens eines Fehlers und dem Zeitpunkt zum Starten der Erholungssteuerung (Zeit t1) ausgeführt wird, kann insbesondere verhindert werden, dass die Antriebsleistung nicht ausreichend ist, während der Spannungswandler vorübergehend gestoppt ist. Das spezifische Beispiel einer solchen Art und Weise ist wie folgt (siehe 4).
  • Eine Steuerung wird zuerst zum Erholen des Spannungswandlers 14 zu dem normalen Zustand, wenn ein Fehler auftritt, gestartet (Schritt S21). Wenn ein Fehler bei dem Spannungswandler 14 auftritt (Schritt S22), wird hier der Spannungswandler 14 einmal gestoppt und dann abgeschaltet (Schritt S23). In 3 wird beispielsweise, wenn ein Fehler bei dem Spannungswandler 14 zu der Zeit t1 auftritt, der Spannungswandler 14 in einen Vorübergehend-gestoppt-Zustand gebracht. Bei diesem Fall wird jedoch die Brennstoffzelle 2 selbst nicht gestoppt, und der Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 wird mittels der Leistung, die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, fortgesetzt. Wenn die Leistung, die in dem Brennstoffzellensystem 1 zugeführt werden kann, betrachtet wird, wird hier ein Zustand, in dem eine Summe der Leistung, die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugt wird, und der Leistung, die von der Hochspannungsbatterie (Sekundärzelle) 15 zugeführt werden kann, zugeführt werden kann, bis zu der Zeit t1 zu einem Zustand, in dem der Spannungswandler 14 aufgrund des Auftretens eines Fehlers (Zeit t1) vorübergehend abgeschaltet ist, geändert. Ein Zustand wird demgemäß erhalten, in dem lediglich die Leistung der Brennstoffzelle 2 zugeführt werden kann (siehe 3).
  • Die Leistung, die durch den Spannungswandler 14 geht, wird ferner begrenzt (Schritt S24). Bei diesem Fall ist der Spannungswandler 14 in dem Vorübergehendgestoppt-Zustand, und eine Steuerung wird hinzugefügt, so dass die Leistung, die durch den Spannungswandler 14 gehen kann, im Voraus begrenzt wird. Hier sei bemerkt, dass die durchgehende Leistung sofort begrenzt wird, nachdem der Spannungswandler 14 abgeschaltet wird (Schritt S23, Schritt S24), der Zeitpunkt eines Vorsehens der Grenze jedoch nicht auf diese Art und Weise begrenzt ist, es ist daher lediglich notwendig, eine Grenze mindestens vorzusehen, bis die Abschaltung aufgehoben wird.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird außerdem ein regenerativer Betrieb des Fahrmotors (engl.: traction motor; TRC-Motors) 8 verboten (Schritt S25). Es sei bemerkt, dass 4 ein Flussdiagramm, bei dem der Schritt S25 folgend auf den Schritt S24 ausgeführt wird, zeigt, das Verbot des regenerativen Betriebs des Fahrmotors 8 kann jedoch tatsächlich gleichzeitig mit einer Begrenzung der durchgehenden Leistung (Schritt S24) ausgeführt werden.
  • Es wird als Nächstes bestimmt, ob sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat oder nicht (Schritt S26). Bei dem Fall, bei dem sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt, schreitet der Schritt zu einem Schritt S28 fort. Wenn sich der Spannungswandler 14 nicht zu dem normalen Zustand erholt (NEIN bei dem Schritt S26), wird andererseits bestimmt, ob sich der Fehler, der bei dem Spannungswandler 14 aufgetreten ist, eine bestimmte Zeitdauer fortsetzt (Schritt S27). Wenn sich der Fehler nicht fortsetzt (mit anderen Worten, wenn die bestimmte Zeitdauer noch nicht verstrichen ist, seit der Fehler aufgetreten ist), kehrt der Schritt zu dem Schritt S26 zurück, und eine Bestimmung wird wieder durchgeführt, ob sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat oder nicht. Wenn sich der Fehler die bestimmte Zeitdauer fortsetzt, wird unterdessen bestimmt, dass dieser Fehler nicht vorübergehend ist, und das Brennstoffzellensystem 1 wird gestoppt, oder ein Fahren wird fortgesetzt, während der Spannungswandler 14 gestoppt ist (Schritt S36).
  • Bei dem Fall, bei dem sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt, wird die Abschaltung bei dem Schritt S28 aufgehoben. Der Spannungswandler 14 kann hier durch Aufheben des Gestoppt-Zustands desselben angetrieben werden (Schritt S28).
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner bestimmt, ob der Spannungswert (aktueller Spannungswert) der Brennstoffzelle 2 in diesem Moment dem Wert des Spannungsbefehls für den Spannungswandler 14 gleicht (Schritt S29). Wenn diese Werte einander gleichen, schreitet der Schritt zu einem Schritt S30 fort.
  • Ansprechend auf das Resultat, bei dem der Spannungswert (aktueller Spannungswert) dem Spannungsbefehlswert gleicht, wird ein Regenerationsverbot für den Fahrmotor 8 bei dem Schritt S30 aufgehoben (siehe 4). Die Leistungsgrenze für den Spannungswandler 14 wird ferner stufenweise aufgehoben (Schritt S31).
  • Während die Abschaltung, wie im Vorhergehenden beschrieben, aufgehoben wird, wird außerdem bestimmt, ob ein Fehler nicht wieder auftritt (Schritt S32). Bei dem Fall, bei dem ein Fehler wieder auftritt, schreitet der Schritt zu einem Schritt S34 fort (siehe 4). Wenn kein Fehler auftritt, wird bestimmt, ob die Leistungsgrenze vollständig aufgehoben ist (Schritt S33), und wenn die Aufhebung nicht beendet ist, kehrt der Schritt zu dem Schritt S31 zurück, um die Grenze weiter aufzuheben.
  • Wenn bei dem Schritt S33 bestimmt wird, dass die Leistungsgrenze vollständig aufgehoben ist, wird andererseits die Reihe von Verfahren für das Auftreten des Fehlers beendet (Schritt S35). Als ein Resultat einer stufenweisen Aufhebung der Leistungsgrenze nach der Zeit t2 wird insbesondere, wenn die Leistung die Obergrenze (die Obergrenze ist hier auf einen Wert, der um ΔP niedriger als der Wert ist, der vor dem Auftreten eines Fehlers erhalten wird, eingestellt) erreicht, die Grenze vollständig aufgehoben, und es kann bestimmt werden, dass sich der Spannungswandler 14 zu dem normalen Zustand erholt hat.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn eine vorübergehende Abnormalität bei dem Spannungswandler (beispielsweise Spannungswandler 14) auftritt, die Unzulänglichkeit der Antriebsleistung minimiert werden, da eine Erholung nach dem Auftreten der vorübergehenden Abnormalität angestrebt wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann daher bei einem Brennstoffzellensystem und einem Steuerverfahren desselben, beispielsweise als ein eingebautes Leistungserzeugungssystem für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug oder dergleichen, weit verbreitet verwendet sein.
  • Zusammenfassung
  • Brennstoffzellensystem mit einer elektrischen Speichervorrichtung und einem Spannungswandler
  • Die vorliegende Erfindung strebt, wenn eine vorübergehende Abnormalität bei einem Spannungswandler auftritt, eine Erholung des Spannungswandlers an und minimiert die Unzulänglichkeit der Antriebsleistung. Bei einem Brennstoffzellensystem (1), das eine elektrische Speichervorrichtung (15), die mit einem Spannungswandler (14) angeordnet ist, aufweist, wird bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität bei dem Spannungswandler (14) auftritt, der Spannungswandler (14) einmal gestoppt, ein Versuch wird unternommen, den Spannungswandler (14) sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler (14) gestoppt ist, und eine Antriebsleistung wird in mindestens einer Brennstoffzelle (2) erzeugt, bis sich der Spannungswandler (14) zu dem normalen Zustand erholt. Es ist bevorzugt, dass eine Obergrenze der Leistung, die erzeugt werden kann, wenn sich der Spannungswandler (14) zu dem normalen Zustand erholt, auf einen niedrigeren Wert als eine Obergrenze einer Leistung, die vor dem Auftreten der Abnormalität erhalten wird, eingestellt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2002-118981 [0002]

Claims (7)

  1. Brennstoffzellensystem, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, wobei das Brennstoffzellensystem folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Stoppen des Spannungswandlers, wenn eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt; eine Einrichtung zum Unternehmen eines Versuchs, den Spannungswandler sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler gestoppt ist; und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle, bis sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt.
  2. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung und eine Brennstoffzelle über einen Spannungswandler zueinander parallel geschaltet sind, wobei bei dem Fall, bei dem eine Abnormalität bei dem Spannungswandler auftritt, der Spannungswandler gestoppt wird, ein Versuch unternommen wird, den Spannungswandler sich zu einem normalen Zustand erholen zu lassen, nachdem der Spannungswandler gestoppt ist, und eine Antriebsleistung in mindestens der Brennstoffzelle erzeugt wird, bis sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt.
  3. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 2, bei dem, bis mindestens der Spannungswandler anfängt, sich zu dem normalen Zustand zu erholen, eine Grenze des Werts einer Leistung, die fähig ist, durch den Spannungswandler zu gehen, eingestellt wird.
  4. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 3, bei dem eine Obergrenze einer Leistung, die erzeugt werden kann, wenn sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt, auf einen niedrigeren Wert als eine Obergrenze einer Leistung, die erzeugt wird, bevor die Abnormalität auftritt, eingestellt wird.
  5. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Grenze stufenweise aufgehoben wird, wenn bewirkt wird, dass sich der Spannungswandler zu dem normalen Zustand erholt.
  6. Steuerverfahren eines Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem, wenn der Spannungswandler in dem abnormalen Zustand ist, ein Ausgangssignal der Brennstoffzelle durch Durchführen eines Betriebs, der sich von dem Betrieb, der durchgeführt wird, wenn der Spannungswandler in dem normalen Zustand ist, unterscheidet, ansprechend auf eine Abfrage des Ausgangssignals der Brennstoffzelle erhalten wird.
  7. Brennstoffsystem, das eine Steuervorrichtung zum Ausführen des Steuerverfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6 aufweist.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5262499B2 (ja) * 2008-09-19 2013-08-14 富士電機株式会社 燃料電池発電装置及び燃料電池発電装置の制御方法
JP4630367B2 (ja) * 2008-11-25 2011-02-09 本田技研工業株式会社 車両用高圧電装ユニット
JP5572655B2 (ja) * 2012-03-19 2014-08-13 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の外部給電制御装置
KR101655186B1 (ko) * 2014-12-04 2016-09-07 현대자동차 주식회사 연료전지 시스템용 에어쿨러 및 이를 포함하는 가습기
JP6402679B2 (ja) * 2015-05-14 2018-10-10 トヨタ自動車株式会社 電源装置
CN114475365B (zh) * 2022-01-19 2023-04-07 广东技术师范大学 用于新能源汽车的氢燃料电池异常监控方法和系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118981A (ja) 2000-10-04 2002-04-19 Toyota Motor Corp 燃料電池を有する直流電源

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01318543A (ja) * 1988-06-17 1989-12-25 Sony Tektronix Corp 直流・直流変換型電源回路
US6369461B1 (en) 2000-09-01 2002-04-09 Abb Inc. High efficiency power conditioner employing low voltage DC bus and buck and boost converters
JP2003111400A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Canon Inc 高圧電源制御手法
JP2003114660A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置
US20040217732A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Ballard Power Systems Inc. Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies
JP2004357467A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 無停電電源システム
JP4876369B2 (ja) 2003-06-19 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびガス漏洩検知方法
JP4525008B2 (ja) 2003-07-02 2010-08-18 トヨタ自動車株式会社 エネルギ出力装置およびエネルギ出力装置の制御方法
JP2005190775A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2005229699A (ja) 2004-02-12 2005-08-25 Toyota Motor Corp 自己保護機能を備えた車両用電源システム
US20050184594A1 (en) * 2004-02-20 2005-08-25 Fredette Steven J. Electric storage augmentation of fuel cell response to AC system transients
JP2005243329A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよびその制御方法並びに自動車
JP4783580B2 (ja) 2005-03-31 2011-09-28 本田技研工業株式会社 燃料電池の電気システム、燃料電池車両及び電力供給方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118981A (ja) 2000-10-04 2002-04-19 Toyota Motor Corp 燃料電池を有する直流電源

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