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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das durch
elektrochemische Reaktionen elektrische Energie erzeugt.
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2. Beschreibung des einschlägigen
Stands der Technik
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Brennstoffzellensysteme
führen ein Brenngas, wie z. B. ein Wasserstoffgas, und
ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsgas einer Brennstoffzelle oder
Brennstoffzellen zu, um zu bewirken, dass diese Gase durch ein Elektrolyt
der Brennstoffzelle elektrochemisch miteinander reagieren, um elektrische
Energie zu erhalten.
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Ein
Brennstoffzellensystem des einschlägigen Stands der Technik
ist mit einem Wasserstoffkonzentrationssensor auf einer Anoden-Abgas-(bzw. Anode-Offgas-)-Abgasleitung
versehen, durch die ein aus der Brennstoffzelle abgeführtes
Anoden-Abgas gelangt, und misst die Konzentration des im Anodenabgas
enthaltenen Wasserstoffs (siehe z. B.
japanische Patentveröffentlichung
No. 2004-95300 (
JP-A-2004-95300 ).
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Die
durch den Wasserstoffkonzentrationssensor gemessene Wasserstoffkonzentration
wird herangezogen, um verschiedene Steuervorgänge des Brennstoffzellensystems
auszuführen, wie z. B. Regulieren der Menge des aus der
Brennstoffzelle abgeführten Anodenabgases. Daher muss der
Wasserstoffkonzentrationssensor eine hohe Messgenauigkeit aufweisen.
Nach langer Einsatzdauer kann die Genauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors abnehmen,
was fehlerhafte Messergebnisse mit sich bringen kann.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Messfehler eines
Wasserstoffkonzentrationssensors zu unterdrücken und die
Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors selbst nach
einer langen Einsatzdauer in einem Brennstoffzellensystem, das mit
einem die Wasserstoffkonzentration messenden Wasserstoffkonzentrationssensor versehen
ist, beizubehalten.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem,
das eine Brennstoffzelle beinhaltet, die durch elektrochemische
Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsgas
Elektrizität erzeugt. Das Brennstoffzellensystem beinhaltet:
die Brennstoffzelle; eine Wasserstoffzuführvorrichtung
zum Zuführen des Wasserstoffgases zur Brennstoffzelle;
eine Wasserstoffzuführleitung, durch die das Wasserstoffgas
gelangt, das von der Wasserstoffzuführvorrichtung zugeführt
wird; eine Anodenabgasleitung, durch die ein Anodenabgas gelangt,
das von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgeführt wird;
einen Wasserstoffkonzentrationssensor, der auf zumindest entweder
der Wasserstoffzuführleitung oder der Anodenabgasleitung
angeordnet ist; und eine Korrekturvorrichtung, die Verunreinigungen
in der mit dem Wasserstoffkonzentrationssensor versehenen Leitung
reduziert, eine Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensor
misst und einen Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors
basierend auf der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß dem ersten Aspekt
kann ferner beinhalten: ein auf der Anodenabgasleitung angeordnetes
Ablassventil zum Abführen der in dem Anodenabgas enthaltenen
Verunreinigungen aus dem System, wobei der Wasserstoffkonzentrationssensor
stromauf des Ablassventils auf der Anodenabgasleitung angeordnet
sein kann und die Verunreinigungen durch Abführen des Anodenabgase
um einen vorbestimmten Betrag oder mehr reduziert werden können,
indem das Ablassventil geöff net wird, während
das Wasserstoffgas unter Verwendung der Wasserstoffgaszuführvorrichtung
zugeführt wird.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß dem ersten Aspekt
beinhaltet die Korrekturvorrichtung zum Korrigieren des Bezugspunkts
des Wasserstoffkonzentrationssensors. Durch Korrigieren des Messwerts
von dem Sensor unter Verwendung der Korrekturvorrichtung besteht
die Möglichkeit, den Bezugspunkt des Sensors zu korrigieren.
Die Korrekturvorrichtung korrigiert den Messwert von dem Sensor
basierend auf der Wasserstoffkonzentration, die durch den Wasserstoffkonzentrationssensor
gemessen wird, wenn das Anodenabgas um den vorbestimmten Betrag
oder mehr aus dem System abgeführt worden ist, während
das Wasserstoffgas unter Verwendung der Wasserstoffzuführvorrichtung
zugeführt wird, d. h. wenn die Verunreinigungen reduziert
worden sind. Da es darüber hinaus möglich ist,
das Anodenabgas durch Öffnen des Ablassventils abzuführen,
besteht die Möglichkeit, das Anodenabgas unter Zuhilfenahme
einer einfachen Konstruktion aus dem System abzuführen.
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Im
Allgemeinen wird ein unreines Gas, das neben dem Wasserstoff, der
nicht zur Elektrizitätserzeugung verwendet wurde, Stickstoff
enthält, der durch den Elektrolytfilm auf die Anodenseite übertragen
worden ist, von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgeführt.
Aus diesem Grund ist neben dem Wasserstoffgas in der Anodenabgasleitung
ein Gemisch aus verschiedenen Verunreinigungsgasen vorhanden. Wenn
das Gas in der Anodenabgasleitung aus dem System abgeführt
wird, während das Wasserstoffgas zugeführt wird,
werden die verschiedenen Gase abgeführt und die Verunreinigungen
reduziert. Dabei nimmt die Wasserstoffkonzentration aufgrund des
zugeführten Wasserstoffgases zu. Die Wasserstoffkonzentration
in der Anodenabgasleitung wird entweder dadurch beeinflusst, ob
die Brennstoffzelle Elektrizität erzeugt, und durch die
Durchlässigkeit des Elektrolytfilms der Brennstoffzelle.
Wenn jedoch die Menge des Anodenabgases, das aus der Anodenabgasleitung
abgeführt wird, größer oder gleich einer
bestimmten Menge wird, erreicht die Wasserstoffkonzentration in
der Anodenabgasleitung einen nahezu konstanten Wert.
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Das
Brennstoffzellensystem dieses Aspekts kann das Anodenabgas um eine
vorbestimmte Menge oder mehr abführen, die Wasserstoffkonzentration unter
Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors messen, wenn davon
auszugehen ist, dass die Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung
im Wesentlichen konstant ist, und den Fehler des Messwerts davon
ausgehend korrigieren, dass die Differenz zwischen der Wasserstoffkonzentration, bei
der es sich um die die konstante Konzentration handeln soll, und
dem Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor fehlerhaft
ist. Die vorbestimmte Menge ist so groß, dass von der Wasserstoffkonzentration
der Anodenabgasleitung, die durch den Wasserstoffkonzentrationssensor
gemessen wird, anzunehmen ist, dass sie eine im Wesentliche konstante
Konzentration erreicht, wenn das Anodenabgas um die vorbestimmte
Menge abgeführt worden ist und somit die Verunreinigungen
reduziert worden sind. Die vorbestimmte Menge wird den Elektrizitätserzeugungsbedingungen
der Brennstoffzelle etc. entsprechend eingestellt.
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Im
Besonderen wird die Anodenabgas-Abführmenge, die so groß ist,
dass der Messwert von dem Wasserstoffkonzentrationssensor im Wesentlichen
100% erreicht, wenn das Anodenabgas um die Anodenabgas-Abführmenge
abgeführt worden ist, im Voraus als die vorbestimmte Menge
berechnet, und man geht davon aus, dass die Wasserstoffkonzentration
100% erreicht, nachdem das Anodenabgas um die vorbestimmte Menge
abgeführt worden ist. Wenn der Messwert von dem Wasserstoffkonzentrationssensor
nicht 100% beträgt, wenn das Anodenabgas um die vorbestimmte
Menge abgeführt worden ist, wird der Messwert aus dem Sensor
unter der Annahme korrigiert, dass die Differenz zwischen dem Ist-Messwert
und 100% fehlerhaft ist. Wird eine solche Korrektur in vorbestimmten
Intervallen ausgeführt, kann die Genauigkeit beim Messen
der Wasserstoffkonzentration sogar nach langer Einsatzdauer beibehalten
werden.
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Wenn
die theoretische Wasserstoffkonzentration und die tatsächlich
gemessene Wasserstoffkonzentration miteinander verglichen werden
und der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor auf diese
Weise basierend auf der Differenz zwischen denselben korrigiert
wird, um den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors zu
korrigieren, so besteht die Möglichkeit, den Fehler des Sensors
entsprechend zu kor rigieren und die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensor beizubehalten,
selbst nachdem der Wasserstoffkonzentrationssensor lange Zeit im
Einsatz gewesen ist und seine Messleistung sich so sehr verschlechtert hat,
das daraus ein fehlerhafter Messwert resultiert.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß diesem Aspekt kann
ferner beinhalten: eine Umgehungsleitung, die das Wasserstoffgas
nicht über die Brennstoffzelle zur Anodenabgasleitung führt,
wobei die Umgehungsleitung die Wasserstoffzuführleitung
und einen Bereich der Anoden-Abgasleitung miteinander verbindet,
der stromauf des Wasserstoffkonzentrationssensor positioniert ist,
wobei, wenn die Korrekturvorrichtung das Anodenabgas um die vorbestimmte Menge
oder mehr aus dem System abgeführt hat, während
das Wasserstoffgas der Anodenabgasleitung durch die Umgehungsleitung
zugeführt wird, die Korrekturvorrichtung die Wasserstoffkonzentration unter
Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors misst und den Bezugspunkt
des Wasserstoffkonzentrationssensors korrigiert.
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In
der Brennstoffzelle wird durch elektrochemische Reaktionen Wasser
erzeugt, und daher kann das durch die Brennstoffzelle gelangende
Anodenabgas Feuchtigkeit enthalten. Enthält das Anodenabgas
Feuchtigkeit, kann der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
durch die Feuchtigkeit beeinträchtigt werden. Das durch
die Umgehungsleitung eingeführte Wasserstoffgas enthält
hingegen keine Feuchtigkeit, weil das Wasserstoffgas nicht durch
die Brennstoffzelle gelangt ist.
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Wird
ein Wasserstoffgas der Anodenabgasleitung durch die Umgehungsleitung
zugeführt, wenn die Korrekturvorrichtung den Bezugspunkt
des Sensors korrigiert, reduziert sich dadurch die Wahrscheinlichkeit,
dass der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor durch
die Feuchtigkeit beeinträchtigt wird. Folglich kann die
Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors verbessert werden,
und die Genauigkeit der Korrektur, die basierend auf der gemessenen
Konzentration ausgeführten wird, kann verbessert werden.
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In
dem Brennstoffzellensystem gemäß diesem Aspekt
kann die auf die Anodenabgasabführung bezogene vorbestimmte
Menge so groß sein, dass davon ausgegangen wird, dass die
Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung, die durch den Wasserstoffkonzentrationssensor
gemessen wird, im Wesentlichen 100% erreicht, wenn das Anodenabgas
um die vorbestimmte Menge abgeführt wird. Die Wasserstoffkonzentration
nähert sich 100%, wenn die Menge des aus der Anodenabgasleitung
abgeführten Anodenabgases zunimmt. Aus diesem Grund können
die Bedingungen, unter denen die Wasserstoffkonzentration in der
Anodenabgasleitung 100% beträgt, dazu beitragen, die Korrekturgenauigkeit
im Vergleich zu dem Fall zu verbessern, in dem die Wasserstoffkonzentration
eine andere Konzentration aufweist.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß diesem Aspekt kann
beinhalten: eine Wasserstoffzirkulationsleitung, die die Wasserstoffzuführleitung
und die Anodenabgasleitung miteinander verbindet und das Anodenabgas
zur Wasserstoffzuführleitung führt, wobei der
Wasserstoffkonzentrationssensor stromauf einer Anschlussstelle der
Wasserstoffzuführleitung und der Wasserstoffzirkulationsleitung
auf der Wasserstoffzuführleitung angeordnet ist, und Verunreinigungen
reduziert werden, indem das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle zugeführt
wird, während die Anodenabgasströmung aus der
Wasserstoffzirkulationsleitung in die Wasserstoffzuführleitung
reguliert wird.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß diesem Aspekt beinhaltet
die Korrekturvorrichtung, die den Wasserstoffkonzentrationssensor
korrigiert und daher den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors
korrigieren kann, indem der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
unter Verwendung der Korrekturvorrichtung korrigiert wird. Das Brennstoffzellensystem
gemäß diesem Aspekt beinhaltet das Zirkulationssystem,
das das von der Brennstoffzelle abgeführte Anodenabgas
zur Brennstoffzelle zurückströmen lässt.
Die Korrekturvorrichtung korrigiert den Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
basierend auf der Wasserstoffkonzentration, die unter Verwendung
des Wasserstoffkonzentrationssensors gemessen wird, nachdem das
Wasserstoffgas aus der Wasserstoffzuführvorrichtung der
Brennstoffzelle zugeführt worden ist, während
die Anodenabgasströmung in die Wasserstoffzuführleitung
reguliert wird.
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Das
Anodenabgas enthält nicht nur Verunreinigungsgase, wie
den Stickstoff, der, während die Elektrizitätserzeugung
in der Brennstoffzelle gestoppt wird, durch den Elektrolytfilm von
der Kathodenseite zur Anodenseite übertragen worden ist, sondern
auch das der Brennstoffzelle zugeführte Wasserstoffgas.
Wenn das Anodenabgas aus dem System abgeführt wird, wird
ein hochkonzentriertes Wasserstoffgas abgeführt. Dementsprechend
wird das Anodenabgas in die Wasserstoffzuführleitung durch
die Wasserstoffzirkulationsleitung eingeführt, wodurch
der im Anodenabgas enthaltene Wasserstoff wieder in die Brennstoffzelle
zurückgeführt wird, um die Konzentration des abgeführten
Wasserstoffs zu reduzieren.
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Der
Wasserstoffkonzentrationssensor, der stromabwärts der Anschlussstelle
der Wasserstoffzuführleitung und der Wasserstoffzirkulationsleitung
auf der Wasserstoffzuführleitung angeordnet ist, misst die
Wasserstoffkonzentration in dem Gas in der Wasserstoffzuführleitung.
Verschiedene Steuervorgänge, wie z. B. das Regulieren der
Strömungsrate des Anodenabgases, das in die Brennstoffzelle
eingeführt wird, werden basierend auf der gemessenen Wasserstoffkonzentration
ausgeführt.
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Das
Brennstoffzellensystem dieses Aspekts misst die Wasserstoffkonzentration
unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors unter den
Bedingungen, unter denen der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
einen konstanten Wert erreicht hat, d. h. unter Bedingungen, in denen
die Verunreinigungen reduziert worden sind und die Wasserstoffkonzentration
in der Wasserstoffzuführleitung einen konstanten Wert erreicht
hat, und korrigiert dann den Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
unter der Annahme, dass die Differenz zwischen dem Messwert und
dem vermutlich konstanten Wert fehlerhaft ist.
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Im
Besonderen wird der Brennstoffzelle ein Wasserstoffgas unter Verwendung
der Wasserstoffzuführvorrichtung ohne Einführen
des Anodenabgases in die Wasserstoffzuführleitung zugeführt,
so dass, anstelle des Anodenabgases, das reine Wasserstoffgas, das
von der Wasserstoffzuführvorrichtung zugeführt
wird, in die Wasserstoffzuführlei tung strömen
darf. Auf diese Weise werden Verunreinigungen aus der Leitung abgeführt,
und die Beziehung zwischen der Wasserstoffkonzentration in der Wasserstoffzuführleitung
und der Menge des Wasserstoffgases, das von der Wasserstoffzuführvorrichtung
zugeführt wird, erreicht ein spezielles Verhältnis. Die
Wasserstoffkonzentration wird tatsächlich unter den Bedingungen
gemessen, unter denen die Wasserstoffkonzentration aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
der konstanten Konzentration entsprechen soll, und wenn der tatsächliche
Messwert und der theoretische Wert einander nicht entsprechen, wird
der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor unter der Annahme
korrigiert wird, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen
Messwert und dem theoretischen Wert der Fehler ist.
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Wenn
die Wasserstoffkonzentration unter den Bedingungen, unter denen
die Wasserstoffkonzentration geschätzt werden kann, tatsächlich
gemessen wird und der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor
basierend auf dem geschätzten Wert korrigiert wird, um
den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors zu korrigieren,
kann der Bezugspunkt des Sensors passend korrigiert werden und die
Genauigkeit beim Messen des Wasserstoffkonzentration beibehalten
werden, selbst nachdem der Wasserstoffkonzentrationssensor lange
Zeit im Einsatz gewesen ist und seine Messleistung sich so sehr
verschlechtert hat, das daraus ein fehlerhafter Messwert resultiert.
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Die
Korrekturvorrichtung des Brennstoffzellensystems gemäß diesem
Aspekt kann den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors
korrigieren, wenn ein Elektrizitätserzeugungsprozess in der
Brennstoffzelle gestartet wird. Während die Elektrizitätserzeugung
in der Brennstoffzelle gestoppt wird, nimmt ein Gasdruck in der
Brennstoffzelle auf nahezu einen atmosphärischen Druck
ab. Der gesteuerte Druck während der Elektrizitätserzeugung durch
die Brennstoffzelle ist jedoch im Allgemeinen höher als
ein atmosphärischer Druck, und aus diesem Grund strömt
ein Wasserstoffgas in die Wasserstoffzuführleitung und
die Wasserstoffkonzentration nahe des Wasserstoffkonzentrationssensors
erreicht einen hohen Wert, wenn zum Startzeitpunkt der Elektrizitätserzeugung
das Wasserstoffgas zugeführt wird. Dementsprechend wird
es durch Ausführen der Korrektur nach dem Starten der Elektrizitätserzeugung
in der Brennstoffzelle einfach, den Messwert des Wasserstoffkonzentrationssensors
auf einen willkürlichen konstanten Wert zu führen,
und es wird somit möglich, die Korrekturgenauigkeit zu
verbessern.
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Wenn
die Korrekturvorrichtung der Brennstoffzelle das Wasserstoffgas
in einem vorbestimmten Betrag unter Verwendung der Wasserstoffzuführvorrichtung
zugeführt hat, kann die Korrekturvorrichtung die Wasserstoffkonzentration
unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors messen und den
Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors korrigieren.
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Die
Wasserstoffkonzentration in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors
variiert abhängig von der Menge des von der Wasserstoffzuführvorrichtung
zugeführten Wasserstoffgases. Daher kann die Korrektur
mit einer passenden Wasserstoffkonzentration ausgeführt
werden, indem die Wasserstoffgaszuführmenge im Voraus berechnet wird,
wodurch bewirkt wird, dass die Wasserstoffkonzentration in der Nähe
des Wasserstoffkonzentrationssensors einen vorbestimmten Wert erreicht,
und indem der Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors korrigiert
wird, wenn das Wasserstoffgas um die berechnete Menge zugeführt
wird. Somit ist es möglich, die Korrekturgenauigkeit zu
verbessern.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die vorbestimmte Menge entsprechend dem
räumlichen Volumen der Wasserstoffzuführleitung
angemessen eingestellt werden kann, etc. Wenn die Korrektur unter
den Bedingungen durch die Korrekturvorrichtung ausgeführt wird,
unter denen die Wasserstoffkonzentration z. B. im Wesentlichen 100%
betragen soll, wird die Menge des Wasserstoffgases, das bewirkt,
dass die Wasserstoffkonzentration in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors
im Wesentlichen 100% erreicht, im Voraus berechnet, und die Korrektur
wird ausgeführt, wenn das Wasserstoffgas um diese Menge
zugeführt worden ist. Auf diese Weise wird die Korrektur
unter den Bedingungen ausgeführt, unter denen die Wasserstoffkonzentration
in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors näherungsweise 100%
sein soll, so dass die Korrekturgenauigkeit verbessert werden kann.
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Das
Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht die Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensors,
und es wird somit ermöglicht, die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors
selbst nach Langzeitgebrauch beizubehalten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser verständlich,
wobei zur Darstellung identischer Elemente identische Bezugszeichen
verwendet werden. Es zeigen:
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1 ein
Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
Ausführungsform;
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2 ein
Flussdiagramm, dass einen Vorgang darstellt, der durch das Brennstoffzellensystem gemäß der
Ausführungsform ausgeführt wird;
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3 ein
Konfigurationsdiagramm einer Brennstoffzelle gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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4 ein
Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform; und
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5 ein
Flussdiagramm, das einen Vorgang darstellt, der durch das Brennstoffzellensystem gemäß der
Ausführungsform ausgeführt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der
Brennstoffzellensysteme gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlicher erläutert.
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer
ersten Ausführungsform. Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet:
eine Brennstoffzelle 1, die durch elektrochemische Reaktionen
zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsgas Elektrizität
erzeugt; einen Hochdruck-Wasserstofftank 2 als eine Wasserstoffzuführvorrichtung,
die der Brennstoffzelle 1 das Wasserstoffgas zuführt,
wobei der Hochdruck-Wasserstofftank 2 das Wasserstoffgas
als Brennstoffgas speichert; ein Ablassventil 6 des Hochdruck-Wasserstofftanks 2;
ein Reglerventil 7 zum Regulieren des Drucks des Wasserstoffgases,
das aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 abgeführt
wird; eine Oxidationsgas-Zuführleitung 21, durch
die eine der Brennstoffzelle 1 zuzuführende Luft
gelangt; einen Luftverdichter 8, der an der Oxidationsgas-Zuführleitung 21 angeordnet
ist, die der Brennstoffzelle 1 das Oxidationsgas zuführt;
eine Anodenabgasleitung 22, durch die das Anodenabgas gelangt,
das von der Anodenseite der Brennstoffzelle 1 abgeführt
wird; einen auf der Anodenabgasleitung 22 angeordneten
Wasserstoffkonzentrationssensor 3, der die Konzentration des
Wasserstoffs im Anodenabgas misst; eine ECU 4, die verschiedene
Steuervorgänge ausführt, wie z. B. eine Steuerung
einer Wasserstoffgaszuführung durch den Hochdruck-Wasserstofftank 2,
eine Steuerung der Oxidationsgaszufuhr etc.; ein stromabwärts des
Wasserstoffkonzentrationssensors 3 auf der Anodenabgasleitung 22 angeordnetes
Ablassventil 5 zum Abführen des Anodenabgases
aus dem System; und ein Reglerventil 9 zum Regulieren des
Drucks des Kathodenabgases, das von der Kathodenseite der Brennstoffzelle 1 abgeführt
wird.
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Der
Wasserstoffkonzentrationssensor 3 misst die Wasserstoffkonzentration
in dem Anodenabgas, das durch die Anodenabgasleitung 22 gelangt.
Der durch den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 gemessene
Wert wird in die ECU 4 eingegeben. Die ECU 4 führt
den Öffnungs-/Schließvorgang des Ablassventils 5 basierend
auf der Wasserstoffkonzentration aus, um ein Verunreinigungsgas
wie Stickstoff abzuführen, wenn der Elektrizitätserzeugungsvorgang
in der Brennstoffzelle 1 stattfindet.
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Wenn
das Wasserstoffgas aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 der
Anodenseite der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird,
verwandelt sich der Wasserstoff auf der Anodenseite in Wasserstoffionen,
die durch einen Elektrolytfilm gelangen, um mit Sauerstoff zu reagieren.
Der Wasserstoff, der bei der Reaktion nicht verbraucht worden ist,
wird als das Anodenabgas zusammen mit dem auf die Anodenseite übertragenen
Stickstoff abgeführt.
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Das
Ablassventil 5 führt das Anodenabgas in der Anodenabgasleitung 22 ab.
Wird das Anodenabgas weiterhin abgeführt, während
das Wasserstoffgas von dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 zugeführt wird,
wird der übertragene Stickstoff etc. abgeführt, so
dass die Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung 22 aufgrund
des zugeführten Wasserstoffgases zunimmt.
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In
dieser Ausführungsform wird die Beziehung zwischen der
Anodenabgasmenge, die abgeführt wird, während
das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle 1 zugeführt
wird, und der Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung 22 zu
dem Zeitpunkt, als das Anodenabgas um diesen Betrag abgeführt
worden ist, im voraus bestimmt; und die Abführmenge, die
bewirkt, dass die Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung 22,
die mit dem Wasserstoffkonzentrationssensor 3 versehen
ist, im Wesentlichen 100% erreicht, wird als vorbestimmte Menge
eingestellt. Wenn das Anodenabgas um die vorbestimmte Menge abgeführt
wird, wird die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 gemessen,
und der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor 3 wird
unter der Annahme korrigiert, dass die Differenz zwischen dem Messwert
und 100% ist, wobei es sich dabei um einen theoretischen Wert handelt,
fehlerhaft ist.
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Darüber
hinaus wird in dieser Ausführungsform der Korrekturwert
für den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 berechnet,
wenn die Elektrizitätserzeugung durch die Brennstoffzelle 1 gestoppt
wird, und, basierend auf der Wasserstoffkonzentration, die den berechneten
Korrekturwert reflektiert, werden verschiedene Steuerungsabläufe
des Brennstoffzellensystems 10, wie z. B. das Regulieren
der Menge des abgeführten Anodengases, ausgeführt.
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Auf
die Sensorkorrektursteuerung, die in dem wie vorstehend beschrieben
konstruierten Brennstoffzellensystem 10 ausgeführt
wird, wird später ausführlicher eingegangen. In
einer Routine, die durch die ECU 4 ausgeführt
wird, sind verschiedene, nachstehend beschriebene Steuervorgänge
beinhaltet, und diese Routine wird in regelmäßigen
Intervallen wiederholt. 2 ist ein Flussdiagramm, dass
die Sensorkorrektursteuerung gemäß dieser Ausführungsform
darstellt.
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Wenn
der Elektrizitätserzeugungsvorgang in der Brennstoffzelle 1 stattfindet,
sendet die ECU 4 einen Befehl an den Wasserstoffkonzentrationssensor 3,
die Wasserstoffkonzentration im Anodenabgas, das durch die Anodenabgasleitung 22 gelangt,
zu messen (S101). Damit wird bezweckt, die Menge des Anodenabgases
zu regulieren, die basierend auf der Wasserstoffkonzentration von
der Brennstoffzelle 1 abgeführt wird.
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Bei
Schritt S102 handelt es sich um einen Schritt des Multiplizierens
der bei Schritt S101 gemessenen Wasserstoffkonzentration mit dem
Korrekturwert α, auf den später eingegangen wird,
um die Wasserstoffkonzentration einzustellen. Bei dieser Ausführungsform
werden unter Verwendung des Werts als Wasserstoffkonzentration,
der durch Multiplizieren des Werts, der tatsächlich durch
den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 gemessen wird, mit dem
Korrekturwert α erhalten wird, verschiedene Steuerabläufe
ausgeführt. Dementsprechend werden basierend auf der korrigierten
Wasserstoffkonzentration unter normalen Betriebsbedingungen (d. h.,
wenn die Brennstoffzelle Elektrizität erzeugt) bei und
nach dem Schritt 102 verschiedene Steuerabläufe,
wie z. B. das Regulieren der Menge des abgeführten Anodenabgases,
ausgeführt.
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Anschließend
erfolgt eine Beschreibung einer Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensors 3.
Die ECU 4 öffnet das Ablassventil 5,
die auf der Anodenabgasleitung 22 angeordnet ist, um mit
dem Abführen des Anodenabgases zu beginnen (S201). Die
ECU 4 misst die Anodenabgas-Abführmenge (S202),
und be stimmt, ob die Abführmenge größer oder
gleich einer vorbestimmten Menge ist (S203). Wenn das Ergebnis der
Bestimmung bei Schritt 203 zeigt, dass die Anodenabgasabführmenge
die vorbestimmte Menge unterschreitet, wird die Korrektur des Sensors
nicht ausgeführt und die Routine verlassen.
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Wenn
das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S203 hingegen zeigt, dass
die Anodenabgas-Abführmenge größer oder
gleich der vorbestimmten Menge ist, wird die Wasserstoffkonzentration
gemessen, um eine Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensor 3 auszuführen
(S204). Die vorbestimmte Menge ist so groß, dass die durch
den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 gemessene Wasserstoffkonzentration,
d. h. die Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung 22,
im Wesentlichen 100% erreichen soll, wenn das Anodenabgas um die
vorbestimmte Menge abgeführt worden ist. Die vorbestimmte
Menge wird vorher eingestellt.
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Wenn
die bei Schritt 204 gemessene Wasserstoffkonzentration nicht 100%
beträgt, ist die Differenz zwischen dem Messwert und 100%,
wobei es sich hier um einen theoretischen Wert handelt, fehlerhaft,
und der durch Dividieren von 100%, wobei es sich um einen theoretischen
Wert handelt, durch den tatsächlichen Messwert erhaltene
Wert wird als Korrekturwert α eingestellt (S205).
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Der
Wert, der durch Dividieren des theoretischen Werts der Wasserstoffkonzentration,
die in dieser Ausführungsform 100% beträgt, zu
dem Zeitpunkt, als das Anodenabgas um die vorbestimmte Menge abgeführt
worden ist, durch den tatsächlichen Messwert zum gleichen
Zeitpunkt erhalten wird, ist der Korrekturwert α, bei dem
es sich um den Wert handelt, mit dem der Messwert zum Zeitpunkt
der Korrektur der Wasserstoffkonzentration bei Schritt S102 multipliziert
wird.
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Der
Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor 3 wird
mit dem so berechneten Korrekturwert α multipliziert, wenn
die verschiedenen Steuerungsabläufe basierend auf der Wasserstoffkonzentration
in der Anodenabgasleitung 22 ausgeführt werden
(S102). Somit wird ermöglicht, den Fehler des Wasserstoffkonzentrationssen sors 3 angemessen
zu korrigieren und den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 zu
korrigieren. Selbst nachdem der Wasserstoffkonzentrationssensor 3 lange Zeit
im Einsatz gewesen ist und seine Messleistung sich verschlechtert
hat, besteht die Möglichkeit, den aus der Verschlechterung
der Messleistung resultierenden Messfehler zu korrigieren, indem
die Korrektur des Sensors entsprechend ausgeführt wird.
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Obwohl
der in Schritt S205 berechnete Wert, d. h. der Wert, der nach einer
einzelnen Messung berechnet wird, in dieser Ausführungsform
als der Korrekturwert verwendet wird, kann beispielweise der Durchschnittswert,
der erhalten wird, indem der Korrekturwert mehrere Male berechnet
und die berechneten Korrekturwerte gemittelt werden, als Korrekturwert
verwendet werden. Darüber hinaus können die Ober-
und Untergrenze des Korrekturwerts eingestellt werden. Indem der
Korrekturwert auf diese Weise passend eingestellt wird, kann die
Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors verbessert
und der Messfehler weiter unterdrückt werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das aus
der Brennstoffzelle 1 abgeführte Anodenabgas um
die vorbestimmte Menge aus dem System abgeführt, und die
Korrektur wird dann davon ausgehend ausgeführt, dass die
Wasserstoffkonzentration in der Anodenabgasleitung 22 eine
bestimmte konstante Konzentration aufweist. Wie in 3 gezeigt
ist, kann jedoch eine Umgehungsleitung 23 angeordnet werden,
die das von dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 zugeführte
Wasserstoffgas direkt (nicht durch die Brennstoffzelle) zur Anodenabgasleitung 22 führt.
Ist die Umgehungsleitung 23 vorgesehen, enthält
das in die Anodenabgasleitung 22 durch die Umgehungsleitung 23 eingeführte
Wasserstoffgas wenig Feuchtigkeit, und somit besteht die Möglichkeit,
den durch die Feuchtigkeit auf den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 ausgeübten Einfluss
zu reduzieren, wodurch eine Verbesserung der Messgenauigkeit ermöglicht
wird.
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Zum
Schalten zwischen den Zuführleitungen des Wasserstoffgases
zur Umgehungsleitung und zum Brennstoffzellenstapel kann ein Steuerventil 12 angeordnet
werden. Ferner ist es zu bevorzugen, dass unter Verwendung des Steuerventils
die Umge hungsleitung 23 während der normalen Elektrizitätserzeugung
geschlossen wird, und wenn der Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors
korrigiert wird, das Wasserstoffgas der Umgehungsleitung zugeführt
und die Zuführung des Wasserstoffgases aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 zum Brennstoffzellenstapel
abgestellt wird.
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4 ist
ein Konfigurationsdiagramm einer Brennstoffzelle gemäß einer
zweiten Ausführungsform. Das Brennstoffzellensystem 100 beinhaltet: eine
Brennstoffzelle 1, die durch elektrochemische Reaktionen
zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsgas Elektrizität
erzeugt; einen Hochdruck-Wasserstofftank 2 als Wasserstoffzuführvorrichtung,
die das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle 1 zuführt,
wobei der Hochdruck-Wasserstofftank 2 das Wasserstoffgas
als Brenngas speichert; ein Ablassventil 6 des Hochdruck-Wasserstofftanks 2,
ein Regulierventil 7 zum Regulieren des Drucks des Wasserstoffgases,
das aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 abgeführt
wird; eine Oxidationsgas-Zuführleitung 21, durch
die Luft gelangt, die der Brennstoffzelle 1 zugeführt
wird, einen Luftverdichter 8, die auf der Oxidationsgas-Zuführleitung 21 angeordnet ist,
die das Oxidationsgas der Brennstoffzelle 1 zuführt;
eine Wasserstoffzuführleitung 20, durch die das Wasserstoffgas
gelangt, das aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 der Brennstoffzelle 1 zugeführt
wird; eine Anodenabgasleitung 22, durch die das Anodenabgas
gelangt, das von der Anodenseite der Brennstoffzelle 1 abgeführt
wird; eine Wasserstoffzirkulationsleitung 24, die zwischen
der Anodenabgasleitung 22 und der Wasserstoffzuführleitung 20 angeordnet
ist und diese miteinander verbindet; eine Wasserstoffpumpe 11,
die auf der Wasserstoffzirkulationsleitung 24 angeordnet
ist, die das Anodenabgas in die Wasserstoffzuführleitung 20 einführt;
einen Wasserstoffkonzentrationssensor 3, der stromabwärts
der Anschlussstelle der Wasserstoffzuführleitung 20 und
der Wasserstoffzirkulationsleitung 24 auf der Wasserstoffzuführleitung 20 angeordnet
ist; ein Ablassventil 5, das auf einer Anodenabgasabführleitung 25 angeordnet
ist, die von der Anodenabgasleitung 22 abzweigt, zum Abführen
des Anodengases aus dem System; ein Regulierventil 9 zum
Regulieren des Drucks des Kathodenabgases, das aus der Kathodenseite
der Brennstoffzelle 1 abgeführt wird; und eine
ECU 4, die verschiedene Steuerabläufe ausführt,
wie z. B. eine Steuerung der Wasserstoffgaszuführung durch
den Hochdruck-Wasserstofftank 2.
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Durch
die elektrochemischen Reaktionen zwischen dem Wasserstoffgas, das
aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 zugeführt
wird, und dem Oxidationsgas, das durch die Oxidationsgasleitung 21 zugeführt
wird, erhält die Brennstoffzelle 1 elektrische
Energie. Das Anodenabgas, das einen verbleibenden Wasserstoff, der
nicht zur Elektrizitätserzeugung verwendet wurde, und einen
Stickstoff, der durch den Elektrolytfilm der Brennstoffzelle 1 gelangt ist,
enthält, wird von der Anodenseite (Brennstoffelektrode)
der Brennstoffzelle 1 durch die Anodenabgasleitung 22 abgeführt.
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Die
Anodenabgasleitung 22 verbindet die Anodenabgasabführleitung 25 zum
Abführen des Anodenabgases, und es wird ermöglicht,
das Anodenabgas aus dem System abzuführen, in dem ein Öffnungs-/Schließvorgang
des Ablassventils 5 ausgeführt wird. Das Anodenabgas
enthält jedoch Wasserstoff, und wenn das Anodenabgas in
diesem Zustand abgeführt wird, kann ein hoch konzentriertes
Wasserstoffgas aus dem System abgeführt werden. Um so das
Anodengas der Brennstoffzelle 1 wieder zuzuführen,
ist die Wasserstoffzirkulationsleitung 24, die die Anodenabgasleitung 22 mit
der Wasserstoffzuführleitung 20 verbindet, bereitgestellt.
Die Wasserstoffzirkulationsleitung 24 ist mit der Wasserstoffpumpe 11 versehen,
und das Anodenabgas wird nach Bedarf unter Verwendung der Wasserstoffpumpe 11 in die
Wasserstoffzuführleitung 20 eingeführt,
wodurch das Anodenabgas der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird.
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Das
Brennstoffzellensystem 100 gemäß der zweiten
Ausführungsform führt nach angemessener Regulierung
basierend auf den Elektrizitätserzeugungsbedingungen der
Brennstoffzelle 1, der Wasserstoffkonzentration im Anodenabgas
etc., der Brennstoffzelle 1 das Wasserstoffgas aus dem
Hochdruck-Wasserstofftank 2 oder das Anodenabgas von der
Wasserstoffzirkulationsleitung 24 zu.
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Der
Wasserstoffkonzentrationssensor 3 misst die Wasserstoffkonzentration
im Wasserstoffgas, das von der Brennstoffzelle 1 durch
die Wasserstoffzuführleitung 20 zugeführt
wird. Der durch den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 gemessene
Wert wird in die ECU 4 eingegeben. Wenn der Elektrizitätserzeugungsvorgang
in der Brennstoff zelle 1 stattfindet, führt die
ECU 4 verschiedene Steuerabläufe aus, wie z. B.
den Steuerungsablauf, in dem die Strömungsrate des Anodenabgases,
das unter Verwendung der Wasserstoffpumpe 11 zirkuliert
wird, basierend auf der Wasserstoffkonzentration reguliert wird, um
einen Wasserstoffgasengpass in der Brennstoffzelle 1 zu
verhindern.
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Weil
der Messwert aus dem Wasserstoffkonzentrationssensor 3 in
den verschiedenen Steuerungsabläufen des Brennstoffzellensystems 100 verwendet
wird, ist eine hohe Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensor 3 zu
bevorzugen. Es ist jedoch möglich, dass sich die Messleistung
des Wasserstoffkonzentrationssensors 3, nachdem er lange
Zeit im Einsatz gewesen ist, verschlechtert, und die Messgenauigkeit
somit reduziert wird. Bei der zweiten Ausführungsform wird
eine Korrektur des Fehlers des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 vorgenommen.
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Insbesondere
wird eine vorbestimmte Wasserstoffgasmenge aus ausschließlich
dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 der Brennstoffzelle 1 zugeführt
(ohne das Anodenabgas zuzuführen), um einen Zustand zu
realisieren, in dem davon ausgegangen werden kann, dass die Wasserstoffkonzentration
in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 im
Wesentlichen 100% ist. Unter der Bedingung wird unter Verwendung
des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 die Wasserstoffkonzentration
tatsächlich gemessen. Wenn die gemessene Wasserstoffkonzentration
nicht 100% beträgt, wobei es sich dabei um einen theoretischen
Wert handelt, wird festgestellt, dass ein Fehler vorliegt, und der
Korrekturwert für den Wasserstoffkonzentrationssensor 3 wird
berechnet. Die verschiedenen Steuerabläufe des Brennstoffzellensystems 100,
wie z. B. das Regulieren der Strömungsrate des Anodenabgases,
das in die Brennstoffzelle 1 eingeführt wird,
werden basierend auf der Wasserstoffkonzentration ausgeführt, die
den berechneten Korrekturwert widerspiegelt.
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Die
Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 gemäß der
zweiten Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme
auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm ausführlicher
beschrieben. Diese Steuerung wird durch eine durch die ECU 4 ausgeführte
Routine realisiert.
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Die
Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 wird ausgeführt,
wenn die Brennstoffzelle 1 mit der Erzeugung der Elektrizität
beginnt. Während die Elektrizitätserzeugung gestoppt
ist, ist der Gasdruck in der Brennstoffzelle 1 geringer
als, wenn der Elektrizitätserzeugungsvorgang stattfindet. Wenn
das Wasserstoffgas unter dieser Bedingung zugeführt wird,
strömt reines Wasserstoffgas durch die mit dem Wasserstoffkonzentrationssensor 3 versehene
Wasserstoffzuführleitung 20, und somit kann bewirkt
werden, dass die Wasserstoffkonzentration in der Nähe des
Wasserstoffkonzentrationssensors 3 im Wesentlichen 100%
beträgt.
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Bei
Empfangen eines Startsignals beginnt die ECU mit der Zufuhr von
Wasserstoffgas aus dem Hochdruck-Wasserstofftank 2 (S101).
Es ist zu beachten, dass, da Schritt S101 ausgeführt wird,
bevor die Brennstoffzelle 1 mit der Erzeugung von Elektrizität
beginnt, und die Wasserstoffpumpe 11 daher stillsteht,
nur das Wasserstoffgas vom Hochdruck-Wasserstofftank 2 in
die Wasserstoffzuführleitung 20 strömt.
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Anschließend
misst die ECU 4 die Menge des Wasserstoffgases, das vom
Hochdruck-Wasserstofftank 2 zugeführt wird (S102).
Indem die Menge des Wasserstoffgases gemessen wird, kann der Steuerzeitpunkt
eingeschätzt werden, zu dem die Wasserstoffkonzentration
in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 im
Wesentlichen 100% erreicht. Die ECU 4 wartet ab, bis die
Menge des Wasserstoffgases, das vom Hochdruck-Wasserstofftank 2 zugeführt
worden ist, eine vorbestimmte Menge erreicht (S103). Die ECU 4 misst
dann die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors 3.
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Die
vorbestimmte Menge ist so groß, dass davon auszugehen ist,
dass die Wasserstoffkonzentration in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 100%
erreicht, wenn das Wasserstoffgas um die vorbestimmte Menge zugeführt
worden ist. Die Wasserstoffkonzentration wird tatsächlich
gemessen, wenn das Wasserstoffgas um die vorbestimmte Menge zugeführt
worden ist, und wenn der Messwert sich von 100% unter scheidet, wobei
es sich dabei um einen theoretischen Wert handelt, wird der Messwert
vom Wasserstoffkonzentrationssensor korrigiert.
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Die
ECU 4 berechnet einen Korrekturwert α zum Korrigieren
des Messfehlers des Wasserstoffkonzentrationssensor 3 in
den verschiedenen Steuerungsabläufen, auf die später
eingegangen wird (S105). Der Wert, der durch Dividieren des theoretischen
Werts (100% in dieser Ausführungsform) der Wasserstoffkonzentration
durch den tatsächlichen Messwert erhalten wird, nachdem
das Wasserstoffgas um die vorbestimmte Menge zugeführt
worden ist, ist der Korrekturwert α, bei dem es sich um
den Wert handelt, mit dem der Messwert multipliziert wird, wenn
die Wasserstoffkonzentration bei Schritt S202, der an späterer
Stelle beschrieben wird, korrigiert wird. Nachdem der Korrekturwert α berechnet
wird, findet der normale Elektrizitätserzeugungsvorgang statt.
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Der
Schritt S201 und die anschließenden Schritte werden während
der Elektrizitätserzeugung ausgeführt. Die ECU 4 misst
die Wasserstoffkonzentration in der Wasserstoffzuführleitung 20 unter
Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 basierend
auf der Wasserstoffkonzentration zwecks Regulierung der Strömungsrate
des Anodenabgases, das in die Brennstoffzelle 1 eingeführt
wird.
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Anschließend
wird der bei Schritt S201 erhaltene Messwert mit dem Korrekturwert α,
der bei Schritt S105 berechnet worden ist, multipliziert, wodurch
die Wasserstoffkonzentration eingestellt wird, die als eine Referenz
beim Steuern der Strömungsrate, mit der der Wasserstoff
zirkuliert (S202), verwendet wird. Auf diese Weise wird ermöglicht,
den Messfehler des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 angemessen
zu korrigieren, d. h. den Bezugspunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 zu
korrigieren. In dem die Korrektur des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 angemessen
ausgeführt wird, kann der Messfehler korrigiert und die
Messgenauigkeit beibehalten werden, selbst nachdem der Wasserstoffkonzentrationssensor
lange Zeit im Einsatz gewesen ist und seine Messleistung sich verschlechtert
hat.
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Obwohl
der bei Schritt S105 berechnete Wert, d. h. der Wert, der nach einer
einzelnen Messung berechnet wird, in der zweiten Ausführungsform als
der Korrektkurwert α verwendet wird, kann der Durchschnittswert,
der durch mehrmaliges Berechnen des Korrekturwerts und Mitteln der
berechneten Korrekturwerte erhalten wird, beispielsweise als Korrekturwert
verwendet werden. Abgesehen davon ist die Einstellung einer Obergrenze
und Untergrenze des Korrekturwerts möglich. Indem der Korrekturwerts
auf diese Weise entsprechend eingestellt wird, besteht die Möglichkeit,
die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationssensors zu verbessern und
den Messfehler weiter zu unterdrücken.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Steuerzeitpunkt,
bei dem die Wasserstoffkonzentration in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 im
Wesentlichen 100% erreicht, basierend auf der zugeführten
Wasserstoffgasmenge bestimmt. In der vorliegenden Erfindung ist
es jedoch ausreichend, dass das Brennstoffzellensystem eine Konfiguration
aufweist, die in der Lage ist, den Steuerzeitpunkt zu bestimmen,
bei dem die Wasserstoffkonzentration in der Nähe des Wasserstoffkonzentrationssensors 3 eine
vorbestimmte Konzentration erreicht; die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht durch die Konfiguration eingeschränkt, bei die die
Steuerung unter Verwendung der Zuführmenge ausgeführt
wird. Der Steuerzeitpunkt, bei dem die Wasserstoffkonzentration
im Wesentlichen 100% erreicht, kann beispielsweise basierend auf der
Zeit bestimmt werden, die seit Beginn der Wasserstoffzuführung
verstrichen ist.
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Obgleich
die Erfindung unter Bezugnahme darauf beschrieben worden ist, was
als deren bevorzugte Ausführungsformen angesehen wird,
sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten
Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt
ist. Die Erfindung soll ganz im Gegenteil verschiedene Modifizierungen
und entsprechende Anordnungen abdecken. Obgleich die verschiedenen Elemente
der offenbarten Erfindung darüber hinaus in verschiedenen
Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhafter
Art sind, befinden sich andere Kombinationen und Kon figurationen,
die mehr, weniger oder ein einziges Element beinhalten, ebenfalls
im Schutzbereich der Erfindung.
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Zusammenfassung
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Brennstoffzellensystem
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Brennstoffzellensystem,
dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine Brennstoffzelle (1), die
durch elektrochemische Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas
und einem Oxidationsgas Elektrizität erzeugt; eine Wasserstoffzuführvorrichtung
(2) zum Zuführen des Wasserstoffgases zur Brennstoffzelle;
eine Wasserstoffzuführleitung (21), durch die das
Wasserstoffgas gelangt, das von der Wasserstoffzuführvorrichtung
zugeführt wird; eine Anodenabgasleitung (22),
durch die ein Anodenabgas gelangt, das von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgeführt
wird; einen Wasserstoffkonzentrationssensor (3), der auf
zumindest entweder der Wasserstoffzuführleitung (21)
oder der Anodenabgasleitung (22) angeordnet ist; und eine
Korrekturvorrichtung (4), die Verunreinigungen in der mit
dem Wasserstoffkonzentrationssensor versehenen Leitung reduziert,
eine Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationssensors
misst und einen Referenzpunkt des Wasserstoffkonzentrationssensors
basierend auf der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-95300 [0003]
- - JP 2004-95300 A [0003]