DE112007000329T5 - Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren hierfür - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellensystem, welches aufweist:
eine Brennstoffzelle, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsmittelgas Elektrizität erzeugt;
eine Wasserstoffzuführvorrichtung, die das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle zuführt;
einen Anodenabgaskanal, durch den ein von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgegebenes Anodenabgas strömt;
einen am Anodenabgaskanal vorgesehenen Wasserstoffkonzentrationsensor, der die Konzentration von Wasserstoff im Anodenabgas misst; und
eine Sensorkorrekturvorrichtung, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle durch die Wasserstoffzuführvorrichtung die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors misst und einen Messwert von dem Wasserstoffkonzentrationsensor auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das elektrische Energie durch elektrochemische Reaktionen erzeugt, sowie ein Steuerverfahren hierfür.
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
  • Ein Brennstoffzellensystem führt einer Brennstoffzelle ein Brennstoffgas wie etwa ein Wasserstoffgas und ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsmittelgas zu, um zu veranlassen, dass diese Gase durch einen Elektrolyten der Brennstoffzelle elektrochemisch miteinander reagieren, um elektrische Energie zu erhalten.
  • Ein Brennstoffzellensystem des einschlägigen Standes der Technik ist mit einem Wasserstoffkonzentrationsensor an einem Anodenabgaskanal versehen, durch den ein von der Brennstoffzelle abgegebenes Anodenabgas strömt, und misst die Konzentration von in dem Anodenabgas enthaltenem Wasserstoff (siehe z. B. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-95300 ( JP-A-2004-95300 )).
  • Die von dem Wasserstoffkonzentrationsensor gemessene Wasserstoffkonzentration wird verwendet, um verschiedene Operationen zum Steuern des Brennstoffzellensystems durchzuführen, wie etwa eine Regulierung der Menge von Anodenabgas, das von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgegeben wird. Es ist daher nötig, dass der Wasserstoffkonzentrationsensor eine hohe Messgenauigkeit besitzt. Die Genauigkeit des Wasserstoffkonzentrationsensors kann jedoch abnehmen, wenn er über einen längeren Zeitraum verwendet wird, was zu einem Fehler führen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Messfehler eines Wasserstoffkonzentrationsensors zu unterdrücken und die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationsensors auch nach Verwendung über einen längeren Zeitraum in einem Brennstoffzellensystem, das mit dem Wasserstoffkonzentrationsensor zum Messen der Wasserstoffkonzentration versehen ist, aufrecht zu erhalten.
  • Eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem, welches umfasst: eine Brennstoffzelle, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsmittelgas Elektrizität erzeugt; eine Wasserstoffzuführvorrichtung, die das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle zuführt; einen Anodenabgaskanal, durch den ein von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgegebenes Anodenabgas strömt; einen am Anodenabgaskanal vorgesehenen Wasserstoffkonzentrationsensor, der die Konzentration von Wasserstoff im Anodenabgas misst; und eine Sensorkorrekturvorrichtung, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle durch die Wasserstoffzuführvorrichtung die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors misst und einen Referenzpunkt des Wasserstoffkonzentrationsensors auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung umfasst die Sensorkorrekturvorrichtung zum Korrigieren des Referenzpunktes des Wasserstoffkonzentrationsensors und kann einen Messwert und somit den Referenzpunkt des Sensors unter Verwendung der Sensorkorrekturvorrichtung korrigieren. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle durch die Wasserstoffzuführvorrichtung korrigiert die Sensorkorrekturvorrichtung den Referenzpunkt des Wasserstoffkonzentrationsensors auf der Grundlage der vom Wasserstoffkonzentrationsensor gemessenen Wasserstoffkonzentration.
  • Die vorgegebene Zeit ist derart, dass der Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr theoretisch einen bestimmten Wert wie etwa 0% erreichen müsste. Im Allgemeinen wird das der Brennstoffzelle zugeführte Wasserstoffgas im Prozess der Erzeugung von Elektrizität verbraucht. Die Wasserstoffkonzentration nimmt jedoch im unterbrochenen Zustand des Prozesses der Erzeugung von Elektrizität und der Wasserstoffgaszufuhr ab, weil der Wasserstoff mit dem Sauerstoff reagiert, der durch den Elektrolytfilm auf die Anodenseite übergetreten ist, oder durch den Stickstoff oder Sauerstoff ersetzt wird, der durch den Elektrolyten auf die Anodenseite übergetreten ist. Nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr wird die Wasserstoffkonzentration nahezu konstant, und der Messwert vom Wasserstoffgassensor müsste theoretisch ebenfalls konstant werden. Unter der Annahme, dass die Differenz zwischen der geschätzten Wasserstoffkonzentration, bei der es sich um einen theoretischen Wert handelt, und dem tatsächlichen Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor einen Fehler darstellt, korrigiert das Brennstoffzellensystem gemäß der ersten Ausgestaltung den Fehler.
  • Genauer gesagt wird beispielsweise die Zeit, die ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr verstreicht, bis der Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor im Wesentlichen 0% wird, im Voraus berechnet, und es wird angenommen, dass die Wasserstoffkonzentration 0% beträgt, wenn die vorgegebene Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr verstrichen ist. Wenn der Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeit nicht 0% beträgt, wird der Messwert vom Sensor unter der Annahme korrigiert, dass es sich bei der Differenz zwischen dem tatsächlichen Messwert und 0% um einen Fehler handelt.
  • Wenn man die Wasserstoffkonzentration des theoretischen Wertes und die tatsächlich gemessene Wasserstoffkonzentration vergleicht und den Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor auf der Grundlage der Differenz zwischen ihnen auf diese Weise korrigiert, ist es möglich, den Referenzpunkt des Wasserstoffkonzentrationsensors zu korrigieren. Im Ergebnis ist es möglich, den Fehler des Sensors auch dann auf angemessene Weise zu korrigieren, wenn der Wasserstoffkonzentrationsensor über einen langen Zeitraum verwendet wird und eine solche Verschlechterung aufweist, dass ein Fehler im Messwert verursacht wird. Wenn eine solche Korrektur mit einer vorgegebenen Häufigkeit durchgeführt wird, ist es aussedem möglich, die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationsensors selbst nach einer längerfristigen Verwendung aufrecht zu erhalten.
  • Die Sensorkorrekturvorrichtung des Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle unterbrechen, während der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle aufrecht erhalten wird, und die Wasserstoffkonzentration nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle messen.
  • Es steht fest, dass das Wasserstoffgas in der Brennstoffzelle in dem Prozess der Erzeugung von Elektrizität verbraucht wird und seine Konzentration daher abnimmt, wenn die Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle unterbrochen wird, während der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle aufrecht erhalten wird. Dadurch kann die Geschwindigkeit erhöht werden, mit der die Wasserstoffkonzentration nach dem Unterbrechen der Wasserstoffgaszufuhr abnimmt. Falls die vorgegebene Zeit auf diejenige Zeit eingestellt ist, die ab der Unterbrechung der Wasserstoffzufuhr verstreicht, bis die Wasserstoffkonzentration theoretisch 0% betragen müsste, z. B. wenn die Geschwindigkeit, mit der die Wasserstoffkonzentration abnimmt, erhöht wird, wird die Brennstoffzelle schneller in einen Zustand gebracht, in dem die Wasserstoffkonzentration theoretisch 0% sein müsste, wodurch es möglich ist, die vorgegebene Zeit, die für die Durchführung der Korrektur verwendet wird, zu verkürzen.
  • Die vorgegebene Zeit in dem Brennstoffzellensystem gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann derart sein, dass die vom Wasserstoffkonzentrationsensor gemessene Wasserstoffkonzentration im Anodenabgaskanal nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab einer Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle gemäß der vorstehenden Beschreibung theoretisch im Wesentlichen 0% werden müsste, oder sie kann derart sein, dass die Wasserstoffkonzentration nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab einer Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle gemäß der vorstehenden Beschreibung theoretisch zu einer anderen konstanten Konzentration werden müsste. Mit anderen Worten ist es ausreichend, wenn die vorgegebene Zeit derart ist, dass die Konzentration von Wasserstoff nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab einer Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle zu einer konstanten Konzentration wird. Die vorgegebene Zeit wird auf geeignete Weise gemäß dem Durchlässigkeitskoeffizienten des die Brennstoffzelle darstellenden Elektrolytfilms, dem Volumen von Wasserstoffgas in der Brennstoffzelle, dem Volumen des Innenraums des Anodenabgaskanals usw. eingestellt.
  • Gemäß dem Brennstoffzellensystem nach der vorstehenden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Fehler des Wasserstoffkonzentrationsensors zu korrigieren, wodurch es möglich ist, die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationsensors selbst nach einer längerfristigen Verwendung aufrecht zu erhalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Bestandteile zu bezeichnen; es zeigt:
  • 1 ein Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform; und
  • 2 ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, der in dem Brennstoffzellensystem gemäß der Ausführungsform durchgeführt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Das Brennstoffzellensystem gemäß dieser Ausführungsform ist eine beispielhafte Ausführungsform, die in einem Brennstoffzellenfahrzeug verwendet wird, welches das Brennstoffzellensystem als Antriebsleistungsquelle verwendet.
  • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm des Brennstoffzellensystems gemäß dieser Ausführungsform. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst: eine Brennstoffzelle 1, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsmittelgas Elektrizität erzeugt; einen Hochdruckwasserstofftank 2 als eine Wasserstoffzuführvorrichtung, welche der Brennstoffzelle 1 das Wasserstoffgas zuführt, wobei der Hochdruckwasserstofftank 2 das Wasserstoffgas als Brennstoffgas speichert; ein Auslassventil 6 des Hochdruckwasserstofftanks 2; ein Regelventil 7 zum Regulieren des Drucks des vom Hochdruckwasserstofftank 2 abgegebenen Wasserstoffgases; einen Oxidationsmittelgas-Zufuhrkanal 21, durch den der Brennstoffzelle 1 zuzuführende Luft strömt; einen am Oxidationsmittelgas-Zufuhrkanal 21 vorgesehenen Luftverdichter 8, welcher der Brennstoffzelle 1 das Oxidationsmittelgas zuführt; einen Anodenabgaskanal 22, durch den von der Anodenseite der Brennstoffzelle 1 abgegebenes Anodenabgas strömt; einen am Anodenabgaskanal 22 vorgesehenen Wasserstoffkonzentrationsensor 3, der die Konzentration von Wasserstoff im Anodenabgas misst; ein stromabwärts vom Wasserstoffkonzentrationsensor 3 am Anodenabgaskanal 22 vorgesehenes Abgasventil 5 zum Abgeben des Anodenabgases aus dem System; ein Regelventil 9 zum Regulieren des Drucks des von der Kathodenseite der Brennstoffzelle 1 abgegebenen Kathodenabgases; und eine ECU 4, die verschiedene Steueroperationen wie etwa eine Steuerung der Wasserstoffgaszufuhr durch den Hochdruckwasserstofftank 2, eine Steuerung der Zufuhr von Oxidationsmittelgas, und eine Steuerung der von der Brennstoffzelle 1 erzeugten Elektrizität durchführt.
  • Der Wasserstoffkonzentrationsensor 3 misst die Wasserstoffkonzentration in dem durch den Anodenabgaskanal 22 strömenden Anodenabgas. Der vom Wasserstoffkonzentrationsensor 3 gemessene Wert wird in die ECU 4 eingegeben. Die ECU 4 reguliert die Menge des abgegebenen Anodenabgases durch Betätigen des Abgasventils 5 auf der Grundlage der Wasserstoffkonzentration, um die Wasserstoffkonzentration im Anodenabgaskanal 22 auf eine vorgegebene Konzentration zu regeln.
  • Das von der Anodenseite der Brennstoffzelle 1 abgegebene Anodenabgas enthält den Wasserstoff, der in der elektrochemischen Reaktion nicht verbraucht wurde, sowie den Stickstoff, der durch den Elektrolytfilm zur Anodenseite hin übergetreten ist. Wenn aber die Wasserstoffgaszufuhr vom Hochdruckwasserstofftank 2 unterbrochen wird, reagiert der Wasserstoff im Anodenabgas entweder mit dem durch einen Elektrolytfilm hindurchgetreten Sauerstoff, oder tritt durch den Elektrolytfilm auf die Kathodenseite über. Wenn die Wasserstoffgaszufuhr vom Hochdruckwasserstofftank 2 unterbrochen wurde, nimmt die Wasserstoffkonzentration daher über die Zeit ab.
  • Bei dieser Ausführungsform wurde die Beziehung zwischen der seit dem Unterbrechen der Wasserstoffzufuhr vergangenen Zeit und der Wasserstoffkonzentration nach Ablauf dieser Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffzufuhr vorausgehend bestimmt; und die Zeit, die ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr verstreicht, bis die Wasserstoffkonzentration in dem mit dem Wasserstoffkonzentrationsensor versehenen Anodenabgaskanal 22 im Wesentlichen 0% wird, wird als eine vorgegebene Zeit eingestellt. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr wird die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors 3 gemessen, und der Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor 3 wird korrigiert, indem die Differenz zwischen dem Messwert und 0%, bei der es sich um einen theoretischen Wert handelt, als Fehler verwendet wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Korrekturwert für den Wasserstoffkonzentrationsensor 3 berechnet, wenn die Erzeugung von Elektrizität durch die Brennstoffzelle 1 unterbrochen wird, und auf der Grundlage der Wasserstoffkonzen tration, die den berechneten Korrekturwert reflektiert, werden verschiedene Steueroperationen des Brennstoffzellensystems 10 wie etwa eine Regulierung der Menge von abgegebenem Anodenabgas durchgeführt.
  • Die Sensorkorrektursteuerung, die in dem Brennstoffzellensystem 10 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau durchgeführt wird, wird weiter unten ausführlich beschrieben. Von der ECU 4 werden verschiedene Steueroperationen durchgeführt, die im Nachfolgenden beschrieben sind. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Sensorkorrektursteuerung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
  • Wenn der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle 1 durchgeführt wird, misst die ECU 4 die Wasserstoffkonzentration in dem durch den Anodenabgaskanal 22 strömenden Anodenabgas unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors 3 (S101), um die Menge des Anodenabgases, das aus dem System abgegeben wird, auf der Grundlage der Wasserstoffkonzentration zu regulieren.
  • Schritt S102 ist ein Schritt, in dem der weiter unten beschriebene Korrekturwert α zu der in Schritt S101 gemessenen Wasserstoffkonzentration hinzu addiert wird, um die Wasserstoffkonzentration einzustellen, die bei der Durchführung verschiedener Steueroperationen als Referenz verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform werden verschiedene Steueroperationen wie etwa eine Steuerung der Menge des abgegebenen Anodenabgases und eine Steuerung der Zuführmenge von Wasserstoffgas und Oxidationsmittelgas durchgeführt, indem der durch Hinzuaddieren des Korrekturwertes α zu dem tatsächlich vom Wasserstoffkonzentrationsensor 3 gemessenen Wert erhaltene Wert als der Referenzpunkt der Wasserstoffkonzentration verwendet wird. Somit werden unter normalen Betriebsbedingungen (d. h. wenn die Brennstoffzelle Elektrizität erzeugt) verschiedene Steueroperationen wie etwa eine Steuerung der Menge von abgegebenem Anodenabgas auf der Grundlage der korrigierten Wasserstoffkonzentration in und nach Schritt 102 durchgeführt.
  • Als Nächstes wird eine Korrektur des Sensors beschrieben, die durchgeführt wird, wenn die Erzeugung von Elektrizität durch die Brennstoffzelle 1 unterbrochen ist. Im Ansprechen auf dem Empfang eines Signals, das die Betätigung angibt, das die Betätigung des Zündschlüssels zum Abschalten des Fahrzeugs (S201) anzeigt, beendet die ECU 4 die Erzeugung von Elektrizität durch die Brennstoffzelle 1 (S202) und beendet die Wasserstoffzufuhr vom Hochdruckwasserstofftank 2 zur Brennstoffzelle 1 (S203).
  • Im Anschluss daran führt die ECU 4 eine Korrektur des Wasserstoffkonzentrationsensors 3 durch. Ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr in Schritt S203 (S204) wartet die ECU 4, bis die vorgegebene Zeit verstrichen ist, und misst dann nach Ablauf der vorgegebenen Zeit die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors 3 (S205).
  • Die vorgegebene Zeit ist derart, dass der Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor 3 nach Ablauf der vorgegebenen Zeit theoretisch im Wesentlichen 0% werden müsste. Die vorgegebene Zeit wird voreingestellt. Wenn die in Schritt S205 gemessene Wasserstoffkonzentration nicht 0% beträgt, ist die Differenz zwischen dem Messwert und 0%, bei der es sich um einen theoretischen Wert handelt, ein Fehler, und der Fehler wird als ein Korrekturwert α eingestellt (S206).
  • Insbesondere ist der Wert, der erhalten wird, wenn man einen nach Ablauf der vorgegebenen Zeit nach Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr tatsächlich gemessenen Wert α2 von einem nach Ablauf der vorgegebenen Zeit nach Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr gemessenen, theoretischen Wert α1 der Wasserstoffkonzentration subtrahiert, der Korrekturwert α. Der Wert α ist der Wert, der zum Messwert hinzu zu addieren ist, wenn die Wasserstoffkonzentration in Schritt S102 korrigiert wird.
  • Der auf diese Weise berechnete Korrekturwert α wird zum Messwert von dem Sensor hinzu addiert, wenn verschiedene Steueroperationen auf der Grundlage der Wasserstoffkonzentration im Anodenabgaskanal 22 durchgeführt werden (S102). Selbst wenn der Wasserstoffkonzentrationsensor 3 über einen langen Zeitraum verwendet wird und im Lauf der Zeit eine Verschlechterung aufweist, kann der auf die Verschlechterung zurückgehende Fehler auf geeignete Weise korrigiert werden, indem die Korrektur auf geeignete Weise durchgeführt wird.
  • Obgleich bei dieser Ausführungsform der in Schritt S206 berechnete Wert, d. h. der nach einer einzigen Messung berechnete Wert, als der Korrekturwert verwendet wird, kann beispielsweise ein Durchschnittswert, der durch mehrmaliges Berechnen des Korrekturwertes und Bilden eines Durchschnittswertes aus den berechneten Korrekturwerten erhalten wird, als der Korrekturwert verwendet werden. Ausserdem können die Ober- und Untergrenze des Korrekturwertes eingestellt werden. Indem der Korrekturwert somit auf geeignete Weise eingestellt wird, ist es möglich, die Messgenauigkeit des Wasserstoffkonzentrationsensors zu verbessern und Messfehler zu unterdrücken.
  • Obgleich bei der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform die Wasserstoffgaszufuhr in einem Zustand unterbrochen wird, in dem der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle nicht angehalten wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Prozess der Erzeugung von Elektrizität kann in der Brennstoffzelle in einem Zustand, in dem die Wasserstoffgaszufuhr angehalten wurde, für eine bestimmte Zeitspanne fortgesetzt werden. Wenn der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle auf diese Weise fortgesetzt wird, ist es möglich, die vorgegebene Zeit, die nach der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr verstreicht, bis die Wasserstoffkonzentration im Wesentlichen 0% wird, auf eine kürzere Zeit einzustellen.
  • Obgleich die Erfindung in Bezug auf das beschrieben wurde, was als ihre bevorzugten Ausführungsformen angesehen werden, sollte es verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offen gelegten Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist.
  • Zusammenfassung
  • BRENNSTOFFZELLENSYSTEM UND STEUERVERFAHREN HIERFÜR
  • Ein Brennstoffzellensystem (10) umfasst: eine Brennstoffzelle (1); eine Wasserstoffzuführvorrichtung (2) zum Zuführen eines Wasserstoffgases zur Brennstoffzelle (1); einen Anodenabgaskanal (22), durch den ein von der Anodenseite der Brennstoffzelle (1) abgegebenes Anodenabgas strömt; einen Wasserstoffkonzentrationsensor (3), der die Konzentration von Wasserstoff im Anodenabgas misst; und eine Sensorkorrekturvorrichtung (4), die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle durch die Wasserstoffzuführvorrichtung (2) die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors (3) misst und einen Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor (3) auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.
  • 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 2004-95300 [0003, 0003]

Claims (7)

  1. Brennstoffzellensystem, welches aufweist: eine Brennstoffzelle, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen einem Wasserstoffgas und einem Oxidationsmittelgas Elektrizität erzeugt; eine Wasserstoffzuführvorrichtung, die das Wasserstoffgas der Brennstoffzelle zuführt; einen Anodenabgaskanal, durch den ein von der Anodenseite der Brennstoffzelle abgegebenes Anodenabgas strömt; einen am Anodenabgaskanal vorgesehenen Wasserstoffkonzentrationsensor, der die Konzentration von Wasserstoff im Anodenabgas misst; und eine Sensorkorrekturvorrichtung, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle durch die Wasserstoffzuführvorrichtung die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors misst und einen Messwert von dem Wasserstoffkonzentrationsensor auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration korrigiert.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Sensorkorrekturvorrichtung die Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle unterbricht, während der Prozess der Erzeugung von Elektrizität in der Brennstoffzelle aufrecht erhalten wird, und die Wasserstoffkonzentration nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle misst.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgegebene Zeit derart ist, dass die vom Wasserstoffkonzentrationsensor gemessene Wasserstoffkonzentration im Anodenabgaskanal theoretisch im Wesentlichen 0% werden müsste, wenn die vorgegebene Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle verstrichen ist.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorkorrekturvorrichtung die Wasserstoffkonzentration mehrere Male unter Verwendung des Wasserstoffkonzentrationsensors misst und den Messwert vom Wasserstoffkonzentrationsensor auf der Grundlage des Durchschnittswertes der gemessenen Wasserstoffkonzentrationen korrigiert.
  5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorkorrekturvorrichtung beim Korrigieren des Messwertes vom Wasserstoffkonzentrationsensor dem Korrekturwert Ober- und Untergrenzen auferlegt.
  6. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems, welches umfasst: Unterbrechen der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle; Messen der Wasserstoffkonzentration in einem Anodenabgaskanal nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr; Berechnen eines Korrekturwertes der Wasserstoffkonzentration auf der Grundlage der gemessenen Wasserstoffkonzentration; Korrigieren eines Messwertes der Wasserstoffkonzentration auf der Grundlage des berechneten Korrekturwertes; und Steuern des Brennstoffzellensystems auf der Grundlage der korrigierten Wasserstoffkonzentration.
  7. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 6, wobei die Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle unterbrochen wird, während die Erzeugung von Elektrizität unter Verwendung der Brennstoffzelle fortgesetzt wird, und nach Ablauf der vorgegebenen Zeit ab der Unterbrechung der Wasserstoffgaszufuhr zur Brennstoffzelle die Wasserstoffkonzentration im Anodenabgaskanal gemessen wird.
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