DE112007002653T5 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; einen Zuführkanal zum Zuführen eines Brenngases, das der Brennstoffzelle von einer Brennstoffzuführquelle zugeführt wird; eine variable Gaszuführvorrichtung zum Anpassen eines Gaszustands auf einer Seite stromauf des Zuführkanals, um das Gas einer stromabwärtigen Seite zuzuführen; einen Steuerabschnitt zum Ausführen einer PI-Steuerung eines Gaszuführbefehlsbetrags in Bezug auf die variable Gaszuführvorrichtung; und einen Anomalitätsbeurteilungsabschnitt zum Beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal ist oder nicht,
wobei der Steuerabschnitt als einen Teil eines Korrekturterms der PI-Steuerung einen Lern-Term verwendet, der gebildet wird, indem ein I-Term nur dann integriert wird, wenn ein Betriebszustand der Brennstoffzelle vorbestimmte zulässige Lernbedingungen erfüllt, und
der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt basierend auf dem Lern-Term beurteilt, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal arbeitet oder nicht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das eine variable Gaszuführvorrichtung in einem Zuführkanal zum Zuführen eines von einer Brennstoffzuführquelle zugeführten Brenngases an eine Brennstoffzelle beinhaltet.
  • Technischer Hintergrund
  • Bislang ist ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen und ist in die Praxis umgesetzt worden, das eine Brennstoffzelle beinhaltet, die eine Zufuhr von Reaktionsgasen (ein Brennstoffgas und ein Oxidationsgas) aufnimmt, um eine Leistung zu erzeugen. In den letzten Jahren ist ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen worden, in dem ein Brennstoff-Zuführkanal zum Zuführen des von einer Brennstoffzuführquelle wie einem Wasserstofftank zugeführten Brenngases zu einer Brennstoffzelle mit einer variablen Gaszuführvorrichtung wie einem mechanischen variablen Regler oder einer Einspritzdüse versehen ist, wobei ein Druck des von der Brennstoffzuführquelle zugeführten Brenngases gemäß einem Betriebszustand des Systems geändert werden kann (siehe z. B. japanische Patentschrift 2005-302563 ).
  • Offenbarung der Erfindung
  • In einem Brennstoffzellensystem, das eine variable Gaszuführvorrichtung beinhaltet, kann ein Zustandsbetrag (ein Druck, eine Strömungsrate oder dergleichen) des Brenngases, das der Brennstoffzelle zugeführt werden soll, sukzessive geändert werden. Wenn sich hingegen im Laufe der Zeit eine Veränderung oder eine Anomalität, wie z. B. ein Ausfall, in der variablen Gaszuführvorrichtung ereignet, kann ein Gaszuführungs-Zustandsbetrag auf einer stromabwärtigen Seite nicht präzise gesteuert werden. Daher besteht Bedarf an einer Technologie, die zu einer Beurteilung der Anomalität während eines Betriebs in der Lage ist
  • Im Hinblick auf eine solche Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das in der Lage ist, eine Anomalität einer variablen Gaszuführvorrichtung während eines Betriebs zu beurteilen.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellensystem, das aufweist: eine Brennstoffzelle; einen Zuführkanal zum Zuführen eines von einer Brennstoffzuführquelle zugeführten Brenngases an die Brennstoffzelle; eine variable Gaszuführvorrichtung zum Anpassen eines Gaszustands auf einer Seite stromauf dieses Zuführkanals, um das Gas einer stromabwärtigen Seite zuzuführen; einen Steuerabschnitt zum Ausführen einer PI-Steuerung eines Gaszuführ-Befehlsbetrags in Bezug auf die variable Gaszuführvorrichtung; und einen Anomalitätsbeurteilungsabschnitt zum Beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal ist oder nicht, wobei der Steuerabschnitt einen Lern-Term verwendet, der durch Integrieren eines I-Term nur dann gebildet wird, wenn ein Betriebszustand der Brennstoffzelle vorbestimmte zulässige Lernbedingungen als einen Teil eines Korrektur-Terms der PI-Steuerung erfüllt, und der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt basierend auf dem Lern-Term beurteilt, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal arbeitet oder nicht.
  • Dieser Lern-Term wird erhalten, indem der I-Term in die PI-Steuerung integriert wird, in anderen Worten, indem ein integrierter Wert (= der I-Term) von einer Abweichung zwischen einem Steuer-Sollwert (z. B. einem angepassten Soll-Druckwert auf einer sekundären Seite (einer stromabwärtigen Seite, einer Brennstoffzellenseite) der variablen Gaszuführvorrichtung) der PI-Steuerung und einem tatsächlich erfassten Druckwert aufgrund von vorbestimmter Bedingungen integriert wird. In einem Fall, in dem eine Anomalität in der variablen Gaszuführvorrichtung vorliegt, übersteigt daher die Abweichung zwischen dem Steuer-Sollwert und dem erfassten Druckwert einen zulässigen Bereich eines Konstruktionsfehlers oder dergleichen gegenüber einem Fall, wo die Vorrichtung normal arbeitet, und dies wirkt sich auf den Lern-Term aus. Dem entsprechend kann basierend auf dem Lern-Term beurteilt werden, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal arbeitet oder nicht.
  • In dem Brennstoffzellensystem kann der Anomaliätsbeurteilungsabschnitt die Anomalitätsbeurteilung basierend auf dem Lern-Term nur in einem Fall ausführen, in dem der Betriebszustand der Brennstoffzelle die zulässigen Lernbedingungen erfüllt.
  • Dieser Struktur entsprechend wird die Anomalitätsbeurteilung basierend auf dem Lern-Term nur in einem Zustand ausgeführt (einem Zustand, in dem die zulässigen Lernbedingungen erfüllt werden), in dem der Betriebszustand der Brennstoffzelle für das Lernen des I-Terms geeignet ist, in anderen Worten, nur in einem Fall, in dem der Betriebszustand der Brennstoffzelle stabil ist, so dass die Genauigkeit der Anomalitätsbeurteilung verbessert wird.
  • In dem Brennstoffzellensystem kann der Anomaliätsbeurteilungsabschnitt außerdem beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung zu einem Zeitpunkt anomal arbeitet, wenn ein Wert des Lern-Terms außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
  • Um bei dieser Struktur zu verhindern, dass die variable Gaszuführvorrichtung in einem Fall, in dem die Vorrichtung normal arbeitet, fälschlicherweise als anomal beurteilt wird und um die Beurteilungspräzision weiter zu verbessern, kann der Anomaliätsbeurteilungsabschnitt beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung in einem Fall anomal arbeitet, in dem ein Zustand für eine vorbestimmte Zeit anhält, bei dem der Wert des Lern-Terms außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
  • In dem Brennstoffzellensystem kann der Lern-Term für eine jeweils angeforderte, der Brennstoffzelle zuzuführende Gasmenge separat eingestellt und aktualisiert werden, die erhalten wird, indem ein Brenngasverbrauch in der Brennstoffzelle, ein Undichtigkeitsbetrag von einer Anodenseite zu einer Kathodenseite in der Brennstoffzelle und ein P-Term zur Verwendung in der PI-Steuerung addiert werden.
  • Der I-Term, der einen Teil des Korrekturterms in der PI-Steuerung bildet, ist ein zeitlicher kumulativer Wert der Abweichung zwischen dem Steuer-Sollwert und dem tatsächlich erfassten Wert (oder ein Wert, der diesem zeitlichen kumulativen Wert zugeordnet ist), und der Lern-Term, der den Korrekturterm zusammen mit diesem I-Term in der PI-Steuerung bildet, ist ein gespeicherter akkumulierter Wert des I-Terms (oder ein Werts, der diesem akkumulierten Wert zugeordnet ist) für eine jeweils zuzuführende, angeforderte Gasmenge. Selbst wenn sich daher der Steuer-Sollwert bei einer raschen Veränderung der zuzuführenden angeforderten Gasmenge rasch verändert, kann eine Reaktionsverzögerung einer Korrektur ausschließlich aufgrund des I-Terms als der Wert, der mit der Zeit akkumuliert wird, rasch durch den Lern-Term als der akkumulierte Wert des I-Terms kompensiert werden, und eine Nachführeigenschaft verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die angeforderte Gasmenge, die der Brennstoffzelle zugeführt werden soll, basierend auf dem Brenngasverbrauch in der Brennstoffzelle, dem Undichtigkeitsbetrag von der Anodenseite zur Kathodenseite in der Brennstoffzelle und einer Schwankung eines Solldruckwerts auf einer stromabwärtigen Seite der variablen Gaszuführvorrichtung berechnet werden kann.
  • In dem Brennstoffzellensystem kann die variable Gaszuführvorrichtung ein elektromagnetisch angetriebenes Ein-Aus-Ventil (z. B. eine Einspritzdüse) sein, bei dem ein Ventilkörper direkt mit einer elektromagnetischen Antriebskraft in einer vorbestimmten Antriebszeitspanne angetrieben wird und vom Ventilsitz entfernt angeordnet ist bzw. vom Ventilsitz entfernt wird.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in dem Brennstoffzellensystem, das die variable Gaszuführvorrichtung beinhaltet, während des Betriebs beurteilt werden, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal arbeitet oder nicht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Steuerblockdiagramm, das eine Steuerkonfiguration des in 1 gezeigten Brennstoffzellensystems zeigt;
  • 3 ist ein Diagramm, das eine I-Term-Berechnungsfunktion des Steuerblockdiagramms zeigt, das in 2 gezeigt ist;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Lern-Term-Berechnungsfunktion des Steuerblockdiagramms zeigt, das in 2 gezeigt ist; und
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, das eine Anomalitätsbeurteilung einer Einspritzdüse in dem Brennstoffzellensystem zeigt, das in 1 gezeigt ist.
  • Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
  • Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines Brennstoffzellensystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung auf ein an einem Fahrzeug montiertes Leistungserzeugungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs (einer mobilen Karosserie) angewendet wird, doch das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einer beliebigen anderen Art von mobiler Karosserie (einem Roboter, einem Schiff, einem Flugzeug oder dergleichen) als dem Brennstoffzellenfahrzeug montiert werden. Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf ein stationäres Leistungserzeugungssystem zur Verwendung als eine Leistungserzeugungsausrüstung zu Bauzwecken (Wohnbau und Bauwesen oder dergleichen) angewendet werden.
  • Zunächst erfolgt eine Beschreibung einer Konfiguration des Brennstoffzellensystems 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1.
  • Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Brennstoffzellensystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Brennstoffzelle 10, die eine Zufuhr von Reaktionsgasen (eines Oxidationsgases und eines Brenngases) aufnimmt, um eine Leistung zu erzeugen, und beinhaltet zudem ein Oxidationsgas-Leitungssystem 2, das der Brennstoffzelle 10 Luft als das Oxidationsgas zuführt, ein Wasserstoffgas-Leitungssystem 3, das der Brennstoffzelle 10 ein Wasserstoffgas als das Brenngas zuführt, eine Steuerung (einen Steuerabschnitt, ein Anomalitätsbeurteilungsabschnitt) 4, die das gesamte System integral steuert, und dergleichen.
  • Die Brennstoffzelle 10 weist eine Stapelstruktur auf, in der eine vorbestimmte Anzahl von einheitlichen Zellen zum Aufnehmen der Zufuhr der Reaktionsgase, um eine Leistung aufgrund einer elektrochemischen Reaktion zu erzeugen, übereinander geschichtet ist. Die durch die Brennstoffzelle 10 erzeugte Leistung wird einer Leistungssteuerungseinheit (PCU) 11 zugeführt. Die PCU 11 beinhaltet einen Wechselrichter, einen Gleichstromwandler und dergleichen, die zwischen der Brennstoffzelle 10 und einem Fahrmotor 12 angeordnet sind. Außerdem ist ein Stromsensor 13, der einen Strom während der Leistungserzeugung erfasst, an der Brennstoffzelle 10 angeordnet.
  • Das Oxidationsgas-Leitungssystem 2 beinhaltet einen Luftzuführkanal 21, der das Oxidationsgas (Luft), das durch eine Befeuchtungseinrichtung 20 befeuchtet wird, der Brennstoffzelle 10 zuführt, einen Luftabführkanal 22, der ein Oxidations-Abgas (oxidizing off gas), das von der Brennstoffzelle 10 abgeführt wird, zur Befeuchtungseinrichtung 20 führt, und einen Abgaskanal 23 zum Führen des Oxidationsgases von der Befeuchtungseinrichtung 21. Der Luftzuführkanal 21 ist mit einem Kompressor 24 versehen, der das Oxidationsgas aus der atmosphärischen Luft aufnimmt, um das unter Druck stehende Gas der Befeuchtungseinrichtung 20 zuzuführen.
  • Das Wasserstoffgas-Leitungssystem 3 beinhaltet einen Wasserstofftank 30 als eine Brennstoffzuführquelle, die das Wasserstoffgas mit einem hohen Druck (z. B. 70 MPa) speichert, einen Wasserstoffzuführkanal (einen Zuführkanal) 31 als einen Brennstoffzuführkanal zum Zuführen des Wasserstoffgases des Wasserstofftanks 30 zur Brennstoffzelle 10, und einen Zirkulationskanal 32 zum Rückführen eines Wasserstoff- Abgases (hydrogen off gas), das von der Brennstoffzelle 10 abgeführt wird, zum Wasserstoffzuführkanal 31.
  • Es ist zu beachten, dass anstelle des Wasserstofftanks 30, eine Reformierungseinrichtung, die ein wasserstoffreiches reformiertes Gas aus einem Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis bildet, und ein Hochdruck-Gastank, der das durch diese Reformierungseinrichtung gebildete reformierte Gas in einen Hochdruckzustand versetzt, um den Druck aufzubauen, als die Brennstoffzuführquelle verwendet werden können. Alternativ kann ein Tank mit einer wasserstoffspeichernden Legierung als die Brennstoffzuführquelle verwendet werden.
  • Der Wasserstoffzuführkanal 31 ist mit einem Absperrventil 33, das die Zufuhr des Wasserstoffgases aus dem Wasserstofftank 30 blockiert oder freigibt, einem Regler 34, der den Druck des Wasserstoffgases anpasst, und einer Einspritzdüse (einer variablen Gaszuführvorrichtung) 35 versehen. Auf einer Seite stromauf der Einspritzdüse 35 sind jeweils ein Primärdrucksensor 41 und ein Temperatursensor 42 angeordnet, die einen Druck und eine Temperatur des Wasserstoffgases in dem Wasserstoffzuführkanal 31 erfassen.
  • Ferner sind auf einer stromabwärtigen Seite der Einspritzdüse 35, bei der es sich um eine Seite stromauf eines Zusammenführungsbereichs des Wasserstoffzuführkanals 31 und des Zirkulationskanals 32 handelt, ein Sekundärdrucksensor 43, der einen Druck des Wasserstoffgases in dem Wasserstoffzuführkanal 31 erfasst, und ein Überdruckventil 44 angeordnet, das in einem Fall geöffnet wird, wo ein vorbestimmter Betriebsdruck in dem Wasserstoffzuführkanal 31 erreicht wird.
  • Der Regler 34 ist eine Vorrichtung, die einen Druck auf der Seite stromauf (einen Primärdruck) des Reglers an einen zuvor eingestellten Sekundärdruck anpasst. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein mechanisches Druckreduktionsventil, das den Primärdruck reduziert, als der Regler 34 verwendet. Als eine Struktur des mechanischen Druckreduktionsventils kann eine bekannte Struktur verwendet werden, die ein Gehäuse aufweist, das eine Gegendruckkammer und eine Druckanpassungskammer beinhaltet, die über eine Membran ausgebildet wird und in der der Primärdruck aufgrund eines Gegendrucks der Gegendruckkammer auf einen vorbestimmten Druck reduziert wird, um in der Druckanpassungskammer einen Sekundärdruck zu bilden.
  • Bei der Einspritzdüse 35 handelt es sich um ein elektromagnetisch angetriebenes Ein-Aus-Ventil, in dem ein Ventilkörper direkt mit einer elektromagnetischen Antriebskraft in einer vorbestimmten Antriebszeitspanne angetrieben wird und von einem Ventilsitz entfernt angeordnet ist, wodurch eine Gasströmungsrate und ein Gasdruck angepasst werden können. Die Einspritzdüse 35 beinhaltet den Ventilsitz mit einer Strahlöffnung, die einen gasförmigen Brennstoff, wie z. B. das Wasserstoffgas, ausstößt, und beinhaltet zudem einen Düsenkörper, der das Brenngas der Strahlöffnung zuführt und zu dieser führt, und den Ventilkörper, der in diesem Düsenkörper aufgenommen und gehalten wird, um sich in einer axialen Richtung (einer Gasströmungsrichtung) in Bezug auf diesen Düsenkörper zu bewegen, um die Strahlöffnung zu öffnen und zu schließen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Ventilkörper der Einspritzdüse 35 durch eine Magnetspule angetrieben, bei der es sich um eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung handelt, und ein pulsartiger Erregerstrom, der dieser Magnetspule zugeführt wird, kann ein- oder ausgeschaltet werden, um einen Öffnungsbereich der Strahlöffnung in zwei Stufen, mehreren Stufen oder stufenlos zu schalten.
  • Es ist zu beachten, dass der Ventilkörper der Einspritzdüse 35 geöffnet oder geschlossen wird, um die Gasströmungsrate anzupassen, und der Druck des Gases, das der stromabwärtigen Seite der Einspritzdüse 35 zugeführt wird, gegenüber dem Gasdruck auf der Seite stromauf der Einspritzdüse 35 reduziert wird, so dass die Einspritzdüse 35 als ein Druckanpassungsventil (ein Druckreduktionsventil, ein Regler) interpretiert werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Einspritzdüse außerdem als ein variables Druckanpassungsventil interpretiert werden, das in der Lage ist, einen Anpassungsbetrag (einen Reduktionsbetrag) des Gasdrucks stromauf der Einspritzdüse 35 zu ändern, so dass der Druck einen angeforderten Druck in einem vorbestimmten Druckbereich gemäß einer Gasanforderung erfüllt.
  • Wie vorstehend beschrieben, passt die Einspritzdüse 35 einen Gaszustand (eine Gasströmungsrate, eine molekulare Wasserstoffkonzentration, einen Gasdruck) auf der Seite stromauf des Wasserstoffzuführkanals 31 an, um das Gas der stromabwärtigen Seite zuzuführen, und die Einspritzdüse entspricht der variablen Gaszuführvorrichtung in der vorliegenden Erfindung.
  • Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, die Einspritzdüse 35 auf der Seite stromauf eines Verbindungssbereichs A1 des Wasserstoffzuführkanals 31 und des Zirkulationskanals 32 angeordnet ist. Wie durch die gestrichelten Linien in 1 gezeigt, ist außerdem in einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Wasserstofftanks 30 als eine Brennstoffzuführquelle verwendet wird, die Einspritzdüse 35 auf der stromabwärtigen Seite eines Bereichs (eines Wasserstoffgas-Verbindungsbereichs A2) angeordnet, in dem die von den Wasserstofftanks 30 zugeführten Wasserstoffgase zusammengeführt werden.
  • Der Zirkulationskanal 32 ist über einen Gas-Flüssigkeitsseparator 36 und ein Abgasabführventil 37 mit einem Abführkanal 38 verbunden. Der Gas-Flüssigkeitsseparator 36 fängt einen Wassergehalt aus dem Wasserstoffgas auf. Das Abgasabführventil 37 arbeitet basierend auf einem Befehl von der Steuerung 4, um aus dem System den durch den Gas-Flüssigkeitsseparator 36 aufgefangenen Wassergehalt und das Wasserstoff-Abgas, das Verunreinigungen im Zirkulationskanal 32 beinhaltet, abzuführen (abzuleiten).
  • Außerdem ist der Zirkulationskanal 32 mit einer Wasserstoffpumpe 39 versehen, die das Wasserstoff-Abgas im Zirkulationskanal 32 unter Druck setzt, um das Gas dem Wasserstoffzuführkanal 31 zuzuführen. Es ist zu beachten, dass das Wasserstoff-Abgas, das über das Abgasabführventil 37 und den Abführkanal 38 abgeführt wird, durch eine Verdünnungseinrichtung 40 verdünnt wird, um mit dem Oxidations-Abgas im Zirkulationskanal 32 zusammengeführt zu werden.
  • Die Steuerung 4 erfasst einen Betätigungsbetrag einer Beschleunigungsbetriebsvorrichtung (eines Fahrpedals oder dergleichen), das in einem Fahrzeug angeordnet ist, und empfängt Steuerinformationen, wie z. B. einen angeforderten Beschleunigungswert (z. B. einen angeforderten Leistungserzeugungsbetrag aus einer Lastvorrichtung, wie z. B. dem Fahrmotor 12), um Betriebsabläufe von verschiedenen Einheiten in dem System zu steuern.
  • Es ist zu beachten, dass es sich bei der Lastvorrichtung um eine allgemeine Leistungsverbrauchsvorrichtung handelt, die neben dem Fahrmotor 12 eine Hilfsvorrichtung (z. B. einen Motor des Kompressors 24, die Wasserstoffpumpe 39 oder eine Kühlpumpe oder dergleichen), die zum Betreiben der Brennstoffzelle 10 erforderlich ist, ein Stellglied zur Verwendung in einer beliebigen Art von Vorrichtung (einem Getriebe, einer Radsteuerung, einer Lenkvorrichtung, einer Aufhängungsvorrichtung oder dergleichen), die dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs zugeordnet ist, eine Luftaufbereitungsvorrichtung (eine Klimaanlage) eines Fahrgastraums, eine Beleuchtung oder Audiosysteme beinhalten kann.
  • Die Steuerung 4 besteht aus einem Computersystem (nicht gezeigt). Ein solches Computersystem besteht aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer HDD, einer Eingabe-/Ausgabeschnittstelle, einer Anzeige und dergleichen, und die CPU liest eine beliebige Art von Steuerungsprogramm, das im ROM aufgezeichnet ist, um eine gewünschte Berechnung auszuführen, wodurch verschiedene Verarbeitungen und Steuerungen wie eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis (feedback control) oder eine Ableitsteuerung ausgeführt werden, wie später beschrieben wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, berechnet insbesondere die Steuerung 4 eine Strömungsrate (die nachstehend als der „Wasserstoffverbrauch” bezeichnet wird) des Wasserstoffgases, das durch die Brennstoffzelle 10 verbraucht wird, basierend auf einem erzeugten Stromwert der Brennstoffzelle 10, der durch den Stromsensor 13 erfasst wird (eine Brennstoffverbrauchs-Berechnungsfunktion: B1). In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wasserstoffverbrauch für eine jeweilige Berechnungszeitspanne der Steuerung 4 durch Verwendung einer spezifischen Berechnungsformel, die eine Beziehung zwischen dem erzeugten Stromwert und dem Wasserstoffverbrauch anzeigt, berechnet und aktualisiert.
  • Die Steuerung 4 berechnet außerdem einen Soll-Druckwert des Wasserstoffgases, das der Brennstoffzelle 10 in einer stromabwärtigen Position der Einspritzdüse 35 zugeführt werden soll, basierend auf dem erzeugten Stromwert der Brennstoffzelle 10 (eine Soll-Druckwert-Berechnungsfunktion: B2). In der vorliegenden Ausführungsform wird der Soll-Druckwert für eine jeweilige Berechnungszeitspanne der Steuerung 4 durch Verwendung eines spezifischen Kennfelds berechnet, das eine Beziehung zwischen dem erzeugten Stromwert und dem Soll-Druckwert anzeigt.
  • Ferner berechnet die Steuerung 4 eine Abweichung zwischen dem berechneten Soll-Druckwert und einem Druckwert (einem erfassten Druckwert) in der stromabwärtigen Position der Einspritzdüse 35, der durch den Drucksensor 43 erfasst wird (eine Druckdifferenz-Berechnungsfunktion: B3). Um die berechnete Abweichung zu reduzieren, berechnet dann die Steuerung 4 einen proportionalen Term (den P-Term) als eine Regelungskorrektur-Strömungsrate (feedback correction) (eine P-Term-Berechnungsfunktion: B4) und berechnet einen integralen Term (den I-Term) (eine I-Term-Berechnungsfunktion: B5).
  • In der I-Term-Berechnungsfunktion B5 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Regelungswert (feedback value) (der nachstehend als der FB-Wert Δ% bezeichnet wird), der einer Abweichung ΔP entspricht, die durch die Druckdifferenz-Berechnungsfunktion B3 in Bezug auf einen Prozentsatz berechnet wird, unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds oder dergleichen (eine durchgehende Linie in 3) erhalten, und ferner ist ein temporaler kumulativer Wert ∫Δ%dt (eine gestrichelte Linie von 3), der durch Integrieren des FB-Werts Δ% in die Zeit erhalten wird, der I-Term. In der vorliegenden Ausführungsform wird somit die Regelungskorrektur-Strömungsrate (ein Korrekturterm) unter Verwendung einer Soll-Nachführ-PI-Steuerung berechnet.
  • Außerdem integriert die Steuerung 4 den I-Term, der durch die I-Term-Berechnungsfunktion B5 berechnet wird, nur dann gesondert für eine jeweils von der Einspritzdüse 35 geforderte Ausstoßströmungsrate als eine angeforderte Gasmenge, die der Brennstoffzelle 10 zugeführt werden soll, wenn ein Betriebszustand der Brennstoffzelle 10 vorbestimmte Bedingungen (zulässige Lernbedingungen) erfüllt, um einen Lern-Term zu berechnen, der als ein Lernwert des I-Terms in einem Speicher oder dergleichen aktualisierbar gespeichert ist (eine Lernterm-Berechnungsfunktion: B51). Dieser Lern-Term bildet den Korrekturterm in der PI-Steuerung zusammen mit dem I-Term.
  • In der Lernterm-Berechnungsfunktion B51 der vorliegenden Ausführungsform wird der I-Term nur dann, wenn der Betriebszustand der Brennstoffzelle 10 die vorbestimmten zulässigen Lernbedingungen erfüllt, für eine jeweilige der Lernzonen A bis F integriert, die durch Dividieren der von der Einspritzdüse 35 geforderten Ausstoßströmungsrate gebildet werden, die durch die Abszisse von 4 entlang einer gestrichelten Linie für eine jeweilige vorbestimmte Strömungsrate angezeigt und zuvor im Speicher gespeichert wird. Diese integrierten Werte (Punkte in 4), die für eine jeweilige dieser Lernzonen A bis F berechnet werden, werden unter Verwendung einer Interpolation oder Extrapolation interpoliert, um den Lern-Term für eine jeweilige angeforderter Ausstoßströmungsrate zu erhalten.
  • Es ist zu beachten, dass, anstatt den integrierten Wert des I-Terms, der für eine jeweilige der Lernzonen A bis F von den Lernzonen A bis F, die in 4 gezeigt sind, berechnet wird, zu interpolieren, der Lern-Term auf einen konstanten Wert in den Lernzonen A bis F eingestellt werden kann.
  • Außerdem handelt es sich bei den vorbestimmten zulässigen Lernbedingungen um Bedingungen, die beispielsweise basierend auf dem erzeugten Strom der Brennstoffzelle 10 eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird in einem Fall, in dem der erzeugte Strom der Brennstoffzelle 10 größer als ein vorbestimmter erzeugter Stromwert ist, bei dem ein Einfluss einer ungültigen Ausstoßzeit relativ gering ist, beur teilt, dass die zulässigen Lernbedingungen erfüllt sind, wenn eine Veränderung des erzeugten Stroms innerhalb eines vorbestimmten Bereichs stabil ist.
  • Ein Wert des Lern-Terms wird berechnet, indem angenommen wird, dass ein Konstruktionswert der Einspritzdüse 35 100% beträgt, und diesem Konstruktionswert der integrierte Wert des I-Terms hinzuaddiert wird, der sowohl ein negativer als auch ein positiver Wert sein kann. In einem Fall, in dem der Wert von einem vorbestimmten Normalbereich (einem Konstruktionsfehler-Zulässigkeitsbereich) abweicht, in dem die Ober- und Untergrenzen durch einen ersten Anomalitäts-Schwellwert (z. B. 140%) und einen zweiten Anomalitätswert (z. B. 60%) von 4 definiert sind, in anderen Worten, in einem Fall, in dem der integrierte Wert des I-Terms von dem vorbestimmten Normalbereich (z. B. einem Bereich von ±40%) abweicht, wird beurteilt, dass die Einspritzdüse 35 anomal arbeitet.
  • Dann addiert die Steuerung 4 den P-Term einem addierten Wert des Wasserstoffverbrauchs und einem Undichtigkeitsbetrag, der in der Brennstoffzelle 10 erzeugt wird, hinzu, um die von der Einspritzdüse 35 geforderte Ausstoßströmungsrate zu erhalten. Die Steuerung 4 addiert hingegen sowohl den I-Term als auch den Lern-Term, um die Terme als einen Integralterm zu integrieren (eine Integralterm-Integrationsfunktion: B52), und multipliziert mit diesem addierten Wert die von der Einspritzdüse 35 geforderte Ausstoßströmungsrate, um eine Ausstoßströmungsrate der Einspritzdüse 35 (eine Ausstoßströmungsraten-Berechnungsfunktion B7) zu berechnen.
  • Die Steuerung kann hier eine Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsrate berechnen, die einer Abweichung zwischen dem Soll-Druckwert, der zuvor in der stromabwärtigen Position der Einspritzdüse 35 berechnet wurde, und dem gegenwärtig berechneten Soll-Druckwert entspricht, (eine Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsraten-Berechnungsfunktion), addiert diese Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsrate zu dem addierten Wert (= der Wasserstoffverbrauch + der Undichtigkeitsbetrag + der P-Term) und multipliziert diesen addierten Wert mit dem I-Term, um die Ausstoßströmungsrate der Einspritzdüse 35 zu berechnen.
  • In einem derartigen Fall handelt es sich bei der Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsrate um eine Fluktuation (eine Soll-Druckfluktuations-korrigierende Strömungsrate) der Wasserstoffgas-Strömungsrate aufgrund einer Veränderung des Soll-Druckwerts. Die Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsrate wird für eine jeweilige Berechnungszeitspanne der Steuerung 4 durch Verwendung einer spezifischen Berechnungsformel aktualisiert, die eine Beziehung zwischen der Abweichung des Soll-Druckwerts und der Vorwärtskopplungskorrektur-Strömungsrate anzeigt.
  • Bei dem Undichtigkeitsbetrag handelt es sich um einen Betrag des Wasserstoffgases, der einen Oxidationsgaskanal (eine Kathodenseite) von einem Brenngaskanal (einer Anodenseite) in der Brennstoffzelle 10 über einen elektrolytischen Film durchdringt, und wird in der vorliegenden Ausführungsform basierend auf dem Druckwert (dem durch den Drucksensor 43 erfassten Druckwert) des Wasserstoffgases in der stromabwärtigen Position der Einspritzdüse 35 berechnet (eine Undichtigkeitsbetrags-Berechnungsfunktion: B6) berechnet. Insbesondere der Undichtigkeitsbetrag wird unter Verwendung eines spezifischen Kennfelds berechnet, das eine Beziehung zwischen dem Druckwert des Wasserstoffgases in der stromabwärtigen Position der Einspritzdüse 35 und dem Undichtigkeitsbetrag anzeigt.
  • Die Steuerung 4 berechnet hingegen eine statische Strömungsrate stromauf der Einspritzdüse 35 basierend auf einem Gaszustand stromauf der Einspritzdüse 35 (dem Druck des Wasserstoffgases, der durch den Drucksensor 41 erfasst wird, und die Temperatur des Wasserstoffgases, die durch den Temperatursensor 42 erfasst wird) (eine statische Strömungsraten-Berechnungsfunktion: B8). In der vorliegenden Ausführungsform wird die statische Strömungsrate für eine jeweilige Berechnungszeitspanne der Steuerung 4 durch Verwendung einer spezifischen Berechnungsformel berechnet und aktualisiert, die eine Beziehung zwischen dem Druck und der Temperatur des Wasserstoffgases und der statischen Strömungsrate auf der Seite stromauf der Einspritzdüse 35 anzeigt.
  • Die Steuerung 4 multipliziert einen Wert mit einer Antriebszeitspanne der Einspritzdüse 35, der durch Dividieren der Ausstoßströmungsrate der Einspritzdüse 35 durch die statische Strömungsrate erhalten wird (eine Last-Berechnungsfunktion: B9) erhalten wird, um eine Grund-Ausstoßzeit der Einspritzdüse 35 zu berechnen (eine Grund-Ausstoßzeit-Berechnungsfunktion: B10). Die Steuerung addiert zudem eine ungültige Ausstoßzeit, die später beschrieben wird, zu dieser Grund-Ausstoßzeit, um die Gesamt-Ausstoßzeit der Einspritzdüse 35 zu berechnen (eine Gesamt-Ausstoßzeit-Berechnungsfunktion: B12).
  • Bei dieser Antriebszeitspanne handelt es sich um eine gestufte (Ein/Aus), wellenformartige Zeitspanne, die einen Öffnungs-/Schließzustand der Strahlöffnung der Einspritzdüse 35 anzeigt, und in der vorliegenden Ausführungsform stellt die Steuerung 4 die Antriebszeitspanne auf einen konstanten Wert ein.
  • Bei der ungültigen Ausstoßzeit handelt es sich um eine Zeit, die ab einer Zeit notwendig ist, wenn die Einspritzdüse 35 ein Steuersignal von der Steuerung 4 empfängt, bis zu einer Zeit, wenn der Ausstoßvorgang tatsächlich gestartet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird die ungültige Ausstoßzeit für eine jeweilige Berechnungszeitspanne der Steuerung 4 durch Verwendung eines spezifischen Kennfelds berechnet und aktualisiert, das eine Beziehung zwischen dem Druck des Wasserstoffgases auf der Seite stromauf der Einspritzdüse 35, der Grund-Ausstoßzeit der Einspritzdüse 35 und der ungültigen Ausstoßzeit (eine ungültige Ausstoßzeit-Berechnungsfunktion: B11) anzeigt.
  • Dann gibt die Steuerung 4 ein Steuersignal zur Realisierung der Gesamt-Ausstoßzeit der Einspritzdüse 35 aus, die durch das vorstehende Verfahren berechnet wird, um eine Gasausstoßzeit und eine Gasausstoß-Zeitsteuerung der Einspritzdüse 35 zu steuern, wodurch eine Strömungsrate und ein Druck des Wasserstoffgases, das der Brennstoffzelle 10 zugeführt werden soll, angepasst werden. Wie vorstehend beschrieben, funktioniert die Steuerung 4 der vorliegenden Ausführungsform nicht nur als ein Steuerabschnitt der vorliegenden Erfindung, sondern auch als ein Anomalitätsbeurteilungsabschnitt.
  • Wenn abgesehen davon eine Anomalität wie ein Betriebsdefekt oder ein Ausfall in der Einspritzdüse 35 erzeugt wird, nimmt eine Abweichung zwischen der von der Einspritzdüse 35 geforderten Ausstoßströmungsrate und einer tatsächlichen Ausstoßströmungsrate von der Einspritzdüse 35 zu. In einem Fall, wo diese Abweichung zunimmt, beispielsweise bei Überschreitung eines zulässigen Konstruktionsfehlers der Einspritzdüse 35, wird ein übermäßig hoher Druck auf ein System ausgeübt, das ein Element, wie z. B. die Brennstoffzelle 10, darstellt, die auf der stromabwärtigen Seite von der Einspritzdüse 35 angeordnet ist.
  • Um die Entstehung eines solchen Defekts zu verhindern, überwacht das Brennstoffzellensystem 1 der vorliegenden Ausführungsform während eines Betriebs der Brennstoffzelle 10 (während der Zuführung der Reaktionsgase zur Brennstoffzelle 10), basierend auf dem Wert des Lern-Terms, den die Steuerung 4 in der Lern-Term-Berechnungsfunktion B51 berechnet hat, ob die Einspritzdüse 35 anomal arbeitet oder nicht. Insbesondere wird, wie vorstehend beschrieben, beurteilt, ob der Wert des Lern-Terms größer als der erste Anomalitätsschwellwert oder kleiner als der zweite Anomalitätsschwellwert ist. In einem Fall, wo jedes das Beurteilungsergebnis positiv ist, wird beurteilt, dass in der Einspritzdüse 35 eine Anomalität vorliegt.
  • Anschließend erfolgt unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm von 5 eine Beschreibung der Anomalitätsbeurteilung der Einspritzdüse 35.
  • In dem Zeitdiagramm von 5 zeigt (a) einen Zustand, in dem die Einspritzdüse 35 normal oder anomal arbeitet (die Ist-Ausstoßströmungsrate größer oder kleiner als die Anforderung ist), zeigt (b) eine Öffnungs-/Schließungsanweisung in Bezug auf die Einspritzdüse 35, zeigt (c) einen Auslassdruck der Einspritzdüse 35, die durch den sekundären Drucksensor 43 erfasst wird, zeigt (d), ob die zulässigen Lernbedingungen des I-Terms erfüllt sind, zeigt (e) eine Veränderung des Werts des Lern-Terms im Zeitverlauf, zeigt (f) einen Befehlswert der Ausstoßzeit in Bezug auf die Einspritzdüse 35, und zeigt (g) ein Einspritzdüsen-Anomaliäts-Flag, das anzeigt, dass eine Anomalität in dem Wert des Lern-Terms erzeugt wird, d. h. dass eine Anomalität in der Einspritzdüse 35 entsteht.
  • Wie in 5(d) gezeigt ist, beurteilt die Steuerung 4, ob der Betriebszustand der Brennstoffzelle 10 die zulässigen Lernbedingungen des I-Terms in einer vorbestimmten Steuerzeitspanne erfüllt oder nicht. Wenn ein Ergebnis dieser Lernzulässigkeitsbeurteilung negativ ist (4: Nein) (vor Zeit t1), wird der Lernvorgang des I-Terms, d. h. die Aktualisierung des Werts des Lern-Terms verhindert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform arbeitet die Einspritzdüse 35 vor der Zeit t1 in einem Normalbereich (einem zulässigen Konstruktionsfehlerbereich). In einem solchen Fall, wie in 5(c) gezeigt ist, wiederholt der Auslassdruck der Einspritzdüse 35 eine vertikale Fluktuation basierend auf der Öffnungs-/Schließanweisung in Bezug auf die Einspritzdüse 35, wie in 5(b) gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausstoßzeitbefehlswert der Einspritzdüse 35, wie in 5(f) gezeigt ist, so gesteuert, dass die Ausstoßzeit der Einspritzdüse 35 während der Ventilöffnung jedesmal konstant ist.
  • Wenn hingegen der Betriebszustand der Brennstoffzelle 10 die zulässigen Lernbedingungen des I-Terms (nach der Zeit t1) erfüllt, d. h., wenn das Ergebnis der zulässigen Lernbeurteilung bejahend ist (4: ja), wird der Wert des Lern-Terms, wie in 5(e) gezeigt ist, für eine jeweils von der Einspritzdüse 35 geforderte Ausstoßmenge aktualisiert (erlernt) (4).
  • In einem Fall, wo der Wert des Lern-Terms während dieser Aktualisierung (während des Lernens) (Zeit t2) den ersten Anomalitätsschwellwert überschreitet oder den zweiten Anomalitätsschwellwert unterschreitet, beurteilt die Steuerung 4 dann, dass die Ausstoßströmungsrate der Einspritzdüse 35 eine Anomalität aufweisen könnte, und senkt den Ausstoßzeit-Befehlswert der Einspritzdüse 35 gegenüber dem vorhergehenden Befehlswert, wie in 5(f) gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass 5 einen Fall zeigt, in dem der Wert des Lern-Terms den zweiten Anomalitätsschwellwert unterschreitet.
  • Anschließend überwacht die Steuerung 4 kontinuierlich den Wert des Lern-Terms, wie in 5(e) gezeigt ist. In einem Fall, wo eine vorbestimmte Bereitschafts zeit T1 verstreicht, ohne den Wert des Lern-Terms zwischen den ersten Anomalitätsschwellwert und den zweiten Anomalitätsschwellwert (den Normalbereich) zurückzusetzen, beurteilt die Steuerung schließlich, dass die Ausstoßströmungsrate der Einspritzdüse 35 eine Anomalität aufweist, und setzt das Einspritzdüsen-Anomalitätsflag von „AUS” auf „EIN”, wie in 5(g) gezeigt ist.
  • Gemäß dem Brennstoffzellensystem 1 der vorstehend erwähnten Ausführungsform wird selbst in einem Fall, wo die Anomalität in der Einspritzdüse 35 entsteht und die Ausstoßströmungsrate den zulässigen Bereich des Konstruktionsfehlers oder dergleichen gegenüber einem Fall, wo die Einspritzdüse 35 normal arbeitet, über- oder unterschreitet, das Lernergebnis des I-Terms in der PI-Steuerung, das nur anhand der zulässigen Lernbedingungen in der vorbestimmten Steuerzeitspanne aktualisiert (erlernt) wird, durch die Steuerung 4 überwacht, d. h. basierend auf dem entsprechend aktualisierten Wert des Lern-Terms dahingehend überwacht, ob die Anomalität entsteht oder nicht. Daher kann die Anomalität der Einspritzdüse 35 während des Betriebs ohne Verzögerung beurteilt werden.
  • Wenn außerdem das Einspritzdüsen-Anomalitätsflag „EIN” ist, kann die Steuerung 4 eine Einspritzdüsenanomalitätsbeurteilungs-Nachverarbeitung ausführen, z. B. führt die Steuerung das Steuern des Öffnungs-/Schließantriebs der Einspritzdüse 35 während des Betriebs der Brennstoffzelle 10 einmal oder mehrmals aus, um die Anomalität der Einspritzdüse 35 zu beseitigen, oder sie stoppt den Betrieb der Brennstoffzelle 10. Darüber hinaus kann dieses Flag von der Steuerung 4 während Instandhaltungsarbeiten oder dergleichen gelesen werden, um einen Ausfallverlauf zu bestätigen, der anzeigt, dass die Anomalität in der Einspritzdüse 35 entstanden ist, so dass eine Handhabung, wie z. B. ein Auswechseln oder Reparieren der Einspritzdüse 35, rasch ausgeführt werden kann.
  • Zusammenfassung
  • Brennstoffzellensystem
  • Ein Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Brennstoffzelle 10, einen Zuführkanal 31, der der Brennstoffzelle 10 ein von der Brennstoffzuführquelle 30 zugeführtes Brenngas zuführt, eine variable Gaszuführvorrichtung 35, die einen Gaszustand auf einer Seite stromauf dieses Zuführkanals 31 anpasst, um das Gas einer stromabwärtigen Seite zuzuführen, einen Steuerabschnitt 4, der eine PI-Steuerung eines Gaszuführbefehlsbetrags in Bezug auf die variable Gaszuführvorrichtung 35 ausführt, und einen Anomaliätsbeurteilungsabschnitt 4, um zu beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung 35 anomal arbeitet. Die Steuerung 4 verwendet als einen Teil eines Korrekturterms der PI-Steuerung einen Lern-Term, der gebildet wird, indem ein I-Term nur dann integriert wird, wenn ein Betriebszustand der Brennstoffzelle 10 vorbestimmte zulässige Lernbedingungen erfüllt. Der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt 4 beurteilt basierend auf diesem Lern-Term, ob die variable Gaszuführvorrichtung 35 anomal arbeitet oder nicht.
  • 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 2005-302563 [0002]

Claims (7)

  1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; einen Zuführkanal zum Zuführen eines Brenngases, das der Brennstoffzelle von einer Brennstoffzuführquelle zugeführt wird; eine variable Gaszuführvorrichtung zum Anpassen eines Gaszustands auf einer Seite stromauf des Zuführkanals, um das Gas einer stromabwärtigen Seite zuzuführen; einen Steuerabschnitt zum Ausführen einer PI-Steuerung eines Gaszuführbefehlsbetrags in Bezug auf die variable Gaszuführvorrichtung; und einen Anomalitätsbeurteilungsabschnitt zum Beurteilen, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal ist oder nicht, wobei der Steuerabschnitt als einen Teil eines Korrekturterms der PI-Steuerung einen Lern-Term verwendet, der gebildet wird, indem ein I-Term nur dann integriert wird, wenn ein Betriebszustand der Brennstoffzelle vorbestimmte zulässige Lernbedingungen erfüllt, und der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt basierend auf dem Lern-Term beurteilt, ob die variable Gaszuführvorrichtung anomal arbeitet oder nicht.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt die Anomalitätsbeurteilung basierend auf dem Lern-Term nur dann ausführt, wenn der Betriebszustand der Brennstoffzelle die zulässigen Lern-Bedingungen erfüllt.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt beurteilt, dass die variable Gaszuführvorrichtung zu einer Zeit anomal arbeitet, wenn ein Wert des Lern-Terms außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei der Anomalitätsbeurteilungsabschnitt beurteilt, dass die variable Gaszuführvorrichtung dann anomal arbeitet, wenn ein Zustand, in dem der Wert des Lern-Terms außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, für eine vorbestimmte Zeit anhält.
  5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Lern-Term für eine jeweils geforderte Menge des der Brennstoffzelle zuzuführenden Gases separat eingestellt und aktualisiert wird, die durch Addieren eines Brenngasverbrauchs in der Brennstoffzelle, eines Undichtigkeitsbetrags von einer Anodenseite zu einer Kathodenseite in der Brennstoffzelle und eines P-Terms zur Verwendung in der PI-Steuerung erhalten wird.
  6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Lern-Term für eine jeweils geforderte Menge des der Brennstoffzelle zuzuführenden Gases separat eingestellt und aktualisiert wird, die durch Addieren eines Brenngasverbrauchs in der Brennstoffzelle, eines Undichtigkeitsbetrags von einer Anodenseite zu einer Kathodenseite in der Brennstoffzelle, einer Soll-Druckfluktuationskorrektur-Strömungsrate, die basierend auf einer Fluktuation des Soll-Druckwerts auf einer stromabwärtigen Seite der variablen Gaszuführvorrichtung berechnet wird, und eines P-Terms zur Verwendung in der PI-Steuerung erhalten wird.
  7. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die variable Gaszuführvorrichtung ein Ein-Aus-Ventil mit elektromagnetischem Antrieb ist, bei dem ein Ventilkörper direkt mit einer elektromagnetischen Antriebskraft in einer vorbestimmten Antriebszeitspanne angetrieben und vom Ventilsitz entfernt wird.
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