DE112007002656B4 - Brennstoffzellensystem und Brennstoffzellensystemstartverfahren - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Brennstoffzellensystemstartverfahren Download PDF

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem weist einen Zündungs- (IG-) Schalter (32), der zwischen einer 14V-Batterie (26) und einer Steuerung (48) angeordnet ist, auf. Das Brennstoffzellensystem weist ferner einen Startschalter (36), der unabhängig von dem IG-Schalter (32) angeordnet ist, auf. Bei einer Erfassung des EIN-Zustands des Startschalters (36) gibt die Steuerung (48) eine Brennstoffzellen- (FC-) Startanweisung zu einer zusätzlichen FC-Vorrichtung (44) aus. Ein FC-Wechselrichterschalter (38) ist außerdem zwischen der 14V-Batterie (26) und der zusätzlichen FC-Vorrichtung (44) angeordnet. Durch die Funktion der Steuerung (48) wird eine Leistungszufuhr von der 14V-Batterie zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung für eine Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem eine Wartezeit, die vorbestimmt eingestellt wird, von dem Moment, zu dem der IG-Schalter (32) EIN-geschaltet wird, zu dem Moment, zu dem der Startschalter (36) EIN-geschaltet wird, verstrichen ist, während einer Wartedauer zwischen dem Moment, zu dem der IG-Schalter (32) EIN-geschaltet wird, und dem Moment, zu dem der Startschalter (36) EIN-geschaltet wird, gesperrt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem und ein Brennstoffzellenstartverfahren und insbesondere auf ein Brennstoffzellensystem und ein Brennstoffzellenstartverfahren, bei denen eine elektrische Leistung einer Last zu der Zeit eines Startens des Systems zugeführt wird.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Die Technologie eines Anbringens einer Brennstoffzelle in Fahrzeugen ist beispielsweise aufgrund ihrer Fähigkeit implementiert, ungünstige Effekte auf die Umwelt zu reduzieren. Eine erwünschte Spannung oder ein erwünschter Strom können aus einer Brennstoffzelle in der Form eines Brennstoffzellenstapels, der aus einer Kombination einer Mehrzahl von elektrischen Zellen gebildet ist, erhalten werden. Eine erforderliche Menge einer elektrischen Leistung kann insbesondere aus einer Brennstoffzelle extrahiert werden, indem Brennstoffgas, wie zum Beispiel Wasserstoff, einer Anodenseite des Brennstoffzellenstapels zugeführt wird, und indem oxidierendes Gas, das Sauerstoff umfasst, wie zum Beispiel Luft, einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels zugeführt wird, um eine elektrochemische Reaktion durch eine elektrolytische Membran bei einer geeigneten Temperatur zu verursachen.
  • Um ein Brennstoffzellensystem zu betreiben, sind zusätzliche Vorrichtungen für eine Brennstoffzelle, die sowohl eine Pumpe, die Brennstoffgas zuführt, einen Luftverdichter (ACP; ACP = air compressor), der oxidierendes Gas zuführt, eine Kühlwasserzirkulierpumpe, die die Temperatur des Brennstoffzellenstapels und so weiter steuert, als auch Sensoren, wie zum Beispiel eine Zellenüberwachungsvorrichtung, die die Spannung, Temperatur und so weiter von jeder elektrischen Zelle, die den Brennstoffzellenstapel bildet, erfasst, erforderlich. Um das Brennstoffzellensystem zu betreiben, ist es ferner notwendig, diesen zusätzlichen Vorrichtungen eine elektrische Leistung zuzuführen und die zeitliche Steuerung eines Zuführens der elektrischen Leistung zu berücksichtigen.
  • Die JP 2005-332702 A offenbart beispielsweise eine Brennstoffzellendiagnosevorrichtung, die einen Widerstand einer Brennstoffzelle misst, wenn ein Zündungsschalter (IG; IG = ignition) EIN-geschaltet wird, und danach einen Bereit- (BEREIT-) Zustand einrichtet, um einem Motor eine elektrische Leistung zuzuführen. Die WO 2003/096001 A1 offenbart ferner, dass, wenn ein Zündungsschalter eingeschaltet wird, ein Anlegen einer Leistung an einen Heizer eines Gassensors gestartet wird, und dann ein Brennstoffgas zugeführt wird, um Leistung zu erzeugen.
  • Die JP 2004-178998 A offenbart eine Steuerung eines Brennstoffzellenfahrzeugs, bei der, wenn ein Startschalter, der einem Zündungsschalter entspricht, eingeschaltet wird, ein Kondensatorschalter geschlossen wird (EIN) und die Temperatur einer Brennstoffzelle und die Zellenspannung gemessen werden, und, wenn die gemessenen Werte niedrig sind, eine elektrische Leistung von der Brennstoffzelle einer zusätzlichen Vorrichtung zum Aufwärmen zugeführt wird, und danach ein Hauptschalter geschlossen (EIN) wird, um einem Motor eine elektrische Leistung zuzuführen.
  • Wenn ein Brennstoffzellensystem gestartet wird, ist es notwendig, eine elektrische Leistung zu einer Last, wie zum Beispiel einer zusätzlichen Vorrichtung für eine Brennstoffzelle und so weiter, zuzuführen. Hier wird die elektrische Leistung von einer anderen Leistungsquelle als einer Brennstoffzelle, das heißt von einer Leistungsspeicherungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Niederspannungsbatterie, zugeführt. Wenn daher eine Kapazität einer solchen Leistungsspeicherungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Sekundärbatterie, klein ist, oder die Leistungsspeicherungsvorrichtung nicht in einem ausreichend geladenen Zustand ist, kann eine ausreichende Leistungszufuhr zu der Last zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems nicht erreicht werden, oder der geladene Zustand der Leistungsspeicherungsvorrichtung wird in diesem Stadium wesentlich abgesenkt.
  • Eine Unterdrückung einer Bereitschaftsleistung ist ähnlich bei stationären Brennstoffzellensystemen, bei denen eine elektrische Leistung während eines Bereitschaftszustands durch eine Leistungsübertragungsleitung, die Netz genannt wird, beispielsweise zugeführt wird, erwünscht.
  • Es ist daher notwendig, eine Unterdrückung einer Leistungszufuhr zu einer Last zu der Zeit eines Startens eines Brennstoffzellensystems zu überprüfen. Obwohl die JP 2005-332702 A und die WO 2003/096001 A1 , die im Vorhergehenden beschrieben sind, offenbaren, dass eine Widerstandsmessung vor einem Starten durchgeführt wird, beziehungsweise dass eine Leistung einem Heizer für einen Gassensor zugeführt wird, beschreibt kein Dokument eine Unterdrückung oder Reduzierung oder Beschränkung einer Leistung, die von einer Leistungsspeicherungsvorrichtung zu der Zeit eines Startens des Systems zugeführt wird.
  • Als solches wurde herkömmlicherweise keine Überprüfung eines Arbeitszustands beispielsweise einer Leistungsspeicherungsvorrichtung als eine Beschränkung einer Leistungszufuhr zu einer Last zu der Zeit eines Startens eines Brenn-stoffzellensystems durchgeführt.
  • Die JP 2005-073464 A zeigt ein Brennstoffzellensystem, bei dem die Leistung einer Brennstoffzelle nach dem Ablauf einer Zeitspanne seit dem Warm-up-Start nur dann an den Elektromotor weitergegeben wird, wenn auch innerhalb einer vorbestimmten Zeit ein Startbefehl des Fahrers erfolgt.
  • Die DE 100 28 331 zeigt ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Hochfahren eines solchen Brennstoffzellensystems wobei die Fördereinrichtungen des Brennstoffzellensystems mit einer Batterie elektrisch verbunden sind, so dass diese während der Startphase des Brennstoffzellensystems über die Batterie angetrieben werden.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Brennstoffzellensystem und ein Brennstoffzellensystemstartverfahren zu schaffen, die eine Unterdrückung einer elektrischen Leistung, die zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems durch eine Leistungsspeicherungsvorrichtung verbraucht wird, zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dieselbe ein Brennstoffzellensystem und ein Brennstoffzellensystemstartverfahren schafft, die eine Unterdrückung einer elektrischen Leistung, die zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems einer Last zugeführt wird, ermöglichen. Die im Folgenden beschriebenen Lösungen tragen zu einem Erreichen mindestens eines dieser Vorteile bei.
  • In der DE 100 28 329 A1 wird beschrieben, wie zusätzliche Vorrichtungen gestuft durch Betriebsvorrichtungen ein und ausgeschaltet werden können, bevor der eigentliche Start der Brennstoffzelle erfolgt.
  • In der DE 100 59 416 A1 gibt es eine Fernbedienung, mit der festgelegt wird, dass die Hilfseinrichtungen wieder gestoppt werden, wenn innerhalb einer festgelegten/wählbaren Zeit kein Start erfolgen soll.
  • In der DE 102 58 865 A1 ist das Hochfahren über ein Verknüpfen von mehreren Startsignalen realisiert.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine erste Betriebsvorrichtung auf, die um eine Brennstoffzelle zu starten, eine Anweisung liefert, um einer zusätzlichen Vorrichtung der Brennstoffzelle durch eine Leistungsübertragungsleitung eine elektrische Leistung zuzuführen. Ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist ausserdem eine zweiten Betriebsvorrichtung auf, die ein Umschalten zu einem Leistungser-zeugungszustand der Brennstoffzelle anweist; und eine Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit, die, sofern die zweite Betriebsvorrichtung nicht EIN-geschaltet ist, nach dem Verstreichen einer vorbestimmten und einstellbaren Wartezeit (t0) ab dem Einschalten der ersten Betriebsvorrichtung, eine Zufuhr der elektrischen Leistungen durch die Leistungsübertragungsleitung sperrt und elektrische Leistung durch die Leistungsübertragungsleitung zuführt, sobald sowohl die erste und die zweite Betriebsvorrichtung gleichzeitig EIN-geschaltet sind und bei dem die Leistungsübertragungsleitung eine Leistungsquellenleitung ist, die der zusätzlichen Vorrichtung die elektrische Leistung von einer Leistungsspeicherungsvorrichtung zuführt, und bei dem die die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit eine Zufuhr der elektrischen Leistung während der Wartezeit (t0) sperrt, wenn ein Zustand des Brennstoffzellensystems die vorbestimmte Bedingung erfüllt dass eine Speicherungsmenge einer elektrischen Leistung der Leistungsspeicherungsvorrichtung , kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist.
  • Es ist ferner vorzuziehen dass die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Leistungsspeicherungsvorrichtung zu einer Fluidpumpe für die Brennstoffzelle sperrt.
  • Es ist ferner vorzuziehen, dass die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit ferner eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Leistungsspeicherungsvorrichtung zu einer Zellenüberwachungsvorrichtung, die einen Zustand der Brennstoffzelle überwacht, sperrt.
  • Ein Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Starten einer Steuerung, die einen Betrieb einer zusätzlichen Vorrichtung für eine Brennstoffzelle steuert, durch EIN-Schalten einer ersten Betriebsvorrichtung, um eine elektrische Leistung einer Leistungsspeicherungsvorrichtung der zusätzlichen Vorrichtung zuzuführen und ein Bestimmen, ob eine zweite Betriebsvorrichtung, die ein Umschalten zu einem Leistungserzeugungszustand der Brennstoffzelle anweist, EIN-geschaltet ist oder nicht und ein Bestimmen, ob eine vorbestimmte und einstellbare Wartezeit verstrichen ist oder nicht, nachdem die erste Betriebsvorrichtung EIN-geschaltet ist, wenn bestimmt wird, dass die zweite Betriebsvorrichtung nicht EIN-geschaltet ist und ein Bestimmen ob eine Speicherungsmenge der elektrischen Leistung der Leistungsspeicherungsvorrichtung kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist, und falls diese Bedingung erfüllt ist und ein Sperren der Zufuhr der elektrischen Leistung während der Wartedauer, und ein Sperren einer Zufuhr einer elektrischen Leistung von einer Leistungsquelle zu der zusätzlichen Vorrichtung für die Brennstoffzelle wenn die vorbestimmte und einstellbare Wartezeit verstrichen ist und die zweite Betriebsvorrichtung nicht EIN-geschaltet ist und Zuführen einer elektrische Leistung durch die Leistungsübertragungsleitung sobald sowohl die erste und die zweite Betriebsvorrichtung gleichzeitig EIN-geschaltet sind.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine grafische Darstellung, die eine Struktur eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 eine grafische Darstellung, die Details eines für die 14V-Batterie relevanten Blocks bei dem Brennstoffzellensystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 3 ein Flussdiagramm, das Prozedurschritte zum Unterdrücken eines Leistungsverbrauchs zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
    • 4 ein Zeitdiagramm, das eine zeitliche EIN/AUS-Steuerung von jedem Schalter des Brennstoffzellensystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Obwohl in der folgenden Beschreibung ein Brennstoffzellensystem eine Struktur hat, bei der ein bidirektionaler Spannungswandler zwischen einem Brennstoffzellenstapel und einem Sekundärbatteriepaket vorgesehen ist, kann das Brennstoffzellensystem eine andere Struktur haben, bei der ein Element, das eine Leistungsverteilungsfunktion hat, zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Sekundärbatteriepaket vorgesehen ist, und eine elektrische Leistung von dem Leistungsverteiler einer Last zugeführt wird. Obwohl ferner in der folgenden Beschreibung das Brennstoffzellensystem zusätzlich zu den im Vorhergehenden beschriebenen Elementen einen 14V-Gleichwandler, eine 14V-Batterie, ein Systemhauptrelais und so weiter als einen Teil bildende Elemente aufweist, können einige dieser Elemente nicht umfasst sein, oder das System kann zusätzliche Elemente aufweisen.
  • Obwohl in der folgenden Beschreibung ferner eine 14V-Batterie als eine Leistungsquelle zum Zuführen von Leistung zu einer Last, wie zum Beispiel einer zusätzlichen Vorrichtung für eine Brennstoffzelle, beispielsweise verwendet ist, können beliebige andere Leistungsquellen als eine Brennstoffzelle ebenfalls verwendet sein. Außer einer 14V-Batterie kann beispielsweise eine Niederspannungsbatterie oder in manchen Fällen eine Hochspannungssekundärbatterie verwendet sein. Eine Speicherungseinheit für eine elektrische Leistung, wie zum Beispiel ein Kondensator und nicht eine Batterie, kann alternativ verwendet sein. Eine Sekundärbatterie oder eine Leistungsspeicherungsvorrichtung bezieht sich wie hierin verwendet allgemein auf eine ladbare und entladbare Speicherungseinheit für eine Leistung, wie zum Beispiel eine Batterie und einen Kondensator, und eine Leistungsquelle zum Zuführen einer Leistung zu der zusätzlichen Vorrichtung für eine Brennstoffzelle und so weiter kann eine Leistungsspeicherungsvorrichtung in diesem breiten Sinne sein.
  • Obwohl eine Brennstoffzelle zum Anbringen in einem Fahrzeug ferner beschrieben ist, kann eine stationäre Brennstoffzelle ebenfalls anwendbar sein. In diesem Fall kann außer einer Brennstoffzelle als einer Einrichtung, die eine elektrische Leistung der Last zuführt, eine Einheit, die elektrische Leistung extern über eine Leistungsübertragungsleitung, die Netz genannt ist, zuführt, verwendet sein.
  • 1 ist eine grafische Darstellung, die eine Struktur eines Brennstoffzellensystems 10 zeigt. Das Brennstoffzellensystem 10 weist eine Hochspannungssekundärbatterie 12, ein Systemhauptrelais, einen 14V-Gleichwandler 16, einen Glättungskondensator 18 auf der Seite der Hochspannungssekundärbatterie, einen Spannungswandler 20, einen Glättungskondensator 22 auf der Seite der Brennstoffzelle und einen Brennstoffzellenstapel 24 auf. Ein Ausgang des 14V-Gleichwandlers 16 ist mit einer 14V-Batterie 26 verbunden. Der Inhalt eines Blocks 30, der sich auf die 14V-Batterie 26 bezieht, ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 im Detail beschrieben. Hier ist ein Motorgeneratorwechselrichter, M/G-Wechselrichter 8, zwischen einen Bus einer positiven Elektrode und einen Bus einer negativen Elektrode auf der Brennstoffzellenseite geschaltet, und ein Fahrzeugmotorgenerator (M/G) 6 ist mit dem M/G-Wechselrichter 8 verbunden, obwohl dieselben nicht das Brennstoffzellensystem 10 bilden.
  • Die Hochspannungssekundärzelle 12 ist ein Batteriepaket, das eine Hochspannungsbatterie von näherungsweise 200 bis 400 V, zum Beispiel etwa 288 V, ist, die aus einer Kombination einer Mehrzahl von elektrischen Lithium-Ionen-Zellen oder einer Kombination einer Mehrzahl von elektrischen Nickel-Wasserstoff-Zellen gebildet ist.
  • Das Systemhauptrelais 14 ist ein Relais auf der Seite der Hochspannungssekundärbatterie 12, das die Hochspannungsleistungsleitung EIN- und AUS-schaltet. Unter Berücksichtigung einer Relaishaftung zu der Zeit eines Abschaltens der Hochspanungsleistung ist ein Relais auf der Seite eines Busses einer positiven Elektrode und eines auf der Seite des Busses einer negativen Elektrode vorgesehen. Ein zusätzliches Relais mit einem strombegrenzenden Widerstand, der damit verbunden ist, ist ferner an dem Bus auf entweder der Seite der negativen Elektrode oder der Seite der positiven Elektrode vorgesehen. Dieses Relais, das mit dem strombegrenzenden Widerstand verbunden ist, hat beispielsweise eine Funktion eines allmählichen Ladens, wenn dasselbe EINgeschaltet ist.
  • Der 14V-Gleichstromwandler 16 ist ein Spannungswandler, der eine Funktion eines Anpassens der Hochspannungsleistung an eine niedrige Spannung von 14V und eines Zuführens der Niederspannungsleistung zu der 14V-Batterie 26, die eine Niederspannungsleistungsquelle ist, hat. Wenn ein bidirektionaler Betrieb durchgeführt wird, kann die elektrische Leistung von der 14V-Batterie 26 in dem Fall eines Notfalls oder dergleichen zu der Hochspannungsseite zurück angepasst werden.
  • Der Glättungskondensator 18 auf der Seite der Hochspannungssekundärbatterie ist ein Kondensator mit großer Kapazität, der eine Funktion eines Absorbierens einer Variation von Spannungen oder dergleichen zwischen dem positiven Bus und dem negativen Bus auf der Seite der Hochspannungssekundärbatterie 12 und eines Erzeugens einer elektrischen Gleichstromleistung, um dadurch eine pulsierende Spannung oder dergleichen zu unterdrücken, hat.
  • Der Spannungswandler 20 ist ein bidirektionaler Spannungswandler für hohe Spannungen, der eine Funktion eines Durchführens einer Spannungswandlung zwischen der elektrischen Hochspannungsleistung auf der Seite der Hochspannungssekundärbatterie und der elektrischen Hochspannungsleistung auf der Seite des Brennstoffzellenstapels 24 hat, um dadurch eine elektrische Hochspannungsleistung zwischen der Hochspannungssekundärbatterie und dem Brennstoffzellenpaket auszutauschen.
  • Der Glättungskondensator 22 auf der Brennstoffzellenseite ist ein Kondensator mit einer großen Kapazität, der eine Funktion eines Absorbierens einer Variation von Spannungen oder dergleichen zwischen dem positiven Bus und dem negativen Bus auf der Seite der Brennstoffzelle und eines Erzeugens einer elektrischen Gleichstromleistung, um dadurch eine pulsierende Spannung oder dergleichen zu unterdrücken, hat.
  • Der Brennstoffzellenstapel 24 ist ein Typ eines Batteriepakets, das durch eine Kombination einer Mehrzahl von elektrischen Brennstoffzellen konfiguriert ist, derart, dass eine hohe Spannung in der Größenordnung von zwischen annähernd 200 V und 400 V, wie zum Beispiel einer Erzeugungsleistung von annähernd 288 V, beispielsweise extrahiert werden kann. Hier ist jede Brennstoffzelle fähig, durch eine elektrochemische Reaktion durch eine Elektrolysemembran, die eine Festpolymermembran ist, eine gewünschte elektrische Leistung zu liefern, wobei Wasserstoff als ein Brennstoffgas der Anodenseite zugeführt wird, und Luft als ein oxidierendes Gas der Kathodenseite zugeführt wird. Um den Brennstoffzellenstapel 24 zu betreiben, ist der Betrieb einer Last, wie zum Beispiel einer zusätzlichen Brennstoffzellenvorrichtung oder dergleichen, wie im Folgenden beschrieben ist, erforderlich.
  • Wasserstoff wird dem Brennstoffzellenstapel 24 ferner von einer Wasserstoffspeicherungsvorrichtung, die nicht gezeigt ist, zugeführt. Ein Wasserstofftank, eine Wasserstoffspeicherungslegierung und so weiter können als die Wasserstoffspeicherungsvorrichtung verwendet sein.
  • Mit der vorhergehenden Struktur kann eine Gleichstromleistung, die von der Leistungsquelle, die aus der Hochspannungssekundärbatterie 12 und dem Brennstoffzellenstapel 24 zusammengesetzt ist, zugeführt wird, durch den M/G-Wechselrichter 8 in eine Drei-Phasen-Leistung umgewandelt werden, um den Fahrzeugmotorgenerator 6 zu treiben. Wenn ein Bremsen angewendet wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen, kann ferner eine regenerative Leistung des Fahrzeugmotorgenerators 6 durch den M/G-Wechselrichter 8 in eine Gleichstromleistung umgewandelt werden, derart, dass die Hochspannungssekundärbatterie 12 mit dieser Gleichstromleistung geladen werden kann.
  • 2 zeigt bezogen auf die 14V-Batterie 26 in dem Brennstoffzellensystem 10 Details des Blocks 30. Hier ist die 14V-Batterie 26 eine Niederspannungssekundärbatterie, die aus einer Blei-Säure-Batterie, das heißt einer Leistungsspeicherungsvorrichtung gebildet ist. In der folgenden Beschreibung werden in 1 verwendete Bezugsziffern verwendet, um entsprechende Komponenten zu beschreiben.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird eine elektrische Leistung von der 14V-Batterie 26 zu drei grob klassifizierten Gruppen, das heißt einer Gruppe von Zubehör und so weiter 40, einer Gruppe einer Steuerung und so weiter 42 und einer Gruppe einer zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44, zugeführt. Hier ist „FC“ eine Abkürzung für „Brennstoffzelle“ (englisch: Fuel Cell). Darunter empfängt die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44, die zwischen den Bus der positiven Elektrode und den Bus der negativen Elektrode bei der Anordnung zwischen dem Glättungskondensator 22 auf der Seite der Brennstoffzelle und dem Brennstoffzellenstapel 24 geschaltet ist, sowohl die Leistungszufuhr von der 14V-Batterie 26 als auch die Hochspannungsleistungszufuhr von der Seite des Brennstoffzellenstapels 24. Ein IG-Schalter 32, ein Zubehörschalter 34, ein Startschalter 36 und ein FC-Wechselrichterschalter 38 sind ferner zwischen der 14V-Batterie 26 und einer entsprechenden von drei grob klassifizierten Gruppen jeweils vorgesehen.
  • Die Gruppe von Zubehör und so weiter 40 entspricht einer Gruppe einer Mehrzahl von Elementen, die einen Anzünder, eine Audiovorrichtung, eine Navigationsvorrichtung und so weiter umfasst, die in einem Fahrzeug angebracht sind. Der Zubehörschalter 34 ist zwischen der 14V-Batterie 26 und der Gruppe von Zubehör und so weiter 40 vorgesehen. Eine Betriebseinheit für den Zubehörschalter 34 ist innerhalb eines Fahrzeugraums vorgesehen. Wenn die Betriebseinheit durch einen Fahrer oder dergleichen betätigt wird, um den Zubehörschalter EIN zu schalten, wird eine elektrische Leistung dem Zubehör und so weiter 40 zugeführt, derart, dass der Anzünder oder dergleichen verwendet werden kann.
  • Die Gruppe einer Steuerung und so weiter 42 kann in eine Gruppe eines Sensors und eines Luftkonditionierers und so weiter 46 und einer Steuerung 48 unterteilt sein. Die Sensoren werden verwendet, um den Zustand von jeder Komponente in dem Brennstoffzellensystem 10 zu erfassen, und weisen einen Spannungserfassungssensor für jede elektrische Zelle, die den Brennstoffzellenstapel 24 bildet, einen Temperaturerfassungssensor, einen Strömungsmesser für Brennstoffgas, das dem Brennstoffzellenstapel 24 zuzuführen ist, einen Strömungsmesser für oxidierendes Gas, einen Kühlmitteltemperaturmessfühler für ein Kühlmittel und so weiter auf. Der Luftkonditionierer und so weiter weist einen Lüfter, der für ein Luftkonditionieren innerhalb des Fahrzeugraums verwendet wird, einen Heizer und eine Kältemittelzirkulationspumpe und so weiter auf.
  • Die Steuerung 48 hat eine Funktion eines umfassenden Steuerns des Betriebs von jeder Komponente des Brennstoffzellensystems 10, insbesondere eine Funktion zum Durchführen einer Startsteuerung des Brennstoffzellensystems 10. Eine solche Steuerung 48 kann durch einen fahrzeuginternen Computer, der aus einem Mikroprozessorchip oder dergleichen zusammengesetzt sein kann, gebildet sein. Obwohl die Steuerung 48 aus einem unabhängigen Computer gebildet sein kann, kann die Funktion der Steuerung 48 durch andere fahrzeuginterne Computer geliefert werden. Bei einem Fahrzeug, das beispielsweise eine Hybrid-CPU hat, kann die Funktion der Steuerung 48 durch die Hybrid-CPU geliefert werden.
  • Die Steuerung 48 weist als Steuerungsfunktionen ein Leistungsquellensystemsteuerungsmodul 49, ein FC-Startbefehlsmodul 50, das einen Startbefehl zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 liefert, und ein Leistungsverbrauchsunterdrückungsmodul 51, das den Betrieb des FC-Wechselrichterschalters 38, der im Folgenden beschrieben ist, steuert, um einen Leistungsverbrauch zu der Zeit eines Startens zu unterdrücken, auf. Diese Funktionen können durch Software durch beispielsweise Ausführen eines entsprechenden Kraftstoffzellensystemsteuerungsprogramms implementiert sein.
  • Der IG-Schalter 32 ist zwischen der 14V-Batterie 26 und der Steuerung und so weiter 42 vorgesehen. Obwohl hier der Ausdruck „IG“, der eine Abkürzung für „Zündung“ (englisch: ignition) ist und sich ursprünglich auf eine Zündung einer Verbrennungsmaschine bezieht, nicht notwendigerweise für das Brennstoffzellensystem passend ist, wurde der Ausdruck „Zündungsschalter“ lange durch jene in der Technik als ein Ausdruck, der sich auf einen Startschalter eines Fahrzeugs bezieht, verwendet. Der Ausdruck „Zündungsschalter“ wird dementsprechend in dieser Anmeldung verwendet, um sich auf eine Betriebsvorrichtung zu beziehen, die als ein Startschalter eines Fahrzeugs dient.
  • Die Betriebseinheit für den IG-Schalter 32 ist innerhalb eines Fahrzeugraums vorgesehen. Wenn die Betriebseinheit durch einen Fahrer oder dergleichen betätigt wird, um den IG-Schalter 32 EIN zu schalten, wird elektrische Leistung der Steuerung und so weiter 42 zugeführt, um die Steuerung 48 zu aktivieren und das Brennstoffzellensystemsteuerungsprogramm zu starten. Der IG-Schalter 32 ist mit anderen Worten ein Schalter, der ein Starten des Steuerungssystems eines Fahrzeugs anweist und der durch den Fahrer oder dergleichen zu der Zeit eines Startens des Fahrzeugs zuerst betrieben wird. Für den Zweck einer Unterscheidung von anderen Schaltern kann daher auf den IG-Schalter 32 als ein „erster Schalter“ oder eine „erste Betriebsvorrichtung“ Bezug genommen sein.
  • Obwohl bei dem vorhergehenden Beispiel der Zubehörschalter 34 zusätzlich zu dem IG-Schalter 32 vorgesehen ist, kann das System derart konfiguriert sein, dass der Zubehörschalter 34 gleichzeitig mit dem IG-Schalter 32 in Betrieb ist, und es kann daher im Wesentlichen ein einzelner Schalter verwendet sein, um die Steuerung und so weiter 42 und das Zubehör und so weiter 40 zu betätigen.
  • Zwischen der 14V-Batterie 26 und der Steuerung 48 ist ferner der Startschalter 36 unabhängig von dem IG-Schalter 32 vorgesehen. Wie in 2 gezeigt ist, wird ein EIN/AUS-Signal 52 des Startschalters 36 zu der Steuerung 48 übertragen. Die Steuerung 48, die erfasst, dass der Startschalter 36 EIN-geschaltet ist, gibt mittels der Funktion des FC-Startbefehlsmoduls 50 ein FC-Startbefehlssignal 54 zu der FC-Zubehörvorrichtung und so weiter 44 aus.
  • Die Betriebseinheit für den Startschalter 36 ist innerhalb einer Fahrzeugzelle vorgesehen. Wenn die Betriebseinheit durch den Fahrer oder dergleichen betrieben wird, um den Startschalter 36 EIN zu schalten, wird das FC-Startbefehlssignal 54 zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ausgegeben. Beim Empfangen des FC-Startbefehlssignals 54 startet die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 unter der Annahme, dass andere notwendige Bedingungen erfüllt sind. Der Startschalter 36 hat dementsprechend eine Funktion einer Betriebsvorrichtung, die als ein Schalter, der ein Umschalten zu einem Zustand, der ein Fahrzeugbewegen durch eine Brennstoffzelle zulässt, anweist, dient.
  • Hier kann auf den Startschalter 36, der durch den Fahrer oder dergleichen betrieben wird, nachdem der IG-Schalter 36 EIN-geschaltet ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, als ein zweiter Schalter oder eine zweite Betriebsvorrichtung für den Zweck einer Unterscheidung von anderen Schaltern Bezug genommen werden.
  • Die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 sind elektrische Vorrichtungen, die zum Betätigen des Brennstoffzellenstapels 24 verwendet werden und weisen sowohl eine Drehvorrichtung, wie zum Beispiel einen Luftverdichter (ACP; ACP = air compressor) 70, der ein oxidierendes Gas verdichtet und das verdichtete oxidierende Gas dem Brennstoffzellenstapel 24 zuführt, eine Wasserstoffpumpe 72, die Wasserstoff, der ein Brennstoffgas ist, in den Brennstoffzellenstapel 24 zuführt, als auch Wechselrichterschaltungen 60, 62 bzw. 64 zum Treiben dieser Drehvorrichtungen auf. Eine Zellenüberwachungsvorrichtung 66, die die Spannung, Temperatur und so weiter von jeder Batteriezelle, die den Brennstoffzellenstapel 24 bildet, überwacht, ist als eine elektrische Vorrichtung, die zum Betätigen des Brennstoffzellenstapels 24 verwendet wird, umfasst.
  • Der FC-Wechselrichterschalter 38 ist zwischen der 14V-Batterie 26 und der zusätzlichen FX-Vorrichtung und so weiter 44 vorgesehen. Wie in 2 gezeigt ist, hat der FC-Wechselrichterschalter 38 eine Funktion eines Schaltens zwischen einem Zuführen und Sperren eines Zuführens einer elektrischen Leistung der 14V-Batterie 26 zu den Wechselrichterschaltungen 60, 62 und 64 und der Zellenüberwachungsvorrichtung 66. Der FC-Wechselrichterschalter 38 wird im Gegensatz zu dem IG-Schalter 32, dem Zubehörschalter 34 und dem Startschalter 36, die im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben sind, durch die Funktion des Leistungsverbrauchsunterdrückungsmoduls 51 und nicht durch den Betrieb durch den Fahrer oder dergleichen gesteuert.
  • Hier sind spezifische Funktionen des Leistungsverbrauchsunterdrückungsmoduls 51 beschrieben. Das Leistungsverbrauchsunterdrückungsmodul 51 gibt basierend auf dem EIN/AUS-Signal des IG-Schalters 32 und des EIN/AUS-Schalters des Startschalters 36 ein EIN/AUS-Signal des FC-Wechselrichterschalters 38 aus. Das Leistungsverbrauchsunterdrückungsmodul 51 hat spezieller eine Funktion eines Sperrens einer Leistungszufuhr von der 14V-Batterie zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 für eine Dauer zwischen dem Moment nach einem Verstreichen einer vorbestimmten und einstellbaren Wartezeit von dem Zeitpunkt, zu dem der erste Schalter EINgeschaltet wird, und dem Moment, zu dem der zweite Schalter EIN-geschaltet wird, während einer Wartedauer zwischen dem Moment, zu dem der erste Schalter EINgeschaltet wird, und dem Moment, zu dem der zweite Schalter EIN-geschaltet wird.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der IG-Schalter 32, der die erste Betriebsvorrichtung ist, ein Schalter, der einen Start eines Fahrzeugs anweist, und der Starschalter 36, der die zweite Betriebsvorrichtung ist, ist ein Schalter, der ein Umschalten zu einem Zustand, der ein Fahrzeugbewegen durch eine Brennstoffzelle zulässt, anweist. Ein Zustand, der ein Fahrzeugbewegen zulässt, ist ein erster Steuerungszustand, und ein Wartezustand, der zu dem ersten Steuerungszustand bei einer Eingabe einer Anweisung, um zu dem ersten Steuerungszustand umzuschalten, umzuschalten ist, ist ein zweiter Steuerungszustand, der IG-Schalter 32, der die erste Betriebsvorrichtung ist, ist eine Betriebsvorrichtung, die einen Start des zweiten Steuerungszustands anweist, und der Startschalter 36, der die zweite Betriebsvorrichtung ist, ist eine Betriebsvorrichtung, die ein Umschalten zu dem ersten Steuerungszustand anweist.
  • Das EIN/AUS-Steuerungssignal 56, das aus dem Leistungsverbrauchsunterdrückungsmodul 51 ausgegeben wird, ist dann eine Einrichtung zum Kommunizieren einer Reduzierungsanweisung zum Reduzieren einer Leistung, die durch eine Last, wie zum Beispiel die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44, verbraucht wird, unter vorbestimmten Bedingungen während der Wartedauer, was der zweite Steuerungszustand ist. Hier wird spezieller während der Wartedauer von dem Moment, zu dem der IG-Schalter 32, der die erste Betriebsvorrichtung ist, EIN-geschaltet wird, um den Wartezustand zu betreten, bis zu dem Moment, zu dem der Startschalter 36, der die zweite Betriebsvorrichtung ist, EIN-geschaltet wird, um einen Befehl auszugeben, um zu dem Zustand, der ein Fahrzeugbewegen zulässt, umzuschalten, wenn eine vorbestimmte Bedingung, dass eine vorbestimmte und einstellbare Wartezeit nach dem Moment, zu dem der erste Schalter EIN-geschaltet ist, verstrichen ist, erfüllt ist, das EIN/AUS-Signal 56 AUS-geschaltet. Ein solches AUS-Schalten des EIN/AUS-Signals 56 dient als eine Reduzierungsanweisung, um die Leistung, die durch die Last verbraucht wird, zu reduzieren.
  • Die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 sind elektrische Vorrichtungen, die zum Betätigen des Brennstoffzellenstapels 24, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, verwendet werden. Die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 muss dementsprechend so lange nicht gestartet werden, bis der Startschalter 36 durch den Betrieb des Fahrers oder dergleichen EIN-geschaltet wird, um ein Umschalten zu dem Zustand, bei dem sich ein Fahrzeug durch eine Brennstoffzelle bewegen kann, anzuweisen. Das System, das derart konfiguriert ist, dass die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 gleichzeitig mit einem EIN-Schalten des IG-Schalters 32 gestartet werden, ist bequem, solange der Startschalter 36 unmittelbar nach dem EIN-Schalten des IG-Schalters 32 EIN-geschaltet wird, da ein Umschalten zu dem Zustand, der ein Fahrzeugbewegen durch eine Brennstoffzelle zulässt, unmittelbar erreicht werden kann. Wenn jedoch der Startschalter 36 eine bestimmte Zeit nicht EIN-geschaltet wurde, seit der IG-Schalter 32 EIN-geschaltet ist, ist der Betrieb der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 während dieser Dauer nutzlos. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird während das System konfiguriert wird, um auf ein EIN-Schalten des Startschalters 36 zu warten, um die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 gleichzeitig mit einem EIN-Schalten des IG-Schalters 32 zu starten, wenn eine lange Zeit nach dem EIN-Schalten des IG-Schalters 32 verstrichen ist, eine Leistungszufuhr zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 vorübergehend gesperrt, und bei einem EIN-Schalten des Startschalters 36 wird eine Leistungszufuhr zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 wieder aufgenommen. Mit dieser Struktur kann zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems 10 eine elektrische Leistung der 14V-Batterie 26, die durch die zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 verschwendet wird, bis der Startschalter 36, der der zweite Schalter ist, EIN-geschaltet wird, unterdrückt werden.
  • Der Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 mit der im Vorhergehenden beschriebenen Struktur und insbesondere jede Funktion der Steuerung 48 sind unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die Ziffern, die unter Bezugnahme auf 1 und 2 verwendet sind, verwendet. 3 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedurschritte für eine Leistungsverbrauchsunterdrückung zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems zeigt. Jeder der Prozedurschritte entspricht dem Prozedurschritt von jedem Verarbeiten eines Leistungsverbrauchsunterdrückungsprogramms, das in einem entsprechenden Brennstoffzellensystemsteuerungsprogramm umfasst ist. 4 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die EIN/AUS-Zeitsteuerung von jedem Schalter des Brennstoffzellensystems 10 zeigt. In 4 gibt die horizontale Achse eine Zeit hinsichtlich eines gemeinsamen Ursprungs an, und die vertikale Achse gibt ein EIN oder AUS von jedem Schalter an.
  • Bei dem ersten Prozedurschritt zum Unterdrücken des Leistungsverbrauchs zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems 10 wird bestimmt (S10), ob der IG-Schalter 32 EIN-geschaltet ist oder nicht. Dieser Schritt wird so lange wiederholt, bis bestimmt wird, dass der IG-Schalter 32 EIN-geschaltet ist. Wenn bestimmt ist, dass der IG-Schalter 32 EIN-geschaltet ist, wird der FC-Wechselrichterschalter 38 EINgeschaltet (Schritt S12). Diese Funktionen werden tatsächlich durch Zuführen einer elektrischen Leistung von der 14V-Batterie 26 zu der Steuerung 48, um die Steuerung 48 zu starten, und gleichzeitig oder nach einem Verstreichen einer geeigneten Verarbeitungszeit von dem Start der Steuerung 48 Ausgeben des EIN/AUS-Steuerungssignals 56, das ein EIN-Signal in diesem Fall ist, zu dem FC-Wechselrichterschalter 38 ausgeführt. Die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter 44 werden dementsprechend betätigt.
  • Als Nächstes wird bestimmt, ob der Startschalter 36 EIN-geschaltet ist oder nicht (S14). Da der Startschalter 36 normalerweise nicht gleichzeitig mit einem EIN-Schalten des IG-Schalters 32 EIN-geschaltet wird, wird eine verstrichene Zeit t von dem EINSchalten des IG-Schalters 32 mit einer vorbestimmten und einstellbaren Wartezeit to verglichen (S16). Die Wartezeit t0 kann vorbestimmt eingestellt sein und kann auf 5 s eingestellt sein. Wenn die verstrichene Zeit t nicht die Wartezeit t0 erreicht, kehrt das Verarbeiten zu dem Schritt S14 zurück.
  • Wenn bestimmt wird, dass der Startschalter 36 EIN-geschaltet wird, bevor die verstrichene Zeit t die Wartezeit to erreicht (S14), enden in diesem Zustand die Prozedurschritte in 3. Der FC-Wechselrichterschalter 38 bleibt speziell EIN.
  • Wenn andererseits bestimmt wird, dass die verstrichene Zeit t die Wartezeit to erreicht, bevor bestimmt wird, dass der Startschalter 36 EIN-geschaltet ist, wird der FC-Wechselrichterschalter 38 AUS-geschaltet (S18). Dieser Zustand ist in 4 gezeigt. Diese Funktion wird durch die Funktion des Leistungsverbrauchsunterdrückungsmoduls 51 der Steuerung 48 ausgeführt, die das EIN/AUS-Steuerungssignal 56 zu einem AUS-Signal schaltet und dieses AUS-Signal zu dem FC-Wechselrichterschalter 38 ausgibt. Mit diesem Betrieb wird eine Leistungszufuhr von der 14V-Batterie 26 zu der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 gesperrt.
  • Danach wird wiederum bestimmt, ob der Startschalter 36 EIN-geschaltet ist oder nicht (S20). Dieser Schritt S20 wird so lange wiederholt, bis bestimmt ist, dass der Startschalter 36 EIN-geschaltet ist. Wenn bestimmt wird, dass der Startschalter 36 EINgeschaltet ist, wird der FC-Wechselrichterschalter 38 wiederum EIN-geschaltet (S22). Mit diesem Betrieb werden die zusätzliche FC-Vorrichtung und so weiter betätigt. In diesem Fall wird eine elektrische Leistung von der 14V-Batterie 26 der zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter 44 gleichzeitig oder nach einem Verstreichen einer geeigneten Verarbeitungszeit von dem EIN-Schalten des Startschalters 36 zugeführt.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann zu der Zeit eines Startens des Brennstoffzellensystems eine Leistung der Sekundärbatterie, die durch die zusätzlichen FC-Vorrichtung und so weiter bevor der zweite Schalter EIN-geschaltet wird verbraucht wird, unterdrückt werden.
  • Das System weist mit anderen Worten eine Betriebsvorrichtung, die, wenn ein Umschalten von einem zweiten Steuerungszustand, der ein Wartezustand für einen ersten Steuerungszustand ist, zu dem ersten Steuerungszustand angewiesen wird, einen Start des zweiten Steuerungszustands zum Umschalten zu dem ersten Steuerungszustand anweist, auf, derart, dass bei dem zweiten Steuerungszustand ein Leistungsverbrauch einer Last während eines Wartens durch eine Eingabe einer Reduzierungsanweisung, um den Leistungsverbrauch der Last zu reduzieren, reduziert werden kann.
  • Bei dem vorhergehenden Beispiel ist mit Hinblick auf das Umschalten von dem zweiten Steuerungszustand zu dem ersten Steuerungszustand ein Umschalten von einem Wartezustand, bei dem Leistungsquellen, wie zum Beispiel eine Brennstoffzelle und Leistungsspeicherungsvorrichtung und so weiter, von dem Motor für ein Fahrzeugbewegen getrennt sind, zu einem Zustand, bei dem diese Komponenten elektrisch verbunden sind, um ein Bewegen zu ermöglichen, beschrieben. Bei einem solchen Fall kann für eine elektrische Verbindung und eine elektrische Trennung ein Schaltelement, wie zum Beispiel ein Relais, beispielsweise, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, verwendet sein.
  • Aus einem anderen Gesichtspunkt kann alternativ das Umschalten von dem zweiten Steuerungszustand zu dem ersten Steuerungszustand ein Umschalten von einem Wartezustand, bei dem ein Motor zum Bewegen nicht getrieben ist, um eine Erzeugung einer Beschleunigung selbst dann zu verhindern, wenn ein Betrieb durch eine Beschleunigungsbetriebsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Beschleunigerpedal, zum Anweisen einer Beschleunigung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Brennstoffzellenfahrzeugs durchgeführt wird, zu einem Bewegungsmodus oder dergleichen sein, bei dem der Motor zum Bewegen ansprechend auf den Betrieb, der durch die Beschleunigungsbetriebsvorrichtung durchgeführt wird, getrieben wird. Bei einem solchen Fall kann durch einen sogenannten Umschalthebel, der den Bewegungsmodus bestimmt, ein Befehl für das Umschalten von dem zweiten Steuerungszustand zu dem ersten Steuerungszustand eingegeben werden.
  • Ein Umschalten von dem zweiten Steuerungszustand, der noch kein Leistungserzeugungszustand ist, bei dem ein Brennstoffgas und ein oxidierendes Gas einer Brennstoffzelle nicht zugeführt werden, zu dem ersten Steuerungszustand, der ein Leistungserzeugungszustand ist, bei dem ein Brennstoffgas und ein oxidierendes Gas einer Brennstoffzelle zugeführt werden, kann ebenfalls berücksichtigt werden. Mit einer solchen Struktur kann bei einer stationären Brennstoffzelle unter vorbestimmten Bedingungen ein Leistungssparen ähnlich erreicht werden.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind der erste Steuerungszustand und der zweite Steuerungszustand, wie hierin verwendet, in einem breiten Sinn verwendet, der einen Steuerungszustand des Systems, einen Steuerungszustand der Bewegungseinrichtung, einen Leistungserzeugungszustand und so weiter umfasst. Das Umschalten von dem zweiten Steuerungszustand zu dem ersten Steuerungszustand kann sich ferner auf eine kontinuierliche Änderung eines Zustands, wie zum Beispiel einen Übergang eines Zustands und ein kontinuierliches Umschalten eines Zustands, zusätzlich zu einem Umschalten von einem Zustand zu einem anderen Zustand beziehen.
  • Ferner wird bei dem vorhergehenden Beispiel als eine Bedingung zum Anweisen einer Leistungsreduzierung in der Last eine vorbestimmte Bedingung verwendet, dass eine vorbestimmte und einstellbare Wartezeit von dem Moment verstrichen ist, zu dem die erste Betriebsvorrichtung während einer Wartedauer EIN-geschaltet wird, die von einem EIN-Schalten der ersten Betriebsvorrichtung startet, bis zu einem Empfang einer Anweisung für die zweite Betriebsvorrichtung, um zu dem Zustand umzuschalten, der ein Bewegen zulässt. Als solches ist es vorzuziehen, dass die Anweisung für eine Leistungsreduzierung in einer Last eingegeben wird, wenn ein Status des Brennstoffzellensystems eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Die vorbestimmte Bedingung ist nicht auf die Bedingung begrenzt, dass eine angesammelte Zeit von dem Umschalten zu dem zweiten Steuerungszustand eine vorbestimmte Zeit, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erreicht hat, und es ist ebenfalls möglich, eine Anweisung für eine Leistungsreduzierung unter einer Bedingung auszugeben, dass eine Speicherungsmenge einer elektrischen Leistung der Leistungsspeicherungsvorrichtung, die die elektrische Leistung einer Last zuführt, während des zweiten Steuerungszustands erfasst wird, und die Speicherungsmenge der elektrischen Leistung kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist.
  • Aus einem anderen Gesichtspunkt ist es alternativ ferner möglich, einen Zustand eines Benutzers zu erfassen, und eine Leistungsreduzierungsanweisung gemäß dem Erfassungsresultat einzugeben. Beispielsweise wird erfasst, ob eine Person in dem Sitz des Fahrers anwesend ist oder nicht, und wenn niemand erfasst wird, kann bestimmt werden, dass kein Umschalten zu dem ersten Steuerungszustand durch den Fahrer oder dergleichen einige Zeit durchgeführt wird, und eine Anweisung für eine Leistungsreduzierung kann ausgegeben werden.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, bezieht sich der Wartezustand für den ersten Steuerungszustand auf einen Steuerungsmodus, der gemäß einer Anweisung zu dem ersten Steuerungszustand umschalten kann. Es ist vorzuziehen, dass ein Zustand, der ein Umschalten zu dem ersten Steuerungszustand zulässt, lediglich während des zweiten Steuerungszustands auftreten sollte. Das System kann spezieller derart konfiguriert sein, dass das Umschalten zu dem ersten Steuerungszustand lediglich über den zweiten Steuerungszustand erreicht werden kann.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Das Brennstoffzellensystem und das Brennstoffzellensystemstartverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können bei einem Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, bei einem stationären Brennstoffzellensystem und so weiter genutzt werden.

Claims (4)

  1. Brennstoffzellensystem mit: einer ersten Betriebsvorrichtung (32), die um eine Brennstoffzelle (24) zu starten, eine Anweisung liefert, um einer zusätzlichen Vorrichtung (44) der Brennstoffzelle durch eine Leistungsübertragungsleitung eine elektrische Leistung zuzuführen; einer zweiten Betriebsvorrichtung (36), die ein Umschalten zu einem Leistungserzeugungszustand der Brennstoffzelle anweist; und einer Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit (51), die, sofern die zweite Betriebsvorrichtung (36) nicht EIN-geschaltet ist, nach dem Verstreichen einer vorbestimmten und einstellbaren Wartezeit (t0) ab dem Einschalten der ersten Betriebsvorrichtung (32), eine Zufuhr der elektrischen Leistungen durch die Leistungsübertragungsleitung sperrt und elektrische Leistung durch die Leistungsübertragungsleitung zuführt, sobald sowohl die erste und die zweite Betriebsvorrichtung gleichzeitig EIN-geschaltet sind und bei dem die Leistungsübertragungsleitung eine Leistungsquellenleitung ist, die der zusätzlichen Vorrichtung (44) die elektrische Leistung von einer Leistungsspeicherungsvorrichtung (26) zuführt, und bei dem die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit (51) eine Zufuhr der elektrischen Leistung während der Wartezeit (t0) sperrt, wenn ein Zustand des Brennstoffzellensystems die vorbestimmte Bedingung erfüllt, dass eine Speicherungsmenge einer elektrischen Leistung der Leistungsspeicherungsvorrichtung (26) kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei dem die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit (51) ferner eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Leistungsspeicherungsvorrichtung (26) zu einer Fluidpumpe für die Brennstoffzelle (24) sperrt.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, bei dem die Leistungsverbrauchsunterdrückungseinheit (51) ferner eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Leistungsspeicherungsvorrichtung zu einer Zellenüberwachungsvorrichtung (66), die einen Zustand der Brennstoffzelle (24) überwacht, sperrt.
  4. Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems, mit folgenden Schritten: Starten einer Steuerung, die einen Betrieb einer zusätzlichen Vorrichtung (44) für eine Brennstoffzelle steuert, durch EIN-Schalten einer ersten Betriebsvorrichtung (32), um eine elektrische Leistung einer Leistungsspeicherungsvorrichtung (26) der zusätzlichen Vorrichtung (44) zuzuführen (S10, S12); Bestimmen, ob eine zweite Betriebsvorrichtung (36), die ein Umschalten zu einem Leistungserzeugungszustand der Brennstoffzelle (24) anweist, EINgeschaltet ist oder nicht (S14); Bestimmen, ob eine vorbestimmte und einstellbare Wartezeit verstrichen ist oder nicht, nachdem die erste Betriebsvorrichtung (32) EIN-geschaltet ist, wenn bestimmt wird, dass die zweite Betriebsvorrichtung (36) nicht EIN-geschaltet ist (S16); und Bestimmen ob eine Speicherungsmenge der elektrischen Leistung der Leistungsspeicherungsvorrichtung (26) kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist, und falls diese Bedingung erfüllt ist Sperren der Zufuhr der elektrischen Leistung während der Wartedauer, und Sperren einer Zufuhr einer elektrischen Leistung von einer Leistungsquelle (26) zu der zusätzlichen Vorrichtung (44) für die Brennstoffzelle, wenn die vorbestimmte und einstellbare Wartezeit verstrichen ist und die zweite Betriebsvorrichtung (36) nicht EIN-geschaltet ist, und Zuführen einer elektrische Leistung durch die Leistungsübertragungsleitung, sobald sowohl die erste und die zweite Betriebsvorrichtung gleichzeitig EIN-geschaltet sind (S18).
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