DE112008000310B4 - Brennstoffzellensystem, das eine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausführen kann - Google Patents

Brennstoffzellensystem, das eine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausführen kann Download PDF

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Abstract

Es wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das geeignet ist, die vergangene Zeit vor dem tatsächlichen Ausführen einer Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zu verringern. Zum Zeitpunkt der Aktivierung berücksichtigt eine Steuereinheit für das Brennstoffzellensystem zum Beispiel eine erfasste Temperatur der Brennstoffzelle und beurteilt, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen für die Aktivierung notwendig ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, steuert sie die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle so, dass sie eine Zielspannung für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen wird, ohne dass die Brennstoffzelle in einen OCV-Zustand versetzt werden muss, und führt dann die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen aus.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das eine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausführen kann.
  • Stand der Technik
  • Bei niedrigen Außentemperaturen besteht bei einem Brennstoffzellensystem das Problem, dass möglicherweise Rohre und Ventile beschädigt werden können, wenn Wasser, das im Brennstoffzellensystemerzeugt wird, nach Stoppen des Brennstoffzellensystems gefriert; ein weiteres Problem, das auch besteht, ist das Problem, dass eine elektrische Reaktion infolge einer Blockierung der Gaszuführung beim nächsten Aktivieren der Brennstoffzelle, nachdem gefrorenes Wasser einen Gasdurchlass blockiert hat, nicht ausreichen ablaufen kann.
  • Im Lichte der vorstehend beschriebenen Probleme wurde eine Ablaufsteuerung vorgeschlagen (siehe zum Beispiel die JP 2003 - 504 807 A ), um wenigstens entweder das Anodengas (wie ein Brenngas) oder das Kathodengas (wie ein Oxidationsgas), das den entsprechenden Elektroden einer Brennstoffzelle zugeführt wird, zum Zeitpunkt der Aktivierung des Systems in einen unzureichenden Zustand zu versetzen, so dass die Überspannung in Teilen der Elektroden zunimmt und dadurch die Temperatur der Brennstoffzelle erhöht wird (im Folgenden als „Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen“ bezeichnet). Weiterer Stand der Technik in Bezug auf Brennstoffzellensysteme und deren Steuerung findet sich in der US 2004 / 0 219 409 A1 , der JP 2005 - 129 449 A , der JP 2005 - 268 179 A , der JP 2006-140 044 A , der EP 1 450 429 A1 , der EP 1 580 828 A2 , der JP 2005 - 100 705 A sowie der JP 2006 - 100 093 A .
  • Offenbarung der Erfindung
  • Bei dem herkömmlichen Verfahren wird die Notwendigkeit einer Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen beurteilt, nachdem die Brennstoffzelle einmal zum Zeitpunkt der Aktivierung des Systems in einen OCV-Zustand versetzt wurde (anders ausgedrückt eine OCV [Open Circuit Voltage, Leerlaufspannung] erzeugt wurde) und dann geprüft (bestimmt) wurde, ob sich das System in einem anomalen Zustand befindet oder nicht. Es ist daher notwendig, die Brennstoffzelle beim Aktivieren des Systems in den OCV-Zustand zu versetzen und es besteht daher das Problem, dass eine lange Zeit vergeht, bevor die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen tatsächlich ausgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffzellensystembereitzustellen, das geeignet ist, die vergangene Zeit vor der tatsächlichen Ausführung der Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zu verringern. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand des Unteranspruchs.
  • Um das vorstehend angegebene Problem zu lösen, ist ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellensystem, das geeignet ist, eine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen auszuführen, wobei das Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzelle, einen Temperatursensor, eine Steuereinheit und einen Speicher aufweist, wobei die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass sie diagnostiziert, ob sich das System zum Zeitpunkt der Beendigung des Systems in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht, der Speicher das Ergebnis der Diagnose speichert, und die Steuereinheit ausgestaltet ist, dass sie, wenn eine Anfrage zur Aktivierung des Systems eingegeben wurde, mit Bezug auf das in dem Speicher zum Zeitpunkt der Beendigung des Systems gespeicherte Diagnoseergebnis prüft, ob sich die Brennstoffzelle beim Aktivieren des Brennstoffzellensystems in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht, wenn die Überprüfung des in dem Speicher gespeicherten Diagnoseergebnisses ergibt, dass sich das Brennstoffzellensystem beim Aktivieren in einem normalen Betriebszustand befindet, die Notwendigkeit einer Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen basierend auf einer von dem Temperatursensor erfassten, die Brennstoffzelle betreffenden Temperatur beurteilt, und, wenn beurteilt wird, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen benötigt wird, den Betrieb der Brennstoffzelle auf einen Betrieb bei geringer Effizienz an einem angestrebten Betriebspunkt für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen einstellt, der einen größeren Stromverlust aufweist als ein gewöhnlicher Betriebspunkt. Dabei ist die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass sie, wenn die Brennstoffzelle als Betrieb bei geringer Effizienz betrieben wird, den Betriebspunkt auf den angestrebten Betrieb wechselt, ohne die Brennstoffzelle die Leerlaufspannung (OCV) erzeugen zu lassen, wobei dann der Betrieb bei geringer Effizienz gestartet wird.
  • Wie vorstehend angegeben, wird beurteilt, ob die Notwendigkeit oder Nicht-Notwendigkeit einer Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen nötig ist oder nicht, bevor die Brennstoffzelle beim Aktivieren des Systems in den OCV-Zustand versetzt wird (anders ausgedrückt, bevor eine Leerlaufspannung in der Brennstoffzelle erzeugt wird). Da die vorstehend beschriebene Ausführung verwendet wird, kann, wenn bestimmt wird, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, die Brennstoffzelle auf einen angestrebten Betriebspunkt für eine Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen umgeschaltet werden, ohne dass die Brennstoffzelle in den OCV-Zustand versetzt werden muss. Als Folge davon ist es möglich, die vergangene Zeit vor der Ausführung der Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu herkömmlichen Technologien, bei denen eine Brennstoffzelle einmal in den OCV-Zustand versetzt wird, zu verringern und dann wird die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen durchgeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung, die vergangene Zeit vor der tatsächlichen Ausführung der Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zu verringern.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt den Aufbau eines Brennstoffzellensystemsgemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 zeigt Änderungen der Spannung der Brennstoffzelle zum Zeitpunkt der Aktivierung;
    • 3A zeigt den Betriebszustand einer Brennstoffzelle, wenn keine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird;
    • 3B zeigt den Betriebszustand der Brennstoffzelle, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird; und
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ablaufsteuerung der Aktivierung veranschaulicht.
  • Beste Art zum Ausführen der Erfindung
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Diese Ausführungsform
  • Aufbau der Ausführungsform
  • 1 ist ein Diagramm, das die Hauptbestandteile eines Brennstoffzellensystems 100 gemäß der Ausführungsform zeigt. In dieser Ausführungsform wird von einem Brennstoffzellensystem, das in einem Fahrzeug, wie einem brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeug (FCHV: Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug), einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angebracht ist, ausgegangenen, das Brennstoffzellensystem 100 kann jedoch nicht nur in Fahrzeugen verwendet werden, sondern auch in verschiedenen anderen beweglichen Körpern (wie Schiffen, Flugzeugen und Robotern) sowie für stationäre Stromquellen.
  • Eine Brennstoffzelle 40 stellt ein Mittel zum Erzeugen von elektrischem Strom aus zugeführtem Reaktionsgas (Brenngas und Oxidationsgas) dar und es können verschiedene Arten von Brennstoffzellen, wie Festpolymer-Brennstoffzellen, Phosphorsäure-Brennstoffzellen und Schmelzcarbonat-Brennstoffzellen verwendet werden. Die Brennstoffzelle 40 weist einen Stapelaufbau auf, in dem eine Vielzahl von MEA einschließenden Brennstoffzellen hintereinander gestapelt sind. Eine Ausgangsspannung (im Folgenden als „Spannung der Brennstoffzelle“ bezeichnet) und ein Ausgangsstrom (im Folgenden als „Strom der Brennstoffzelle“ bezeichnet) der Brennstoffzelle 40 werden entsprechend mittels eines Spannungssensors 140 und eines Stromsensors 150 erfasst. Brenngas, wie Wasserstoffgas, wird von einer Quelle zum Zuführen des Brenngases 10 der Brennstoffelektrode (Anode) der Brennstoffzelle 40 zugeführt, während Oxidationsgas, wie Luft, von einer Quelle zum Zuführen des Oxidationsgases 70 einer Sauerstoffelektrode (Kathode) zugeführt wird.
  • Die Quelle zum Zuführen des Brenngases 10 ist zum Beispiel aus einem Wasserstofftank und verschiedenen Ventilen aufgebaut und steuert die Menge an Brenngas, die der Brennstoffzelle 40 zugeführt werden soll, durch zum Beispiel Einstellen der Öffnungszeiten der Ventile und der An-/Aus-Zeit.
  • Die Quelle zum Zuführen des Oxidationsgases 70 ist zum Beispiel aus einem Luftkompressor, einem Motor zum Betrieben des Luftkompressors und einem Wechselrichter aufgebaut und stellt die Menge an Oxidationsgas, die der Brennstoffzelle 40 zugeführt werden soll, durch zum Beispiel Einstellen der Anzahl an Umdrehungen des Motors ein.
  • Eine Batterie 60 ist ein Akkumulator, der zum Laden und Entladen geeignet ist und zum Beispiel aus einem Nickel-Wasserstoff-Akkumulator besteht. Selbstverständlich kann anstelle der Batterie 60 ein anderer Kondensator als der Akkumulator (zum Beispiel ein kapazitativer Widerstand), der zum Laden und Entladen geeignet ist, verwendet werden. Die Batterie 60 ist in Parallelschaltung über den Gleichstromsteller 130 mit der Brennstoffzelle 40 verbunden.
  • Ein Wechselrichter 110 ist zum Beispiel ein PWM- (Pulsweitenmodulation-) Wechselrichter des Impulsdauermodulations-Typs; und der Wechselrichter 110 wandelt einen von der Brennstoffzelle 40 oder der Batterie 60 ausgegebenen Gleichstrom entsprechend einer von der Steuereinheit 80 gegebenen Steueranweisung in einen dreiphasigen Wechselstrom um und führt dann den dreiphasigen Wechselstrom einem Fahrmotor 115 zu. Der Fahrmotor 115 ist ein Motor zum Antreiben von Rädern 116L, 116R (d.h. eine Stromquelle für bewegliche Körper) und die Anzahl der Umdrehungen des Motors wird von dem Wechselrichter 110 gesteuert. Der Fahrmotor 115 und der Wechselrichter 110 sind mit der Seite der Brennstoffzelle 40 verbunden.
  • Der Gleichstromsteller 130 ist ein Vollbrückenwandler, der zum Beispiel aus vier Stromtransistoren und einer fest geschalteten Steuerleitung besteht (die jeweils nicht in der Figur gezeigt sind). Der Gleichstromsteller 130 besitzt die Funktion, eine von der Batterie 60 ausgegebene Gleichspannung von der Batterie 60 zu erhöhen oder zu verringern und die resultierende Gleichspannung an die Seite der Brennstoffzelle 40 auszugeben, und die Funktion, eine von zum Beispiel der Brennstoffzelle 40 eingegebene Gleichspannung zu erhöhen oder zu verringern und die resultierende Gleichspannung an die Seite der Batterie 60 auszugeben. Des Weiteren wird die Batterie 60 durch die Funktionen des Gleichstromstellers 130 geladen oder entladen.
  • Hilfsmaschinen 120, wie Hilfsmaschinen des Fahrzeugs und Hilfsmaschinen der Brennstoffzelle, sind zwischen der Batterie 60 und dem Gleichstromsteller 130 verbunden. Die Batterie 60 dient als Stromquelle für die Hilfsmaschinen 120. Im Übrigen schließen die Hilfsmaschinen des Fahrzeugs verschiedene Typen an Antriebsaggregaten (einschließlich einer Lichtanlagen, Vorrichtungen der Klimaanlage und hydraulischen Ölpumpen) ein, die zum Beispiel beim Fahren des Fahrzeugs verwendet werden; und die Hilfsmaschinen der Brennstoffzelle schließen verschiedene Typen an Stromaggregaten (einschließlich Pumpen zum Zuführen des Brenngases und des Oxidationsgases), die zum Betreiben der Brennstoffzelle 40 verwendet werden, ein.
  • Ein Zellspannungssensor 75 erfasst unter Steuerung durch die Steuereinheit 80 die Spannung (Zellspannung) jeder Zelle, die die Brennstoffzelle 40 bildet. Genauer gesagt erfasst der Zellspannungssensor 75 die Spannung jeder Zelle, die die Brennstoffzelle 40 zum Zeitpunkt von beispielsweise der Beendigung des Systems bildet, und gibt dann das erfasste Ergebnis an die Steuereinheit 80 aus.
  • Die Steuereinheit 80 ist zum Beispiel aus einer CPU, einem ROM und einem RAM aufgebaut und dient als Zentrum des Systems und steuert die entsprechenden Teile des Systems entsprechend jedem Sensorsignal, das von dem Spannungssensor 140, dem Stromsensor 150, dem Temperatursensor 50 zum Erfassen der Temperatur der Brennstoffzelle 40, einem SOC-Sensor zum Erfassen des Ladezustands (state-of-charge, SOC) der Batterie 60 und dem Gaspedal eingegeben wird.
  • Die Steuereinheit 80 erfasst auch die Zellspannung beim Beenden des Betriebs des Systems. Genauer gesagt beurteilt die Steuereinheit (Diagnosemittel) 80 basierend auf jeder von dem Zellspannungssensor (Komponente der Brennstoffzelle) 75 erfassten Zellspannung, ob sich das System in einem normalen Betriebszustand oder in einem anomalen Betriebszustands befindet (im Folgenden als „Zellüberwachungsdiagnose“ bezeichnet) und speichert dann das Ergebnis der Diagnose in einem nicht flüchtigen Speicher (Speichermittel) 85. Im Übrigen schließt ein Beispiel für den nicht flüchtigen Speicher 85 einen FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) ein; der nicht flüchtige Speicher 85 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt und es können verschiedene Speichertypen eingesetzt werden.
  • Beim Aktivieren des Systems greift die Steuereinheit 80 zunächst auf den nicht flüchtigen Speicher 85 zu und prüft, ob das Ergebnis der Diagnose, das einen normalen Betriebszustand angibt, in dem nicht flüchtigen Speicher 85 gespeichert ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit 80 bestimmt, dass das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, gespeichert ist, beurteilt sie dann basierend auf der von zum Beispiel dem Temperatursensor 50 erfassten Temperatur der Brennstoffzelle, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zum Zeitpunkt der Aktivierung des Systems notwendig ist oder nicht.
  • 2 ist ein Diagramm, das Änderungen der Spannung der Brennstoffzelle zum Zeitpunkt der Aktivierung zeigt; und die durchgezogene Linie stellt die Änderungen der Spannung der Brennstoffzelle dar, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ohne Erzeugen der OCV ausgeführt wird und die gestrichelte Linie stellt die Änderungen der Spannung der Brennstoffzelle dar, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen nach Erzeugen der OCV ausgeführt wird.
  • Wenn die Steuereinheit 80 bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, steuert sie die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 40 so, dass sie eine Zielspannung für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss, ist, wodurch die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausgeführt wird (siehe Bereich A in 2, der später ausführlich erläutert wird). Auf diese Weise ist es durch Beurteilen, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist oder nicht, bevor die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt wird, möglich, die vergangene Zeit vor dem tatsächlichen Aktivieren des Systems zu verringern.
  • Wenn die Steuereinheit 80 jedoch bestimmt, dass das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, nicht gespeichert ist (zum Beispiel wenn das letzte Ergebnis der Diagnose bei der Inspektion des Fahrzeugs oder dergleichen gelöscht wurde), ist es unmöglich zu beurteilen, ob sich das System im normalen Betriebszustand befindet oder nicht. In diesem Fall ist es notwendig, die Brennstoffzelle 40 einmal in den OCV-Zustand zu versetzen, um die Zellüberwachungsdiagnose durchzuführen und zu prüfen, ob sich das System in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht. Nachdem die Brennstoffzelle 40 einmal in den OCV-Zustand versetzt wurde, führt die Steuereinheit 80 unter Verwenden der Brennstoffzelle 40 daher die Zellüberwachungsdiagnose durch. Wenn die Steuereinheit 80 einmal das Ergebnis der Diagnose für den normalen Betriebszustand erhalten hat, beurteilt sie, wie vorstehend beschrieben, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist oder nicht; und wenn bestimmt wurde, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, führt die Steuereinheit 80 die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen aus (siehe Bereich A' in 2, der später ausführlich erläutert wird).
  • Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen
  • 3A ist ein Diagramm, das den Betrieb (Normalbetrieb) der Brennstoffzelle veranschaulicht, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen nicht ausgeführt wird; und 3B ist ein Diagramm, das den Betrieb (Betrieb bei geringer Effizienz) der Brennstoffzelle veranschaulicht, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausgeführt wird. Im Übrigen stellen in 3A und 3B die horizontale Achse den Strom der Brennstoffzelle und die vertikale Achse die Spannung der Brennstoffzelle dar.
  • Im Allgemeinen wird die Brennstoffzelle 40, die, wie in 3 gezeigt, eine Strom-Spannungs-Kurve (im Folgenden als „I-V-Kurve“ bezeichnet) zeigt, bei einem normalen Betriebspunkt (Ifc1, Vfc1) betrieben, an dem der Stromverlust im Vergleich zum Ausgangsstrom gering ist (siehe 3A).
  • Zum anderen wird die Brennstoffzelle 40, wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausgeführt wird, bei einem Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) geringer Effizienz mit einem großen Stromverlust betrieben, so dass die Innentemperatur der Brennstoffzelle 40 ansteigt (siehe 3B). Da das Ausmaß des Stromverlusts (d.h. das Ausmaß des Wärmeverlusts) von der Energie, die der Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff entnommen werden kann, während des Ablaufs des Betriebs bei geringer Effizienz aktiv erhöht wird, ist es möglich, das System schnell zu erwärmen.
  • Wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt wird, wird die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen umgeschaltet, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt wird, wie mit β in 3B angegeben, jedoch nicht mit α in 3B angegeben, wo die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen umgeschaltet wird, nachdem die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt wurde. Als Folge davon ist es möglich, die vergangene Zeit vor dem tatsächlichen Aktivieren des Systems zu verringern. Der Betrieb des Brennstoffzellensystems100 zum Zeitpunkt der Aktivierung gemäß dieser Ausführungsform wird im Folgenden erläutert.
  • Betrieb gemäß der Ausführungsform
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ablaufsteuerung der Aktivierung veranschaulicht, die von der Steuereinheit 80 ausgeführt wird.
  • Nachdem erfasst wurde, dass eine Anfrage zur Aktivierung des Systems eingegeben wurde (Schritt S10), wendet sich die Steuereinheit 80 an den nicht flüchtigen Speicher 85 (Schritt S20) und prüft, ob das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, in dem nicht flüchtigen Speicher 85 gespeichert ist oder nicht (Schritt S30).
  • Wenn die Steuereinheit (Beurteilungsmittel) 80 bestimmt, dass das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, gespeichert ist (Schritt S30; JA), berücksichtigt sie zum Beispiel die von dem Temperatursensor 50 erfasste Temperatur der Brennstoffzelle und dergleichen und beurteilt, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zum Zeitpunkt der Aktivierung notwendig ist oder nicht (Schritt S40). Wenn zum Beispiel die vom Temperatursensor 50 erfasste Temperatur der Brennstoffzelle niedriger als eine vorgegebene Schwellentemperatur ist, bestimmt die Steuereinheit 80, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist. Selbstverständlich ist das Beurteilungsverfahren nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt; und wenn zum Beispiel anstelle der Temperatur der Brennstoffzelle die Außenlufttemperatur oder eine Temperatur einer anderen Komponente des Systems erfasst wird, und die Außenlufttemperatur niedriger als die Schwellentemperatur ist, kann die Steuereinheit 80 bestimmen, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist.
  • Wenn die Steuereinheit (Steuermittel) 80 bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist (Schritt S40: JA), steuert sie die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 40 so, dass sie die Zielspannung für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen wird, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss, wodurch die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausgeführt wird (siehe die durchgezogene Linie in 2).
  • Genauer gesagt, berechnet die Steuereinheit 80 zunächst den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen, wie in 3B gezeigt, basierend auf einer Differenz zwischen der angestrebten Temperatur der Brennstoffzelle und der aktuell erfassten Temperatur der Brennstoffzelle. Nach der Berechnung steuert die Steuereinheit 80 den Gleichstromsteller 130 so, dass der Betriebspunkt der Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) umgeschaltet wird, wodurch der Betrieb bei geringer Effizienz gestartet wird (Schritt S50). Genauer gesagt verfolgt die Steuereinheit 80 den Weg, der in 3B mit β bezeichnet ist, um die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen hin umzuschalten ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss, und startet dann den Betrieb bei geringer Effizienz. Auf diese Weise ist es durch Umschalten der Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss, möglich, die vergangene Zeit vor dem tatsächlichen Aktivieren des Systems zu verringern.
  • Andererseits schaltet, wenn die Steuereinheit 80 bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen nicht notwendig ist (Schritt S40; NEIN), diese die Brennstoffzelle 40 auf den normalen Betriebspunkt (Ifc1, Vfc1) (siehe 3A) um und startet dann den Normalbetrieb (Schritt S60).
  • Wenn die Steuereinheit 80 ferner bestimmt, dass das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, nicht in dem nicht flüchtigen Speicher 85 gespeichert ist (Schritt S30; NEIN), versetzt sie die Brennstoffzelle 40 einmal in den OCV-Zustand (Schritt S70). Auf diese Weise wird die OCV vor der Aktivierung erzeugt, um die Zellüberwachungsdiagnose durchzuführen. Es ist notwendig, zu bestätigen, dass sich das System im normalen Betriebszustand befindet, wenn das System, wie vorstehend beschrieben, aktiviert wird. Wenn das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebszustand angibt, nicht in dem nicht flüchtigen Speicher 85 gespeichert ist, ist es unmöglich zu beurteilen, ob sich das System im normalen Betriebszustand befindet oder nicht. In diesem Fall wird, nachdem die Brennstoffelle 40 einmal in den OCV-Zustand versetzt wurde (siehe gestrichelte Linie in 2), die Zellüberwachungsdiagnose unter Verwenden der Brennstoffzelle 40 durchgeführt (Schritt S80).
  • Wenn die Steuereinheit 80 das Ergebnis der Diagnose, das den normalen Betriebzustand angibt, erhält, fährt sie mit Schritt S40 fort und beurteilt, ob die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit 80 bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, schaltet sie die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen um und startet dann den Betrieb bei geringer Effizienz. Da die Brennstoffzelle 40 in diesem Fall jedoch vor der Aktivierung in den OCV-Zustand versetzt wird, verfolgt die Steuereinheit 80 den Weg, der in 3B mit α bezeichnet ist, schaltet die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebspunkt (Ifc2, Vfc2) für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen um und startet dann den Betrieb bei geringer Effizienz (Schritt S40 → Schritt S50). Wenn die Steuereinheit 80 zum anderen bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen nicht notwendig ist, schaltet sie die Brennstoffzelle 40 auf den normalen Betriebspunkt (Ifc1, Vfc1) (siehe 3A) um und startet dann den Normalbetrieb auf die gleiche Weise, wie sie vorstehend beschrieben ist (Schritt S40 -> Schritt S60).
  • Wenn die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen zum Zeitpunkt der Aktivierung des Systems gemäß dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt wird, wird die Notwendigkeit oder Nicht-Notwendigkeit des Durchführens der Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen beurteilt, bevor die Brennstoffzelle in den OCV-Zustand versetzt wird. Wenn infolge der obigen Beurteilung bestimmt wird, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, kann die vergangene Zeit vor dem tatsächlichen Aktivieren des Systems durch Umschalten der Brennstoffzelle auf den angestrebten Betriebspunkt für die Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen verringert werden, ohne dass die Brennstoffzelle in den OCV-Zustand versetzt werden muss.
  • Im Übrigen wird die Brennstoffzelle 40 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf den angestrebten Betriebspunkt für die Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss, umgeschaltet, wenn das Ergebnis der Diagnose des normalen Betriebszustands in dem nicht flüchtigen Speicher 85 gespeichert ist und es wird bestimmt, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist. Ungeachtet dessen, ob das Ergebnis der Diagnose vorliegt oder nicht, kann jedoch, soweit mit anderen Mitteln bestätigt werden kann, dass keine Anomalität im System vorliegt und bestimmt wird, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, die Brennstoffzelle 40 auf den angestrebten Betriebpunkt für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen umgeschaltet werden, ohne dass die Brennstoffzelle 40 in den OCV-Zustand versetzt werden muss.

Claims (2)

  1. Brennstoffzellensystem (100), das eine Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen ausführen kann, wobei das Brennstoffzellensystem (100) eine Brennstoffzelle (40), einen Temperatursensor (50), eine Steuereinheit (80) und einen Speicher (85) aufweist, wobei die Steuereinheit (80) derart ausgestaltet ist, dass sie diagnostiziert, ob sich das System zum Zeitpunkt der Beendigung des Systems in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht, der Speicher (85) das Ergebnis der Diagnose speichert, und die Steuereinheit (80) ausgestaltet ist, dass sie, wenn eine Anfrage zur Aktivierung des Systems eingegeben wurde, mit Bezug auf das in dem Speicher (85) zum Zeitpunkt der Beendigung des Systems gespeicherte Diagnoseergebnis prüft, ob sich die Brennstoffzelle (40) beim Aktivieren des Brennstoffzellensystems (100) in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht, wenn die Überprüfung des in dem Speicher (85) gespeicherten Diagnoseergebnisses ergibt, dass sich das Brennstoffzellensystem (100) beim Aktivieren in einem normalen Betriebszustand befindet, die Notwendigkeit für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen basierend auf einer von dem Temperatursensor (50) erfassten, die Brennstoffzelle (40) betreffenden Temperatur, beurteilt, und, wenn beurteilt wird, dass die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen benötigt wird, den Betrieb der Brennstoffzelle (40) auf einen Betrieb bei geringer Effizienz an einem angestrebten Betriebspunkt für die Ablaufsteuerung der Gegenmaßnahme bei niedrigen Temperaturen einstellt, der einen größeren Stromverlust aufweist als ein gewöhnlicher Betriebspunkt, wobei die Steuereinheit (80) derart ausgestaltet ist, dass sie, wenn die Brennstoffzelle (40) als Betrieb bei geringer Effizienz betrieben wird, den Betriebspunkt auf den angestrebten Betrieb wechselt, ohne die Brennstoffzelle (40) die Leerlaufspannung (OCV) erzeugen zu lassen, wobei dann der Betrieb bei geringer Effizienz gestartet wird.
  2. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (80) diagnostiziert, ob sich das System in einem normalen Betriebszustand befindet oder nicht, indem die Zellspannung der Brennstoffzelle (40) detektiert wird.
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