DE112008001996T5 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Shinji Toyota-shi Aso
Yoshiaki Toyota-shi Naganuma
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Abstract

Brennstoffzellensystem, das eine Aufheizaktion durchführt, bis eine einer Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur während eines Niedrigtemperaturstarts eine Bezugstemperatur erreicht, wobei das System umfaßt:
ein erstes Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob während des Systemstarts der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht;
ein zweites Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob ein während des vorhergehenden Systemstopps durchgeführtes Spülverfahren unzureichend ist oder nicht;
ein Betriebssteuermittel zur Fortsetzung der Aufheizaktion, bis in einem Falle, in dem die entsprechenden Beurteilungsmittel zum Urteil gelangen, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll und daß das während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführte Spülverfahren unzureichend war, die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur eine Zieltemperatur erreicht, die höher ist als die Bezugstemperatur; und Spülmittel zur Durchführung des Spülverfahrens während des Systemstopps.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • Stand der Technik
  • Wenn die Außentemperatur niedrig ist, treten Probleme auf, das heißt, in einem Brennstoffzellensystem erzeugtes Wasser gefriert nach dem Systemstopp und Röhren, Ventile und dergleichen werden zerstört, oder das gefrorene Wasser verschließt eine Gasleitung, stört die Gasversorgung beim nächsten Start der Brennstoffzelle, und eine elektrochemische Reaktion kommt nicht ausreichend in Gang.
  • Angesichts solcher Probleme wird eine Technologie vorgeschlagen, bei der ein Spülverfahren ausgeführt wird, um die Wassermenge zu reduzieren, die in der Brennstoffzelle verbleibt, wenn in einer Umgebung mit niedriger Außentemperatur eine Aufforderung zu einem Systemstopp ergeht, wodurch das Einfrieren der Rohre, Ventile und dergleichen verhindert wird (siehe beispielsweise das unten genannte Patentdokument 1).
    • [Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2005-108832
  • Offenbarung der Erfindung
  • Indessen wird ein System manchmal aus einem bestimmten Grund gestoppt (beispielsweise, wenn die Menge des verbleibenden Brenngases knapp wird, oder dergleichen), während irgendein erforderlicher, ausreichender Spülvorgang nicht durchgeführt wird (mit anderen Worten: während die Spülung unzureichend ist).
  • In einem Falle, in dem die Aktion gestoppt wird, während die Spülung in dieser Weise unzulänglich ist und die Aktion unmittelbar nach dem Neustart der Aktion gestoppt wird (das heißt in einem Falle, in dem man in einen nahe gelegenen Supermarkt geht, oder dergleichen), wird der Spülvorgang während des Stopps des Systems durchgeführt, während die Brennstoffzelle nicht ausreichend aufgeheizt wird. Somit kann in einem Falle in dem der Spülvorgang durchgeführt wird, während die Brennstoffzelle nicht ausreichend aufgeheizt wird, die Spülung nicht ausreichend durchgeführt werden, was das Problem verursacht, daß die Leistung nicht stabilisiert wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Situation entwickelt und es ist eine ihrer Aufgaben, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das in der Lage ist, eine ausreichende Spülung während einer Aktion des Stromsystems durchzuführen, selbst wenn während des vorhergehenden Systemstopps keine ausreichende Spülung durchgeführt wurde.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellensystem, das eine Aufheizaktion durchführt, bis eine einer Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur während eines Niedrigtemperaturstarts eine Bezugstemperatur erreicht, wobei das System umfaßt: ein erstes Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob während des Systemstarts der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht; ein zweites Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob ein während des vorhergehenden Systemstopps durchgeführtes Spülverfahren unzureichend ist oder nicht; ein Betriebssteuermittel zur Fortsetzung der Aufheizaktion, bis in einem Falle, in dem die entsprechenden Beurteilungsmittel zum Urteil gelangen, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll und daß das während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführte Spülverfahren unzureichend war, die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur eine Zieltemperatur erreicht, die höher ist als die Bezugstemperatur, und ein Spülmittel zur Durchführung des Spülverfahrens während des Systemstopps.
  • Gemäß einer solchen Gestaltung wird, falls geurteilt wird, daß der Niedrigtemperaturstart während des Systemstarts ausgeführt wird und geurteilt wird, daß das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war, die Aufheizaktion fortgesetzt, bis die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur die Zieltemperatur (z. B. 70°C) erreicht, die höher ist als die Bezugstemperatur (z. B. 0°C). Deshalb kann, selbst in einem Falle, in welchem die Aktion für kurze Zeit gestoppt wird, das ausreichende Spülverfahren ausgeführt werden, während die Temperatur der Brennstoffzelle auf die Zieltemperatur angehoben wird. Wie gut bekannt, tritt, falls der Spülvorgang ausgeführt wird, während die Brennstoffzellentemperatur niedrig ist, das Problem auf, daß die ausreichende Spülung nicht ausgeführt werden kann oder dergleichen, aber gemäß der obigen Gestaltung wird das Spülverfahren ausgeführt, während die Temperatur auf die Zieltemperatur angehoben wird, und deshalb kann die ausreichende Spülung zur Vorbereitung des nächsten Niedrigtemperaturstarts ausgeführt werden.
  • Dabei wird bei der obigen Konstruktion eine Gestaltung bevorzugt, bei welcher das Betriebssteuermittel nach dem Ende der Aufheizaktion auf einen normalen Betrieb umschaltet, und die Aufheizaktion eine Aktion mit niedriger Leistung ist, die im Vergleich mit dem normalen Betrieb einen großen Leistungsverlust aufweist.
  • Überdies wird bei der obigen Konstruktion weiter eine Gestaltung bevorzugt, bei der das Brennstoffzellensystem weiter Impedanzmeßmittel zur Messung der Impedanz der Brennstoffzelle während des Systemstopps umfaßt, wobei das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps gemessenen Impedanz der Brennstoffzelle beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  • Des weiteren kann eine Gestaltung angewandt werden, bei der das Brennstoffzellensystem weiter Mittel zum Messen der Spüldauer während des System stopps umfaßt und das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps gemessenen Spüldauer beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  • Zusätzlich kann eine Gestaltung eingesetzt werden, bei der das Brennstoffzellensystem Schätzmittel zum Schätzen der während des Systemstopps in der Brennstoffzelle verbleibenden Wassermenge umfaßt, wobei das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps geschätzten, in der Brennstoffzelle verbleibenden Wassermenge beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  • Überdies schließt bei jeder der obigen Gestaltungen die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur wenigstens eine Temperatur aus einer Gruppe ein, die die Außenlufttemperatur, eine Bauteiletemperatur um die Brennstoffzelle und eine Kühlmitteltemperatur der Brennstoffzelle umfaßt, und das erste Beurteilungsmittel beurteilt auf der Basis der der Brennstoffzelle zugeordneten Temperatur, ob der Niedrigtemperaturstart ausgeführt wird oder nicht.
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die ausreichende Spülung während der laufenden Aktion des Systems auszuführen, selbst wenn die erforderliche ausreichende Spülung nicht während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während eines Systemstopps gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während eines Systemstarts gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 4 ist ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während eines Systemstopps gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 6 ist ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer dritten Ausführungsform und
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während eines Systemstopps gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird eine Übersicht des Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • A. Erste Ausführungsform
  • Die 1 ist ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 kann in einem Fahrzeug 100 eingebaut sein, wie ein Brennstoffzellenhybridfahrzeug (BCHV), ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Jedoch ist das Brennstoffzellensystem 1 auch bei verschiedenen anderen beweglichen Körpern außer dem Fahrzeug 100 (beispielsweise ein Schiff, ein Flugzeug, ein Roboter, usw.), bei einer stationären Leistungsquelle und weiter bei einem tragbaren Brennstoffzellensystem.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 schließt eine Brennstoffzelle 2 ein, ein Oxidationsgasleitungssystem 3, das der Brennstoffzelle 2 Luft als ein Oxidationsgas zuführt, ein Brenngasleitungssystem 4, das der Brennstoffzelle 2 ein Wasserstoffgas als ein Brenngas zuführt, ein Kühlmittelleitungssystem 5, das der Brennstoffzelle 2 ein Kühlmittel zuführt, ein Leistungssystem 6, das Leistung in das System einleitet oder aus ihm ausleitet und eine Steuervorrichtung 7, die insgesamt die Aktion des Systems 1 steuert. Das Oxidationsgas und das Brenngas können gemeinsam als ein Reaktionsgas bezeichnet werden.
  • Die Brennstoffzelle 2 wird beispielsweise von einem Elektrolyten des festen Polymertyps gebildet und besitzt eine Stapelstruktur, in der eine große Zahl von Einzelzellen gestapelt ist. Jede der Einzelzellen besitzt einen Luftpol (eine Kathode) auf einer Fläche eines von einer Ionenaustauschmembran gebildeten Elektrolyten und einen Brennstoffpol (eine Anode) auf der anderen Fläche des Elektrolyten, sowie zudem ein Paar von Separatoren, die den Luftpol und den Brennstoffpol zwischen beiden Seiten sandwichartig einschließen. Das Oxidationsgas wird einem Oxidationsgaskanal 2a des einen Separators und einem Brenngaskanal 2b des anderen Separators zugeführt. Die Brennstoffzelle 2 erzeugt Leistung durch die elektrochemische Reaktion des zugeführten Brenngases mit dem Oxidationsgas. Die elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle 2 ist eine wärmeerzeugende Reaktion, und die Brennstoffzelle 2 der Bauform mit festem Polymerelektrolyten weist eine Temperatur von etwa 60 bis 80°C auf.
  • Das Oxidationsgasleitungssystem 3 besitzt einen Versorgungspfad 11 über den das der Brennstoffzelle 2 zuzuführende Oxidationsgas strömt, und einen Ableitungspfad 12, über den von der Brennstoffzelle 2 ausgegebenes Oxidationsabgas strömt. Der Versorgungspfad 11 steht mit dem Ableitungspfad 12 über den Oxidationsgaskanal 2a in Verbindung. Das Oxidationsabgas enthält Wasser, das durch die Zellenreaktion der Brennstoffzelle 2 entsteht, und hat deshalb einen hochgradig feuchten Zustand.
  • Der Versorgungspfad 11 ist mit einem Kompressor 14 versehen, der über einen Luftreiniger 13 Außenluft aufnimmt, und mit einem Befeuchter 15, der das unter Druck durch den Kompressor 14 der Brennstoffzelle 2 zugeführte Oxidationsgas befeuchtet. Der Befeuchter 15 führt einen Wasseraustausch zwischen dem über den Versorgungspfad 11 strömenden, einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisenden Oxidationsgas und dem durch den Ableitungspfad 12 strömenden, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisenden Oxidationsabgas durch und befeuchtet das der Brennstoffzelle 2 zuzuführende Oxidationsgas.
  • Der Rückdruck der Brennstoffzelle 2 auf der Seite des Luftpols wird durch ein Rückdruckregelventil 16 geregelt, das im Ableitungspfad 12 nahe einem Kathodenauslaß angeordnet ist. In der Nähe des Rückdruckregelventils 16 ist ein Druckfühler P1 zur Ermittlung des Drucks im Ableitungspfad 12 vorgesehen. Das Oxidationsabgas wird schließlich als Abgas über das Rückdruckregelventil 16 und den Befeuchter 15 aus dem System zur Atmosphäre ausgeleitet.
  • Das Brenngasleitungssystem 4 besitzt eine Wasserstoffversorgungsquelle 21, einen Versorgungspfad 22, durch den das von der Wasserstoffversorgungsquelle 21 der Brennstoffzelle 2 zuzuführende Wasserstoffgas strömt, einen Kreislaufpfad 23, der ein von der Brennstoffzelle 2 abgegebenes Wasserstoffabgas (ein Brennstoffabgas) zu einem Verbindungsteil A des Versorgungspfads 22 zurückführt, eine Pumpe 24, die das Wasserstoffabgas im Kreislaufpfad unter Druck in den Versorgungspfad 22 zurückführt, und einen Ablaßpfad 25, der vom Kreislaufpfad 23 abzweigt und mit diesem verbunden ist. Das von der Wasserstoffversorgungsquelle 21 in den Versorgungspfad 22 durch Öffnung eines Hauptventils 26 abgegebene Wasserstoffgas wird der Brennstoffzelle 2 über ein Druckregelventil 27, ein weiteres Druckreduzierventil und ein Absperrventil 28 zugeführt. Der Ablaßpfad 25 ist mit einem Ablaßventil 33 zur Ableitung des Wasserstoffabgases zu einem (nicht gezeigten) Verdünner versehen.
  • Das Kühlmittelleitungssystem 5 besitzt einen Kühlmittelkanal 41, der mit einem Kühlkanal 42 in der Brennstoffzelle 2 in Verbindung steht, eine im Kühlmittelkanal 41 vorgesehene Kühlmittelpumpe 42, einen Kühler 43, der das aus der Brennstoffzelle 2 austretende Kühlmittel kühlt, einen Bypasskanal 44, der den Kühler 43 umgeht und ein Wechselventil 45, das den Kreislauf des Kühlwassers über den Kühler 43 und den Bypasskanal 44 einstellt. Der Kühlmittelkanal 41 besitzt einen Temperaturfühler 46, der in der Nähe des Kühlmitteleinlasses der Brennstoffzelle 2 vorgesehen ist, und einen Temperaturfühler 47, der in der Nähe des Kühlmittelauslasses der Brennstoffzelle 2 vorgesehen ist. Die vom Temperaturfühler 47 festgestellte Kühlmitteltemperatur (eine die Brennstoffzelle betreffende Temperatur) reflektiert die Innentemperatur der Brennstoffzelle 2 (nachfolgend als Temperatur der Brennstoffzelle 2 bezeichnet). Es ist zu beachten, daß der Temperaturfühler 47 eine Bauteiletemperatur um die Brennstoffzelle feststellt (die die Brennstoffzelle betreffende Kühlmittel Temperatur) statt (oder zusätzlich zu) der Kühlmitteltemperatur. Überdies wird die Kühlmittelpumpe 42 der Brennstoffzelle 2 durch einen Motor angetrieben, um das Kühlmittel in Umlauf zu versetzen und über den Kühlmittelkanal 41 der Brennstoffzelle 2 zuzuführen.
  • Das Leistungssystem 6 schließt einen Hochspannungs-Gleichstromumrichter (HDD) 61 ein, eine Batterie (BAT) 62, einen Antriebs-Wechselrichter (INV) 63, einen Fahrmotor (MOT) 64 und Umrichter (INV) 65, 66 und 67 für verschiedene Hilfsvorrichtungen. Der Hochspannungs-Gleichstromumrichter 61 ist ein Gleichstrom-Spannungswandler und hat die Funktion, die von der Batterie 62 eingegebene Gleichstromspannung zu regeln, um die Spannung auf der Seite des Antriebs-Wechselrichters 63 auszugeben, und eine Funktion zur Regelung der Gleichstromspannung von der Brennstoffzelle 2 oder dem Fahrmotor 64, um die Spannung an die Batterie 62 auszugeben. Diese Funktionen des Hochspannungs-Gleichstromumrichters 61 realisieren das Laden/Entladen der Batterie 62. Überdies steuert der Hochspannungs-Gleichstromumrichter 61 die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 2.
  • Der Antriebs-Wechselrichter 63 wandelt einen Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom um, um den Strom dem Fahrmotor 64 zuzuführen. Der Fahrmotor 64 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrommotor. Der Fahrmotor 64 bildet die Hauptleistungsquelle für, beispielsweise, das Fahrzeug 100, in dem das Brennstoffzellensystem 1 eingebaut ist, und ist mit den Rädern 101L, 101R des Fahrzeugs 100 verbunden. Die Umrichter 65, 66 und 67 der Hilfsvorrichtungen steuern jeweils den Antrieb der Motoren für den Kompressor 14, die Pumpe 24 und die Kühlpumpe 42.
  • Die Steuervorrichtung 7 ist als ein Mikrocomputer gestaltet, der eine CPU, ein ROM und ein RAM einschließt. Die CPU führt gemäß einem Steuerprogramm gewünschte Berechnungen durch, um verschiedene Verfahrensweisen oder Steuerungen auszuführen, beispielsweise die Steuerung einer normalen Aktion und die Steuerung einer später beschriebenen Aufheizaktion. Das ROM speichert das Steuerprogramm oder durch die CPU zu verarbeitende Steuerdaten. Das RAM wird hauptsächlich benutzt, um beim Steuerverfahren verschiedene Betriebsbereiche zur Verfügung zu stellen.
  • Ein Zeitglied 70, ein Spannungsfühlern 72 und ein Stromfühler 73 sind mit der Steuervorrichtung 7 verbunden. Das Zeitglied 70 mißt verschiedene Zeitarten, die zur Steuerung des Brennstoffzellensystems 1 erforderlich sind (Einzelheiten werden später beschrieben). Der Spannungsfühler 72 ermittelt die Ausgangsspannung (die Brennstoffzellenspannung) der Brennstoffzelle 2. Insbesondere stellt der Spannungsfühler 72 Spannungen (nachfolgend als „Zellenspannung” bezeichnet) fest, die jeweils durch eine große Zahl von Einzelzellen der Brennstoffzelle 2 erzeugt werden. Dadurch wird der Zustand jeder Einzelzelle der Brennstoffzelle 2 erfaßt. Der Stromfühler 73 stellt den Ausgangsstrom (den Brennstoffzellenstrom) der Brennstoffzelle 2 fest.
  • In die Steuervorrichtung 7 werden Ermittlungssignale von den verschiedenen Fühlern eingegeben, wie von dem Druckfühler P1, den Temperaturfühlern 46, 47, einem Außenlufttemperaturfühler 51, der die Außenlufttemperatur feststellt (die für die Brennstoffzelle bedeutsame Temperatur) einer Umgebung, der das Brennstoffzellensystem 1 ausgesetzt ist, von einem Fühler zur Feststellung des Öffnungsgrads eines Fahrpedals, der diesen Öffnungsgrad beim Fahrzeug 100 feststellt und dergleichen, um Steuersignale an die Bauelemente (den Kompressor 14, das Rückdruckregelventil 16, usw.) auszugeben. Überdies beurteilt die Steuervorrichtung (zweites Beurteilungsmittel) 7, wenn das System in einer Betriebsweise für niedrige Temperatur (nachfolgend Niedrigtemperaturstart bezeichnet) gestartet wird, ob der Spülvorgang beim vorhergehenden Systemstopp unzureichend war, um zu beurteilen, ob die in der Brennstoffzelle verbleibende Wassermenge verringert werden muß, oder nicht. Dabei beurteilt die Steuervorrichtung (erstes Beurteilungsmittel) 7 auf der Basis des Wertes eines der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordneten Flags 80. Der Wert des der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordneten Flags 80 ist durch die Steuervorrichtung 7 auf „EIN” gesetzt, wenn durch den Kopfdruck eines Fahrers oder dergleichen ein Startbefehl eingegeben wird, während die Steuervorrichtung 7 den Wert auf „AUS” setzt, wenn eine solche Aktion (einschließlich der Einleitung) nicht ausgeführt wird.
  • Dabei wird auf der Basis der beim vorhergehenden Systemstopp gemessenen Impedanz der Brennstoffzelle 2 beurteilt, ob der während des vorhergehenden Systemstopps durchgeführte Spülvorgang ausreichend war oder nicht. Dies wird nun im Detail beschrieben. Zunächst mißt die Steuervorrichtung (Mittel zur Impedanzmessung) 7 die Impedanz der Brennstoffzelle 2 vor jedem Systemstopp. Um die Impedanz der Brennstoffzelle 2 zu messen, fragt die Steuervorrichtung 7 mit einer vorgegebenen Abfragefrequenz die Spannung (die Brennstoffzellenspannung) der Brennstoffzelle 2 ab, die vom Spannungsfühler 72 festgestellt wird, und den Strom (den Brennstoffzellenstrom) der Brennstoffzelle 2, der vom Stromfühler 73 festgestellt wird, um diese einem Verfahren zur Fourier-Transformation (schnelle Fourier-Transformation oder diskrete Fourier-Transformation) oder dergleichen zu unterziehen. Dann mißt die Steuervorrichtung 7 die Impedanz der Brennstoffzelle 2 durch Division eines dem Verfahren zur Fourier-Transformation oder dergleichen unterzogenen Brennstoffzellenspannungssignals durch ein dem Verfahren zur Fourier-Transformation oder dergleichen unterzogenes Brennstoffzellenstromsignal.
  • Die Steuervorrichtung 7 speichert die auf diese Weise gemessene Impedanz (die gemessene Impedanz) der Brennstoffzelle 2 in einem Speicher 91 für die gemessene Impedanz, um das System zu stoppen. Danach liest, falls in die Steuervorrichtung (das erste Beurteilungsmittel) 7 durch die EIN-Aktion eines Zündschalters oder dergleichen ein Startbefehl eingegeben wird und die Steuervorrichtung feststellt, daß das Flag 80 für die Niedrigtemperaturbetriebsweise auf „EIN” gestellt ist, die Steuervorrichtung eine gemessene Impedanz Im, die während des vorhergegangenen Systemstopps im Speicher 91 für die gemessene Impedanz gespeichert wurde, und liest eine in einem Speicher 92 für eine Bezugsimpedanz gespeicherte, dem Niedrigtemperaturstart zugeordnete Zielimpedanz It, um beide Impedanzen zu vergleichen.
  • Dabei ist die Zielimpedanz It für den Niedrigtemperaturstart ein Bezugswert zur Beurteilung, ob die während des Starts in die Niedrigtemperaturbetriebsweise in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge adäquat ist oder nicht, und wird vorab durch ein Experiment oder dergleichen erhalten. Insbesondere wird die gemessene Impedanz zum Erreichen einer optimalen verbleibenden Wassermenge durch ein Experiment oder dergleichen erhalten und ein anhand dieser Impedanz erstelltes Kennfeld wird im Speicher 91 für die Bezugsimpedanz gespeichert. Es ist zu beachten, daß die Zielimpedanz It für den Niedrigtemperaturstart auf einen festen Wert eingestellt werden kann, die Zielimpedanz für den Niedrigtemperaturstart aber in geeigneter Weise gemäß der Temperatur der Brennstoffzelle 2 vor dem Start oder dergleichen geändert werden kann.
  • Als Ergebnis des Vergleichs zwischen beiden Impedanzen, beurteilt die Steuervorrichtung (das zweites Beurteilungsmittel) 7, daß der während des vorhergehenden Systemstopps durchgeführte Spülvorgang unzureichend ist und daß die in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge während des laufenden Systemstarts verringert werden muß. In diesem Falle stellt die Steuervorrichtung (Aktionssteuermittel) 7 „Bereit EIN” ein, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 2 eine Startbezugstemperatur T1 erreicht (beispielsweise 0°C oder dergleichen), und dann führt die Steuervorrichtung eine sofortige Aufheizaktion durch, um die Temperatur der Brennstoffzelle 2 auf eine Zieltemperatur T2 (> T1; 70°C oder dergleichen) anzuheben. Dabei ist die sofortige Aufheizaktion eine Aktion, die die eigene Wärmeerzeugung der Brennstoffzelle 2 zuläßt, wodurch im Vergleich zur normalen Aktion die Temperatur der Brennstoffzelle 2 kurzzeitig angehoben werden kann, Beispiele einer solchen Aufheizaktion umfassen eine Aktion mit niedrigem Wirkungsgrad, um im Vergleich mit der normalen Aktion das Reaktionsgas zur Erhöhung des Leistungsverlustes in einen Zustand geringer Verknappung zu versetzen, das heißt, eine Aktion mit niedrigem Wirkungsgrad zur Reduzierung des Wirkungsgrads der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 2 zur Steigerung der erzeugten Wärmemenge, und eine Aktion zu Steigerung des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 2 zur Steigerung der während der Leistungserzeugung erzeugten Wärmemenge. Es ist zu beachten, daß die normale Aktion eine Aktion ist, die einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad der Leistungserzeugung aufweist, und die Aktion mit niedrigem Wirkungsgrad als eine Aktion angesehen werden kann, die einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad der Leistungserzeugung aufweist. Es ist anzumerken, daß bei der vorliegenden Ausführungsform die sofortige Aufheizaktion am Beispiel der Aktion mit geringem Wirkungsgrad beschrieben wird.
  • Wenn die Temperatur durch die sofortige Aufheizaktion sofort auf die Zieltemperatur T2 angehoben wird, schaltet die Steuervorrichtung 7 auf die normale Aktion um. Danach führt, wenn durch die AUS-Aktion des Zündschalters oder dergleichen ein Befehl zum Systemstopp eingegeben wird, die Steuervorrichtung (Mittel zur Spülung), einen erforderlichen Spülvorgang aus, um zur Vorbereitung auf den nächsten Niedrigtemperaturstart die in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge auf einem geeigneten Wert zu halten.
  • Um den Niedrigtemperaturstart in dieser Weise auszuführen, wird beurteilt, ob der während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführte Spülvorgang unzureichend war oder nicht. Falls die Spülung als unzureichend beurteilt wird, wird während der Aktion des Stromsystems die Aktion zur sofortigen Aufheizung durchgeführt, um die Temperatur sofort anzuheben. Somit wird nach dem Start der Systemaktion sofort die Aufheizaktion durchgeführt, wodurch selbst in dem Falle, daß die Aktion unmittelbar nach dem Neustart gestoppt wird (beispielsweise falls man zu einem nahegelegenen Supermarkt geht; siehe den Absatz über das mit der Erfindung zu lösende Problem), die Brennstoffzelle 2 bereits ausreichend aufgeheizt ist, weshalb eine ausreichende Spülung realisiert werden kann. Folglich kann während des nächsten Systemstarts die Leistungserzeugung gestartet werden, während in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Nachfolgend wird die Steuerung während des Aktionsstopps und des Aktionsstarts des Brennstoffzellensystems 1 beschrieben.
  • <Ablauf des Verfahrens während des Aktionsstopps>
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während des Stopps des Brennstoffzellensystems 1 zeigt. Es ist anzumerken, daß in der folgenden Beschreibung ein Fall zugrunde gelegt wird, in welchem das Fahrzeug 100 in der Niedrigtemperaturbetriebsweise läuft (die Temperatur der Brennstoffzelle 2 ist geringer als eine Schwellentemperatur oder dergleichen).
  • Wenn die AUS-Aktion des Zündschalters oder dergleichen vom Fahrer des Fahrzeugs 100 ausgeführt wird, um den Befehl zum Aktionsstopp des Brennstoffzellensystems 1 einzugeben (Schritt S110), wird der Spülvorgang zur Vorbereitung des nächsten Niedrigtemperaturstarts durchgeführt ((Schritt S120).
  • Dabei ist der Spülvorgang ein Verfahren zur Ableitung des Wassers aus der Brennstoffzelle 2 nach der Außenseite am Ende der Aktion der Brennstoffzelle 2 zur Spülung der Brennstoffzelle 2. Das Spülverfahren bei einem Kathodensystem (das Oxidationsgasleitungssystem 3) wird dadurch durchgeführt, daß das Oxidationsgas durch den Kompressor 14 dem Oxidationsgaskanal 2a zugeführt wird, während die Zufuhr von Wasserstoffgas zur Brennstoffzelle 2 gestoppt wird, und durch Ableitung des Wassers einschließlich des im Oxidationsgaskanal 2a verbleibenden gebildeten Wassers zum Ableitungspfad 12 durch dieses zugeführte Oxidationsgas. Es ist anzumerken, daß zusätzlich zu diesem Verfahren (anstelle dieses Verfahrens) das Spülverfahren bei einem Anodensystem (das Brenngasleitungssystem 4) ausgeführt wird, aber dieser Vorgang kann in ähnlicher Weise beschrieben werden, weshalb die Beschreibung hier weggelassen wird.
  • Am Ende des Spülvorgangs mißt die Steuervorrichtung 7 die Impedanz der Brennstoffzelle 2 wie oben beschrieben (Schritt S130). Dann speichert die Steuervorrichtung 7 die durch die Impedanzmessung erhaltene, gemessene Impedanz im Speicher 91 für die gemessene Impedanz und stoppt dann das System.
  • <Ablauf des Verfahrens während des Aktionsstarts>
  • Wie in 3 gezeigt, beurteilt, wenn der Befehl zum Aktionsstart des Brennstoffzellensystems 1 beispielsweise durch die EIN-Betätigung des Zündschlüssels durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 oder dergleichen erfolgt (Schritt S210), die Steuervorrichtung 7, ob oder ob nicht entsprechend dem der Niedertemperaturbetriebsweise zugeordneten Flag 80 der Niedrigtemperaturstart ausgeführt wird (Schritt S220). Wie oben beschrieben, wird das der Niedertemperaturbetriebsweise zugeordnete Flag 80 durch die Steuervorrichtung 7 auf „EIN” gestellt, wenn durch die Knopfbetätigung des Fahrers oder dergleichen der Startbefehl für die Niedrigtemperaturbetriebsweise eingegeben wird, während die Steuervorrichtung 7 das Flag auf „AUS” stellt, wenn eine solche Aktion (einschließlich der Einleitung) nicht ausgeführt wird.
  • Falls die Steuervorrichtung 7 feststellt, daß der Niedrigtemperaturstart nicht ausgeführt werden sollte (NEIN beim Schritt 220), schreitet die Steuervorrichtung zum Schritt S260 fort, um die normale Aktion auszuführen. Andererseits, wenn die Steuervorrichtung 7 urteilt, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden sollte (JA beim Schritt S220), greift die Steuervorrichtung die während des vorhergehenden Systemstopp in der Brennstoffzelle 2 verbliebene Wassermenge auf und beurteilt, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps ausreichend war (Schritt S230). Insbesondere wird, wie oben beschrieben, die während des vorhergehenden Systemstopps gemessene, im Speicher für die gemessene Impedanz gespeicherte Impedanz Im mit der im Speicher 92 für die Bezugsimpedanz gespeicherten Zielimpedanz It für den Niedrigtemperaturstart verglichen.
  • Falls als Vergleichsergebnis die gemessene Impedanz Im die Zielimpedanz It für den Niedrigtemperaturstart ist oder größer als diese und die Steuervorrichtung 7 deshalb urteilt, daß der Spülvorgang ausreichend war (NEIN beim Schritt S230), schreitet die Steuervorrichtung zum Schritt S260 fort, um die normale Aktion zu starten. Andererseits, falls als Ergebnis des Vergleichs die gemessene Impedanz Im unter der Zielimpedanz It des Niedrigtemperaturstarts liegt und deshalb die Steuervorrichtung zum Urteil kommt, daß der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war (JA beim Schritt S230), stellt die Steuervorrichtung „Bereit EIN” ein, nachdem die Temperatur der Brennstoffzelle 2 die Startbezugstemperatur (z. B. 0°C oder dergleichen) T1 erreicht hat und startet dann die sofortige Aufheizaktion um die Temperatur der Brennstoffzelle 2 sofort auf die Zieltemperatur T2 (> T1; 70°C oder dergleichen) anzuheben (Schritt S240).
  • Danach beurteilt die Steuervorrichtung 7, ob durch die sofortige Aufheizaktion die Temperatur auf die Zieltemperatur T2 ansteigt oder nicht (Schritt S250). Falls die Steuervorrichtung 7 urteilt, daß die Temperatur nicht auf die Zieltemperatur T2 ansteigt, kehrt die Steuervorrichtung zum Schritt S240 zurück, um die sofortige Aufheizaktion fortzusetzen. Andererseits schreitet, falls die Steuervorrichtung urteilt, daß die Temperatur auf die Zieltemperatur T2 ansteigt, die Steuervorrichtung zum Schritt S260 fort, um die normale Aktion auszuführen.
  • Anschließend beurteilt die Steuervorrichtung 7, ob der Aktionsstopp des Brennstoffzellensystems 1 befohlen wurde oder nicht (Schritt S270). Wenn der Aktionsstopp des Brennstoffzellensystems 1 nicht befohlen ist, kehrt die Steuervorrichtung 7 zum Schritt S260 zurück, um die normale Aktion fortzusetzen. Andererseits, falls die Steuervorrichtung 7 feststellt, daß der Aktionsstopp des Brennstoffzellensystems 1 durch die AUS-Aktion des Zündschalters durch den Fahrer oder dergleichen befohlen ist, (JA beim Schritt S270), führt die Steuervorrichtung den Spülvorgang durch, um zur Vorbereitung auf den nächsten Niedrigtemperaturstart die in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge ausreichend zu vermindern (Schritt S280) und beendet dann das Verfahren.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Falle, in dem beurteilt wird, daß während des Systemstarts der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden sollte und beurteilt wird, daß der während des vorhergehenden Systemstopps der Spülvorgang unzureichend war, die sofortige Aufheizaktion während der Aktion des Stromsystems durchgeführt, um die Temperatur der Brennstoffzelle 2 sofort auf die Zieltemperatur T2 anzuheben, und dann wird das Spülverfahren durchgeführt, wenn der Aktionsstopp des Systems befohlen wird. Deshalb kann, selbst wenn die Aktion kurzzeitig gestoppt wird, ein ausreichender Spülvorgang durchgeführt werden, während die Temperatur der Brennstoffzelle 2 auf die Zieltemperatur T2 angehoben wird. Wie gut bekannt, tritt in einem Falle, in dem der Spülvorgang ausgeführt wird, während die Temperatur der Brennstoffzelle 2 niedrig ist, ein Problem auf, wonach eine ausreichende Spülung nicht vollzogen werden kann oder dergleichen. Jedoch wird gemäß der obigen Gestaltung das Spülverfahren durchgeführt, während die Temperatur der Brennstoffzelle 2 auf die Zieltemperatur T2 angehoben wird, und deshalb kann eine ausreichende Spülung während der Vorbereitung auf den nächsten Niedrigtemperaturstart durchgeführt werden,
  • B. Zweite Ausführungsform
  • Bei der obigen ersten Ausführungsform wird unter Nutzung der gemessenen Impedanz beurteilt, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht, es kann aber auch anhand der Dauer der Spülung beurteilt werden, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht. Die 4 ist die Gestaltung eines Brennstoffzellensystems 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform. Es ist anzumerken, daß Teile, welche jenen in 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind und auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wurde.
  • Ein Speicher 91a für die gemessene Spüldauer ist ein Speicher, der eine Zeitspanne (eine gemessene Spüldauer) Tm des während des Systemstopps durchgeführten Spülvorgangs speichert, und ein Speicher 92a für einen Bezugswert der Spüldauer ist ein Speicher, der einen oberen Grenzwert (nachfolgend als oberer Grenzwert der Spüldauer bezeichnet) Tt der Spüldauer speichert. Der obere Grenzwert der Spüldauer Tt ist ein Bezugswert zur Beurteilung, ob die während eines Starts in der Niedrigtemperaturbetriebsweise in der Brennstoffzelle 2 verbleibende Wassermenge adäquat ist oder nicht, und dieser Wert wird vorab durch ein Experiment oder dergleichen in der gleichen Weise erhalten, wie bei der Zielimpedanz It des Niedrigtemperaturstarts gemäß der Ausführungsform.
  • Die 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während des Stopps des Brennstoffzellensystems 1' gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt und entspricht dem Ablaufdiagramm der oben beschriebenen 2. Es ist anzumerken, daß mit jenen der 2 übereinstimmende Schritte mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und auf ihre detaillierte Beschreibung hier verzichtet wurde. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung ein Fall vorausgesetzt, bei dem ein Fahrzeug 100 in der Niedrigtemperaturbetriebsweise fährt (die Temperatur der Brennstoffzelle 2 ist geringer als eine Schwellentemperatur oder dergleichen) in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Wenn vom Fahrer des Fahrzeugs 100 die EIN-Aktion eines Zündschalters oder dergleichen veranlaßt wird, um den Befehl zum Aktionsstopp des Brennstoffzellensystems 1 einzugeben (Schritt S110), wird ein Spülverfahren zur Vorbereitung auf den nächsten Niedrigtemperaturstart durchgeführt (Schritt S120).
  • Des weiteren mißt eine Steuervorrichtung (Spüldauermeßvorrichtung) 7 die Dauer (die Spüldauer) Tm vom Beginn des Spülvorgangs bis zu dessen Ende durch Nutzung eines Zeitglieds 70 (Schritt S130'), speichert die gemessene Spüldauer im Speicher 91a für die gemessene Spüldauer (Schritt S140') und beendet dann das Verfahren.
  • Danach beurteilt, wie in 3 gezeigt, wenn der Start des Brennstoffzellensystems 1 durch, beispielsweise, die EIN-Aktion des vom Fahrer des Fahrzeugs 100 betätigten Zündschalters oder dergleichen befohlen wird (Schritt S210), die Steuervorrichtung 7, ob im Hinblick auf das der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordnete Flag 80 ein Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht (Schritt S220). Falls die Steuervorrichtung 7 urteilt, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll (JA beim Schritt S220), greift die Steuervorrichtung die in der Brennstoffzelle 2 während des vorhergehenden Systemstopps verbliebene Wassermenge ab und beurteilt, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (Schritt S230). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird auf der Basis der Spüldauer während des vorhergehenden Systemstopps beurteilt, ob die Spülung unzureichend war oder nicht. Diese Beziehung wird nun im Detail beschrieben. Die Steuervorrichtung 7 vergleicht die im Speicher 91a für die gemessene Spüldauer gespeicherte, gemessene Spüldauer Tm während des vorhergehenden Systemstopps mit dem im Speicher 92a für den Bezugswert der Spüldauer gespeicherten oberen Grenzwert Tt der Spüldauer. Falls als Ergebnis des Vergleichs die gemessene Spüldauer Tm gleich dem oberen Grenzwert Tt der Spüldauer ist oder größer, und deshalb die Steuervorrichtung (zweites Beurteilungsmittel) 7 urteilt, daß der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war (JA beim Schritt S230), führt die Steuervorrichtung eine sofortige Aufheizaktion durch (Schritt S240). Es ist anzumerken, daß eine weitere Aktion in der gleichen Weise beschrieben werden kann wie bei der obigen Ausführungsform, weshalb auf eine weitere Beschreibung hier verzichtet wird.
  • Somit kann durch Verwendung der Spüldauer beurteilt werden, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht. Es ist anzumerken, daß durch Verwendung einer gemessenen Impedanz beurteilt wird, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (die erste Ausführungsform), daß auch durch Verwendung der Spüldauer beurteilt wird, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (die zweite Ausführungsform), und es kann basierend auf dieser Beurteilung entschieden werden, ob eine sofortige Aufheizaktion durchgeführt werden soll oder nicht (z. B. ODER oder UND Bedingungen).
  • C. Dritte Ausführungsform
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird durch Verwendung der Spüldauer beurteilt, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht, es kann aber auch durch Verwendung eines geschätzten Wertes des verbleibenden Wassers beurteilt werden, ob der Spülvorgang während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht.
  • Die 6 ist zeigt die Gestaltung eines Brennstoffzellensystems 1'' gemäß einer dritten Ausführungsform. Es ist anzumerken, daß Teile, welche denen in 4 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind, und auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • Ein Speicher 91b für einen die geschätzte Menge des verbleibenden Wassers anzeigenden Wert ist ein Speicher, der den geschätzten Wert (nachfolgend als Wert der Menge des verbleibenden Wassers bezeichnet) We der in einer Brennstoffzelle 2 während des Systemstopps verbleibenden Wassermenge speichert, und ein Speicher 92b für die Zielmenge des beim Start verbleibenden Wassers ist ein Speicher, der eine verbleibende Wassermenge (nachfolgend als die Zielmenge des beim Start verbleibenden Wassers) Wt als ein Ziel während eines Systemstarts speichert. Die Zielmenge Wt des beim Start verbleibenden Wassers ist ein Bezugswert für die Beurteilung, ob die Menge des während des Starts in die Niedrigtemperaturbetriebsweise in der Brennstoffzelle 2 verbleibenden Wassers adäquat ist oder nicht, und der Wert wird vorab durch ein Experiment oder dergleichen in der gleichen Weise erhalten wie beim obern Grenzwert Tt der Spüldauer gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Die 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf während des Stopps des Brennstoffzellensystems 1'' gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, und entspricht dem Ablaufdiagramm der oben beschriebenen 5. Es ist anzumerken, daß jenen der 5 entsprechende Schritte mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind und auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Überdies wird in der folgenden Beschreibung der Fall vorausgesetzt, daß ein Fahrzeug 100 in der Niedrigtemperaturbetriebsweise in der gleichen Weise läuft (die Temperatur der Brennstoffzelle 2 ist geringer als eine Schwellentemperatur oder dergleichen) wie bei der zweiten Ausführungsform.
  • Wenn die AUS-Aktion eines Zündschalters oder dergleichen durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 bewirkt wird, um den Befehl zum Stopp der Aktion des Brennstoffzellensystems 1 (Schritt S110) einzugeben, wird zur Vorbereitung des nächsten Niedrigtemperaturstarts ein Spülverfahren durchgeführt (Schritt S120) Des weiteren erhält eine Steuervorrichtung (Schätzvorrichtung) 7 den geschätzten Wert We der verbleibenden Wassermenge durch die Nutzung der Zufuhrmenge des der Brennstoffzelle 2 durch den Kompressor 14 zugeführten Oxidationsgases, der Menge (die Menge des gebildeten Wassers) des während der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 2 gebildeten Wassers und der Gesamtmenge des als Feuchtigkeit auftretenden Wassers oder dergleichen (Schritt S130''), speichert den erhaltenen geschätzten Wert We der verbleibenden Wassermenge im Speicher 70b für den geschätzten Wert der verbleibenden Wassermenge (Schritt S140'') und beendet dann das Verfahren.
  • Danach beurteilt, wie in 4 gezeigt, die Steuervorrichtung 7, wenn der Betriebsbeginn des Brennstoffzellensystems 1 beispielsweise durch die EIN-Aktion des Zündschalters durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 oder dergleichen veranlaßt wird (Schritt S210), ob ein Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll unter Berücksichtigung eines der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordneten Flags 80 (Schritt 220). Falls die Steuervorrichtung 7 urteilt, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden sollte (JA beim Schritt S220), erfaßt die Steuervorrichtung die in der Brennstoffzelle 2 während des vorhergehenden Systemstopps verbliebene Wassermenge und beurteilt, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (Schritt S230). Bei der dritten Ausführungsform wird basierend auf dem geschätzten Wert der während des vorhergehenden Systemstopps verbleibenden Wassermenge beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht. Dieser Gesichtspunkt wird nun im Detail beschrieben. Die Steuervorrichtung 7 vergleicht den geschätzten Wert We der während des vorhergehenden Systemstopps verbliebenen und im Speicher 91b für einen die geschätzte Menge des verbleibenden Wassers anzeigenden Wert gespeicherten Wassermenge mit der im Speicher 92b für die Zielmenge des beim Start verbleibenden Wassers gespeicherten Zielmenge Wt des beim Start gespeicherten Wassers. Falls als Vergleichsergebnis festgestellt wird, daß die geschätzte verbleibende Wassermenge We die Zielmenge Wt des beim Start gespeicherten Wassers ist oder mehr, und deshalb die Steuervorrichtung (zweites Beurteilungsmittel) 7 urteilt, daß das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war (JA beim Schritt S230), führt die Steuervorrichtung eine sofortige Aufheizaktion durch (Schritt S240). Es ist anzumerken, daß eine weitere Aktion in der gleichen Weise beschrieben werden kann wie in der obigen Ausführungsform, weshalb auf eine weitere Beschreibung hier verzichtet wird.
  • Somit kann durch Verwendung des geschätzten Werts der verbleibenden Wassermenge beurteilt werden, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht. Es ist anzumerken, daß durch Verwendung einer gemessenen Impedanz beurteilt wird, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (die erste Ausführungsform), daß auch durch Verwendung der Spüldauer beurteilt wird, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (die zweite Ausführungsform), daß zudem durch Verwendung des geschätzten Werts der verbleibenden Wassermenge beurteilt wird, ob das Spülverfahren während des vorhergehenden Systemstopps unzureichend war oder nicht (die dritte Ausführungsform), und es kann basierend auf den Beurteilungsergebnissen dieser drei Parameter (z. B. ODER oder UND Bedingungen) entschieden werden, ob eine sofortige Aufheizaktion durchgeführt werden soll oder nicht
  • Es ist zu beachten, daß bei den obigen Ausführungsformen, falls durch die Knopfbetätigung durch den Fahrer oder dergleichen der Startbefehl in der Niedrigtemperaturbetriebsweise eingegeben wird, entschieden wird, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll, doch es kann automatisch auf der Basis der durch die Temperaturfühler 46, 47 oder den Außentemperaturfühler 51 festgestellten, für die Brennstoffzelle 2 bedeutenden Temperatur beurteilt werden, ob der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht. Dies wird nun im Detail beschrieben. Die Steuervorrichtung (das erste Beurteilungsmittel) 7 vergleicht die für die Brennstoffzelle 2 bedeutende, durch die Temperaturfühler 46, 47 oder den Außentemperaturfühler 51 festgestellte Temperatur mit einer für die Beurteilung des Starts bestimmten Bezugstemperatur (z. B. 0°C), die vorab in einem Speicher oder dergleichen gespeichert wurde. Falls die festgestellte, auf die Brennstoffzelle 2 bezogene Temperatur unter der Startbezugstemperatur liegt, urteilt die Steuervorrichtung 7, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden sollte und schaltet das der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordnete Flag 80 von „AUS” auf „EIN”. Somit kann automatisch auf der Basis der für die Brennstoffzelle 2 bedeutenden Temperatur beurteilt werden, ob der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht, unabhängig von der Knopfbetätigung durch den Fahrer oder dergleichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt, das eine ausreichende Spülung während eines laufenden Systembetriebs ausführen kann, selbst wenn die erforderliche ausreichende Spülung während des vorhergehenden Systemstopps nicht ausgeführt wurde. Wenn eine Steuervorrichtung (7) feststellt, daß ein Befehl zum Systemstart eingegeben wird, und ein der Niedrigtemperaturbetriebsweise zugeordnetes Flag (80) auf „EIN” gestellt ist, vergleicht die Steuervorrichtung eine während des vorhergehenden Systemstopps gemessene und in einem Speicher (91) für die gemessene Impedanz gespeicherte Impedanz (Im) mit einer dem Niedrigtemperaturstart zugeordneten, in einem Speicher (92) für eine Bezugsimpedanz gespeicherten Zielimpedanz, um zu beurteilen, ob ein während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführter Spülvorgang unzureichend war oder nicht. Wenn die Steuervorrichtung (7) urteilt, daß der Spülvorgang unzureichend ist, wird eine sofortige Aufheizaktion während des laufenden Systembetriebs durchgeführt, um die Temperatur sofort anzuheben.
  • 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 2005-108832 [0003]

Claims (6)

  1. Brennstoffzellensystem, das eine Aufheizaktion durchführt, bis eine einer Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur während eines Niedrigtemperaturstarts eine Bezugstemperatur erreicht, wobei das System umfaßt: ein erstes Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob während des Systemstarts der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll oder nicht; ein zweites Beurteilungsmittel zur Beurteilung, ob ein während des vorhergehenden Systemstopps durchgeführtes Spülverfahren unzureichend ist oder nicht; ein Betriebssteuermittel zur Fortsetzung der Aufheizaktion, bis in einem Falle, in dem die entsprechenden Beurteilungsmittel zum Urteil gelangen, daß der Niedrigtemperaturstart ausgeführt werden soll und daß das während des vorhergehenden Systemstopps ausgeführte Spülverfahren unzureichend war, die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur eine Zieltemperatur erreicht, die höher ist als die Bezugstemperatur; und Spülmittel zur Durchführung des Spülverfahrens während des Systemstopps.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei welchem das Betriebssteuermittel nach dem Ende der Aufheizaktion auf einen normalen Betrieb umschaltet, und die Aufheizaktion eine Aktion mit niedriger Leistung ist, die im Vergleich mit dem normalen Betrieb einen großen Leistungsverlust aufweist.
  3. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend: Impedanzmeßmittel zur Messung der Impedanz der Brennstoffzelle während des Systemstopps, wobei das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps gemessenen Impedanz der Brennstoffzelle beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  4. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend: Mittel zum Messen der Spüldauer während des Systemstopps, wobei das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps gemessenen Spüldauer beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend Schätzmittel zum Schätzen der während des Systemstopps in der Brennstoffzelle verbleibenden Wassermenge; wobei das zweite Beurteilungsmittel auf der Basis der während des vorhergehenden Systemstopps geschätzten, in der Brennstoffzelle verbleibenden Wassermenge beurteilt, ob das Spülverfahren unzureichend war oder nicht.
  6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die der Brennstoffzelle zugeordnete Temperatur wenigstens eine Temperatur aus einer Gruppe einschließt, die die Außenlufttemperatur, eine Bauteiletemperatur um die Brennstoffzelle und eine Kühlmitteltemperatur der Brennstoffzelle umfaßt, und das erste Beurteilungsmittel auf der Basis der der Brennstoffzelle zugeordneten Temperatur urteilt, ob der Niedrigtemperaturstart ausgeführt wird oder nicht.
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