DE112010001466T5 - Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Steuern des Brennstoffzellensystems und Fahrzeug,das mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist - Google Patents

Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Steuern des Brennstoffzellensystems und Fahrzeug,das mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist Download PDF

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (100) weist eine Brennstoffzelle (11), eine Sekundärzelle (12) und einen Steuerabschnitt (50) auf, der die Elektrizitätsmenge, die beim Starten der Brennstoffzelle erzeugt wird, steuert. Eine Sollspannung Vboot für einen Startzeitraum wird so eingestellt, dass der Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird (S124). Ein Spannungsanpassungsabschnitt der die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung anpasst, passt die Elektrizitätsmenge, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, auf Basis der Sollspannung Vboot für den Startzeitraum an (S126).

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, ein Steuerverfahren für das Brennstoffzellensystem und ein Fahrzeug, das mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Derzeit wird über die praktische Anwendung einer Brennstoffzelle nachgedacht, die Wasserstoff zu einer Brennstoffelektrode liefert, Luft als Oxidationsgas zu einer Oxidationselektrode liefert und Elektrizität über eine elektrische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft erzeugt, während sie Wasser an einer Oxidationselektrode produziert.
  • Wenn in einer solchen Brennstoffzelle beim Start des Betriebs der Druck von Wasserstoff, der zur Brennstoffelektrode geliefert wird, und der Druck von Luft, die zur Oxidationselektrode geliefert wird, den jeweiligen Drücken, die während eines Normalbetriebs auftreten, etwa gleich sind, passiert es manchmal, dass Wasserstoffgas und Luft in der Brennstoffelektrode und der Oxidationselektrode ungleichmäßig verteilt sind, und dass die Elektroden durch eine elektrochemische Reaktion, die durch die ungleichmäßige Verteilung dieser Gase bewirkt wird, verschlechtert bzw. beschädigt werden. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-26891 ( JP-A-2007-26891 ) offenbart ein Verfahren, das die Beschädigung der Elektroden einer Brennstoffzelle dadurch verhindert, dass es Wasserstoff und Luft, die zur Brennstoffelektrode und zur Oxidationselektrode geliefert werden, beim Start des Betriebs der Brennstoffzelle jeweils mit einem Druck zuführt, der höher ist als der normale Lieferdruck dieser Gase.
  • Wenn beim Starten eines Brennstoffzellenbetriebs Wasserstoffgas und Luft mit hohem Druck zu der Brennstoffzelle geliefert werden, passiert es manchmal, dass die Geschwindigkeit, mit der die Spannung der Brennstoffzelle ansteigt, so groß wird, dass die Spannung der Brennstoffzelle über ihre Spannungsobergrenze hinausschießt. Im Zusammenhang mit diesem Problem offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-26891 ( JP-A-2007-26891 ) ein Verfahren, in dem unter der Voraussetzung, dass die Spannung der Brennstoffzelle eine vorgegebene Spannung erreicht, die niedriger ist als die Spannungsobergrenze, elektrische Ausgangsleistung aus der Brennstoffzelle extrahiert und an einen Fahrzeug-Antriebsmotor, an Widerstände usw. ausgegeben wird, wenn Wasserstoffgas und Luft beim Starten der Brennstoffzelle mit Drücken zugeführt werden, die höher sind als ihre jeweiligen Drücke bei einer normalen Leistungserzeugung.
  • In einem Elektrofahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle ausgestattet ist, wird ein Ausgangsleistungs-Befehlswert für die Brennstoffzelle auf Basis der von einem Verbraucher benötigten elektrischen Leistung und der Ausgangsstrom/Ausgangsspannungs-Kennlinie einer Brennstoffzelle berechnet. Während die Spannung der Brennstoffzelle von der Startspannung beim Starten der Brennstoffzelle aus ansteigt, werden jedoch der Wasserstoff, der zur Brennstoffzelle geliefert wird, und der Sauerstoff in der Luft, der dorthin geliefert wird, für das Anheben der Spannung der Brennstoffzelle verbraucht, und es fließt kein elektrischer Strom aus der Brennstoffzelle. Bei einem Verfahren, bei dem beim Starten der Brennstoffzelle nach der vorübergehenden Anhebung der Spannung der Brennstoffzelle auf eine Leerlaufspannung (im Folgenden auch als „OCV” bezeichnet) eine Steuerspannung der Brennstoffzelle gesenkt wird und elektrische Leistung aus der Brennstoffzelle extrahiert wird, wird dagegen eine Steuerung durchgeführt, bei der die Spannung der Brennstoffzelle auf OCV eingestellt wird, so dass kein Strom aus der Brennstoffzelle fließt, bis die Erzeugung von Elektrizität durch die Brennstoffzelle zugelassen wird. In diesem Fall leidet jedoch manchmal die Standzeit der Brennstoffzelle.
  • Daher ist es erstrebenswert, die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle schon vorher, bevor die Elektrizitätserzeugung der Brennstoffzelle zugelassen wird, von OCV aus zu senken, um den Hochpotentialzustand zu vermeiden. Wenn die Brennstoffzelle beim Starten dann mehr elektrische Leistung erzeugt als vom Verbraucher benötigt, wird die überschüssige Menge an elektrischer Leitung in eine Sekundärzelle geladen, die in dem Elektrofahrzeug vorgesehen ist.
  • Jedoch kann die Menge an elektrischer Leistung, mit der die Sekundärzelle weiter aufgeladen werden kann, abhängig vom Ladungszustand der Sekundärzelle manchmal beschränkt sein. Außerdem ändert sich auch manchmal die Leistungsspeicherkapazität der Sekundärzelle gemäß den Bedingungen in der Umgebung der Sekundärzelle, während diese aufgeladen wird, beispielsweise im Falle eines Aufladens bei niedrigen Temperaturen (wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise –30° oder niedriger ist) oder bei hohen Temperaturen (wenn die Temperatur der Brennstoffzelle beispielsweise 50°C oder höher ist. Daher kann die Sekundärzelle in manchen Fällen sofort nach dem Start der Brennstoffzelle überladen werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung schafft ein Brennstoffzellensystem, das eine Beschädigung einer Sekundärzelle durch Vermeiden der Überladung der Brennstoffzelle beim Starten des Brennstoffzellensystems beschränkt, und schafft außerdem ein Steuerverfahren für das Brennstoffzellensystem sowie ein Fahrzeug, das mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem. Dieses Brennstoffzellensystem weist auf: eine Brennstoffzelle, die Elektrizität über eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidierungsgas erzeugt; eine Sekundärzelle, die auf- und entladbar ist, und die mit elektrischer Leistung geladen wird, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird; einen Steuerabschnitt, der eine Elektrizitätsmenge, die beim Starten der Brennstoffzelle erzeugt wird, steuert; einen Spannungsanpassungsabschnitt, der die Sekundärzelle beim Starten der Brennstoffzelle mit überschüssiger elektrischer Leistung lädt und eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung anpasst; und einen Abschnitt zum Anpassen einer Sollspannung für einen Startzeitraum, der eine Sollspannung für einen Startzeitraum so einstellt, dass ein Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird. Der Steuerabschnitt steuert die Elektrizitätsmenge, die beim Starten der Brennstoffzelle erzeugt wird, so, dass die Sollspannung für den Startzeitraum erreicht wird.
  • Das Brennstoffzellensystem kann ferner aufweisen: einen Abschnitt zum Berechnen einer Ladeleistungsbeschränkung, der einen Ladeleistungs-Beschränkungswert Win der Sekundärzelle berechnet; und einen SOC-Berechnungsabschnitt, der einen Ladungszustand der Sekundärzelle berechnet, und der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum kann die Sollspannung für einen Startzeitraum auf Basis des Ladungsleistungs-Beschränkungswerts Win und des Ladungszustands einstellen.
  • Das Brennstoffzellensystem kann ferner aufweisen: einen Spannungswandler, der zwischen der Sekundärzelle und einem Verbraucher vorgesehen ist; und eine Antriebseinrichtung, die beim Bremsen eine vorgegebene regenerative elektrische Leistung ausgibt; einen Abschnitt zum Berechnen einer Spannung zum Beschränken einer regenerativen Leistung, der einen Sollwert V3 für eine Spannung zum Beschränken einer regenerativen Leistung der Antriebseinrichtung gemäß dem Ladeleistungs-Beschränkungswert Win berechnet, und der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum kann die Sollspannung für den Startzeitraum auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts Win, des Ladezustands und des Sollwerts für die Spannung zur Beschränkung der regenerativen Leistung anstellen.
  • Das Brennstoffzellensystem kann ferner aufweisen: einen ersten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen ersten Sollspannungswert V1 auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts Win berechnet; und einen zweiten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen zweiten Sollspannungswert V2 auf Basis des Ladezustands einstellt, und der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum kann den größten von den Sollspannungswerten V1, V2 und V3 als die Sollspannung für den Startzeitraum einstellen.
  • Das Brennstoffzellensystem kann ferner aufweisen: einen ersten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen ersten Sollspannungswert V1 auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts berechnet; einen zweiten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen zweiten Sollspannungswert auf Basis des Ladungszustands berechnet, und der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum kann als entweder den ersten Sollspannungswert oder den zweiten Sollspannungswert als Sollspannung für den Startzeitraum einstellen.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug. Dieses Fahrzeug weist eines der oben genannten Brennstoffzellensysteme auf.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem. Das Brennstoffzellensystem weist eine Brennstoffzelle, die Elektrizität über eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidierungsgas erzeugt, und eine Sekundärzelle auf, die auf- und entladen werden kann, und die mit elektrischer Leistung geladen wird, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird. Das Steuerverfahren für dieses Brennstoffzellensystem umfasst: Laden der Sekundärzelle mit überschüssiger elektrischer Leistung während des Startens der Brennstoffzelle und Anpassen der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung; Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum derart, dass ein Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird; und Steuern der Elektrizitätsmenge, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, derart, dass die Sollspannung für einen Startzeitraum erreicht wird.
  • Gemäß der Erfindung kann das Brennstoffzellensystem gestartet werden, während die Überladung der Sekundärzelle vermieden wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die oben beschriebenen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf begleitende Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
  • 1 eine Systemskizze eines Brennstoffzellensystems einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 ein Ablaufschema ist, das eine Steuerung zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum zeigt, die im Brennstoffzellensystem der Ausführungsform der Erfindung an einer Brennstoffzelle vorgenommen wird, während diese gestartet wird;
  • 3 ein Kennfeld ist, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladeleistungs-Beschränkungswert und einer Sollspannung V1 im Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 4 ein Kennfeld ist, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem SOC einer Sekundärzelle und einer Sollspannung V2 im Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
  • 5 ein Kennfeld ist, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladeleistungsbeschränkungswert und einer Sollspannung V3 in allen Bremsmodi im Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wie in 1 dargestellt, weist ein Brennstoffzellensystem 100, das in einem Elektrofahrzeug 200 eingebaut ist, auf: eine auf- und entladbare Sekundärzelle 12, einen Aufwärts-/Abwärtsspannungswandler 13, der die Spannung der Sekundärzelle 12 hebt oder senkt, einen Wechselrichter 14, der elektrische Gleichstromleistung des Aufwärts-/Abwärtsspanungswandlers 13 in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Leistung an einen Fahrmotor 15 liefert, und eine Brennstoffzelle 11. Dabei soll der Ausdruck „Elektrofahrzeug” in dieser Beschreibung einschließen: ein Hybrid/Elektromotor-Fahrzeug (Hybridfahrzeug (HV)), das einen Generator aufweist, der Elektrizität aufgrund von Regenerierung oder eines Antriebs durch einen Verbrennungsmotor erzeugt, und das auch einen Elektromotor aufweist, der mit elektrischer Leistung von einer Batterie arbeitet und Antriebsräder des Fahrzeugs antreibt, ein sogenanntes Elektromotor-Fahrzeug (Elektrofahrzeug (EV)), und ein Brennstoffzellen-Fahrzeug (Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV)).
  • Die Sekundärzelle 12 besteht aus einer auf- und entladbaren Lithiumionenbatterie oder dergleichen. Der Aufwärts-/Abwärtsspannungswandler 13 weist eine Vielzahl von Schaltelementen auf und erhöht eine Spannung, die von der Sekundärzelle 12 geliefert wird, auf eine niedrige Spannung oder eine hohe Spannung zur Verwendung beim Ansteuern eines Fahrmotors, durch Ein-/Aus-Betätigungen der Schaltelemente. Der Aufwärts-/Abwärtsspannungswandler 13 ist ein nicht-isolierter bidirektionaler Gleichstromwandler, dessen elektrischer Bezugsweg 32 mit sowohl einem minusseitigen elektrischen Weg 34 der Sekundärzelle als auch einem minusseitigen elektrischen Weg 39 des Wechselrichters 14 verbunden ist, und dessen primärseitiger elektrischer Weg 31 mit einem plusseitigen elektrischen Weg 33 der Sekundärzelle 12 verbunden ist, und dessen sekundärseitiger elektrischer Weg 35 mit einem plusseitigen elektrischen Weg 38 des Wechselrichters 14 verbunden ist. Außerdem sind der plusseitige elektrische Weg 33 und der minusseitige elektrische Weg 34 der Sekundärzelle 12 jeweils mit einem Systemrelais 25 versehen, das die Verbindung zwischen der Sekundärzelle 12 und einem Verbrauchersystem ein- und ausschaltet.
  • Die Brennstoffzelle 11 wird mit einem Wasserstoffgas, bei dem es sich um ein Brenngas handelt, und mit Luft, bei der es sich um ein Oxidierungsgas handelt, beliefert, und erzeugt elektrische Leistung über eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Wasserstoffgas und dem Sauerstoff in der Luft. In der Brennstoffzelle 11 wird das Wasserstoffgas von einem Hochdruck-Wasserstofftank 17 über ein Wasserstoffzufuhrventil 18 zu einer Brennstoffelektrode (Anode) geliefert, und die Luft wird von einem Luftkompressor 19 zu einer Oxidationselektrode (Kathode) geliefert. Ein plusseitiger elektrischer Weg 36 der Brennstoffzelle 11 ist über ein BZ-Relais 24 und eine Sperrdiode 23 mit dem sekundärseitigen elektrischen Weg des Aufwärts-/Abwärtsspannungswandlers 13 verbunden. Ein minusseitiger elektrischer Weg 37 der Brennstoffzelle 11 ist über ein anderes BZ-Relais 24 mit dem elektrischen Bezugsweg 32 des Aufwärts-/Abwärtsspannungswandlers 13 verbunden. Der sekundärseitige elektrische Weg 35 des Aufwärts-/Abwärtsspannungswandlers 13 ist mit dem plusseitigen elektrischen Weg 38 des Wechselrichters 14 verbunden, und der elektrische Bezugsweg 32 des Aufwärts-/Abwärtsspannungswandlers 13 ist mit dem minusseitigen elektrischen Weg 39 des Wechselrichters 14 verbunden. Der plusseitige elektrische Weg 36 und der minusseitige elektrische Weg 37 der Brennstoffzelle 11 sind über das BZ-Relais 24 mit dem plusseitigen elektrischen Weg 38 bzw. dem minusseitigen elektrischen Weg 39 des Wechselrichters verbunden. Die BZ-Relais 24 schalten die Verbindung zwischen dem Verbrauchersystem und der Brennstoffzelle 11 ein und aus. Wenn die BZ-Relais 24 geschlossen sind, ist die Brennstoffzelle 11 mit der Sekundärseite des Aufwärts-/Abwärtswandlers 13 verbunden, so dass die elektrische Leistung, die von der Brennstoffzelle 11 erzeugt wird, zusammen mit der sekundärseitigen elektrischen Leistung der Brennstoffzelle 12, die durch Anheben der Spannung der primärseitigen elektrischen Leistung der Brernnstoffzelle 12 erhalten wird, zum Wechselrichter geliefert wird, der dadurch den Fahrmotor 15 ansteuert, der Räder 60 antreibt. Dabei wird die Spannung der Brennstoffzelle 11 der Ausgangsspannung des Aufwärts-/Abwärtswandlers 13 und der Eingangsspannung des Wechselrichters 14 gleich. Außerdem wird die elektrische Leistung für den Luftkompressor 19 und Zubehör 16 der Brennstoffzelle 11, wie eine Kühlwasserpumpe, eine Wasserstoffpumpe usw. im Wesentlichen von der Spannung bereitgestellt, die von der Brennstoffzelle 11 erzeugt wird. Wenn die Brennstoffzelle 11 die erforderliche elektrische Leistung nicht erzeugen kann, wird die Sekundärzelle 12 als Ergänzungsquelle verwendet.
  • Ein primärseitiger Kondensator 20, der die primärseitige Spannung glättet, ist zwischen den plusseitigen elektrischen Weg 33 und den minusseitigen elektrischen Weg 34 der Sekundärzelle 12 geschaltet. Der primärseitige Kondensator 20 ist mit einem Spannungssensor 41 versehen, der die Spannung zwischen den beiden Enden des primärseitigen Kondensators 20 erfasst. Außerdem ist ein sekundärseitiger Kondensator 21, der die sekundärseitige Spannung glättet, zwischen dem plusseitigen elektrischen Weg 38 und dem minusseitigen elektrischen Weg 39 des Wechselrichters 14 vorgesehen. Der sekundärseitige Kondensator 21 ist mit einem Spannungssensor 42 versehen, der die Spannung zwischen den beiden Enden des sekundärseitigen Kondensators 21 erfasst, Die Spannung über dem primärseitigen Kondensator 20 ist eine primärseitige Spannung VL, bei der es sich um die Eingangsspannung des Aufwärts-/Abwärts-Spannungswandlers 13 handelt, und die Spannung über dem sekundärseitigen Kondensator 21 ist eine sekundärseitige Spannung VH, bei der es sich um die Ausgangsspannung des Aufwärts-/Abwärtswandlers 13 handelt. Außerdem ist ein Spannungssensor 43, der die Spannung der Brennstoffzelle 11 erfasst, zwischen dem plusseitigen elektrischen Weg 36 und dem minusseitigen elektrischen Weg 37 der Brennstoffzelle 11 vorgesehen. Ein Stromsensor 44, der den Ausgangsstrom von der Brennstoffzelle 11 erfasst, ist am plusseitigen elektrischen Weg 36 der Brennstoffzelle 11 vorgesehen.
  • Ein Steuerabschnitt 50 ist ein Computer, der eine CPU, die eine Signalverarbeitung durchführt, und einen Speicherabschnitt aufweist, der Programme und Steuerdaten speichert. Die Brennstoffzelle 11, der Luftkompressor 19, das Wasserstoff-Zufuhrventil 18, der Aufwärts-/Abwärtsspannungswandler 13, der Wechselrichter 14, der Fahrmotor 15, das Zubehör 16, das BZ-Relais 24 und das Systemrelais 25 sind mit dem Steuerabschnitt 50 verbunden und sind so aufgebaut, dass sie gemäß Befehlen vom Steuerabschnitt 50 arbeiten. Außerdem sind die Sekundärzelle 12, die Spannungssensoren 41 bis 43 und der Stromsensor 44 jeweils mit dem Steuerabschnitt 50 verbunden und so aufgebaut, dass der Zustand der Sekundärzelle 12 und Erfassungssignale der Spannungssensoren 41 bis 43 und vom Stromsensor 44 jeweils in den Steuerabschnitt 50 eingegeben werden. Das Elektrofahrzeug 200 ist mit einem Zündschlüssel 30 versehen, bei dem es sich um einen Schalter zum Starten und Stoppen des Brennstoffzellensystems 100 handelt. Der Zündschalter 30 ist mit dem Steuerabschnitt 50 verbunden und ist so aufgebaut, dass ein Ein/Aus-Signal des Zündschlüssels 30 in den Steuerabschnitt 50 eingegeben wird.
  • Im Brennstoffzellensystem 100, das zwei Arten von elektrischen Leistungsquellen aufweist, wie oben beschrieben, werden die elektrischen Ausgangsleistungen der beiden Zellen 11 und 12 während eines Normalbetriebs auf Basis einer Aufteilungsberechnung zum Aufteilen der elektrischen Leistung, die zum Antreiben des Fahrmotors 15 nötig ist, auf die elektrische Ausgangsleistung der Sekundärzelle 12 und die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 11 gesteuert. Die Leistungsaufteilungsberechnung wird auf Basis der Ausgangsstrom/Ausgangsspannungs-Kennlinie der Sekundärzelle durchgeführt. Jedoch dauert es nach dem Starten der Brennstoffzelle 11 etwas, bevor die Spannung der Brennstoffzelle 11 auf die Betriebsspannung gestiegen ist, und somit elektrische Leistung von der Brennstoffzelle 11 erzeugt werden kann. Daher wird in dem Elektrofahrzeug 200, das mit der Sekundärzelle 12 und der Brennstoffzelle 11 ausgestattet ist, ab dem Einschalten des Zündschalters 30 zum Starten des Elektrofahrzeugs 200 solange keine Leistungsaufteilungsberechnung durchgeführt, bis es möglich wird, elektrische Leistung durch die Brennstoffzelle 11 zu erzeugen, sondern der Befehlswert für die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle wird auf null gesetzt, und die elektrische Leistung von der Sekundärzelle 12 wird verwendet, um das Elektrofahrzeug 200 anzutreiben. Wenn das Starten der Brennstoffzelle 12 abgeschlossen ist, geht der Betrieb dann in einen Normalbetrieb über, während dem die Leistungsaufteilungsberechnung durchgeführt wird.
  • Wenn die Brennstoffzelle jedoch mehr elektrische Leistung erzeugt als vom Verbraucher benötigt, bevor das Starten der Brennstoffzelle 11 abgeschlossen ist (d. h. während des Startens der Brennstoffzelle 11), wird die überschüssige Menge an elektrischer Leistung in die Sekundärzelle 12 geladen, die im Elektrofahrzeug 200 vorgesehen ist. Üblicherweise weist die Sekundärzelle 12 genügend Ladungskapazität auf, damit die Sekundärzelle 12 im Wesentlichen in der Lage ist, die elektrische Leistung zu speichern, die die Brennstoffzelle beim Starten der Brennstoffzelle ausgibt. Jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Sekundärzelle 12 überladen wird, beispielsweise in dem Fall, dass die Sekundärzelle 12 im Lauf der Zeit gelitten hat, oder in dem Fall, dass die Sekundärzelle geladen wird, während ihr SOC (Ladungszustand) hoch ist.
  • Daher muss das Überladen der Sekundärzelle, das durch eine Ausgabe von Leistung durch die Brennstoffzelle während des Startens der Brennstoffzelle bewirkt wird, bevor die Erzeugung elektrischer Leistung durch die Brennstoffzelle zugelassen wird, vermieden werden. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Steuerabschnitt 50, der in 1 dargestellt ist, auf: einen (nicht dargestellten) Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum, der eine Sollspannung für einen Startzeitraum der Brennstoffzelle 11 so einstellt, dass ein Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird, und einen Spannungsanpassungsabschnitt (nicht dargestellt) zur Vermeidung des Überladungszustands der Sekundärzelle 12 durch Anpassen der Spannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung (OCV) und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung, wenn beim Starten der Brennstoffzelle überschüssige elektrische Leistung in die Sekundärzelle 12 geladen wird, und die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 11 von der Leerlaufspannung auf die Hochpotential-Vermeidungsspannung gesenkt wird. Wie in 1 dargestellt, steuert der Steuerabschnitt 50 die Menge an elektrischer Leistung, die beim Starten der Brennstoffzelle erzeugt wird, so, dass die Spannung der Brennstoffzelle der Sollspannung für den Startzeitraum, die vom Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum eingestellt wird, gleich wird, wodurch die Überladung der Brennstoffzelle 12, die durch deren Ladung mit überschüssiger Leistung bewirkt wird, vermieden wird. Zu dieser Zeit ist es bevorzugt, dass der Spannungsanpassungsabschnitt die Menge an elektrischer Leistung, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, so anpasst, dass die Spannung der Brennstoffzelle nicht unter die Sollspannung sinkt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die „Hochpotential-Vermeidungsspannung” eine vorgegebene Betriebsspannung bedeutet, die kleiner ist als die Leerlaufspannung, und die von der Brennstoffzelle erzeugt werden kann, so dass die Standzeit der Brennstoffzelle 11 zuverlässig aufrechterhalten werden kann.
  • In der Ausführungsform der Erfindung weist der Steuerabschnitt 50 auf: einen Abschnitt zum Berechnen eines Ladeleistungs-Beschränkungswerts (nicht dargestellt), der einen Ladeleistungs-Beschränkungswert Win für die Sekundärzelle 12 berechnet, und einen ersten Sollspannungs-Einstellungsabschnitt (nicht dargestellt), der einen Sollspannungswert V1 auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts Win berechnet. Der Ladeleistungs-Beschränkungswert wird beispielsweise anhand der folgenden Ausdrücke (1) und (2) berechnet: Win(t) = SWin(t) – KpX{IB(t) – Itag1(t)} – Kix{IB(t) – Itag2(t)}dt (1) wobei: Win(t) den Ladeleistungs-Beschränkungswert der Sekundärzelle zum Zeitpunkt t darstellt; SWin(t) einen Ladeleistungsbeschränkungs-Vorgabewert für die Sekundärzelle darstellt, der vorab eingestellt wird; Kp eine P-Term-Rückkopplungsverstärkung darstellt; Ki eine I-Term-Rückkopplungsverstärkung darstellt; Itag1(t) einen Strombeschränkungs-Sollwert im Zusammenhang mit der P-Term-Rückkopplungssteuerung darstellt; und IB(t) den Wert des elektrischen Stroms der Sekundärzelle zum Zeitpunkt t darstellt. Itag1(t) = Fp(Ilim'(t)) und Itag2(t) = Fi(Ilim'(t)) (2) wobei: Ilim'(t) auf Basis eines zuvor berechneten zulässigen Ladestromwerts Ilim(t – 1), der zuvor berechnet wird, oder auf Basis eines eingestellten zulässigen Ladestromwerts Ilim(0) ausschließlich für eine Anfangsberechnung berechnet wird.
  • In dieser Ausführungsform ist der erste Sollspannungs-Einstellabschnitt in der Lage, den Sollspannungswert V1 auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts Win mit Bezug auf ein Datenkennfeld, das vorab in einem Speicherabschnitt des Steuerabschnitts 50 erstellt wird, oder durch eine Berechnung auf Basis eines zuvor bestimmten Rechenausdrucks zu berechnen. Das Datenkennfeld kann vorab beispielsweise durch einen Test an wirklichen Geräten oder durch eine Simulation ermittelt werden. 3 ist ein Datenkennfeld, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladeleistungs-Beschränkungswert Win und der Sollspannung V1 in dem Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform der Erfindung darstellt. In 3 zeigt der Ladeleistungs-Beschränkungswert, der entlang der horizontalen Achse dargestellt ist, dass die Ladeleistung auf umso höhere Mengen beschränkt ist, je höher der Ladeleistungs-Beschränkungswert ist, und dass daher umso weniger Leistung geladen werden kann. Wenn der Ladeleistungs-Beschränkungswert Win größer als ein vorgegebener Wert W4 ist, d. h. sich rechts vom Wert W4 befindet, wird die Sollspannung V1 auf die Leerlaufspannung OCV gesteuert, so dass ein Laden der Sekundärzelle 12 verhindert wird. Somit wird ein Überladungszustand der Sekundärzelle 12 vermieden. Dagegen kann in dem Fall, wo der Ladeleistungs-Beschränkungswert Win kleiner ist als ein vorgegebener Wert W1, d. h. sich links vom Wert W1 befindet, und wo keine Beschränkung in Bezug auf die Ladung der Sekundärzelle 12 besteht, die Sollspannung V1 auf einen vorgegebenen Wert Va gesenkt werden, bei dem es sich um den Wert während eines Normalbetriebs handelt.
  • Der Steuerabschnitt 50 weist auch einen SOC-Berechnungsabschnitt (nicht dargestellt), der den Ladungszustand der Sekundärzelle 12 steuert, und einen zweiten Sollspannungs-Einstellabschnitt (nicht dargestellt) auf, der die Sollspannung V2 auf Basis des Ladungszustands berechnet. Der SOC-Berechnungsabschnitt empfängt Eingangssignale, die zum Berechnen des Ladungszustands der Sekundärzelle 12 nötig sind, beispielsweise eine Zwischenpolspannung vom Spannungssensor 41, der zwischen den Anschlüssen der Sekundärzelle 12 angeordnet ist, eine Lade-/Entladekapazität von einem Stromsensor (nicht dargestellt), der an einer Stromleitung befestigt ist, die mit einem Ausgangsanschluss der Sekundärzelle 12 verbunden ist, usw. Darm berechnet der SOC-Berechnungsabschnitt den Ladungszustand (SOC) der Sekundärzelle 12, beispielsweise durch Integrieren des Sekundärzellen-Stromwerts IB(t), der tatsächlich vom Stromsensor gemessen wird, oder durch Integrieren des ermittelten Stromwerts, der durch die tatsächlich gemessene Spannung korrigiert wird, und der Temperatur der Sekundärzelle.
  • In dieser Ausführungsform kann der zweite Sollspannungs-Einstellabschnitt einen Sollspannnngswert V2 auf Basis des Ladungszustand mit Bezug auf ein Datenkennfeld, das vorab im Speicherabschnitt im Steuerabschnitt 50 erstellt wird, oder über eine Berechnung auf Basis eines vorgegebenen Rechenausdrucks berechnen. Das Datenkennfeld kann vorab erstellt werden, beispielsweise durch einen Test an wirklichen Geräten oder durch eine Simulation. 4 ist ein Datenkennfeld, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladungszustand und der Sollspannung V2 des Brennstoffzellensystems dieser Ausführungsform der Erfindung darstellt. Üblicherweise ist der Ladungszustand der Brennstoffzelle 12 so ausgelegt, dass sein angemessener Bereich ein vorgegebener Bereich von beispielsweise 40% bis 80% oder 60% bis 75% ist, je nach den Ausführungsformen der Erfindung. In 4 ist die Sollspannung V2 so gesteuert, dass sie der Leerlaufspannung gleich ist, wenn der Ladungszustand größer ist als ein vorgegebener Wert S4, so dass die Ladung der Sekundärzelle 12 nicht zugelassen wird. Wenn dagegen der Ladungszustand niedriger ist als ein vorgegebener Wert S2, kann die Sollspannung V2 auf einen vorgegebenen Wert Va gesenkt werden, bei dem es sich um den Wert für die Zeit eines Normalbetriebs handelt.
  • Ferner kann der in 1 dargestellte Steuerabschnitt 50 auch mit einem (nicht dargestellten) Abschnitt zum Berechnen einer Spannung zur Beschränkung einer regenerativen Leistung ausgestattet sein, der eine Spannung V3 zur Beschränkung einer regenerativen Leistung berechnet, um die Ausgangsleistung des Fahrmotors 15, der als Antrieb dient, zu beschränken. Durch Steuern der von der Brennstoffzelle 11 erzeugten Elektrizitätsmenge auf Basis der Spannung V3 zur Beschränkung einer regenerativen Leistung kann die Höchstmenge an regenerativer elektrischer Leistung, die der Fahrmotor 15 ausgegeben kann, gemäß dem Ladeleistungs-Beschränkungswert Win beschränkt werden. Daher können selbst in dem Fall, dass die Menge der regenerativen elektrischen Leistung, die aufgrund eines Bremsens des Fahrmotors 15 erhalten wird, momentane Probleme in Bezug auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu beschränken, wie ein sogenanntes flüchtiges Drehmoment oder dergleichen, die durch Schwankungen des regenerativen Drehmoments des Fahrmotors 15 erzeugt werden, und außerdem kann die Überladung der Sekundärzelle 12 vermieden werden.
  • In dieser Ausführungsform kann der Abschnitt zum Berechnen einer Spannung zum Beschränken der regenerativen Leistung eine Sollspannung V3 für die Spannung zum Beschränken der regenerativen Leistung auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts Win und des Bremsmodus des Fahrmotors 15 mit Bezug auf ein Datenkennfeld, das vorab im Speicherabschnitt des Steuerabschnitts 50 erstellt wird, oder über eine Berechnung auf Basis eines vorgegebenen Rechenausdrucks berechnen. Das Datenkennfeld kann vorab ermittelt werden, beispielsweise durch einen Test an wirklichen Geräten oder durch eine Simulation. 5 ist ein Datenkennfeld, das ein Beispiel für Test an wirklichen Geräten oder eine Simulation zeigt. 5 ist ein Datenkennfeld, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladeleistungs-Beschränkungswert Win und der Sollspannung V3 des Brennstoffzellensystems in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt In 5 zeigt eine durchgezogene Linie D einen Brems- oder Fahrmodus, in dem die regenerative elektrische Leistung, die über das Bremsen erzielt wird, relativ klein ist. Dieser Brems- oder Fahrmodus wird im Allgemeinen als D-Bereich bezeichnet. Dagegen zeigt eine gestrichelte Linie B einen Brems- oder Fahrmodus, der im Allgemeinen als B-Bereich bezeichnet wird, in dem die regenerative elektrische Leistung, die durch ein Bremsen erhalten wird, einen größeren Umfang aufweist als im D-Bereich. Da der D-Bereich und der B-Bereich unterschiedliche Höchstwerte für die erhältliche Menge an regenerativer Leistung aufweisen, werden unterschiedliche Datenkennfelder gemäß dem Bremsmodus des Fahrmotors 15 verwendet, um den Sollspannungswert V3 gemäß dem Ladeleistungs-Beschränkungswert Win zu berechnen.
  • In dieser Ausführungsform kann der Ladeleistungs-Beschränkungswert Win, der von der horizontalen Linie in 3 und 5 dargestellt wird, vorab durch einen Wert korrigiert werden, der um eine marginale Menge an elektrischer Leistung kleiner ist als die maximale Ladeleistung der Sekundärzelle. Die marginale Menge an elektrischer Leistung kann auf geeignete Weise eingestellt werden, beispielsweise auf etwa mehrere Kilowatt, abhängig von beispielsweise der Steuerungsrate der Betriebsspannung der Brennstoffzelle 11. Der Ladeleistungs-Beschränkungswert Win, der von der horizontalen Linie in 5 dargestellt wird, kann auch unter Berücksichtigung der elektrischen Leistung korrigiert werden, die in einem System verbraucht wird, welches die Zubehöreinrichtungen 16 aufweist.
  • Ein Sollspannungs-Einstellabschnitt, der im Steuerabschnitt 50 vorgesehen ist, berechnet eine Sollspannung Vboot der Brennstoffzelle 11 für einen Startzeitraum auf Basis der Sollspannungswerte V1, V2 und V3, die erhalten werden wie oben beschrieben. Üblicherweise kann die Sollspannung Vboot gemäß dem größten von den Sollspannungswerten V1, V2 und V3 eingestellt werden. Falls die Berücksichtigung von Schwankungen des regenerativen Drehmoments nicht nötig ist, ist keine Berücksichtigung des Sollspannungswerts V3 nötig, und die Sollspannung Vboot kann gemäß dem größeren von den Sollspannungswerten V1 und V2 eingestellt werden.
  • Ein Betrieb des Brennstoffzellensystems 100, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird nun mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
  • Zuerst überprüft das System 100, ob der Zündschlüssel 30 auf EIN gestellt wurde oder nicht (S110). Wenn der Zündschlüssel 30 auf EIN steht, berechnet das System 100 den Ladeleistungs-Beschränkungswert Win(t) zum Zeitpunkt t der Eingabe (S112) durch den Abschnitt zum Berechnen eines Ladeleistungs-Beschränkungswerts, und berechnet den ersten Sollspannungswert V1 zum Zeitpunkt t auf Basis von Win(t) S114) durch den ersten Sollspannungs-Einstellabschnitt. Dagegen berechnet der SOC-Berechnungsabschnitt den Ladungszustand SOC(t) zur eingegebenen Zeit t (S116), und der zweite Sollspannungs-Einstellabschnitt berechnet den zweiten Sollspannungswert V2 zum Zeitpunkt t auf Basis des SOC(t) (S118).
  • Dann ermittelt das System 100 den Bremsmodus des Fahrmotors 15 (S120) und berechnet den Sollwert V3 der Spannung zum Beschränken einer regenerativen Leistung zur eingegebenen Zeit t (S122) auf Basis von Win(t) und des Bremsmodus anhand des Abschnitts zum Berechnen der Spannung zum Beschränken einer regenerativen Leistung.
  • Dann vergleicht der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für den Startzeitpunkt die Sollwerte V1, V2 und V3 und wählt den größten von den drei Werten aus, und stellt die Sollspannung Vboot für einen Steuerzeitraum zum Zeitpunkt t entsprechend ein (S124). Dann steuert der Spannungsanpassungsabschnitt die Menge an elektrischer Leistung, die durch die Brennstoffzelle erzeugt wird, durch Anpassen der Betriebsspannung der Brennstoffzelle 11 zwischen der Leerlaufspannung und der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf Basis der vorherigen Sollspannung Vboot für einen Startzeitraum während eines Zeitraums von der Verbindung des FC-Relais 24 der Brennstoffzelle bis zur Zulassung einer Erzeugung elektrischer Leistung der Brennstoffzelle (S126).
  • Sobald die Betriebsspannung der Brennstoffzelle 11 die Sollspannung Vboot für den Startzeitraum erreicht, bestimmt das System 100, ob das Starten der Brennstoffzelle abgeschlossen wurde oder nicht (S128). Der in 2 dargestellte Betrieb wird wiederholt durchgeführt, bis das Starten der Brennstoffzelle 11 abgeschlossen ist. Beim Starten der Brennstoffzelle 11 wird die Menge an elektrischer Leistung, die von der Brennstoffzelle 11 erzeugt wird, angepasst, während der Bremsmodus des Fahrmotors 15 gemäß dem Ladungszustand der Sekundärzelle 12 beobachtet wird, und auch nach Bedarf. Daher wird der Überladungszustand der Sekundärzelle 11 vermieden, und das regenerative Drehmoment des Fahrmotors 15 wird ebenfalls gesichert.
  • Die Erfindung kann auf verschiedene Brennstoffzellensysteme angewendet werden, und kann beispielsweise auf Brennstoffzellensysteme angewendet werden, die in Fahrzeugen usw. eingebaut werden.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sei klargestellt, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Bauweisen beschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken. Außerdem sind zwar die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Beispielskombinationen und -bauweisen beschrieben, aber andere Kombinationen und Bauweisen, einschließlich von mehr, weniger oder nur einem einzigen Element, sind ebenfalls im Bereich der beigefügten Ansprüche eingeschlossen.
  • 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 2007-26891 A [0003, 0004]

Claims (8)

  1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle, die über eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidierungsgas Elektrizität erzeugt; eine Sekundärzelle, die auf- und entladen werden kann, und die mit elektrischer Leistung aufgeladen wird, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird; einen Steuerabschnitt, der eine Elektrizitätsmenge, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, steuert; einen Spannungsanpassungsabschnitt, der die Sekundärzelle während des Startens der Brennstoffzelle mit überschüssiger elektrischer Leistung lädt, und der eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung anpasst; und einen Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum, der eine Sollspannung für einen Startzeitraum so einstellt, dass ein Überladungszustand der Brennstoffzelle vermieden wird, wobei der Steuerabschnitt die Elektrizitätsmenge, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, so steuert, dass die Sollspannung für den Startzeitraum erreicht wird.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Abschnitt zum Berechnen eines Ladeleistungs-Beschränkungswerts, der einen Ladeleistungs-Beschränkungswert für die Sekundärzelle berechnet; und einen SOC-Berechnungsabschnitt, der einen Ladungszustand der Sekundärzelle berechnet, wobei der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum die Sollspannung für den Startzeitraum auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts und des Ladungszustands einstellt.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, ferner aufweisend: einen Spannungswandler, der zwischen der Sekundärzelle und einem Verbraucher vorgesehen ist; und eine Antriebseinrichtung, die beim Bremsen eine vorgegebene regenerative elektrische Leistung ausgibt; einen Abschnitt zum Berechnen einer Spannung zum Beschränken einer regenerativen Leistung, der einen Sollwert für eine Spannung zum Beschränken der regenerativen Leistung berechnet, um die von der Antriebseinrichtung ausgegebene Leistung gemäß dem Ladeleistungs-Beschränkungswert zu beschränken, wobei der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum die Sollspannung für den Startzeitraum auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts, des Ladungszustands und des Sollwerts für die Spannung zum Beschränken der regenerativen Leistung einstellt.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, ferner aufweisend: einen ersten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen ersten Sollspannungswert auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts berechnet; und einen zweiten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen zweiten Sollspannungswert auf Basis des Ladungszustands berechnet, wobei der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum vom Sollwert für die Spannung zum Beschränken der regenerativen Leistung, vom ersten Sollspannungswert und vom zweiten Sollspannungswert den größten Wert als die Sollspannung für den Startzeitraum einstellt.
  5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, ferner aufweisend: einen ersten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen ersten Sollspannungswert auf Basis des Ladeleistungs-Beschränkungswerts einstellt; einen zweiten Sollspannungs-Einstellabschnitt, der einen zweiten Sollspannungswert auf Basis des Ladungszustands berechnet, wobei der Abschnitt zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum einen größeren von den ersten und zweiten Sollspannungswerten als Sollspannung für den Startzeitraum einstellt.
  6. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle, die Elektrizität über eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidierungsgas erzeugt; eine Sekundärzelle, die auf- und entladen werden kann, und die mit elektrischer Leistung aufgeladen wird, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird; einen Spannungsanpassungsabschnitt, der die Sekundärzelle während des Startens der Brennstoffzelle mit überschüssiger elektrischer Leistung lädt, und der die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung anpasst; ein Mittel zum Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum, das eine Sollspannung für einen Startzeitraum so einstellt, dass ein Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird; und wobei der Steuerabschnitt die Elektrizitätsmenge, die während des Startens der Brennstoffzelle erzeugt wird, so einstellt, dass die Sollspannung für den Startzeitraum erreicht wird.
  7. Fahrzeug mit dem Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem, das eine Brennstoffzelle, die Elektrizität über eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidierungsgas erzeugt, und eine Sekundärzelle aufweist, die auf- und entladen werden kann und die mit elektrischer Leistung aufgeladen wird, die von der Brennstoffzelle ausgegeben wird, wobei das Steuerverfahren umfasst: Laden der Sekundärzelle mit überschüssiger elektrischer Leistung während eines Startens der Brennstoffzelle, und Anpassen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle zwischen einer Leerlaufspannung und einer Hochpotential-Vermeidungsspannung; Einstellen einer Sollspannung für einen Startzeitraum so, dass ein Überladungszustand der Sekundärzelle vermieden wird; und Steuern der Elektrizitätsmenge, die beim Starten der Brennstoffzelle erzeugt wird, so, dass die Sollspannung für den Startzeitraum erreicht wird.
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