DE112010002093T5 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem unterdrückt die Verschlechterung einer Elektrolyt-Membran einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem enthält eine Einheit 71 zum Berechnen einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle unter Verwendung einer Temperatur der Brennstoffzelle 2 und eines Wassergehalts der Brennstoffzelle 2; und eine Antriebssteuereinheit 72 zum Steuern eines Antriebs der Kühlwasserpumpe 54 unter Verwendung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle und der durch die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit. Die Antriebssteuereinheit 72 steuert den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 derart, dass eine Zirkulationsmenge des Kühlwassers verringert wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle 2 kleiner als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist, und steuert den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 derart, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle 2 gleich oder größer als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
  • Stand der Technik
  • Eine Brennstoffzelle erzeugt durch eine elektrochemische Reaktion eines Oxidationsgases und eines Brenngases elektrische Leistung, und erzeugt ferner Wasser. Wasser gefriert bei oder unter dem Gefrierpunkt. Somit gefriert das Produktwasser, wenn die Temperatur innerhalb der Brennstoffzelle bei oder unter dem Gefrierpunkt ist. Wenn das Brennstoffzellensystem in kalten Bereichen, etc. in Betrieb genommen wird, ist es daher erforderlich, das Produktwasser an einem Gefrieren innerhalb der Brennstoffzelle zu hindern, bis die Brennstoffzelle aufgewärmt ist.
  • Das nachstehende Patentdokument 1 offenbart eine Technik zu einer Erhöhung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle, wenn die Brennstoffzelle bei einer niedrigen Temperatur in Betrieb genommen wird, durch Stoppen einer Kühlwasserpumpe, wenn die Temperatur innerhalb der Brennstoffzelle 0°C oder niedriger ist, wodurch das Produktwasser an einem Gefrieren gehindert wird.
  • Dokumente zum Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-36874
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn die Kühlwasserpumpe gestoppt wird, stoppt die Zirkulation des Kühlwassers, und somit verringert sich die Wärmeübertragung von dem wärmeerzeugenden Abschnitt innerhalb der Brennstoffzelle und es kann sich auf einfache Weise ein konzentrierter bzw. verengter Abschnitt für eine Leistungserzeugung ausbilden. Wenn der konzentrierte Abschnitt der Leistungserzeugung ausgebildet wird, kann sich eine Elektrolyt-Membran der Brennstoffzelle verschlechtern.
  • Die vorliegende Erfindung dient zum Überwinden der Probleme durch den vorstehend beschriebenen Stand der Technik und deren Aufgabe ist es, ein Brennstoffzellensystem vorzuschlagen, das geeignet ist, die Verschlechterung der Elektrolyt-Membran der Brennstoffzelle zu verhindern.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Um das vorstehende Problem zu lösen, enthält das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzelle, zu der ein Reaktionsgas zugeführt wird und die durch eine elektrochemische Reaktion des Reaktionsgases elektrische Leistung erzeugt; einen Kühlwasserzirkulationsströmungsweg zum Zirkulieren und Zuführen von Kühlwasser zur Brennstoffzelle; eine Kühlwasserpumpe, die das Kühlwasser im Kühlwasserzirkulationsströmungsweg zirkuliert; und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Antriebs der Kühlwasserpumpe entsprechend einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle während einer Inbetriebnahme bei einer niedrigen Temperatur.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Antrieb der Kühlwasserpumpe entsprechend der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle während einer Inbetriebnahme bei einer niedrigen Temperatur gesteuert werden. Dementsprechend kann z. B., selbst wenn die Brennstoffzelle bei einer niedrigeren Temperatur bei oder unter dem Gefrierpunkt in Betrieb genommen wird, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht werden, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle hoch ist. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, bei der die Zirkulationsmenge des Kühlwassers nicht ausreicht, was zur Ausbildung eines konzentrierten bzw. begrenzten Abschnitts der Leistungserzeugung führt.
  • Bei dem vorstehenden Brennstoffzellensystem kann die genannte Steuereinrichtung enthalten: eine Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle unter Verwendung einer Temperatur der Brennstoffzelle und eines Wassergehalts der Brennstoffzelle, und eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern eines Antriebs der Kühlwasserpumpe unter Verwendung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle und der durch die Einrichtung zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit.
  • Dies ermöglicht die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit entsprechend der Temperatur und des Wassergehalts der Brennstoffzelle zu berechnen, und den Antrieb der Kühlwasserpumpe entsprechend der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zu steuern. Dadurch kann die Zirkulationsmenge des Kühlwassers, das zum Verhindern der Verschlechterung der in der Brennstoffzelle enthaltenen Elektrolyt-Membran erforderlich ist, geeignet gesteuert werden.
  • Bei dem vorstehenden Brennstoffzellensystem kann die Antriebssteuereinrichtung den Antrieb der Kühlwasserpumpe derart steuern, dass eine Zirkulationsmenge des Kühlwassers verringert wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle kleiner als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist, und den Antrieb der Kühlwasserpumpe auch derart steuern, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle gleich oder größer als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist.
  • Dies ermöglicht es, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers auf einfache Weise zu steuern.
  • Bei dem vorstehenden Brennstoffzellensystem kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle unter Verwendung der Temperatur der Brennstoffzelle und eines Wassergehalts der Brennstoffzelle, und eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Antriebs der Kühlwasserpumpe entsprechend einer Zirkulationsmenge des Kühlwassers enthalten, die unter Verwendung der durch die Einrichtung zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet wird.
  • Dies ermöglicht die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit entsprechend der Temperatur und des Wassergehalts der Brennstoffzelle zu berechnen, und den Antrieb der Kühlwasserpumpe entsprechend dieser Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zu steuern. Dadurch kann die Zirkulationsmenge des Kühlwassers, das zum Verhindern der Verschlechterung der in der Brennstoffzelle enthaltenen Elektrolyt-Membran erforderlich ist, geeignet gesteuert werden.
  • Das vorstehende Brennstoffzellensystem kann ferner eine Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Zirkulationsmenge zum Berechnen der Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers unter Verwendung der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit aufweisen, wobei die Antriebssteuereinrichtung ein Antriebs- bzw. Ansteuermaß der Kühlwasserpumpe entsprechend der Soll-Zirkulationsmenge steuert.
  • Dies ermöglicht es, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers genauer zu steuern.
  • Bei dem vorstehenden Brennstoffzellensystem kann die Antriebssteuereinrichtung die Kühlwasserpumpe stoppen, wenn ein durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltener Wert gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist.
  • Dies ermöglicht es, die Temperatur der Brennstoffzelle schnell zu erhöhen, da die Kühlwasserpumpe gestoppt werden kann, wenn der Unterschied zwischen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist.
  • Bei dem vorstehenden Brennstoffzellensystem kann die Antriebssteuereinrichtung die Kühlwasserpumpe antreiben, wenn der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der ein Wert ist, welcher gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  • Dies ermöglicht es, das Innere der Brennstoffzelle mit ansteigender Temperatur zu kühlen und dadurch die Ausbildung eines konzentrierten Abschnitts der Leistungserzeugung zu unterdrücken, da die Kühlwasserpumpe erneut angetrieben werden kann, wenn sich der Unterschied zwischen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit auf einen zweiten Schwellenwert oder niedriger verringert.
  • Das vorstehende Brennstoffzellensystem kann ferner einen Temperatursensor aufweisen, der am Kühlwasserzirkulationsströmungsweg vorgesehen ist und die Temperatur des Kühlwassers misst, wobei die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzelle in einer Niedertemperaturaktivierung vorliegt, wenn die durch den Temperatursensor während der Inbetriebnahme der Brennstoffzelle erfasste Temperatur gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Niedertemperatur-Schwellenwert ist.
  • Auswirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Verschlechterung der Elektrolyt-Membran der Brennstoffzelle unterdrückt bzw. vermieden werden.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, welches schematisch ein Brennstoffzellensystem einer Ausführungsform darstellt.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ablaufes eines (ersten) Antriebssteuerprozesses einer Kühlwasserpumpe.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ablaufes eines (zweiten) Antriebssteuerprozesses einer Kühlwasserpumpe.
  • 4 zeigt ein Diagramm, welches eine funktionale Konfiguration einer Steuereinheit in einer Abwandlung darstellt.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • Die bevorzugten Ausführungsformen eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Jede Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung als ein fahrzeugseitiges Leistungserzeugungssystem für ein Brennstoffzellenhybridfahrzeug (fuel cell hybrid vehicle FCHV) verwendet wird. Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch bei verschiedenen mobilen Objekten (z. B. Roboter, Schiffe und Flugzeuge) anderer Art als bei Brennstoffzellenhybridfahrzeugen sowie außerdem für stationäre Leistungserzeugungssysteme angewandt werden, die als Leistungserzeugungsanlagen für Bauwerke (Häuser, Gebäude, usw.) verwendet werden.
  • Zunächst wird die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems einer Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, welches schematisch das Brennstoffzellensystem in einer Ausführungsform darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, enthält das Brennstoffzellensystem 1: eine Brennstoffzelle 2, zu der ein Oxidationsgas und ein Brenngas als Reaktionsgase zugeführt werden und durch eine elektrochemische Reaktion elektrische Leistung erzeugen, ein Oxidationsgasleitungssystem 3, das Luft als Oxidationsgas der Brennstoffzelle 2 zuführt; ein Brennstoffgasleitungssystem 4, das Wasserstoff als Brenngas zur Brennstoffzelle 2 zuführt, ein Kühlsystem 5, das Kühlwasser zur Brennstoffzelle 2 zuführt und zirkulieren lässt, ein elektrisches Leistungssystem 6, das eine elektrische Leistung des Systems lädt und entlädt, und eine Steuereinheit 7 (Steuereinrichtung), die zentral das gesamte System steuert.
  • Die Brennstoffzelle 2 ist z. B. eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle und weist einen Stapelaufbau (Zellenstapelkörper) auf, in dem eine Menge an Einheitszellen gestapelt sind. Die Brennstoffzellen weisen jeweils eine Kathode (Luftelektrode) auf einer Oberfläche eines von einer Ionenaustauschmembran gebildeten Elektrolyts und eine Anode (Brennstoffelektrode) auf der anderen Oberfläche des Elektrolyten auf. Die Einheitszelle enthält ferner ein Paar von Separatoren, die dazwischen die Anode und Kathode sandwichartig aufnehmen. Bei dieser Konfiguration wird das Brenngas zu einem Brenngasströmungsweg in einem Separator zugeführt, während das Oxidationsgas zu einem Oxidationsgasströmungsweg in dem anderen Separator zugeführt wird, und diese Reaktionsgase reagieren chemisch miteinander, um elektrische Leistung zu erzeugen. Die Brennstoffzelle 2 enthält einen Spannungssensor V, der eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle erfasst, und einen Stromsensor A, der einen Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 2 erfasst.
  • Das Oxidationsgasleitungssystem 3 enthält: einen Kompressor 31, der die durch einen Filter eingeführte Luft komprimiert und die komprimierte Luft als Oxidationsgas abgibt, einen Oxidationsgaszuführströmungsweg 32 zum Zuführen des Oxidationsabgabegases zur Brennstoffzelle 2, und einen Auslassströmungsweg 33 des Oxidationsabgases zum Abgeben des von der Brennstoffzelle 2 abgegeben Oxidationsabgabegases. Der Auslassströmungsweg 33 für das Oxidationsabgabegas ist mit einem Luftrückschlagventil 34 versehen, das den Druck des Oxidationsgases in der Brennstoffzelle 2 regelt.
  • Das Brennstoffgasleitungssystem 4 enthält: einen als Brennstoffzuführquelle, die Brennstoffgas mit einem hohen Druck speichert, dienenden Treibstofftank bzw. Brennstofftank 40, einen Brennstoffgaszuführströmungsweg 41 zum Zuführen des Brennstoffgases im Brennstofftank 40 zur Brennstoffzelle 2, und einen Brennstoffzirkulationsströmurgsweg 42 zum Zurückführen eines von der Brennstoffzelle 2 zu dem Brennstoffgaszuführströmungsweg 41 abgegebenen Brennstoffabgabegases. Der Brennstoffgaszuführströmungsweg 41 ist mit einem Druckregulierungsventil 43 versehen, das den Druck des Brennstoffgases auf einen voreingestellten Sekundärdruck regelt, und der Brennstoffzirkulationsströmungsweg 42 ist mit einer Brennstoffpumpe 44 versehen, die das Brennstoffabgabegas in den Brennstoffzirkulationsströmungsweg 42 unter Druck setzt und das Brennstoffgas in Richtung des Brennstoffgaszuführströmungswegs 41 sendet bzw. ausgibt.
  • Das Kühlsystem 5 enthält: einen Kühler 51 und ein Kühlergebläse 52, welches das Kühlwasser kühlt, einen Kühlwasserzirkulationsströmungsweg 53 zum Zirkulieren und Zuführen des Kühlwassers zur Brennstoffzelle 2 und den Kühler 51, und eine Kühlwasserpumpe 54, die das Kühlwasser in dem Kühlwasserzirkulationsströmungsweg 53 zirkuliert. Die Auslassseite der Brennstoffzelle 2 des Kühlwasserzirkulationsströmungsweges 53 ist mit einem Temperatursensor T1 versehen, der die Temperatur des von der Brennstoffzelle 2 ausgegebenen Kühlwassers erfasst, und die Einlassseite der Brennstoffzelle 2 des Kühlwasserzirkulationsströmungsweges 53 ist mit einem Temperatursensor 12 versehen, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst, das in die Brennstoffzelle 2 strömt.
  • Das elektrische Leistungssystem 6 enthält: einen Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler 61, eine Batterie 62, die eine Sekundärbatterie ist, einen Traktionsinverter bzw. Traktionswechselrichter 63, einen Traktionsmotor bzw. Antriebsmotor 64, und verschiedene Zusatzinverter, die nicht gezeigt sind. Der DC/DC-Wandler 61 ist ein Gleichstromspannungswandler, der aufweist: eine Funktion einer Regelung einer Gleichstromspannungseingabe von der Batterie 62 und einer Ausgabe der geregelten Spannung zu dem Traktionsinverter 63, und eine Funktion einer Regelung einer Gleichstromspannungseingabe von der Brennstoffzelle 2 oder dem Traktionsmotor 64 und einer Ausgabe der geregelten Spannung zur Batterie 62.
  • Die Batterie 62 enthält gestapelte Batteriezellen und sieht eine gewisse Hochspannung als eine Anschlussspannung vor, wobei die Batterie 62 in der Lage ist, mit Überschussleistung geladen zu werden und mit elektrischer Leistung auf eine zusätzliche Weise unter der Steuerung eines Batteriecomputers (nicht gezeigt) versorgt zu werden. Der Traktionsinverter 63 wandelt einen Gleichstrom zu einem Drei-Phasen-Wechselstrom um und führt den Drei-Phasen-Wechselstrom zu dem Traktionsmotor 64 zu. Der Traktionsmotor 64 ist z. B. ein Drei-Phasen-Wechselstrommotor, der als Hauptleistungsquelle z. B. für ein mit dem Brennstoffzellensystem 1 ausgestattetes Brennstoffzellenhybridfahrzeug dient. Die Zusatzinverter sind elektrische Motorsteuereinheiten, die den Antrieb von jeweiligen Motoren steuern, und die Zusatzinverter wandeln einen Gleichstrom zu einem Drei-Phasen-Wechselstrom um und führen den Drei-Phasen-Wechselstrom zu den jeweiligen Motoren zu.
  • Die Steuereinheit 7 erfasst das Betrag der Bedienung eines Beschleunigungsteils (ein Gaspedal), das in einem Brennstoffzellenhybridfahrzeug vorgesehen ist, erhält Steuerinformationen, wie z. B. einen Beschleunigungsanforderungswert (z. B. den Betrag der Leistungserzeugung, der von leistungskonsumierenden Vorrichtungen, wie z. B. dem Traktionsmotor 64, erforderlich ist), und steuert den Betreib von verschiedenen Geräten in dem System. Die Beispiele der leistungskonsumierenden Vorrichtungen können zusätzlich zu dem Traktionsmotor 64 Zusatzvorrichtungen enthalten, die zum Betreiben der Brennstoffzelle 2 (z. B. Motoren für den Kompressor 31, Brennstoffpumpe 44, Kühlwasserpumpe 54 und Kühllüfter 52, usw.) erforderlich sind, Aktuatoren, die in verschiedenen Vorrichtungen zum Fahren des Fahrzeuges relevant sind (z. B. ein Drehzahlveränderungsgetriebe, eine Radsteuervorrichtung, ein Lenkgetriebe und eine Aufhängung), und eine Klimaanlagenvorrichtung (Klimaanlage), Lichtausstattung, Audiosystem, usw., welche in einem Fahrgastraum vorgesehen sind.
  • Die Steuereinheit 7 enthält physikalisch z. B. eine CPU, einen Speicher 70 und eine Eingabe-Ausgabe Schnittstelle. Der Speicher 70 enthält z. B. einen ROM, der ein Steuerprogramm speichert, und Steuerdaten, die durch die CPU verarbeitet werden, und einen RAM, die im Wesentlichen als verschiedene Arbeitsbereiche zur Steuerverarbeitung verwendet werden. Diese Elemente sind mittels eines Busses miteinander verbunden. Die Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle ist mit verschiedenen Sensoren, wie z. B. den Temperatursensoren T1 und T2, sowie verschiedenen Antrieben z. B. zum Antreiben der Kühlwasserpumpe 54, usw. verbunden.
  • Die CPU erhält Erfassungsergebnisse in den jeweiligen Sensoren mittels der Eingabe-Ausgabe Schnittstellen und verarbeitet die erhaltenen Erfassungsergebnisse unter Verwendung von verschiedenen Typen von Daten im RAM in Übereinstimmung mit dem im ROM gespeicherten Steuerprogramm, wodurch der Steuerprozess der Kühlwasserpumpe, der nachfolgend beschrieben wird, ausgeführt wird. Die CPU gibt Steuersignale an verschiedene Treiber bzw. Ansteuereinrichtungen mittels den Eingabe-Ausgabe-Schnittstellen aus, wodurch das komplette Brennstoffzellensystem 1 gesteuert wird.
  • Die Steuereinheit 7 enthält funktional: eine Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit (Einrichtung zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit), und eine Antriebssteuereinheit 72 (Antriebssteuereinrichtung). Der Speicher 70 der Steuereinheit 7 speichert verschiedene Kennfelder, die auf die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und die Antriebssteuereinheit 72 verweisen.
  • Die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle 2. Die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kann z. B. unter Verwendung der Temperatur der Brennstoffzelle 2 berechnet werden. Insbesondere kann die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit durch Erhalten von Werten des Temperatursensors T1 für jedes vorbestimmte Intervall berechnet werden und den Grad der Veränderung berechnen.
  • Die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kann z. B. unter Verwendung des Wassergehalts der Brennstoffzelle und der Temperatur der Brennstoffzelle berechnet werden. Insbesondere kann die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit z. B. durch Bezugnahme auf die Kennfelder berechnet werden, die den Wassergehalt der Brennstoffzelle mit der Soll-Druckanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle für jede Temperatur der Brennstoffzelle verbinden und das Ergebnis speichern.
  • Die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, die in dem Kennfeld gespeichert ist, wird niedriger eingestellt, wenn sich der Wassergehalt der Brennstoffzelle verringert, und höher eingestellt, wenn sich der Wassergehalt der Brennstoffzelle erhöht, und wird niedriger eingestellt, wenn sich die Temperatur der Brennstoffzelle erhöht, und höher eingestellt, wenn sich die Temperatur der Brennstoffzelle verringert. Das bedeutet, da die Möglichkeit des Gefrierens des Produktwassers gering ist, wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle klein und die Temperatur der Brennstoffzelle hoch ist, wird die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit verringert, um die Betriebseffizienz zu verbessern. Andererseits wird, da die Möglichkeit des Gefrierens des Produktwassers hoch ist, wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle hoch ist und die Temperatur der Brennstoffzelle gering ist, die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhöht, um die Temperatur rasch zu erhöhen.
  • Ein Wert des Temperatursensors T1 kann z. B. als die Temperatur der Brennstoffzelle verwendet werden, die verwendet wird, wenn die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet wird. Der Wassergehalt der Brennstoffzelle, der verwendet wird, wenn die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet wird, kann z. B. unter Verwendung des integrierten Werts des Ausgabestroms der Brennstoffzelle 2 berechnet werden. Insbesondere wird die nachfolgende Formel 1 verwendet, um die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zu berechnen.
  • [Formel 1]
    • h = h0 + ΣIFC × a Formel 1
  • Das h ist in der vorstehenden Formel 1 der Wassergehalt der Brennstoffzelle, h0 ist der Anfangswert des Wassergehalts, IFC ist der Ausgabestrom der Brennstoffzelle und a ist der Umwandlungsfaktor.
  • Der Anfangswert h0 der vorstehenden Formel 1 kann, wenn die Brennstoffzelle 2 gestartet wird, die Impedanz der Brennstoffzelle 2 verwenden, die gemessen wird, wenn die Brennstoffzelle 2 zuletzt beendet bzw. abgeschaltet wurde. Andererseits kann, wenn der normale Betrieb nach ausgesetztem Betrieb der Brennstoffzelle neu gestartet wird, das Wassersaldo bzw. die Wasserbilanz in der Brennstoffzelle 2, die während dem vorherigen normalen Betrieb berechnet wurde, als Anfangswert h0 der vorstehenden Formel 1 verwendet werden. Die Wasserbilanz der Brennstoffzelle 2 kann durch Subtrahieren des Wassergehalts, der als Wasserdampf durch das zu der Brennstoffzelle 2 zugeführte Oxidationsgas abgeführt wird, von dem durch die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 2 erzeugten Wassergehalt berechnet werden.
  • Durch Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit unter Verwendung des Wassergehalts der Brennstoffzelle 2 und der Temperatur der Brennstoffzelle 2 kann die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Zustand der Brennstoffzelle bestimmt werden, der durch die Temperatur und dem Wassergehalt der Brennstoffzelle 2 beeinflusst wird. Somit ist es möglich, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers geeignet bzw. passend zu steuern, das zum Verhindern der Verschlechterung der in der Brennstoffzelle 2 enthaltenen Elektrolyt-Membran erforderlich ist.
  • Die Antriebssteuereinheit 72 steuert den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 in Übereinstimmung mit der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der durch die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Temperaturanstiegsgeschwindigkeit. Wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kleiner als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist, steuert die Antriebssteuereinheit 72 den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 insbesondere derart, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers verringert wird, und wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit gleich oder größer als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist, wird der Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 derart gesteuert, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht wird.
  • Durch Steuern des Antriebs der Kühlwasserpumpe 54 auf diese Weise, z. B. wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle klein und die Temperatur der Brennstoffzelle hoch ist, kann die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit durch die vorstehende Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit niedrig gehalten werden. Dadurch überschreitet die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, und es ist möglich, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers zu erhöhen. Dies ermöglicht es die Bildung eines konzentrierten Abschnitts der Leistungserzeugung, der auf einfache Weise auftritt, wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle klein und die Temperatur der Brennstoffzelle hoch ist, zu unterdrücken. Wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle groß und die Temperatur der Brennstoffzelle niedrig ist, kann die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit andererseits durch die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit weit erhöht werden. Dadurch fällt die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit unter die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, und es ist möglich, die Zirkulationsmenge des Kühlwassers zu verringern und den Temperaturanstieg zu priorisieren. Dies ermöglicht es das Gefrieren des Produktwassers, das auf einfache Weise auftritt, wenn der Wassergehalt der Brennstoffzelle hoch und die Temperatur der Brennstoffzelle niedrig ist, zu unterdrücken.
  • Wenn der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder größer als ein erster Schwellenwert ist, stoppt die Antriebssteuereinheit 72 die Kühlwasserpumpe 54. Der erste Schwellenwert ist ein Bestimmungswert zum Bestimmen, ob die Kühlwasserpumpe stoppt oder nicht, um den Temperaturanstieg der Brennstoffzelle 2 zu beschleunigen. Demgemäß kann z. B., wenn der Unterschied zwischen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berücksichtigt wird, der erste Schwellenwert als ein Begrenzungswert zum Bestimmen eingestellt werden, der wirksamer ist, um die Kühlwasserpumpe 54 zu stoppen und den Temperaturanstieg der Brennstoffzelle eher zu priorisieren, als der Antrieb des Kühlwassers 54. Dies ermöglicht einen raschen Anstieg der Temperatur der Brennstoffzelle 2, da die Kühlwasserpumpe 54 gestoppt werden kann, wenn der Unterschied zwischen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist.
  • Wenn der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, steuert bzw. treibt die Antriebssteuereinheit 72 die Kühlwasserpumpe 54 an. Der zweite Schwellenwert kann als ein Wert eingestellt werden, der gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert ist. Dies ermöglicht es dem Inneren der Brennstoffzelle 2 mit einer zunehmenden Temperatur gekühlt zu werden, und die Bildung eines konzentrierten Abschnitts der Leistungserzeugung kann unterdrückt werden, da die Kühlwasserpumpe 54 erneut angetrieben wird, wenn der Unterschied zwischen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit auf den zweiten Schwellenwert oder niedriger verringert wird.
  • Es wird bevorzugt, dass der zweite Schwellenwert als ein kleinerer Wert als der erste Schwellenwert eingestellt wird. Wenn der zweite Schwellenwert als der gleiche Wert als der erste Schwellenwert eingestellt wird, würde die Kühlwasserpumpe 54 sonst häufig das Stoppen/Antreiben der Kühlwasserpumpe 54 wiederholen, wenn sich die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit nahe des Schwellenwertes verändert. Dadurch kann das Einstellen des zweiten Schwellenwertes auf einen Wert, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, eine häufige Wiederholung eines Ansteuerns zum Stoppen und Antreiben der Kühlwasserpumpe 54 verhindern.
  • Als Nächstes wird ein (erster) Antriebssteuerprozess einer Kühlwasserpumpe, der in einem Brennstoffzellensystem einer Ausführungsform ausgeführt wird, nachfolgend mit Bezug auf das in 2 dargestellte Flussdiagramm beschrieben. Der Antriebssteuerprozess ist ein Prozess, der während eines Inbetriebnahmeprozesses, welcher ausgeführt wird, wenn die Brennstoffzelle in Betrieb genommen wird, wiederholt ausgeführt wird.
  • Zunächst bestimmt die Steuereinheit 7, ob sich die Brennstoffzelle bei einer Inbetriebnahme bei einer niedriger Temperatur (Schritt S101) befindet. Wenn die Bestimmung NEIN ist (Schritt S101; NEIN), beendet die Steuereinheit 7 den vorliegenden Antriebssteuerprozess. Die Bestimmung, ob sie sich bei einer Inbetriebnahme bei einer niedrigen Temperatur befindet oder nicht, kann z. B. wie nachstehend beschrieben bestimmt werden. Es wird bestimmt, dass die Brennstoffzelle sich bei Inbetriebnahme bei niedriger Temperatur befindet, wenn die durch den Temperatursensor T1 erfasste Temperatur während der Inbetriebnahme der Brennstoffzelle 2 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Niedrigtemperatur-Schwellenwert ist. Beispielsweise kann 0°C, das ein Gefrierpunkt ist, als ein vorbestimmter Niedrigtemperatur-Schwellenwert verwendet werden.
  • Andererseits bestimmt die Antriebssteuereinheit 72, ob die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit unter der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit (Schritt S102) ist oder nicht, wenn bestimmt wird, dass die Brennstoffzelle bei Inbetriebnahme bei einer niedrigen Temperatur in der Bestimmung des vorstehenden Schritts S101 (Schritt S101; JA) ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit unter der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit in dieser Bestimmung (Schritt S102; JA) ist, steuert die Antriebssteuereinheit 72 den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 derart, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers verringert wird (Schritt S103).
  • Andererseits steuert die Antriebssteuereinheit 72 den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 derart, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht wird (Schritt S104), wenn bestimmt wird, dass die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit gleich oder größer als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit in der Bestimmung des vorstehenden Schritts S102 (Schritt S102; NEIN) ist.
  • Ein (zweiter) Antriebssteuerprozess einer Kühlwasserpumpe, der in einem Brennstoffzellensystem in einer Ausführungsform ausgeführt wird, wird nachfolgend mit Bezug auf das Flussdiagramm, das in 3 dargestellt ist, beschrieben. Dieser (zweite) Antriebssteuerprozess wird parallel zu dem vorstehend (ersten) Antriebssteuerprozess ausgeführt.
  • Zunächst bestimmt die Steuereinheit 7, ob die Brennstoffzelle bei Inbetriebnahme bei einer niedrigen Temperatur (Schritt S201) ist. Wenn diese Bestimmung NEIN (Schritt S201; NEIN) ist, beendet die Steuereinheit 7 den vorliegenden Antriebssteuerprozess.
  • Andererseits bestimmt die Antriebssteuereinheit 72, ob der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der durch die Einheit zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 71 berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder größer als der erste vorbestimmte Wert (Schritt S202) ist, wenn bestimmt wird, dass die Brennstoffzelle bei Inbetriebnahme bei niedriger Temperatur in der Bestimmung des vorstehenden Schritts S201 (Schritt S201; ja) ist. Wenn die Bestimmung NEIN (Schritt S202; NEIN) ist, schreitet die Steuereinheit 7 zu einem nachfolgend beschriebenen Prozess bei Schritt S204 fort.
  • Andererseits stoppt die Antriebssteuereinheit 72 die Kühlwasserpumpe 54 (Schritt S203), wenn bestimmt wird, dass der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder größer als der erste Schwellenwert in der Bestimmung des vorstehenden Schritts S202 (Schritt S202; JA) ist.
  • Anschließend bestimmt die Antriebssteuereinheit 72, ob der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der durch die Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert (Schritt S204) ist. Wenn die Bestimmung NEIN (Schritt S204; NEIN) ist, beendet die Steuereinheit 7 den vorliegenden Antriebssteuerprozess.
  • Andererseits treibt die Antriebssteuereinheit 72 die Kühlwasserpumpe 54 (Schritt S205) an, wenn bestimmt wird, dass der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert in der Bestimmung des vorstehenden Schritts S204 (Schritt S204; JA) ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Brennstoffzellensystem 1 in einer Ausführungsform die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht werden, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle hoch ist, da der Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 in Übereinstimmung mit der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle 2, während einer Inbetriebnahme bei niedrigerer Temperatur, gesteuert werden kann, selbst wenn die Brennstoffzelle bei einer niedrigeren Temperatur bei oder unter dem Gefrierpunkt in Betrieb genommen wird. Dadurch kann eine Situation, bei der die Zirkulationsmenge des Kühlwassers nicht ausreicht, was zu einem ausgebildeten konzentrierten Abschnitt der Leistungserzeugung führt, vermieden werden, wodurch eine Unterdrückung der Verschlechterung einer Elektrolyt-Membran der Brennstoffzelle 2 ermöglicht wird.
  • Abwandlung
  • Die Antriebssteuereinheit 72 bei der vorstehenden Ausführungsform steuert den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 in Übereinstimmung mit der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkkeit und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, jedoch ist das Verfahren zum Steuern des Antriebs der Kühlwasserpumpe 54 nicht derart beschränkt. Die Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers kann z. B. unter Verwendung der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet werden, um den Antrieb der Kühlwasserpumpe in Übereinstimmung mit dieser Soll-Zirkulationsmenge zu steuern.
  • Ein Brennstoffzellensystem in der vorliegenden Abwandlung wird nachstehend beschrieben. Das Brennstoffzellensystem in der vorliegenden Abwandlung unterscheidet sich von dem Brennstoffzellensystem in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass dieses Brennstoffzellensystem ferner neben den Funktionen der Steuereinheit 7 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit einer Einheit 73 zum Berechnen der Zirkulationsmenge, die nachfolgend beschrieben wird, versehen ist. Da die anderen Konfigurationen die gleichen wie die entsprechenden Konfigurationen in der Ausführungsform sind, wird hauptsächlich der Unterschied zwischen der Ausführungsform und der Abwandlung nachstehend beschrieben.
  • Die Steuereinheit 7 in der vorliegenden Abwandlung, wie in 4 dargestellt, enthält die vorstehend erläuterte Einheit 71 zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und die Antriebssteuereinheit 72, und eine Einheit 73 zum Berechnen der Zirkulationsmenge (Einrichtung zum Berechnen der Soll-Zirkulationsmenge).
  • Die Einheit 73 zum Berechnen der Zirkulationsmenge berechnet die Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers unter Verwendung der durch die Einheit 71 zum berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit. Die Einheit 73 zum Berechnen der Zirkulationsmenge kann z. B. die Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers unter Verwendung der nachstehenden Formeln 2 bis 4 berechnen. Insbesondere kann die Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers durch Substitution der nachstehenden Formeln 3 und 4 in die nachstehende Formel 2 und Bestimmen der Zirkulationsmenge Y des Kühlwassers berechnet werden, und anschließend wird die Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers gleich oder niedriger als die Zirkulationsmenge Y des Kühlwassers eingestellt. [Formel 2]
    Figure 00180001
  • Das S bei der vorstehenden Formel 2 ist die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit [K/sek], CFC ist die Wärmekapazität [kJ/K] der Brennstoffzelle, QFC ist die Menge der Wärmeerzeugung [kW] der Brennstoffzelle und QAUS ist die Menge der Entladung [kW] der Brennstoffzelle.
  • [Formel 3]
    • QFC = [(VT × n) – VFC] × IFC÷1000 Formel 3
  • QFC der vorstehenden Formel 3 ist die Menge der Wärmeerzeugung [kW] der Brennstoffzelle, VT ist die theoretische elektromotorische Spannung [V], wenn Wärme in einer Einheitszelle erzeugt wird, n ist die Anzahl der in der Brennstoffzelle enthaltenen Einheitszellen, VFC ist die Ausgabespannung [V] der Brennstoffzelle und IFC ist der Ausgabestrom der Brennstoffzelle. Die Menge der Wärmeerzeugung QFC der Brennstoffzelle kann unter Verwendung der aktuellen Temperatur der Brennstoffzelle und des aktuellen Wassergehalts der Brennstoffzelle bestimmt werden. Dadurch kann dessen Korrelation vorab durch Experimente, usw. abgeleitet und in einem Kennfeld abgespeichert werden, und anschließend kann die Menge der Wärmeerzeugung QFC der Brennstoffzelle mit Bezug auf dieses Kennfeld berechnet werden.
  • [Formel 4]
    • QAUS = k × (TIN – TAUS) × Y Formel 4
  • QAUS der vorstehenden Formel 4 ist die Menge der Entladung [kW] der Brennstoffzelle, k ist die spezifische Wärme [kJ/kgK] des Kühlwassers, TIN ist die Kühlwassertemperatur bei der Brennstoffzelleneinlassseite, TAUS ist die Kühlwassertemperatur bei der Brennstoffzellenauslassseite und Y ist die Strömungsrate [kg/sek] des Kühlwassers.
  • Die Antriebssteuereinheit 72 bei der vorliegenden Abwandlung steuert den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 in Übereinstimmung mit der Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers, die durch die Einheit zum Berechnen der Zirkulationsmenge 73 berechnet wird. Das bedeutet, dass die Antriebssteuereinheit 72 den Antrieb der Kühlwasserpumpe 54 in Übereinstimmung mit der unter Verwendung der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit S berechneten Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers steuert. Dies ermöglicht eine genauere Steuerung der Zirkulationsmenge des Kühlwassers.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Unterdrücken der Verschlechterung einer Elektrolyt-Membran einer Brennstoffzelle geeignet.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 1 Brennstoffzellensystem; 2 Brennstoffzelle; 3 Oxidationsgasleitungssystem; 4 Brennstoffgasleitungssystem; 5 Kühlsystem; 6 elektrisches Leistungssystem; 7 Steuereinheit; 53 Kühlwasserzirkulationsströmungsweg; 54 Kühlwasserpumpe; 70 Speicher; 71 Einheit zum Berechnen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit; 72 Antriebssteuereinheit; 73 Einheit zum Berechnen der Zirkulationsmenge; T1 Temperatursensor; T2 Temperatursensor; V Spannungssensor; A Stromsensor.
  • 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 2003-36874 [0004]

Claims (8)

  1. Brennstoffzellensystem mit: einer Brennstoffzelle, zu der ein Reaktionsgas zugeführt wird und die durch eine elektrochemische Reaktion des Reaktionsgases elektrische Leistung erzeugt; einem Kühlwasserzirkulationsströmungsweg zum Zirkulieren und Zuführen von Kühlwasser zu der Brennstoffzelle; einer Kühlwasserpumpe zum Zirkulieren des Kühlwassers im Kühlwasserzirkulationsströmungsweg; und einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Antriebs der Kühlwasserpumpe entsprechend einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle während einer Inbetriebnahme bei geringer Temperatur.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle unter Verwendung einer Temperatur der Brennstoffzelle und eines Wassergehalts der Brennstoffzelle; und eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Antriebs der Kühlwasserpumpe unter Verwendung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle und der durch die Einrichtung zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei die Antriebssteuereinrichtung: den Antrieb der Kühlwasserpumpe derart steuert, dass eine Zirkulationsmenge des Kühlwassers verringert wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle kleiner als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist; und den Antrieb der Kühlwasserpumpe derart steuert, dass die Zirkulationsmenge des Kühlwassers erhöht wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle gleich oder größer als die Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle unter Verwendung einer Temperatur der Brennstoffzelle und eines Wassergehalts der Brennstoffzelle; und eine Antriebssteuereinrichtung zum Steuern des Antriebs der Kühlwasserpumpe entsprechend einer Zirkulationsmenge des Kühlwassers, die unter Verwendung der durch die Einrichtung zum Berechnen der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechneten Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit berechnet wird.
  5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, ferner mit einer Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Zirkulationsmenge zum Berechnen der Soll-Zirkulationsmenge des Kühlwassers unter Verwendung der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, wobei die Antriebssteuervorrichtung ein Antriebsmaß der Kühlwasserpumpe entsprechend der Soll-Zirkulationsmenge steuert.
  6. Brennstoffzellensystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebssteuereinrichtung die Kühlwasserpumpe stoppt, wenn ein durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltener Wert gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist.
  7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, wobei die Antriebssteuereinrichtung die Kühlwasserpumpe antreibt, wenn der durch Subtrahieren der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erhaltene Wert gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert ist, der ein Wert ist, welcher gleich oder kleiner als der erste Schwellenwert ist.
  8. Brennstoffzellensystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem Temperatursensor, der am Kühlwasserzirkulationsströmungsweg vorgesehen ist und die Temperatur des Kühlwassers misst, wobei die Steuereinrichtung bestimmt, dass sich die Brennstoffzelle bei der Inbetriebnahme bei geringer Temperatur befindet, wenn die durch den Temperatursensor erfasste Temperatur während einer Inbetriebnahme der Brennstoffzelle gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Niedrigtemperaturschwellenwert ist.
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