DE112011101250T5 - Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle (100); eine Sekundärzelle (200), die überschüssige Leistung, um welche eine Ausgangsleistung der Brennstoffzelle (100) größer ist, als die vom System bei dieser Ausgangsleistung benötigte Leistung, aufnimmt und speichert, und die einen Mangel, um den die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle (100) geringer ist, als die vom System bei dieser Ausgangsleistung benötigte Leistung, kompensiert; einen Spannungs-Meßabschnitt (600), der eine Spannung der Brennstoffzelle (100) misst; einen Strom-Meßabschnitt (600), der einen Strom der Brennstoffzelle (100) misst; und einen Steuerabschnitt (700), der eine Steuerung durchführt, so dass die Spannung der Brennstoffzelle (100) nicht gleich oder größer als eine voreingestellte Hochpotential-Vermeidungsspannung wird. Wenn eine Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle (100) von einem frühzeitigen Level zumindest um einen vorgegebenen Wert abnimmt, setzt der Steuerabschnitt (700) die Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einer Sekundärzelle bzw. Akkumulatorbatterie sowie ein Steuerverfahren für das Brennstoffzellensystem.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Bekannte Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem mit einer Batterie (Sekundärzelle) enthalten beispielsweise das in der JP 2007-5038 A1 beschriebene Steuerverfahren. Eine Steuereinheit des in der JP 2007-5038 A1 beschriebenen Brennstoffzellensystems führt eine Steuerung aus, um zunächst die Ausgangsspannung Vfc der Brennstoffzelle hinsichtlich eines Oxidations-Reduktions-Potentials zu begrenzen, und um die Batterie dazu zu nutzen, um eine Leistung zu kompensieren, die der beschränkten Ausgangsspannung entspricht, selbst wenn die vom System geforderte bzw. benötigte elektrische Leistung Wreq allmählich ansteigt. Danach hält die Steuereinheit die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle bei oder unter dem Oxidations-Reduktions-Potential und fährt so mit der Stromerzeugung durch die Brennstoffzelle fort, auch wenn der Bedarf an einer Stromerzeugung aufgrund eines Abfalls der Gaspedalbetätigung oder dergleichen verschwindet. Die Steuereinheit speichert überschüssige elektrische Leistung in vorgenannten Fall in der Sekundärzelle.
  • Die Brennstoffzelle baut üblicherweise ab und ihre Eigenschaften sowie der Zustand der Brennstoffzelle verändern sich, wenn sie für lange Zeit genutzt wird. Hierbei wird, bei der vorgenannten Technologie aus dem Stand der Technik, nicht entsprechend bedacht, wie die elektrische Ladungssteuerung der Batterie (Sekundärzelle) entsprechend den Änderungen der Eigenschaften und des Zustands der Brennstoffzelle ausgeführt werden soll. Daneben ist es, wenn die Brennstoffzelle nicht abgebaut hat, aber die Temperatur der Brennstoffzelle oder der Batterie gering ist, vorzuziehen, das Betriebsverfahren hin zu einem Verfahren zu ändern, das optimal ist, um die Temperatur der Brennstoffzelle oder der Batterie zu erhöhen. Jedoch ist die diesbezügliche Entwicklung bei der aus dem Stand der Technik bekannten Technologie nicht ausreichend.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Haltbarkeit einer Brennstoffzelle zu verbessern oder die Verschlechterung der Fahrbarkeit eines Fahrzeugs zu unterdrücken, bei dem eine Brennstoffzelle montiert ist, indem das Laden der Sekundärzelle entsprechend dem Zustand der Brennstoffzelle, beispielsweise dem Abbauzustand, der Temperatur, etc. gesteuert wird. Ferner wird, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle oder der Batterie niedrig ist, eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur derselben ausgeführt.
  • Ein Brennstoffzellensystem gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist auf: eine Brennstoffzelle; eine Sekundärzelle, die überschüssige elektrische Leistung aufnimmt und speichert, um welche eine elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als eine bei dieser Ausgangsleistung benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, und die einen Mangel, um den die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die bei dieser Ausgangsleistung vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung, kompensiert; einen Spannungs-Meßabschnitt, der eine Spannung der Brennstoffzelle misst; einen Strom-Meßabschnitt, der einen elektrischen Strom der Brennstoffzelle misst; und einen Steuerabschnitt, der eine Steuerung durchführt, so dass die Spannung der Brennstoffzelle nicht gleich oder größer als eine voreingestellte Hochpotential-Vermeidungsspannung wird; wobei, falls eine Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle auf ein Level sinkt, das zumindest um einen vorgegebenen Wert niedriger ist, als ein Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, das während einer frühen Zeitspanne auftritt, der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, durchführt, und/oder (ii) einen Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts, der einen unteren Grenzwert einer Ladung der Sekundärzelle darstellt, auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, durchführt. Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird es, durch Verzögern des Fortschreitens des Abbaus der Brennstoffzelle, möglich, die Haltbarkeit der Brennstoffzelle zu verbessern oder die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs zu verbessern, bei dem eine Brennstoffzelle montiert ist.
  • Hierbei kann der Steuerabschnitt zumindest (i) den Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, durchführen, und/oder (ii) den Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts der Sekundärzelle auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, durchführen, falls eine akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle größer oder gleich einer vorgegebenen Zeit wird. Wenn die akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle zunimmt, baut die Brennstoffzelle ab. Durch das Verwenden der akkumulierten Arbeitszeit wird es daher möglich, leicht den Abbau bzw. eine Verschlechterung der Brennstoffzelle zu erfassen.
  • Hierbei kann der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang durchführen, um zu verursachen, dass eine Differenz zwischen dem Wert der Hochpotential-Vermeidungsspannung, der nach dem neu Einstellen erhalten wird, und dem früher eingestellten Wert zunimmt, wenn die akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle zunimmt, und/oder (ii) einen Vorgang durchführen, um zu verursachen, dass eine Differenz zwischen dem Wert des Restladungs-Sollwerts, der nach dem neu Einstellen erhalten wird, und dem früher eingestellten Wert zunimmt, wenn die akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle zunimmt. Allgemein gilt, dass, je länger die akkumulierte Arbeitszeit ist, die Brennstoffzelle um so mehr abbaut. Durch Vergrößern der Differenz vom früheren Wert (oder Ausgangswert) um so mehr die Brennstoffzelle abbaut wird es möglich, den Abbauprozess der Brennstoffzelle zu verzögern, um die Haltbarkeit der Brennstoffzelle zu verbessern oder die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs zu verbessern, bei dem eine Brennstoffzelle montiert ist.
  • Ein Brennstoffzellensystem gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist auf: eine Brennstoffzelle; eine Sekundärzelle, die überschüssige elektrische Leistung aufnimmt und speichert, um welche eine elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als eine bei dieser Ausgangsleistung benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, und die einen Mangel, um den die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die bei dieser Ausgangsleistung vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung, kompensiert; einen Spannungs-Meßabschnitt, der eine Spannung der Brennstoffzelle misst; einen Strom-Meßabschnitt, der einen elektrischen Strom der Brennstoffzelle misst; einen Temperatur-Meßabschnitt, der zumindest eine Temperatur der Sekundärzelle und/oder eine Temperatur der Brennstoffzelle misst; und einen Steuerabschnitt, der die Strömungsmenge eines Oxidationsgases steuert, das der Brennstoffzelle zugeführt wird, wobei, der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang durchführt, bei welchem, falls die Temperatur der Sekundärzelle niedriger ist als eine vorgegebene untere Schwellentemperatur, der Steuerabschnitt verursacht, dass die Strömungsmenge des Oxidationsgases geringer wird, als wenn die Temperatur der Sekundärzelle höher als eine vorgegebene Temperatur ist, und der Steuerabschnitt, bezüglich einer vom Brennstoffzellensystem geforderten Ausgangsleitung, die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle senkt und die Ausgangsleistung der Sekundärzelle erhöht, und/oder (ii) einen Vorgang ausführt, bei welchem, falls die Temperatur der Brennstoffzelle niedriger ist als eine vorgegebene untere Schwellentemperatur, der Steuerabschnitt verursacht, dass die Strömungsmenge des Oxidationsgases geringer wird, als wenn die Temperatur der Brennstoffzelle höher als eine vorgegebene Temperatur ist, während er vermeidet, dass die Spannung der Brennstoffzelle gleich oder größer als eine vorgegebene Hochpotential-Vermeidungsspannung wird, und bei welchem der Steuerabschnitt einen Wärmeverlust in einem Niedrigstrombereich bei einer Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle verursacht, bei welchem die Spannung größer oder gleich der Hochpotential-Vermeidungsspannung ist, bevor die Strömungsmenge des Oxidationsgases reduziert wird, und die Temperatur der Brennstoffzelle unter Verwendung der thermischen Energie, die durch den Wärmeverlust erhalten wird, erhöht. Gemäß dem zweiten Aspekt kann, wenn die Temperatur der Sekundärzelle oder der Brennstoffzelle niedrig ist, die Temperatur derselben erhöht werden.
  • Ein Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist auf: (a) Ermitteln einer Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle; (b) Bestimmen, ob die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf ein Level abgenommen hat, das zumindest um einen vorgegebenen Wert niedriger ist, als ein frühzeitiges bzw. vorheriges Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, das während einer frühen Zeitspanne auftritt; und (c) Ausführen von zumindest (i) einem Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, falls die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf das Level abgenommen hat, das zumindest um den vorgegebenen Wert niedriger ist, als das frühzeitige bzw. vorherige Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, und/oder (ii) einem Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts der Sekundärzelle, der einen unteren Grenzwert einer Ladung der Sekundärzelle darstellt, auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, falls die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf das Level abgenommen hat, das zumindest um den vorgegebenen Wert niedriger ist, als das frühzeitige Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle.
  • Die Erfindung kann verschiedenartig ausgeführt werden, beispielsweise als Brennstoffzellensystem, ein Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem sowie in anderer Form.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung dieser Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen; hierbei zeigt:
  • 1 ein Schaubild eines allgemeinen Aufbaus eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A und 2B Graphen, welche die Eigenschaften einer Brennstoffzelle zeigen;
  • 3A und 3B Graphen, welche zeitabhängige Veränderungen der von einer Brennstoffzelle ausgegebenen elektrischen Leistung zeigen;
  • 4A bis 4C Schaubilder, welche die Eigenschaften bzw. Charakteristika einer Brennstoffzelle während eines Ausgangszustands der Brennstoffzelle und während eines Abbauzustands derselben darstellen;
  • 5 ein Schaubild, das die überschüssige elektrische Leistung während des Ausgangszustands sowie die überschüssige elektrische Leistung während des Abbauzustands zeigt;
  • 6 ein Schaubild, das die überschüssige elektrische Leistung darstellt, die erhalten wird, wenn der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung abgesenkt wird;
  • 7 ein Schaubild, das einen Effekt der Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 8 ein Schaubild, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt:
  • 9A und 9B Schaubilder, die Eigenschaften bzw. Charakteristika einer Brennstoffzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 10A und 10B Schaubilder, die eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur einer Sekundärzelle zeigen; und
  • 11A bis 11C Schaubilder, die eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur einer Brennstoffzelle zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt ein Schaubild eines allgemeinen Aufbaus eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Brennstoffzellensystem 10 umfasst eine Brennstoffzelle 100, eine Sekundärzelle bzw. Akkumulatorbatterie 200, einen Brenngaszufuhrabschnitt 300, einen Oxidationsgaszufuhrabschnitt 400, einen DC-DC-Wandler, eine Zellüberwachungsvorrichtung 600 sowie einen Steuerabschnitt 700. Das Brennstoffzellensystem 10 führt einer Last 800 elektrische Leistung zu. Die Brennstoffzelle 100 umfasst eine Mehrzahl (nicht dargestellter) Einheitszellen. Jede Einheitszelle ist mit der Zellüberwachungsvorrichtung 600 verbunden, so dass der Zustand einer jeden Einheitszelle, z. B. deren Spannung und Strom, überwacht werden kann. Daneben ist ein Thermometer 110 mit der Brennstoffzelle 100 verbunden, so daß die Temperatur der Brennstoffzelle 100 überwacht werden kann.
  • Der Brenngaszufuhrabschnitt 300 ist mit der Brennstoffzelle 100 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform wird Wasserstoff als Brenngas verwendet. Der Brenngaszufuhrabschnitt 300 hat einen Brenngastank 310, ein Sperrventil 320 sowie einen Regler 330. Das Sperrventil 320 schließt, wenn das Brennstoffzellensystem 10 angehalten wird, um die Zufuhr von Wasserstoffgas zu unterbinden. Der Regler 330 regelt den Druck des Wasserstoffes, der der Brennstoffzelle 100 zugeführt wird.
  • Der Oxidationsgaszufuhrabschnitt 400 ist mit der Brennstoffzelle 100 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform wird Luft als Oxidationsgas verwendet. Der Oxidationsgaszufuhrabschnitt 400 hat einen Luftreiniger 410, eine Luftpumpe 420, einen Zwischenkühler 430 sowie einen Filter 440. Der Luftreiniger 410 entfernt ungewünschte Teile, Schmutz, etc. von der Luft, wenn die Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Die Luftpumpe 420 verdichtet die Luft und führt die verdichtete Luft der Brennstoffzelle 100 zu. Ein Elektromotor 421 ist mit der Luftpumpe 420 verbunden. Der Zwischenkühler 430 kühlt die aufgrund der Verdichtung erwärmte Luft ab. Der Filter 440 entfernt kleine Teile wie Schmutz und Staub, die dem Luftfilter 410 entgangen sind.
  • Die Sekundärzelle 200 ist mit der Brennstoffzelle 100 über den DC-DC-Wandler 500 verbunden, und dient, neben der Brennstoffzelle 100, als Hilfs-Stromquelle. Das bedeutet, wenn die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 niedriger als die von der Last 800 benötigte bzw. geforderte Leistung ist, gibt die Sekundärzelle 200 die Differenz aus, um diesen Mangel zu kompensieren. Wenn dagegen die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 größer als die von der Last 800 geforderte Leistung ist, nimmt die Sekundärzelle 200 die Differenz, also die überschüssige Leistung, auf und speichert diese. Die Sekundärzelle 200 wie sie hierin verwendet wird kann beispielsweise eine Blei-Speicherbatterie, eine Nickelhybridbatterie, eine Lithium-Ionen-Batterie, etc. sein. Ein Thermometer 210 ist an der Sekundärzelle 200 angebracht, so dass die Temperatur der Sekundärzelle 200 überwacht werden kann.
  • Der DC-DC-Wandler 500 dient als Lade-Entlade-Steuerabschnitt, der das Laden und Entladen der Sekundärzelle 200 steuert. Das bedeutet, ansprechend auf einen Befehl vom Steuerabschnitt 700 steuert der DC-DC-Wandler 500 das Laden und Entladen der Sekundärzelle 200 und stellt das Spannungslevel, das an die Last 800 angelegt wird, variabel ein.
  • Der Steuerabschnitt 700 (auch als „ECU (elektronische Steuereinheit) 700” bezeichnet) kann aus einem Mikrocomputer bestehen, der eine Hauptspeichereinheit sowie eine Hauptverarbeitungs- bzw. -berechnungseinheit hat. Der Steuerabschnitt 700 steuert, gemäß der von der Last 800 geforderten Ausgangsleistung, den Regler 330, um die zugeführte Brenngasmenge zu steuern, und steuert den Elektromotor 421, um die zugeführte Oxidationsgasmenge zu steuern. Daneben steuert der Steuerabschnitt 700 den DC-DC-Wandler 500 gemäß der von der Last 800 geforderten Ausgangsleistung.
  • Die 2A und 2B zeigen Graphen, die die Eigenschaften bzw. Charakteristika der Brennstoffzelle zeigen. 2A zeigt einen Graph, der eine Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt, und 2B zeigt einen Graph, der eine Strom-Ausgangsleistung-Charakteristik derselben zeigt. Wie in 2A dargestellt ist, sinkt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 mit der Zunahme des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100. Dagegen steigt die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle mit der Zunahme des Ausgangsstroms der Brennstoffzelle 100, wie in 2B dargestellt. In 2A ist eine Linie dargestellt, die einen oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 zeigt. Der Steuerabschnitt 700 steuert die Brennstoffzelle 100 dergestalt, dass die Ausgangsspannung derselben nicht höher als der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 wird. Ein Grund für diese Steuerung liegt darin, dass, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 höher als der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 wird, ein Eluieren des Katalysatormetalls (z. B. Platin) vom (nicht dargestellten) Katalysator der Brennstoffzelle 100 wahrscheinlicher wird, und daher der Abbau bzw. die Verschlechterung der Brennstoffzelle 100 wahrscheinlicher wird.
  • Bei der ersten Ausführungsform wird der Strom, der auftritt, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100 gleich dem oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 wird, als Strom I0 bezeichnet. Hierbei ist der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 vorab empirisch als ein Spannungswert eingestellt worden, der niedriger ist als die Leerlaufspannung bzw. Klemmenspannung (OCV), und der das Eluieren des Katalysatormetalls vermeiden oder abschwächen kann. Die in diesem Zustand auftretende ausgegebene elektrische Leistung wird, wie in 2B dargestellt, als Plow bezeichnet. Die ausgegebene elektrische Leistung Plow ist ein unterer Grenzwerte der Ausgangsleistung und wird daher auch als unterer Leistungsgrenzwert Plow bezeichnet. Hinsichtlich der Brennstoffzelle 100 wird, wenn deren Ausgangsspannung niedriger als oder gleich dem oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 gehalten wird, die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 nicht weniger als oder gleich dem unteren Leistungsgrenzwert Plow. Wenn beispielsweise die von der Last 800 benötigte elektrische Leistung Preq1 niedriger als der untere Leistungsgrenzwert Plow ist, wie im Leerlaufzustand, bildet die Menge nach Plow-Preq1 eine Überschussleistung. Dann weißt der Steuerabschnitt 700 den DC-DC-Wandler 500 an, die überschüssige Leistung (Plow-Preq1) in der Sekundärzelle 200 zu speichern.
  • Wenn dagegen die von der Last 800 geforderte bzw. benötigte elektrische Leistung Preq2 größer als der unsere Leistungsgrenzwert Plow ist, erhöht der Steuerabschnitt 700 den Strom, der aus der Brennstoffzelle 100 gezogen wird, auf einen Wert I2. die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle zu diesem Zeitpunkt entspricht der benötigten elektrischen Leistung Preq2, welche die Last 800 fordert bzw. benötigt. Daneben ist, bezüglich der Sekundärzelle 200, einen Sollwert für die Lademenge (auch als „SOC (state of charge)” bezeichnet) (der beispielsweise einem Prozentwert relativ zur Gesamtlademenge der Sekundärzelle 200 entspricht) vorgegeben. Wenn die Lademenge der Sekundärzelle 200 niedriger als der Sollwert ist, kann der Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 größer als der Wert I2 eingestellt werden, um die von der Brennstoffzelle 100 ausgegebene elektrische Leistung zu erhöhen, und die derart erzeugte Differenz kann in der Sekundärzelle 200 gespeichert werden. Wenn darüber hinaus die Dauer des Leerlaufzustands lang ist, und die Lademenge in der Sekundärzelle 200 den Sollwert übersteigt, kann der Steuerabschnitt 700 den Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 auf weniger als den Wert I2 einstellen, um die von der Brennstoffzelle 100 ausgegebene elektrische Leistung entsprechend kleiner zu machen. Zu diesem Zeitpunkt wird die von der Brennstoffzelle 100 ausgegebene elektrische Leistung kleiner als die von der Last 800 geforderte elektrische Leistung; dieser Mangel kann jedoch durch die Ausgangsleistung der Sekundärzelle 200 ausgeglichen werden. Dadurch wird es möglich, die Lademenge bzw. den Ladezustand der Sekundärzelle 200 auf den Sollwert zu senken.
  • Die 3A und 3B zeigen Graphen, die zeitabhängige Veränderungen der ausgegebenen elektrischen Leistung der Brennstoffzelle zeigen. Die 3A zeigt zeitabhängige Veränderungen der ausgegebenen elektrischen Leistung für den Fall, bei welchem ein oberer Grenzwert für die Hochpotential-Vermeidungsspannung eingestellt ist, und die 3B zeigt zeitabhängige Veränderungen der ausgegebenen elektrischen Leistung für den Fall, bei welchem kein oberer Grenzwert für die Hochpotential-Vermeidungsspannung eingestellt ist. Wie in 3A gezeigt ist, wird, wenn der obere Grenzwert für die Hochpotential-Vermeidungsspannung eingestellt ist, die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle nicht niedriger als der untere Leistungsgrenzwert Plow, und, wenn die von der Last 800 geforderte elektrische Leistung niedriger als der untere Leistungsgrenzwert Plow ist, wird die Differenz (Plow – geforderte elektrische Leistung) in der Sekundärzelle 200 gespeichert. Dagegen wird, in dem Fall, wo der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung nicht eingestellt ist, wenn die benötigte elektrische Leistung der Last 800 niedriger als der untere Leistungsgrenzwert Plow ist, die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle 100 niedrig, und während einer Zeitspanne, während welcher die geforderte elektrische Leistung der Last 800 niedriger als der untere Leistungsgrenzwert Plow ist, ist es wahrscheinlich, dass das Katalysatormetall (z. B. Platin) eluiert.
  • Die 4A bis 4C zeigen Schaubilder, welche die Charakteristika bzw. Eigenschaften der Brennstoffzelle während eines Ausgangs- oder früheren Zustands und während eines Abbauzustands im Vergleich gegenüberstellen. 4A zeigt einen Graph, der eine Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt, und 4B zeigt einen Graph, der eine Strom-Ausgangsleistung-Charakteristik derselben zeigt, während 4C einen vergrößerten Graph eines Abschnitts des in 4B gezeigten Graphen zeigt. Wenn die Brennstoffzelle 100 abbaut bzw. sich verschlechtert, wird, für einen festen Ausgabestrom, die Ausgangsspannung und die ausgegebene elektrische Leistung geringer. Wenn beispielsweise ein Ausgangsstrom I0 der Brennstoffzelle 100, der verursacht, dass die Ausgangsspannung der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0 ist, wenn die Brennstoffzelle 100 nicht abgebaut hat, in einem Abbauzustand durch die Brennstoffzelle 100 strömt, sind die Ausgangsspannung Vout2 und die ausgegebene elektrische Leistung Pout2 der Brennstoffzelle 100 jeweils geringer als VHlimit0 und Plow (Vout2 < VHlimit0 und Plow2 < Plow).
  • 5 zeigt ein Schaubild, das die überschüssige elektrische Leistung während des Ausgangszustands, sowie die überschüssige elektrische Leistung während des Abbauzustands im Vergleich zeigt. Die überschüssige elektrische Leistung zum Zeitpunkt der Hochpotentialvermeidung ist gleich der Differenz zwischen der elektrischen Leistung, welche die Brennstoffzelle 100 ausgibt (Plow oder Pout2) und der elektrischen Leistung, welche die Last 800 fordert bzw. benötigt (Preq). Das bedeutet, während des Ausgangszustandes der Brennstoffzelle 100 gibt es eine überschüssige elektrische Leistung in Form von ΔQ1 (ΔQ1 = Plow – Preq), während, während des Abbauzustands, die überschüssige elektrische Leistung auf ΔQ2 (ΔQ2 = Pout2 – Preq) fällt.
  • Bei der ersten Ausführungsform führt der Steuerabschnitt 700 eine Steuerung zum Absenken des oberen Grenzwerts der Hochpotential-Vermeidungsspannung durch, wie in 4A zeigt, wenn die Brennstoffzelle 100 abbaut. Bei der ersten Ausführungsform bestimmt der Steuerabschnitt 700 beispielsweise einen derartigen oberen Grenzwert für die Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit3 für den Abbauzustand der Brennstoffzelle 100, dass die bei dem oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung während dem Abbauzustand ausgegebene elektrische Leistung gleich dem unteren Leistungsgrenzwert Plow wird, der während dem Ausgangszustand erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 100 auf I3.
  • 6 zeigt ein Schaubild, das die überschüssige elektrische Leistung darstellt, die auftritt, wenn der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung gesenkt wird. Bei der ersten Ausführungsform steigt, wenn der obere Grenzwert für die Hochpotential-Vermeidungsspannung auf VHlimit3 gesenkt wird, der Ausgangsstrom von I0 auf I3, und die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle 100 steigt von Pout1 auf Plow. Daher steigt die überschüssige elektrische Leistung, das bedeutet, die Differenz zwischen der von der Brennstoffzelle 100 ausgegebenen elektrischen Leistung und der benötigten elektrischen Leistung Preq der Last von ΔQ2 auf ΔQ1.
  • 7 zeigt ein Schaubild, das die Effekte und Wirkungen der ersten Ausführungsform zeigt. In 7 zeigt die horizontale Achse die akkumulierte Arbeitszeit- bzw. Betriebszeit der Brennstoffzelle 100, und die vertikale Achse zeigt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 100. Im allgemeinen sinkt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle allmählich aufgrund der Verschlechterung bzw. des Abbaus ab, wenn die Betriebszeit der Brennstoffzelle zunimmt. Wenn die akkumulierte Betriebszeit zunimmt, steigt auch die akkumulierte Betriebszeit in der Nähe des oberen Grenzwerts der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit0, so dass, Schritt für Schritt, das Katalysatormetall eluiert und der Abbau der Brennstoffzelle 100 fortschreitet. Bei der ersten Ausführungsform wird, wenn die Brennstoffzelle 100 bis zu einem gewissen Grad abgebaut hat, der obere Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung VHlimit3 gesenkt. Daher wird es möglich, den Abbau der Brennstoffzelle 100 ab diesem Zeitpunkt abzumildern.
  • Das Verfahren zum Erfassen des Abbaus der Brennstoffzelle 100 ist vorstehend nicht beschrieben. Jedoch kann der Steuerabschnitt 700, als ein Beispiel eines derartigen Verfahrens, die bei einem vorgegebenen Ausgangsstrom auftretende Ausgangsspannung überwachen, und kann bestimmen, dass die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat, wenn die Ausgangsspannung um einen vorgegebenen Betrag (Wert) oder mehr abgenommen hat. Alternativ kann der Steuerabschnitt 700 den Abbau der Brennstoffzelle 100 auf Basis der Arbeitszeit oder Betriebszeit der Brennstoffzelle 100 schätzen (wobei gilt: je länger die Arbeitszeit ist, desto weiter schreitet der Abbau fort), auf Basis der Zahl der Schwankungen des elektrischen Potentials der Brennstoffzelle 100 (wobei gilt: je größer die Zahl ist, desto weiter schreitet der Abbau fort), auf Basis der Temperatur derselben (wobei gilt: je höher die Temperatur ist, desto weiter schreitet der Abbau fort), auf Basis des Befeuchtungszustands derselben (wobei gilt: je höher der Befeuchtungszustand ist, desto weiter schreitet der Abbau fort), auf Basis der Zahl der Starts und Stopps des Betriebs der Brennstoffzelle 100 (wobei gilt: je größer die Zahl ist, desto weiter schreitet der Abbau fort). Daneben kann der Steuerabschnitt 700 den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf Basis der akkumulierten Arbeits- bzw. Betriebszeit der Brennstoffzelle 100 ohne Berücksichtigung des Abbaus der Brennstoffzelle 100 senken. Dieses Verfahren ist möglich, da gilt, dass, je länger die akkumulierte Betriebszeit ist, davon ausgegangen werden kann, dass der Abbau der Brennstoffzelle 100 weiter fortgeschritten ist. Dieses Verfahren bedingt somit lediglich, dass der Steuerabschnitt 700 nur die akkumulierte Zeit misst, und macht das Erfassen des Abbaus der Brennstoffzelle unnötig. Daneben kann der Steuerabschnitt 700 den Bereich der Reduktion bzw. Verringerung des oberen Grenzwerts der Hochpotential-Vermeidungsspannung mit einer Zunahme der akkumulierten Zeit erhöhen. Dies ist möglich, da davon ausgegangen wird, dass, je länger die akkumulierte Zeit ist, der Abbau der Brennstoffzelle 100 umso weiter fortgeschritten ist.
  • 8 zeigt ein Schaubild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich dem der ersten Ausführungsform. Ein Unterschied in der zweiten Ausführungsform liegt in der für die Brennstoffzelle 100 durchgeführten Steuerung. Bei der zweiten Ausführungsform erhöht, wenn die Brennstoffzelle 100 abbaut, der Steuerabschnitt 700 den Sollwert der Lademenge (SOC), die in der Sekundärzelle 200 gespeichert ist. Bei der zweiten Ausführungsform erhöht, wenn die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat, der Steuerabschnitt 700 den Sollwert der Lademenge der Sekundärzelle 200 vom Ausgangswert von 55% auf einen Wert von 65%.
  • Wie in 5 dargestellt ist, sinkt, wenn die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat, die überschüssige elektrische Leistung. Anders ausgedrückt ist, während eines Anfangs- oder frühen Zeitpunkts, die überschüssige elektrische Leistung groß. Wenn daher der Sollwert der Lademenge (SOC) der Sekundärzelle 200 niedrig ist, erreicht die Lademenge der Sekundärzelle manchmal 100%. Wenn die Lademenge der Sekundärzelle 100% erreicht, kann kein weiteres Laden erfolgen, so dass es notwendig wird, die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte elektrische Leistung zu senken, oder die Last 800 dazu zu bewegen, mehr elektrische Leistung zu verbrauchen. Wenn jedoch die von der Brennstoffzelle 100 erzeugte elektrische Leistung gesenkt wird, steigt deren Ausgangsspannung. Daher steigt das Risiko des Eluierens des Katalysatormetalls, und somit des Abbaus bzw. der Verschlechterung der Brennstoffzelle 100. Wenn dagegen die Last 800 dazu bewegt wird, mehr elektrische Leistung zu verbrauchen, führt dies zu nutzloser Energieverschwendung. Es ist daher vorzuziehen, den Sollwert der Lademenge der Sekundärzelle 200 auf einen relativ geringen Wert einzustellen.
  • Die 9A und 9B zeigen Schaubilder, welche Charakteristika bzw. Eigenschaften der Brennstoffzelle der zweiten Ausführungsform darstellen. Die 9A zeigt einen Graph, der eine Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt, und 9B zeigt einen Graph, der eine Strom-Leistung-Charakteristik derselben zeigt. Wenn die Last 800 die während einem Anfangs- oder frühen Zeitpunkt des Brennstoffzellensystems eine ausgegebene elektrische Leistung Preq2 benötigt, kann die Brennstoffzelle 100 die von der Last 800 benötigte elektrische Leistung durch Ausgeben eines Ausgangsstromes I4 ausgeben. Wenn die Last 800 jedoch die elektrische Leistung Preq2 benötigt, nachdem die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat, kann der Bedarf der Last 800 nicht nur durch Ausgeben des Ausgangsstroms I4 durch die Brennstoffzelle 100 erfüllt werden, so dass der resultierende Mangel durch die entsprechende elektrische Leistung von der Sekundärzelle 200 ausgeglichen werden muss.
  • Wenn die Brennstoffzelle 100 abbaut, steigt der Innenwiderstand der Brennstoffzelle 100, so dass die Wärmeerzeugung der Brennstoffzelle 100 zunimmt. In einem solchen Fall beschränkt der Steuerabschnitt 700 die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100. Daher kann die Brennstoffzelle 100 nur einen Ausgangsstrom I5 ausgeben, der niedriger als der Ausgangsstrom I4 ist, so dass die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 auf Plim beschränkt ist. In diesem Fall muss die von der Sekundärzelle 200 ausgegebene zusätzliche elektrische Leistung erhöht werden. Wenn, in dieser Situation, der Sollwert der Lademenge der Sekundärzelle 200 während des Abbauzustands der Brennstoffzelle 100 relativ hoch eingestellt ist, kann die Last 800 mit elektrischer Leistung von der Sekundärzelle 200 für eine lange Zeit gespeist werden. Das bedeutet, da die Summe der Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100 und der Ausgangsleistung der Sekundärzelle 200 unwahrscheinlich niedriger als die benötigte elektrische Leistung ist, kann der vorstehend genannte Steuerprozess eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs vermeiden.
  • Im Übrigen kann, auch bei der zweiten Ausführungsform, der Steuerabschnitt 700 den Sollwert der Lademenge der Sekundärzelle 200 lediglich auf Basis der akkumulierten Arbeitszeit bzw. Betriebszeit der Brennstoffzelle erhöhen. Dies liegt darin begründet, dass davon ausgegangen wird, dass, je länger die akkumulierte Arbeitszeit ist, der Abbau der Sekundärzelle 200 umso weiter fortgeschritten ist. Auf diese Weise muss der Steuerabschnitt 700 nur die akkumulierte Zeit erfassen, und es besteht nicht länger die Notwendigkeit, die Verschlechterung bzw. den Abbau der Brennstoffzelle zu erfassen. Hierbei kann der Steuerabschnitt 700 den Bereich der Verringerung bzw. Reduzierung des Sollwerts der Lademenge der Sekundärzelle 200 mit einer Zunahme der akkumulierten Zeit erhöhen. Dies liegt darin begründet, dass davon ausgegangen wird, dass, je länger die akkumulierte Arbeitszeit ist, der Abbau der Brennstoffzelle 100 umso weiter fortgeschritten ist.
  • Eine dritte Ausführungsform der Erfindung hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste und zweite Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform führt der Steuerabschnitt 700 eine Steuerung derart durch, um die Temperatur der Sekundärzelle 200 zu erhöhen, wenn deren Temperatur niedrig ist. Genauer gesagt, senkt der Steuerabschnitt 700 die Strömungsmenge des Oxidationsgases.
  • Die 10A und 10B zeigen Schaubilder, die eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur der Sekundärzelle zeigen. 10A zeigt einen Graph, der eine Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt, und 10B zeigt einen Graph, der eine Strom-Ausgangsleistung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt. Vergleicht man die Graphen der 10A und 10B mit den Graphen der 4A bis 4C oder 9A und 9B ist ersichtlich, dass die Charakteristika in Fällen, wo die Strömungsmenge des Oxidationsgases verringert wird, und die Charakteristika in Fällen, wo die Brennstoffzelle abgebaut hat, einander ähnlich sind.
  • Wenn die Temperatur der Sekundärzelle 200 niedrig ist, senkt der Steuerabschnitt 700 die Strömungsmenge an Luft. Wenn die Last 800 eine Ausgangsleistung (elektrische Leistung) Preq6 vom Brennstoffzellensystem fordert, kann der Steuerabschnitt 700 die benötigte Ausgangsleistung durch Ziehen eines Ausgangsstroms I6 aus der der Brennstoffzelle 100 erzeugen, sofern die Strömungsmenge des Oxidationsgases nicht abgesenkt wurde. Wenn dagegen die Strömungsmenge des Oxidationsgases abgesenkt wurde, kann der Steuerabschnitt 700 die Brennstoffzelle 100 dazu veranlassen, die benötigte elektrische Leistung durch Ziehen eines Ausgangsstromes I7 aus der Brennstoffzelle 100 zu erzeugen. Bei der dritten Ausführungsform zieht der Steuerabschnitt 700 jedoch den Ausgangsstrom I6 aus der Brennstoffzelle 100. In diesem Fall ist die von der Brennstoffzelle 100 ausgegebene elektrische Leistung Pout6, und ist geringer als die von der Last 800 benötigte elektrische Leistung Preq6. Der Steuerabschnitt 700 veranlasst die Sekundärzelle 200, eine elektrische Leistung auszugeben, die diesen Mangel ausgleicht. Daher nimmt die Zahl der Wiederholungen des Ladens und Entladens der Sekundärzelle 200 zu, und die Temperatur der Sekundärzelle 200 kann erhöht werden.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird die Sekundärzelle aktiv genutzt, um die Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs zu vermeiden, wohingegen es bei der dritten Ausführungsform möglich ist, die Temperatur der Sekundärzelle durch aktives Nutzen der Sekundärzelle 200 auf Basis des im wesentlichen gleichen Funktionsprinzips wie bei der zweiten Ausführungsform zu erhöhen.
  • Eine vierte Ausführungsform hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste und zweite Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform führt ein Steuerabschnitt 700 eine Steuerung durch, um die Temperatur einer Brennstoffzelle 100 zu erhöhen, wenn deren Temperatur niedrig ist. Genauer gesagt senkt der Steuerabschnitt 700 die Strömungsmenge des Oxidationsgases, während er den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung beibehält.
  • Die 11A bis 11C zeigen Schaubilder, die eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur einer Brennstoffzelle zeigen. Die 11A zeigt einen Graph, der eine Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt und 11B zeigt einen Graph, der eine Strom-Ausgangsleistung-Charakteristik der Brennstoffzelle zeigt. 11C zeigt schließlich einen vergrößerte Graph eines Abschnitts des in 11B gezeigten Graphen. Wenn der Steuerabschnitt 700 die Strömungsmenge (Zufuhrmenge) des Oxidationsgases senkt, während er den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung beibehält, nimmt der Ausgangsstrom der Brennstoffzelle, der bei dem oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung auftritt, auf I8 ab. Die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle, die zu diesem Zeitpunkt auftritt, wird mit Pout8 bezeichnet. Daneben wird die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 100, die auftritt, wenn der Steuerabschnitt 700 den Ausgangsstrom I8 aus der Brennstoffzelle zieht, ohne den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung beizubehalten, während die Strömungsmenge des Oxidationsgases beibehalten wird, als Pout9 bezeichnet. Es sei angemerkt, dass zu diesem Zeitpunkt Pout9 > Pout8 ist. Die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle 100 wird um einen Betrag (Pout9-Pout8) gesenkt, selbst wenn der Steuerabschnitt 700 den gleichen Strom aus der Brennstoffzelle 100 zieht. Das bedeutet, entsprechend diesem Betrag sinkt die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle 100, und die Brennstoffzelle 100 wird aufgeheizt. Im Fall, dass die Brennstoffzelle 100 kalt ist, senkt der Steuerabschnitt 700 die Strömungsmenge des Oxidationsgases, das der Brennstoffzelle zugeführt wird, während er den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung beibehält, wodurch die Effizienz der Brennstoffzelle gesenkt wird. Unter Verwendung der während der Verringerung der Effizienz erzeugten Wärme, kann die Temperatur der Brennstoffzelle 100 erhöht werden.
  • Hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können willkürliche zwei derselben, beispielsweise die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform, gleichzeitig durch den Steuerabschnitt 700 ausgeführt werden. Das bedeutet, der Steuerabschnitt 700 kann den Sollwert der Lademenge der Sekundärzelle 200 erhöhen und den oberen Grenzwert der Hochpotential-Vermeidungsspannung senken, wenn die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat. Daneben kann, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 100 sowie die Temperatur der Sekundärzelle 200 jeweils niedrig sind, der Steuerabschnitt 700 die dritte und vierte Ausführungsform gleichzeitig ausführen. Darüber hinaus kann, wenn die Brennstoffzelle 100 abgebaut hat und die Temperatur der Brennstoffzelle 100 sowie die Temperatur der Sekundärzelle 200 jeweils niedrig ist, der Steuerabschnitt 700 alle vorstehend genannten Ausführungsformen ausführen.
  • Obgleich verschiedene Arten zum Ausführen der Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Arten zum Ausführen der Erfindung lediglich zum Zwecke des leichteren Verständnis der Erfindung gedacht, und schränken die Erfindung in keinster Weise ein. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung, ohne vom Umfang der Erfindung oder vom Bereich, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen, verändert oder verbessert werden kann, und Äquivalente zu dem, was in den Ansprüchen diskutiert ist umfasst.
  • 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 2007-5038 A1 [0002, 0002]

Claims (5)

  1. Brennstoffzellensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine Brennstoffzelle; eine Sekundärzelle, die überschüssige elektrische Leistung aufnimmt und speichert, um welche eine elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als eine benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, falls die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als die benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, und die einen Mangel, um den die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung, kompensiert, falls die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung; einen Spannungs-Meßabschnitt, der eine Spannung der Brennstoffzelle misst; einen Strom-Meßabschnitt, der einen elektrischen Strom der Brennstoffzelle misst; und einen Steuerabschnitt, der eine Steuerung durchführt, so dass die Spannung der Brennstoffzelle nicht gleich oder größer als eine voreingestellte Hochpotential-Vermeidungsspannung wird; wobei, falls eine Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle auf ein Level sinkt, das zumindest um einen vorgegebenen Wert niedriger ist, als ein Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, das während einer frühen Zeitspanne auftritt, der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, durchführt, und/oder (ii) einen Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts, der einen unteren Grenzwert einer Ladung der Sekundärzelle darstellt, auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, durchführt.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt zumindest (i) den Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, durchführt, und/oder (ii) den Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts der Sekundärzelle auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, durchführt, falls eine akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle größer oder gleich einer vorgegebenen Zeit wird.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang durchführt, um zu verursachen, dass eine Differenz zwischen dem Wert der Hochpotential-Vermeidungsspannung, der nach dem neu Einstellen erhalten wird, und dem früher eingestellten Wert zunimmt, wenn die akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle zunimmt, und/oder (ii) einen Vorgang durchführt, um zu verursachen, dass eine Differenz zwischen dem Wert des Restladungs-Sollwerts, der nach dem neu Einstellen erhalten wird, und dem früher eingestellten Wert zunimmt, wenn die akkumulierte Arbeitszeit der Brennstoffzelle zunimmt.
  4. Brennstoffzellensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine Brennstoffzelle; eine Sekundärzelle, die überschüssige elektrische Leistung aufnimmt und speichert, um welche eine elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als eine benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, falls die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle größer ist, als die benötigte elektrische Leistung, die vom Brennstoffzellensystem benötigt wird, und die einen Mangel, um den die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung, kompensiert, falls die elektrische Ausgangsleistung der Brennstoffzelle geringer ist, als die vom Brennstoffzellensystem benötigte Leistung; einen Spannungs-Meßabschnitt, der eine Spannung der Brennstoffzelle misst; einen Strom-Meßabschnitt, der einen elektrischen Strom der Brennstoffzelle misst; einen Temperatur-Meßabschnitt, der zumindest eine Temperatur der Sekundärzelle und/oder eine Temperatur der Brennstoffzelle misst; und einen Steuerabschnitt, der die Strömungsmenge eines Oxidationsgases steuert, das der Brennstoffzelle zugeführt wird, wobei, der Steuerabschnitt zumindest (i) einen Vorgang durchführt, bei welchem, falls die Temperatur der Sekundärzelle niedriger ist als eine vorgegebene untere Schwellentemperatur, der Steuerabschnitt verursacht, dass die Strömungsmenge des Oxidationsgases geringer wird, als wenn die Temperatur der Sekundärzelle höher als eine vorgegebene Temperatur ist, und der Steuerabschnitt, bezüglich einer vom Brennstoffzellensystem geforderten Ausgangsleitung, die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle senkt und die Ausgangsleistung der Sekundärzelle erhöht, und/oder (ii) einen Vorgang ausführt, bei welchem, falls die Temperatur der Brennstoffzelle niedriger ist als eine vorgegebene untere Schwellentemperatur, der Steuerabschnitt verursacht, dass die Strömungsmenge des Oxidationsgases geringer wird, als wenn die Temperatur der Brennstoffzelle höher als eine vorgegebene Temperatur ist, während er vermeidet, dass die Spannung der Brennstoffzelle gleich oder größer als eine vorgegebene Hochpotential-Vermeidungsspannung wird, und bei welchem der Steuerabschnitt einen Wärmeverlust in einem Niedrigstrombereich bei einer Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle verursacht, bei welchem die Spannung größer oder gleich der Hochpotential-Vermeidungsspannung ist, bevor die Strömungsmenge des Oxidationsgases reduziert wird, und die Temperatur der Brennstoffzelle unter Verwendung der thermischen Energie, die durch den Wärmeverlust erhalten wird, erhöht.
  5. Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: (a) Ermitteln einer Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle; (b) Bestimmen, ob die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf ein Level abgenommen hat, das zumindest um einen vorgegebenen Wert niedriger ist, als ein frühzeitiges Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, das während einer frühen Zeitspanne auftritt; und (c) Ausführen von zumindest (i) einem Vorgang zum neu Einstellen der Hochpotential-Vermeidungsspannung auf einen Wert, der niedriger als der vorher eingestellte Wert ist, falls die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf das Level abgenommen hat, das zumindest um den vorgegebenen Wert niedriger ist, als das frühzeitige Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle, und/oder (ii) einem Vorgang zum neu Einstellen eines Restladungs-Sollwerts der Sekundärzelle, der einen unteren Grenzwert einer Ladung der Sekundärzelle darstellt, auf einen Wert, der größer als der während der frühen Zeitspanne eingestellte Wert ist, falls die Strom-Spannung-Charakteristik der Brennstoffzelle auf das Level abgenommen hat, das zumindest um den vorgegebenen Wert niedriger ist, als das frühere Level der Strom-Spannung-Charkteristik der Brennstoffzelle.
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