DE112011105732T5

DE112011105732T5 - Brennstoffzellensystem und dessen Startverfahren

Info

Publication number: DE112011105732T5
Application number: DE112011105732.6T
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAIS Yamanaka Tomio; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Naganuma Yoshiaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2031-10-15
Also published as: US9343759B2; JP5772968B2; CN103875108A; US20140205926A1; JPWO2013054383A1; CN103875108B; WO2013054383A1; DE112011105732B4

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Brennstoffzellensystem und widmet sich dem Problem, daß zum Öffnen eines in einem Luftversorgungspfad zur Zuleitung von Luft zum Brennstoffzellenstapel vorgesehenen, die Strömung teilenden Absperrventils beim Start des Brennstoffzellensystems eine große Kraft erforderlich ist. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom die Strömung teilenden Absperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich vor dem Öffnen des die Strömung teilenden Absperrventils beim Start des Brennstoffzellensystems reduziert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Starten einer Brennstoffzelle.
Stand der Technik
In einem Brennstoffzellenstapel werden die Luft und ein Brenngas dem Brennstoffzellenstapel zur Leistungserzeugung zugeführt. Im Luftversorgungspfad kann ein Ventil vorgesehen sein. Dieses Ventil ist während eines Stopps der Leistungserzeugung des Brennstoffzellensystems geschlossen und kann simultan mit einem Start der Aktion des Brennstoffzellensystems geöffnet werden (beispielsweise PTL 1 und 2).
Liste der Zitate
Patentliteratur

[PTL 1] JP 2007-134154A
[PTL 2] JP 2005-158282A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Das oben beschriebene Schließen des Ventils während der Leistungserzeugung schneidet die Luftzufuhr von der Atmosphäre zum Brennstoffzellenstapel ab. Eine solche Abtrennung kann eine Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und der Luft im Brennstoffzellenstapel erzeugen. Die Erzeugung einer solchen Druckdifferenz kann beispielsweise dazu beitragen, daß die Reaktion des Sauerstoffs mit dem Brenngas sich sogar nach dem Stopp der Aktion fortsetzt und den Partialdruck des Sauerstoffs reduziert. In diesem Falle wird der Innendruck des Brennstoffzellenstapels kleiner als der Atmosphärendruck, d. h. ein negativer Druck. Diese Druckdifferenz erhöht die Kraft, die zum Öffnen des Ventils erforderlich ist. Es besteht demgemäß ein Problem, daß ein Mechanismus zur Erzeugung einer großen Kraft erforderlich ist, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Außerdem besteht ein weiteres Problem darin, daß dieser Mechanismus die Fertigungskosten des Brennstoffzellensystems erhöht.
Lösung des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird die Erfindung durch die folgenden Aspekte umgesetzt.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, das einen Brennstoffzellenstapel umfaßt, einen Luftversorger- und -ableiter, eine Ventilsteuerung und einen Druckregler. Der Luftversorger- und -ableiter führt dem Brennstoffzellenstapel während dessen Aktion die Luft über einen Luftversorgungspfad zu und leitet die Luft von ihm über einen Luftableitungspfad ab. Die Ventilsteuerung öffnet beim Start des Brennstoffzellenstapels ein Versorgungsabsperrventil im Luftversorgungspfad. Der Druckregler reduziert eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich, bevor die Ventilsteuerung das Versorgungsabsperrventil öffnet.

Bei diesem Brennstoffzellensystem wird bei dessen Start das Versorgungsabsperrventil beim Zustand mit geringer Druckdifferenz geöffnet. Demgemäß wird verhindert, daß zum Öffnen des Versorgungsabsperrventils durch die Ventilsteuerung eine große Kraft erforderlich ist. Das führt zu einer Senkung der Fertigungskosten des Brennstoffzellensystems.
Die Brennstoffzelle (1) kann jede beliebige Gestaltung annehmen, die mit wenigstens einem der folgenden Aspekte (2) bis (14) kombiniert ist, kann mit jeglicher anderen Gestaltung als einer der von (2) bis (14) beschriebenen kombiniert sein, oder kann ohne Kombination mit irgend einer Gestaltung ausgeführt werden.

(2) Der Luftversorger- und -ableiter verdichtet die von der Atmosphäre aufgenommene Luft und führt sie während der Aktion des Brennstoffzellensystems dem Brennstoffzellenstapel zu. Der Druckregler veranlaßt eine Annäherung des Luftdrucks im Brennstoffzellenstapel an den Atmosphärendruck, um die Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich zu reduzieren.

Dieses Brennstoffzellensystem vereinfacht die Konstruktion des Druckreglers, der mit dem Atmosphärendruck als Zieldruck betrieben wird.

(3) Der Druckregler besitzt ein im Luftableitungspfad den Druck regelndes Absperrventil, um während der Aktion des Brennstoffzellensystems den Druck im Brennstoffzellenstapel zu regeln. Der Druckregler öffnet bei einem Start des Brennstoffzellensystems das den Druck regelnde Absperrventil, um den Luftdruck im Brennstoffzellenstapel zu regeln.

Dieses Brennstoffzellensystem befähigt die Luft, zwischen der Atmosphäre und der Luft im Brennstoffzellenstapel bewegt zu werden, was die Druckregelung erleichtert. Dies eliminiert beispielsweise die Notwendigkeit, ein Gas für die Druckregelung zu speichern. Dies eliminiert auch die Notwendigkeit, ein Spezialventil zur Druckregelung beim Startzeitpunkt vorzusehen, was die Konstruktion des Brennstoffzellensystems vereinfacht und die Herstellungskosten reduziert.

(4) Das den Druck regelnde Absperrventil besitzt eine Schaltung, um bei seinem geschlossenen Zustand eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom den Druck regelnden Absperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich zu reduzieren.

Dieses Brennstoffzellensystem verhindert es, daß beim Öffnen des den Druck regelnden Absperrventils eine große Kraft erforderlich ist.

(5) Das Brennstoffzellensystem umfaßt weiter einen Bypass. Der Bypass dient als ein Strömungspfad, der die Luft veranlaßt, ohne den Brennstoffzellenstapel zu durchqueren, wenigstens beim geschlossenen Zustand des Versorgungsabsperrventils vom Luftversorgungspfad zum Luftableitungspfad zu strömen.

Dieses Brennstoffzellensystem benutzt den Bypass, um die aus der Atmosphäre aufgenommene Luft über den Luftversorgungspfad dem Luftableitungspfad zuführen zu können, ohne den Brennstoffzellenstapel zu durchqueren. Die durch den Luftversorgungspfad aufgenommene Luft wird während der Aktion dem Brennstoffzellenstapel zugeführt und ist besser für die Versorgung des Brennstoffzellenstapels geeignet als die über den Luftableitungspfad aufgenommene Luft.
Es spielt keine Rolle, ob der Bypass dazu dient, die Luft beim geöffneten Zustand des Versorgungsabsperrventils zu veranlassen, vom Luftversorgungspfad zum Luftableitungspfad zu strömen, oder nicht.

(6) Das den Druck regelnde Absperrventil ist zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Verbindungspunkt zwischen dem Luftableitungspfad und dem Bypass vorgesehen. Der Druckregler öffnet das den Druck regelnde Absperrventil, nachdem der Luftversorger- und -ableiter die Luftverdichtung begonnen hat.

Dieses Brennstoffzellensystem reduziert fremde Substanzen (beispielsweise Eis, Staub und Grieß), die in den Brennstoffzellenstapel gelangen. Der Luftversorger- und -ableiter beginnt die Luftverdichtung beim geschlossenen Zustand des den Druck regelnden Absperrventils, so daß die komprimierte Luft nicht in den Brennstoffzellenstapel, sondern über den Bypass und den Luftableitungspfad strömt, um in die Atmosphäre abgeleitet zu werden. Bei diesem Vorgang werden zumindest die im Brennstoffzellensystem verbleibenden fremden Substanzen in die Atmosphäre ausgespült. Danach wird das den Druck regelnde Absperrventil geöffnet, so daß die komprimierte Luft in den Brennstoffzellenstapel strömt. Demgemäß werden die in den Brennstoffzellenstapel einströmenden fremden Substanzen reduziert.
Die Positionsbezeichnung „zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Verbindungspunkt zwischen dem Luftableitungspfad und dem Bypass” bezeichnet irgendeine Position zwischen dem Brennstoffzellenstapel und diesem Verbindungspunkt. Dabei schließt „nachdem der Luftversorger- und -ableiter die Verdichtung der Luft begonnen hat” sowohl zugleich mit dem Beginn der Verdichtung, als auch nach dem Beginn der Verdichtung ein.

(7) Die Ventilsteuerung öffnet das Versorgungsabsperrventil, nachdem der Luftdruck im Brennstoffzellenstapel den Atmosphärendruck erreicht hat.

Dieses Brennstoffzellensystem hindert die Atmosphärenluft daran, über die Ausmündung des Luftableitungspfads einzuströmen. Dies macht es unwahrscheinlich, daß fremde Substanzen von der Atmosphäre in den Luftableitungspfad und dadurch in den Brennstoffzellenstapel eingespült werden. Außerdem wird das Versorgungsabsperrventil bei einem Zustand geöffnet, in dem kein wesentlicher Druckunterschied zwischen den Bereichen stromauf und stromab vom Versorgungsabsperrventil besteht. Die ermöglicht es, das Versorgungsabsperrventil mit geringer Kraft zu öffnen. Dabei schließt „nachdem der Luftdruck im Brennstoffzellenstapel den Atmosphärendruck erreicht hat” sowohl ein, daß der Luftdruck gleichzeitig den Atmosphärendruck erreicht, wie auch den Fall, daß der Luftdruck den Atmosphärendruck bereits erreicht hat.

(8) Das Versorgungsabsperrventil ist ein die Strömung teilendes Ventil, das an einem Verbindungspunkt des Luftversorgungspfads mit dem Bypass vorgesehen ist.

Dieses Brennstoffzellensystem hat eine einfache Konstruktion. Der Zustand, daß das Versorgungsabsperrventil geöffnet ist, bedeutet den Zustand, in dem der Luft ermöglicht wird, wenigstens zwischen einer offenen Einmündung des Luftversorgungspfads und dem Brennstoffzellenstapel zu strömen. Es spielt jedoch keine Rolle, ob dieser Zustand die Luft befähigt, zwischen dem Luftversorgungspfad und dem Bypass zu strömen, oder nicht.

(9) Der Luftversorger- und -ableiter führt die Luft mit einer derartigen Geschwindigkeit zu, daß durch das zur Außenluft geöffnete Ende des Luftableitungspfads einströmende Luft daran gehindert wird, nach dem Öffnen des den Druck regelnden Absperrventils in den Brennstoffzellenstapel zu strömen.

Dieses Brennstoffzellensystem macht es für fremde Substanzen unwahrscheinlich, aus der Atmosphäre in den Luftableitungspfad und in den Brennstoffzellenstapel einzudringen.

(10) Der Luftversorger- und -ableiter erhält einen Versorgungsdurchfluß aufrecht, der ein Durchfluß der zugeführten Luft mit einem Zielwert ist, nachdem das Versorgungsabsperrventil geöffnet wurde, während der Versorgungsdurchfluß vor der Öffnung des Versorgungsabsperrventils auf einen kleineren Wert als der Zielwert eingestellt wird.

Dieses Brennstoffzellensystem reduziert Geräusch und/oder Vibration (nachfolgend wird „Geräusch und/oder Vibration” mit „Geräusch und Sonstiges bzw. Anderes” bezeichnet), die durch eine abrupte Zunahme des Versorgungsdurchflusses oder eine abrupte Zunahme des Luftdrucks im Brennstoffzellenstapel entstehen. Dabei schließt „kleinerer Wert” einen konstanten Wert und einen variablen Wert ein.

(11) Der Luftversorger- und -ableiter hält, nachdem das den Druck regelnde Absperrventil geöffnet wurde, jedoch vor dem Öffnen des Versorgungsabsperrventils, den Versorgungsdurchfluß auf einem konstanten Wert.
(12) Der Luftversorger- und -ableiter erhöht den Durchfluß linear, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.

Dieses Brennstoffzellensystem erhöht allmählich den Versorgungsdurchfluß mit linearem Anstieg. Dies reduziert das Geräusch und Anderes.

(13) Der Luftversorger- und -ableiter erhöht den Durchfluß mit zunehmender Änderungsgeschwindigkeit des Versorgungsdurchflusses, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.

Dieses Brennstoffzellensystem nähert den Versorgungsdurchfluß dem Zielwert mit zunehmender Änderungsgeschwindigkeit an. Der Durchfluß nimmt unmittelbar nach dem Start der Versorgung allmählich mit einer niedrigen Veränderungsgeschwindigkeit zu. Dies reduziert das Geräusch und Anderes insbesondere unmittelbar nach dem Beginn der Versorgung.

(14) Der Luftversorger- und -ableiter erhöht den Durchfluß mit zunächst zunehmender Änderungsgeschwindigkeit des Versorgungsdurchflusses und senkt anschließend den Versorgungsdurchfluß mit abnehmender Änderungsgeschwindigkeit ab, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.

Bei diesem Brennstoffzellensystem nimmt der Durchfluß mit einer niedrigen Veränderungsgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Start der Versorgung und unmittelbar vor dem Erreichen seines Zielwerts allmählich zu. Dies reduziert Geräusch und Anderes insbesondere unmittelbar nach dem Start der Versorgung und unmittelbar vor dem Erreichen des Zielwerts.
Ein unten beschriebenes Startverfahren für ein Brennstoffzellensystem hat die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie jene des Brennstoffzellensystems (1).

(15) Das Startverfahren reduziert beim Start des Brennstoffzellensystems eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf von einem in einem Strömungspfad zur Versorgung eines Brennstoffzellenstapels mit Luft vorgesehenen Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich, bevor das Versorgungsabsperrventil geöffnet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das schematisch die Konstruktion eines Brennnstoffzellenfahrzeugs 20 zeigt;
2 sind Diagramme, die zeitabhängige Änderungen einer Mehrzahl von Parametern beim Start eines Brennstoffzellensystems 30 zeigen; und
3 ist ein Diagramm das zeitabhängige Änderungen des Durchflusses der zugeführten Luft bei einem Start des Brennstoffzellensystems 30 zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1. Hardware-Gestaltung (Fig. 1)
Die 1 ist ein Blockschaltbild, das die schematische Anordnung eines Brennstoffzellenfahrzeugs 20 zeigt. Das Brennstoffzellenfahrzeug 20 ist ein vierrädriges Fahrzeug und schließt ein Brennstoffzellensystem 30, eine Leistungsversorgungsschaltung 80 und einen Antriebsmechanismus 90 ein.
Das Brennstoffzellensystem 30 setzt eine Elektrolyt-Brennstoffzelle ein und erzeugt elektrische Leistung durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff. Wie in 1 gezeigt, schließt das Brennstoffzellensystem 30, einen Brennstoffzellenstapel 40, eine Wasserstoffversorgungs- und -ableitungsschaltung 50, eine Luftversorgungs- und -ableitungssschaltung 60, eine Kühlwasserkreislaufschaltung 70 und eine Steuereinheit 100.
Der Brennstoffzellenstapel 40 wird durch das Stapeln einer Mehrzahl von Zelleneinheiten 41 gebildet. Die Zelleneinheit 41 besteht aus einer Anode, einer Kathode, einem Elektrolyt und einem Separator.
Die Wasserstoffversorgungs- und -ableitungsschaltung 50, dazu vorgesehen, Wasserstoff dem Brennstoffzellenstapel 40 zuzuführen und von diesem abzuleiten, schließt einen Wasserstofftank 51, einen Regler 52, eine Wasserstoffumwälzpumpe 53, ein Ablaßventil 54 und einen Ablaßkanal 55 ein. Der Wasserstofftank 51 speichert Wasserstoff. Der Regler 52 regelt den Druck und die Versorgungsmenge des im Wasserstofftank 51 gespeicherten Wasserstoffs und führt den Wasserstoff mit dem geregelten Druck und in der geregelten Menge den Anoden der entsprechenden Zelleneinheiten 41 zu. Die Wasserstoffumwälzpumpe 53 führt unverbrauchten und von den Anoden abgeleiteten Wasserstoff zu den Zelleneinheiten 41 zurück.
Das Ablaßventil 54 ist als ein Ventil vorgesehen, das an einem Verbindungspunkt zwischen einem Kreislaufpfad des Wasserstoffs in der Wasserstoffversorgungs- und -ableitungsschaltung 50 und dem Ablaßkanal 55 positioniert ist. Der Ablaßkanal 55 ist als ein Pfad vorgesehen, der den Kreislaufpfad des Wasserstoffs in der Wasserstoffversorgungs- und -ableitungsschaltung 50 mit einem (später beschriebenen) in die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 einbezogenen Luftableitungspfad 66 verbindet. Wenn Verunreinigungen im Kreislaufpfad des Wasserstoffs zunehmen, wird das Ablaßventil 54 geöffnet, um die Verunreinigungen über Luftableitungspfad 66 zu entfernen.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60, die vorgesehen ist, um dem Brennstoffzellenstapel 40 Luft zuzuführen und von ihm abzuleiten, schließt einen Luftversorgungspfad 61, einen Luftableitungspfad 66 und einen Bypass 69 ein. Der Luftversorgungspfad 61 und der Luftableitungspfad 66 sind Strömungspfade, die den Brennstoffzellenstapel 40 mit ihren zur Luft geöffneten Ein- bzw. Ausgängen verbinden. Ein Luftreiniger ist am offenen Ausgang des Luftversorgungspfads 61 vorgesehen. Der Bypass 69 ist ein den Luftversorgungspfad 61 mit dem Luftableitungspfad 66 verbindender Strömungspfad.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt einen Luftverdichter 62 ein. Der Luftverdichter 62 ist in der Mitte des Luftversorgungspfads 61 vorgesehen, um die Luft über den geöffneten Eingang des Luftversorgungspfads 61 aufzunehmen und zu verdichten. Die Position, in der sich der Luftverdichter 62 befindet, liegt näher am geöffneten Eingang für die Luft als ein Verbindungspunkt zwischen dem Luftversorgungspfad 61 und dem Bypass 69.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 besitzt ein die Strömung teilendes Absperrventil 63. Das die Strömung teilende Absperrventil 63 ist am Verbindungspunkt zwischen dem Luftversorgungspfad 61 und dem Bypass 69 vorgesehen, um die Strömung der komprimierten Luft vom Luftverdichter 62 auf die stromab gelegene Seite des Luftversorgungspfads 61 und den Bypass 69 zu verteilen. Dieses Ventil wird auch Dreiwegeventil genannt. Dabei schließt „die Strömung teilend” die Aufteilung der Strömung in zwei Teile und die Weiterleitung der Strömung zu 100% auf nur einen Teil ein.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt einen Motor 64 für das die Strömung teilende Absperrventil 63 ein. Der Motor 64 erzeugt ein Drehmoment zur Regelung der Verteilung der vom Absperrventil 63 geteilten Strömungen.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt einen Druckmesser 65 ein Der Druckmesser 65 mißt den Luftdruck im Luftversorgungspfad 61 stromab vom die Strömung teilenden Absperrventil 63. Gemäß dieser Ausführungsform wird das Meßergebnis vom Druckmesser 65 als der (nachfolgend als „Stapelinnendruck” bezeichnete) Luftdruck im Brennstoffzellenstapel 40 benutzt. Der Stapelinnendruck wird bei der später beschriebenen Steuerung benutzt.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt ein den Druck regelndes Absperrventil 67 ein. Das den Druck regelnde Absperrventil 67 ist im Luftableitungspfad 66 vorgesehen, um entsprechend der Ventilöffnung den Strömungsquerschnitt des Luftableitungspfads 66 einzustellen. Das Absperrventil 67 schließt ein Steuerventil ein, um bei der Ventilöffnung Null den Druckunterschied zwischen seiner stromauf gelegenen Seite und seiner stromab gelegenen Seite aufzuheben.
Die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt einen Motor 68 für das den Druck regelnde Absperrventil 67 ein, der ein Drehmoment zur Regelung der Ventilöffnung des den Druck regelnden Absperrventils 67 erzeugt.
Die das den Druck regelnde Absperrventil 67 durchquerende Luft durchquert den Verbindungspunkt mit dem Bypass 69 und wird über den zur Luft geöffneten Ausgang in die Atmosphäre entlassen.
Die zur Abkühlung des Brennstoffzellenstapels 40 dienende Kühlwasserkreislaufschaltung 70 schließt einen Kühler 71 und eine Kühlwasserumwälzpumpe 72 ein. Die Kühlwasserkreislaufschaltung 70 wälzt das Kühlwasser zwischen den Zelleneinheiten 41 und dem Kühler 71 um, um die Betriebstemperatur der Zelleneinheiten 41 zu steuern. Die Umwälzung des Kühlwassers auf diese Weise bewirkt die Aufnahme der Wärme in den Zelleneinheiten 41 und deren Abgabe im Kühler 71.
Die Leistungsversorgungsschaltung 80 versorgt elektrisch betätigte Ausstattungen mit elektrischer Leistung. Diese die elektrisch betätigte Ausstattungen schließen beispielsweise einen Motor 91 zum Antrieb der Antriebsräder 92 und ein Gebläse für eine (nicht gezeigte) Klimaanlage ein.
Die Steuereinheit 100 ist eine ECU (elektronische Steuereinheit), die eine CPU, ein RAM und ein ROM einschließt. Die Steuereinheit 100 steuert die anderen Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs 20 ansprechend auf eine Leistungserzeugungsanforderung. Insbesondere gibt die Steuereinheit 100 Steuersignale beispielsweise an das Brennstoffzellensystem 30 und die Leistungsversorgungsschaltung 80 aus.
Falls kein Bedarf für eine Leistungserzeugung besteht, stoppt die Steuereinheit 100 die Leistungserzeugung durch das Brennstoffzellensystem 30. Der Fall, daß kein Bedürfnis für eine Leistungserzeugung besteht, liegt beispielsweise vor, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 20 geparkt ist. Die Steuereinheit 100 gibt Signale zum Stoppen der Aktion des Luftverdichters 62 und Schließen des die Strömung teilenden Absperrventils 63 und des den Druck regelnden Absperrventils 67 aus, um die Leistungserzeugung zu stoppen. In der Beschreibung hiervon blockiert „Schließen des die Strömung teilenden Absperrventils 63” den Strömungspfad zwischen dem stromauf gelegenen Bereich und dem stromab gelegenen Bereich des Luftversorgungspfads 61 und öffnet den Strömungspfad zwischen dem Bypass 69 und dem stromauf gelegenen Bereich des Luftversorgungspfads 61. Als Ergebnis wird die Luft im Brennstoffzellenstapel 40 während des Stopps der Leistungserzeugung von der Atmosphäre abgetrennt.
2. Steuerung beim Start des Brennstoffzellensystems 30 (Fig. 2)
Wenn die Steuereinheit 100 während des Stopps der Leistungserzeigung eine Anforderung zur Leistungserzeugung empfängt, führt sie eine Steuerung zum Start der Leistungserzeugung durch das Brennstoffzellensystem 30 durch. Zum Zwecke dieser Steuerung an die Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 ausgegebene Steuersignale dienen zur Steuerung des Luftverdichters 62, des Motors 64 für das die Strömung teilende Absperrventil und des den Druck regelnden Absperrventils 67. Die Steuereinheit 100 nutzt für diese Steuerung das Meßergebnis des Druckmessers 65 und die Zeitmessung eines (nicht gezeigten) Zeitgebers. Dieser Zeitgeber ist in die Steuereinheit 100 einbezogen. Wie oben beschrieben, ist das Meßergebnis des Druckmessers 65 der Stapelinnendruck. Das Folgende beschreibt die Details der Steuerung.
Die 2 zeigt zeitabhängige Änderungen einer Mehrzahl von Parameter beim Start des Brennstoffzellensystems 30. Die 2A zeigt eine beispielsweise, zeitabhängige Änderung des Durchflusses der vom Luftverdichter 62 zugeführten Druckluft (nachfolgend als „Versorgungsdurchfluß” bezeichnet). Die 2B zeigt eine beispielsweise, zeitabhängige Änderung der Ventilöffnung des den Druck regelnden Absperrventils 67. Die 2C zeigt eine beispielsweise, zeitabhängige Änderung der Ventilöffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63. Die 2D zeigt eine beispielsweise, zeitabhängige Änderung des Stapelinnendrucks. Die Ventilöffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63 bedeutet hierbei die Öffnungsposition des Strömungspfads vom stromauf gelegenen Bereich zum stromab gelegenen Bereich des Luftversorgungspfads 61.
Eine Zeitspanne zwischen einem Zeitpunkt T0 und einem Zeitpunkt T1 ist eine Zeitspanne, in der das Brennstoffzellensystem 30 gestoppt ist. Während der Zeitspanne, in der die Leistungserzeugung gestoppt ist, wird, wie in 2A gezeigt, der Versorgungsdurchfluß bei Null gehalten, während die Ventilöffnungen des den Druck regelnden Absperrventils 67 und des die Strömung teilenden Absperrventils 63 in einer Nullposition gehalten werden, wie in den 2B und 2C gezeigt.
Während des Stopps der Leistungserzeugung kann der Stapelinnendruck, wie oben beschrieben, in einigen Fällen geringer sein als der Atmosphärendruck. Die 2D zeigt einen solchen Zustand. Die Ordinate der 2D zeigt den Druck am Meßgerät an und der Wert Null der Ordinate zeigt an, daß der Stapelinnendruck gleich dem Atmosphärendruck ist. Wie in 2D gezeigt, ist der Stapelinnendruck während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt T0 und dem Zeitpunkt T1 negativ.
Zum Zeitpunkt T1 beginnt die Steuereinheit 100 die Steuerung zum Start des Brennstoffzellensystems 30, um die Leistungserzeugung zu beginnen. Wie in 2A gezeigt, beginnt zum Zeitpunkt T1 die Zunahme des Versorgungsdurchflusses. Insbesondere beginnt der Luftverdichter 62, ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100, die Versorgung mit Druckluft. Anschließend erhöht der Luftverdichter 62 ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100 seine Drehzahl, damit der Versorgungsdurchfluß einen spezifischen Durchfluß F1 erreicht.
Wie in 2 gezeigt, sind zum Zeitpunkt T1 das den Druck regelnde Absperrventil 67 und das die Strömung teilende Absperrventils 63 geschlossen. Die zugeführte Druckluft strömt demgemäß von dem die Strömung teilenden Absperrventil 63 in den Bypass 69, durch den Luftableitungspfad 66 und wird in die Atmosphäre freigesetzt. Der Zweck dieser Luftführung besteht darin, in der Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 verbleibende fremde Substanzen in die Atmosphäre auszutragen. Die fremden Substanzen können beispielsweise Eis, Staub und Grieß sein.
Wie in 2B gezeigt, beginnt beim Zeitpunkt T2 der Motor 68, ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100, die Öffnung des den Druck regelnden Absperrventils 67 zu vergrößern. Der Zeitpunkt T2 ist ein Zeitpunkt, zu dem eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Zeitpunkt T1 abgelaufen ist. Die vorgegebene Zeitspanne wurde vorab als eine für das oben beschriebene Ausspülen der fremden Substanzen ausreichende Zeit festgelegt. Die Steuereinheit 100 benützt den Zeitgeber, um festzustellen, ob die aktuelle Zeit den Zeitpunkt T2 erreicht.
Der Motor 68 des den Druck regelnden Absperrventils maximiert anschließend ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100 die Ventilöffnung des den Druck regelnden Absperrventils 67. Die ermöglicht es der Luft, vom nach außen offenen Eingang des Luftversorgungspfads 61 über den Bypass 69 in den Brennstoffzellenstapel 40 zu strömen. Die vom Luftverdichter 62 komprimierte Luft strömt demgemäß in den Brennstoffzellenstapel 40. Diese Lufteinströmung erhöht den Stapelinnendruck, wie in 2D gezeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform hält der Luftverdichter 62 die Strömungsgeschwindigkeit der von ihm selbst zugeführten Druckluft (nachfolgend als „Versorgungsströmungsgeschwindigkeit” bezeichnet) auf einem Niveau, das gleich oder größer ist als ein ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100 festgesetzter Wert. Dieser festgesetzte Wert ist ein Wert, der geeignet ist, eine Strömung der von dem nach außen offenen Eingang des Luftableitungspfads 66 eintretende Luft zum Brennstoffzellenstapel 40 zu verhindern oder zu unterdrücken. Mit anderen Worten, die Versorgungsströmungsgeschwindigkeit wird auf einem Wert gehalten, der größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die über den Luftableitungspfad 66 zum Brennstoffzellenstapel 40 bewegt wird. Zusätzlich zu diesem Zustand wird die Versorgungsströmungsgeschwindigkeit auf einem solchen Wert gehalten, der die Geräusche und andere Auswirkungen der Aktion des Luftverdichters 62 auf einem Bezugswert oder darunter hält.
Wie in 2D gezeigt, erreicht der Stapelinnendruck den Atmosphärendruck nach dem Zeitpunkt T2. Ein Zeitpunkt T3 markiert den Zeitpunkt, zu dem die Steuereinheit 100 unter Verwendung des Meßergebnisses des Druckmessers 65 feststellt, daß der Stapelinnendruck den Atmosphärendruck erreicht. Zum Zeitpunkt T3 beginnt der Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils 63 dessen Öffnung ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100. Dies veranlaßt die Luftversorgung des Brennstoffzellenstapels 40 über den Luftversorgungspfad 61.
Zum Zeitpunkt T4 beginnt der Luftverdichter 62, die Versorgungsströmungsgeschwindigkeit ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100 zu erhöhen. Der Zeitpunkt T4 ist ein Zeitpunkt, zu dem eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Zeitpunkt T3 abgelaufen ist. Diese vorgegebene Zeitspanne ist vorab so festgelegt, daß sie ausreichend dafür ist, daß die Ventilöffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63 das Maximum erreicht. Die Steuereinheit 100 benutzt die Zeitspanne, um festzustellen, wann die aktuelle Zeit den Zeitpunkt T4 erreicht.
Nach dem Zeitpunkt T4 erhöht der Luftverdichter 62 den Versorgungsdurchfluß auf einen Durchfluß F2, ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 100. Der Durchfluß F2 ist ein zur Leistungserzeugung erforderlicher Durchfluß und ein Zielwert zumindest zum Startzeitpunkt des Brennstoffzellensystems 30.
3. Durch das Brennstoffzellensystem 30 erzielte vorteilhafte Wirkungen.
Beim oben beschriebenen Brennstoffzellensystem ist nur ein kleines, durch den Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils 63 erzeugtes Drehmoment erforderlich. Dies ist der Fall, weil der Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils 63 die Öffnung dieses Ventil 63 beginnt, wenn der Stapelinnendruck den Atmosphärendruck erreicht. Mit anderen Worten, der Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils beginnt die Öffnung dieses Ventils 63, wenn der Druckunterschied zwischen dem stromauf vom die Strömung teilenden Absperrventil 63 gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich ausreichend klein wird. Dies reduziert das erforderliche Drehmoment für den Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils und ermöglicht damit eine Senkung der Fertigungskosten.
Wie oben beschrieben, führt das Brennstoffzellensystem 30 dem Brennstoffzellenstapel 40 die Luft über den Luftableitungspfad 66 zu, um den Stapelinnendruck vor dem Beginn der Öffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63 auf den Atmosphärendruck anzuheben. Durch diese Luftzufuhr reduziert das Brennstoffzellensystem 30 in den Brennstoffzellenstapel 40 einströmende fremde Substanzen. Die möglicherweise einströmenden fremden Substanzen schließen jene ein, die in einem Teil der Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 verbleiben und jene, die über die Öffnung des Luftableitungspfads 66 zur Umgebungsluft einströmen. Der Teil der Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 schließt einen Teil des Luftversorgungspfads 61, einen Teil des Luftableitungspfads 66 und den Bypass 69 ein. Der Teil des Luftversorgungspfads 61 und der Teil des Luftableitungspfads 66 sind Bereiche, die näher an den entsprechenden Öffnungen zur Umgebungsluft liegen als die Anschlußpunkte durch den Bypass.
Das Einströmen fremder, in dem Teil der Luftversorgungs- und -ableitungsschaltung 60 verbleibender Substanzen wird reduziert, indem die verbleibenden fremden Substanzen vor der Zuleitung von Luft zum Brennstoffzellenstapel 40 ausgetrieben werden. Über die Öffnung des Luftableitungspfads 66 zur Umgebungsluft einströmende fremde Substanzen werden reduziert, indem die Strömungsgeschwindigkeit der über den Luftverdichter 62 zugeführten Luft so eingestellt wird, daß die Luft daran gehindert wird, über die zur Außenluft geöffnete Mündung des Luftableitungspfads 66 einzuströmen.
Das schrittweise Erhöhen des Versorgungsdurchflusses, d. h. vom Durchfluß Null zum Durchfluß F1 und vom Durchfluß F1 zum Durchfluß F2, reduziert den Lärm und Anderes, was durch eine abrupte Zunahme des Versorgungsdurchflusses erzeugt wird. Zudem wird der Versorgungsdurchfluß für die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten T2 und T4 auf dem Durchfluß F1 gehalten. Dies reduziert im Vergleich mit einer Vorgehensweise, bei der der Versorgungsdurchfluß für die Zeitspanne von T2 bis T4 auf dem Durchfluß F2 gehalten wird, den Leistungsverbrauch durch den Luftverdichter 62.
4. Modifikationen
Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern kann mitverschiedenen anderen Aspekten im Rahmen des erfinderischen Gedankens verkörpert werden. Beispielsweise können zusätzliche Komponenten unter den Komponenten der Ausführungsform bei der Ausführungsform weggelassen werden. Die zusätzlichen Komponenten bedeuten dabei Elemente, die kein Merkmal in Hauptansprüchen sind. Das Folgende beschreibt einige mögliche Modifikationen.
4.1 Verfahren zur Erhöhung des Versorgungsdurchflusses (Fig. 3)
Das Verfahren zur Erhöhung des Versorgungsdurchflusses von Null auf F2 zum Startzeitpunkt kann durch irgendeines der unten beschriebenen Verfahren ersetzt werden. Die 3 zeigt drei Kurven, die zeitabhängige Änderungen des Versorgungsdurchflusses zum Startzeitpunkt darstellen. Die 3A, 3B und 3C zeigen unterschiedliche Verläufe.
Die 3A zeigt eine linear ansteigende Verfahrenskurve. Die 3B zeigt eine Verfahrenskurve mit allmählich ansteigender Steigerungsgeschwindigkeit. 3C zeigt eine Verfahrenskurve mit einer zunächst ansteigenden und danach allmählich sinkenden Steigerungsgeschwindigkeit. Dabei bezeichnet „danach” einen speziellen Zeitpunkt, wenn annähernd die Hälfte der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T4 abgelaufen ist. Der Zeitpunkt T4 ist dabei der Zeitpunkt, zu dem eine vorgegebene Zeitspanne seit dem Zeitpunkt T1 abgelaufen ist. Diese vorgegebene Zeitspanne wird vorab als eine ausreichende Zeitspanne für die Ventilöffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63 bis zum Erreichen des Maximums durch die Folge von oben, unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Steuerungen, festgelegt. Die Steuereinheit 100 benutzt den Zeitgeber, um festzustellen, ob der aktuelle Zeitpunkt den speziellen Zeitpunkt erreicht hat, wenn annähernde die Hälfte der Zeitspanneabgelaufen ist und ob der aktuelle Zeitpunkt den Zeitpunkt T4 erreicht. Der spezielle Zeitpunkt, wenn annähernde die Hälfte der Zeitspanneabgelaufen ist, kann durch einen anderen speziellen Zeitpunkt ersetzt werden, wenn annähernd ein Drittel der Zeitspanne abgelaufen ist.
Jede der in den 3A, 3B und 3C gezeigten Verfahren erhöht den Versorgungsdurchfluß allmählich, wodurch Geräusche und anderes, durch eine abrupte Änderung des Durchflusses Erzeugtes reduziert wird.
Das in 3B gezeigte Verfahren ändert den Versorgungsdurchfluß insbesondere um den Zeitpunkt T1 auf sanfte Weise, wodurch Geräusch und Anderes reduziert wird. Das in 3C gezeigte Verfahren ändert andererseits den Versorgungsdurchfluß um den Zeitpunkt T1 und um den Zeitpunkt T4 auf sanfte Weise, wodurch Geräusch und Anderes reduziert wird.
Das Verfahren, den Versorgungsdurchfluß zu erhöhen, ist nicht auf die oben beschriebenen Verfahren beschränkt. Es muß jedoch in Betracht gezogen werden, daß jede andere Verfahrensweise zur Erhöhung des Versorgungsdurchflusses durch gleichbleibende Erhöhung, gleich den obigen Verfahren vorzuziehen ist, um Geräusch und Anderes zu reduzieren. Die gleichbleibende Erhöhung bedeutet entweder eine Erhöhung des Versorgungsdurchflusses, oder keine Veränderung der Geschwindigkeit des Versorgungsdurchflusses mit der Zeit. Es sollte verstanden werden, daß das Erhöhungsverfahren etwas anderes sein kann als eine gleichbleibende Erhöhung.
4.2 Andere Modifikationen

(a) Ein Durchfluß, um den Brennstoffzellenstapel 40 der Atmosphäre auszusetzen, kann getrennt vom Luftversorgungspfad 61 und dem Luftableitungspfad 66 vorgesehen sein.
(b) Der Bypass 69 kann entfallen. Bei dieser Ausführungsform kann, um den Stapel-innendruck zu erhöhen, das den Druck regelnde Absperrventil geöffnet werden, um den Brennstoffzellenstapel 40 der Atmosphäre auszusetzen. Dies reduziert die Druckdifferenz zwischen dem stromauf und dem stromab vom die Strömung teilenden Absperrventil 63 gelegenen Bereich durch das einfache Verfahren.
(c) Der Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils 63 kann beginnen, das Ventil zu öffnen, bevor der Stapelinnendruck den Atmosphärendruck erreicht, beispielsweise wenn der Stapelinnendruck 90% des Atmosphärendrucks erreicht. Dies ermöglicht es, die Leistungserzeugung schneller zu beginnen.
(d) Das die Strömung teilende Absperrventil 63 kann durch zwei Absperrventile ersetzt werden. Dies verbessert die Anpassungsfähigkeit der Konstruktion.
(e) Der Druckmesser 65 kann entfallen. Bei dieser Ausführungsform kann der Zeitpunkt T3 als ein Zeitpunkt nach einer festgesetzten, auf den Zeitpunkt T2 folgenden Zeitspanne definiert werden. Diese festgesetzte Zeitspanne kann eine Zeitspanne sein, die dazu ausreicht, daß der Stapelinnendruck den Atmosphärendruck erreicht. Dies erübrigt die Notwendigkeit, zum Messen des Stapelinnendrucks und einer auf dem Meßergebnis basierenden Steuerung.
(f) Während des Stopps des Brennstoffzellensystems 30, wenn der Stapelinnendruck gleich einem vorgegebenen Wert ist oder höher als dieser, kann das oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren entfallen. Dieser vorgegebene Wert sollte ein ausreichender Wert sein (beispielsweise Atmosphärendruck oder 90% des Atmosphärendrucks), der es dem Motor 64 des die Strömung teilenden Absperrventils 63 ermöglicht, dieses Ventil zu öffnen. Wenn das obige Verfahren entfällt, kann beispielsweise die Öffnung des die Strömung teilenden Absperrventils 63 und des den Druck regelnden Absperrventils 67 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Beginn der Aktion des Luftverdichters 62 durchgeführt werden. Dies ermöglicht es, die Leistungserzeugung schneller zu beginnen, wenn der Stapelinnendruck dem vorgegebenen Wert gleich ist oder höher als dieser.
(g) Das den Druck regelnde Absperrventil 67 kann die Schaltung zur Aufhebung der Druckdifferenz nicht aufweisen. Verfügbare Ventile schließen beispielsweise einen Ventiltyp ein, der kaum von der Druckdifferenz bei der Ventilöffnungsaktion beeinflußt wird und einen Ventiltyp, der leicht geöffnet werden kann, wenn der Stapelinnendruck höher ist als der Atmosphärendruck. Dies vereinfacht die Konstruktion des den Druck regelnden Absperrventils 67 und erreicht eine Kostensenkung.
(h) Das Brennstoffzellensystem 30 kann nicht für Automobile, aber für andere Transportvorrichtungen oder für häusliche Leistungsversorgung geeignet sein. Die Transportvorrichtungen schließen zweirädrige Fahrzeuge, dreirädrige Fahrzeuge, Fahrzeuge für einzelne Personen und Züge ein.
(i) Der Typ der Brennstoffzelle ist nicht auf die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle beschränkt, sondern kann ein andere Typ der Brennstoffzelle sein, wie eine Karbonat-Brennstoffzelle.
(j) Das Brenngas ist nicht auf Wasserstoff beschränkt, sondern kann entsprechend der Bauart der Brennstoffzelle Kohlenmonoxid sein.
(k) Es kann eine einzige Schaltung vorgesehen sein, um den Brennstoffzelleninnendruck zu erhöhen. Beispielsweise kann die einzige Schaltung die vom Luftverdichter 62 komprimierte Luft speichern und diese gespeicherte Luft zum Startzeitpunkt des Brennstoffzellensystems 30 an den Brennstoffzellenstapel 40 abgeben.
(l) Der Durchfluß kann durch Regelung der Ventilöffnung des den Druck regelnden Absperrventils 67 gesteuert werden.

Claims

Brennstoffzellensystem umfassend: einen Brennstoffzellenstapel; einen Luftversorger- und -ableiter, der die Luft während der Aktion des Brennstoffzellenstapels diesem über einen Luftversorgungspfad zuführt und die Luft von ihm über einen Luftableitungspfad ableitet; eine Ventilsteuerung, die beim Start des Brennstoffzellenstapels ein Versorgungsabsperrventil im Luftversorgungspfad öffnet; und einen Druckregler, der eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich reduziert, bevor die Ventilsteuerung das Versorgungsabsperrventil öffnet.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter die von der Atmosphäre aufgenommene Luft verdichtet und die verdichtete Luft dem Brennstoffzellenstapel während der Aktion des Brennstoffzellensystems zuführt, und der Druckregler den Luftdruck im Brennstoffzellenstapel dem Atmosphärendruck annähert, um die Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich zu reduzieren.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, bei welchem der Druckregler ein im Luftableitungspfad den Druck regelndes Absperrventil besitzt, um während der Aktion des Brennstoffzellensystems den Druck im Brennstoffzellenstapel zu regeln, wobei der Druckregler bei einem Start des Brennstoffzellensystems das den Druck regelnde Absperrventil öffnet, um den Luftdruck im Brennstoffzellenstapel zu regeln.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, bei welchem das den Druck regelnde Absperrventil eine Schaltung besitzt, um bei seinem geschlossenen Zustand eine Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom den Druck regelnden Absperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich zu reduzieren.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, weiter umfassend: einen Bypass, der als ein Strömungspfad dient, der die Luft veranlaßt, ohne den Brennstoffzellenstapel zu durchqueren, wenigstens beim geschlossenen Zustand des Versorgungsabsperrventils vom Luftversorgungspfad zum Luftableitungspfad zu strömen.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, bei welchem das den Druck regelnde Absperrventil zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Verbindungspunkt zwischen dem Luftableitungspfad und dem Bypass vorgesehen ist, und der Druckregler das den Druck regelnde Absperrventil öffnet, nachdem der Luftversorger- und -ableiter die Luftverdichtung begonnen hat.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei welchem die Ventilsteuerung das Versorgungsabsperrventil öffnet, nachdem der Luftdruck im Brennstoffzellenstapel den Atmosphärendruck erreicht hat.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem das Versorgungsabsperrventil ein die Strömung teilendes Ventil ist, das an einem Verbindungspunkt des Luftversorgungspfads mit dem Bypass vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter die Luft mit einer derartigen Geschwindigkeit zuführt, daß durch das zur Außenluft geöffnete Ende des Luftableitungspfads einströmende Luft daran gehindert wird, nach dem Öffnen des den Druck regelnden Absperrventils in den Brennstoffzellenstapel zu strömen.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter einen Versorgungsdurchfluß aufrechterhält, der ein Durchfluß der zugeführten Luft mit einem Zielwert ist, nachdem das Versorgungsabsperrventil geöffnet wurde, während der Versorgungsdurchfluß vor der Öffnung des Versorgungsabsperrventils auf einen kleineren Wert als der Zielwert eingestellt wird.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter, nachdem das den Druck regelnde Absperrventil geöffnet wurde, jedoch vor dem Öffnen des Versorgungsabsperrventils, den Versorgungsdurchfluß auf einem konstanten Wert hält.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter den Durchfluß linear erhöht, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter den Durchfluß mit zunehmender Änderungsgeschwindigkeit des Versorgungsdurchflusses erhöht, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10, bei welchem der Luftversorger- und -ableiter den Durchfluß mit zunächst zunehmender Änderungsgeschwindigkeit des Versorgungsdurchflusses erhöht und anschließend den Versorgungsdurchfluß mit abnehmender Änderungsgeschwindigkeit absenkt, damit der Versorgungsdurchfluß den Zielwert erreicht.
Startverfahren für ein Brennstoffzellensystem, umfassend beim Start des Brennstoffzellensystems vor der Öffnung eines Versorgungsabsperrventils die Reduzierung einer Druckdifferenz zwischen dem stromauf vom Versorgungsabsperrventil gelegenen Bereich und dem stromab von diesem gelegenen Bereich, wobei das Versorgungsabsperrventil sich in einem zu einem Brennstoffzellenstapel führenden Luftversorgungspfad befindet.