DE60301540T2 - Verfahren zur Steuerung der Flussrate des Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem - Google Patents

Verfahren zur Steuerung der Flussrate des Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DES ERFINDUNG
  • Bereichs der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem.
  • Priorität wird auf die am 27. November 2002 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-344034 beansprucht.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Bei Brennstoffzellen, die in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug oder dergleichen eingebaut sind, ist ein Typ von Brennstoffzellen bekannt, bei dem eine feste Polymer-Elektrolytmembran und Anoden- und Kathodenelektroden, die gemeinsam die feste Polymer-Elektrolytmembran von beiden Seiten plattieren, vorgesehen sind, und bei dem ein brennbares Gas (z.B. Wasserstoffgas) an die Anodenelektrode und ein oxidierendes Gas (z.B. Sauerstoff oder Luft) der Kathodenelektrode zugeführt wird, damit elektrische Energie durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion des brennbaren und oxidierenden Gases erzeugt wird.
  • Ein Brennstoffzellensystem, welches den oben genannten Brennstoffzellen-Typ enthält, ist in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 07-249421 offengelegt, worin der Druckunterschied zwischen dem Anodenbereich und dem Kathodenbereich der Brennstoffzelle steuer-/regelbar ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit des Gases, das an die Kathodenelektrode geliert wird, und von der elektrischen Ausgangsleistung.
  • Wenn Luft, während eines Übergangszustands, in dem sich Betriebsbedingungen des Brennstoffzellensystems ändern, unter Bedingungen hoher Fließgeschwindigkeit und niedrigen Drucks oder unter Bedingungen niedriger Fließgeschwindigkeit und hohen Drucks zugeführt werden muss, wird in solch einem Brennstoffzellensystem eine übermäßige Last auf dem Luftkompressor des Brennstoffzellensystems ausgeübt, und die Elektrolytmembran wird stark beansprucht, da der Druckunterschied nicht gesteuert/geregelt werden kann, was in Hinblick auf Aufrechterhaltung von Zuverlässigkeit nicht bevorzugt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es mit Blick auf die oben genannten Umstände ein Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittel in einem Brennstoffzellensystem zur Verfügung zu stellen, durch das Zuverlässigkeit der Brennstoffzelle aufrechterhalten werden kann, selbst wenn das Brennstoffzellensystem in einen Übergangszustand versetzt ist, in dem sich Betriebsbedingungen des Brennstoffzellensystems ändern.
  • Um das oben genannten Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem zur Verfügung, das einen Brennstoffzellenstapel aufweist, der Energie erzeugt, indem er mit Brennstoff und dem Oxidationsmittel versorgt wird, einen Kompressor zum Zuführen des Oxidationsmittel an den Brennstoffzellenstapel, ein Gegendruckventil zum Steuern/Regeln des Drucks des Oxidationsmittels, das in einem Fließdurchgang für das Oxidationsmittel in Fließrichtung hinter dem Brennstoffzellenstapel angeordnet ist, und eine Steuer/Regelvorrichtung zum Steuern/Regeln des Brennstoffzellenstapels, des Kompressors und des Gegendruckventils, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    Berechnen eines Oxidationsmitteldruck-Befehls und eines Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls basierend auf einem gegebenen elektrischen Strom-Befehl unter Verwendung der Steuer-/Regelvorrichtung; Vergleichen einer ersten Fließgeschwindigkeit, die als eine dem Oxidationsmitteldruck-Befehl entsprechende obere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, und einer zweiten Fließgeschwindigkeit, die als eine dem Oxidationsmitteldruck-Befehl entsprechende untere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, mit dem Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl; und Regeln des Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls derart, dass er auf einen Bereichs innerhalb der zweiten Fließgeschwindigkeit und der ersten Fließgeschwindigkeit begrenzt ist.
  • Entsprechend dem oben genannten Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem, ist die Fließgeschwindigkeit des Oxidationsmittels auf den Bereich innerhalb der ersten Fließgeschwindigkeit und der zweiten Fließgeschwindigkeit begrenzt, d.h. innerhalb eines Bereichs, der leicht durch den Kompressor des Brennstoffzellensystems erreichbar ist, selbst wenn sich der Betriebszustand des Brennstoffzellensystems ändert und Druck- und Fließgeschwindigkeitsanforderungen des an den Brennstoffzellenstapel zuzuführenden Oxidationsmittels geändert sind; folglich arbeitet der Kompressor unter günstigen Bedingungen und seine Funktion wird aufrechterhalten. Da der Druckunterschied zwischen dem Anodenbereich und dem Kathodenbereich der Brennstoffzelleneinheit derart gesteuert/geregelt werden kann, dass er innerhalb eines geeigneten Bereichs begrenzt ist, kann außerdem die Elektrolytmembran der Brennstoffzelleneinheit vorzugsweise geschützt werden, und die Zuverlässigkeit des Brennstoffzellenstapels kann verbessert werden.
  • Im oben genannten Schritt des Steuerns/Regelns des Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls, kann der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl auf die erste Fließgeschwindigkeit korrigiert werden, wenn der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl größer als die erste Fließgeschwindigkeit ist, und der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl kann auf die zweite Fließgeschwindigkeit korrigiert werden, wenn der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl kleiner ist als die zweite Fließgeschwindigkeit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau einer Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Luftfließgeschwindigkeits-Steuer-/Regelvorgang für das Brennstoffsystem in 1 zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Luftdruck und Luftfließgeschwindigkeit zeigt.
  • 4 ist ein basierend auf Tabelle 1 gezeichnetes Diagramm, welches das Verhältnis zwischen oberer Grenze der Luftfließgeschwindigkeit und einem Luftdruck-Befehl definiert, der im Flussdiagramm von 2 referenziert ist.
  • 5 ist ein basierend auf Tabelle 2 gezeichnetes Diagramm, welches das Verhältnis zwischen unterer Grenze der Luftfließgeschwindigkeit und einem Luftdruck-Befehl definiert, der im Flussdiagramm von 2 referenziert ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems entsprechend der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 erklärt.
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau der Ausführungsform des Brennstoffzellensystems entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Ein Brennstoffzellenstapel 1 umfasst einen Stapelkörper, der durch Stapeln von Brennstoffzelleneinheiten gebildet ist, von denen jede eine feste Polymer-Elektrolytmembran, wie beispielsweise eine feste Polymer-Ionenaustauschmembran, umfasst und eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode, die gemeinsam die feste Polymermembran von beiden Seiten plattieren.
  • Ein Hochdruck-Wasserstoffzufuhrsystem 2 ist über einen Wasserstoffgaszufuhr-Fließdurchgang 12 an den Brennstoffzellenstapel angeschlossen. Das Hochdruck-Wasserstoffzufuhrsystem 2 umfasst eine Wasserstoffzufuhr-Quelle, wie beispielsweise einen Wasserstofftank, von der ein Wasserstoffgas über den Wasserstoffgaszufuhr-Fließdurchgang 12 der Anodenelektrode des Brennstoffzellenstapels 1 zugeführt wird.
  • Ein Luftkompressor 3 ist an den Brennstoffzellenstapel 1 über einen Luftzufuhr-Fließdurchgang 13 angeschlossen. Der Luftkompressors 3 führt über den Luftzufuhr-Fließdurchgang 13 Luft (d.h. ein oxidierendes Gas) der Kathodenelektrode des Brennstoffzellenstapels 1 zu.
  • Wenn ein Wasserstoffgas als Brennstoff dem Anodenbereich zugeführt wird und Luft (Luft, die Sauerstoff enthält) als ein Oxidationsmittel dem Kathodenbereich zugeführt wird, werden durch eine katalytische Reaktion im Brennstoffzellenstapel 1 im Anodenbereich Wasserstoff-Ionen produziert und die Wasserstoff-Ionen bewegen sich zum Kathodenbereich, in dem eine elektrochemische Reaktion mit Sauerstoff stattfindet, wobei Wasser gebildet wird.
  • Die Luft, die zur Energieerzeugung verwendet worden ist, wird als ein Luftabgas vom Kathodenbereich des Brennstoffzellenstapels 1 in einen Abluft-Fließdurchgang 16 abgeführt, der in Fließrichtung hinter dem Brennstoffzellenstapel 1 angeordnet ist. Der Abluft-Fließdurchgang 16 ist mit einem Gegendruckventil 11 versehen, das den Luftdruck im Brennstoffzellenstapel 1 steuert/regelt.
  • Ein Wasserstoffgas, das zur Energieerzeugung dem Brennstoffzellenstapel 1 zugeführt wurde, aber darin nicht reagiert hat, wird als Wasserstoffabgas vom Anodenbereich des Brennstoffzellenstapels 1 in einen Wasserstoffabgas-Zirkulationsdurchgang (nicht gezeigt) abgeführt und wird wieder dem Anodenbereich des Brennstoffzellenstapels 1 zugeführt.
  • Ein Kühlsystem 4 ist mit dem Brennstoffzellenstapel 1 über einen Kühlwasser-Fließdurchgang 15 verbunden. Das Kühlsystem 4 umfasst eine Pumpe (nicht gezeigt), um Kühlwasser als Kühlmittel zirkulieren zu lassen, und versorgt die Bereiche zwischen den Brennstoffzelleneinheiten des Brennstoffzellenstapels 1 über den Kühlwasser-Fließdurchgang 15 mit Kühlwasser. Indem wie oben beschrieben Kühlwasser durch den Brennstoffzellenstapel 1 zirkuliert, wird eine Zunahme der Temperatur des Brennstoffzellenstapels 1 aufgrund der Wärmeentwicklung während der Energieerzeugung unterbunden, und der Brennstoffzellenstapel 1 kann unter passenden Temperatur-Bedingungen betrieben werden.
  • Der Wasserstoffgaszufuhr-Fließdurchgang 12 ist mit einem Absperrventil 10 und einem Drucksteuer-/regelventil 5 versehen. Die Fließgeschwindigkeit des Wasserstoffgases wird durch Steuern/Regeln des Absperrventils 10 geregelt. Das Drucksteuer-/regelventil 5, das mit einem vom Luftzufuhr-Fließdurchgang 13 abzweigenden Signaldruck-Fließdurchgang 14 verbunden ist, steuert/regelt den Druck des Wasserstoffgases, das dem Anodenbereich zugeführt wird derart, dass der Druckunterschied zwischen dem Wasserstoffgas und der Luft, die dem Kathodenbereich zugeführt wird, innerhalb eines passenden Bereichs begrenzt ist.
  • Der Luftzufuhr-Fließdurchgang 13 ist mit einem Fließgeschwindigkeits-Sensor 8 zum Messen der Fließgeschwindigkeit der Luft und mit einem Druck-Sensor 9 zum Messen des Drucks der Luft ausgestattet.
  • Ein Verbraucher 6 ist über elektrische Leitungen 17 an den Brennstoffzellenstapel 1 angeschlossen, sodass die im Brennstoffzellenstapel 1 erzeugte elektrische Energie dem Verbraucher 6 zugeführt wird.
  • Das Brennstoffzellensystem entsprechend der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Steuer-/Regelvorrichtung (eine ECU (elektrische Steuer-/Regeleinheit)) 7. Die ECU 7 steuert/regelt den Luftkompressor 3, das Kühlsystem 4, den Verbraucher 6, das Absperrventil 10 und das Gegendruckventil 11 in Abhängigkeit von gemessenen Werten der Sensoren 8 und 9 (d.h. von der Fließgeschwindigkeit QA und dem Druck PA), vom Zustand des Verbrauchers 6, von einem Öffnungsgrad AP des Gaspedals, usw..
  • Zunächst wird unten der Luftfließgeschwindigkeitssteuer-/regelvorgang für das Brennstoffsystem, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezug auf 2 erklärt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das den Steuer-/Regelvorgang für das in 1 darstellte Brennstoffsystem zeigt. In Schritt S12 werden ein Luftdruck-Befehl und ein Luftfließgeschwindigkeits-Befehl für die dem Brennstoffzellenstapel 1 zugeführte Luft basierend auf einem elektrischen Strom-Befehl berechnet, der abhängig vom Öffnungsgrad AP des Gaspedals und des Zustandes des Verbrauchers 6 bestimmt wird. Der elektrische Strom-Befehl wird in Übereinstimmung mit momentan im Fahrzeug benötigter elektrischer Energie bestimmt. In Schritt S14 wird eine obere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit, die dem Luftdruck-Befehl entspricht, aus Tabelle 1 abgerufen (siehe 4).
  • In Schritt S16 wird bestimmt, ob der Luftfließgeschwindigkeits-Befehl größer ist als die obere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit. Wenn das Resultat der Ermittlung "JA" ist, geht der Vorgang bei Schritt S18 weiter, bei dem der Luftfließgeschwindigkeits-Befehl auf die oberen Grenze der Luftfließgeschwindigkeit korrigiert wird, und der Ablauf der Vorgänge wird beendet. Genauer gesagt, wenn, wie in 4 gezeigt, der Fließgeschwindigkeits-Befehl QREQ1 größer ist als die obere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit QH, die dem Luftdruck-Befehl entspricht, wird der Fließgeschwindigkeits-Befehl QREQ1 zur oberen Grenze der Luftfließgeschwindigkeit QH korrigiert.
  • 3 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Luftdruck und Luftfließgeschwindigkeit zeigt. In 3 ist ein Bereich A ein Bereich, in dem die Kombinationen des Luftdrucks und der Luftfließgeschwindigkeit durch den Luftkompressor 3 in der Praxis erreichbar sind, ein Bereich B ist ein Bereich mit hoher Fließgeschwindigkeit und niedrigem Druck, und ein Bereich C ist ein Bereich mit kleiner Fließgeschwindigkeit und hohem Druck.
  • Der oben genannte Fall, in dem der Fließgeschwindigkeits-Befehl größer ist als die obere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit entspricht dem Bereich B mit hoher Fließgeschwindigkeit und niedrigem Druck. Wenn der Luftkompressor 3 verwendet würde, um die Kombinationen im Bereich B zu erzielen, würde eine übermäßige Last darauf wirken, weil der Druck im Brennstoffzellensystem wegen Druckverlust im System erhöht wird, selbst wenn das Gegendruckventil 11 vollständig geöffnet ist. In dieser Ausführungsform wird der Luftkompressor 3 daran gehindert eine übermäßige Last aufzuweisen, indem, wie oben erklärt, der Fließgeschwindigkeits-Befehl zur oberen Grenze der Luftfließgeschwindigkeit korrigiert wird.
  • Wenn das Resultat der Ermittlung im Schritt S16 "NEIN" ist, fährt der Vorgang bei Schritt S20 fort, bei dem eine untere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit, die dem Luftdruck-Befehl entspricht, aus Tabelle 2 ausgelesen wird (siehe 5). In Schritt S22 wird festgestellt, ob der Luftfließgeschwindigkeits-Befehl kleiner ist als die untere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit. Wenn das Resultat der Ermittlung "JA" ist, fährt der Vorgang bei Schritt S24 fort. Demgegenüber wird der Ablauf der Vorgänge beendet, wenn das Resultat der Ermittlung "NEIN" ist. Genauer gesagt, wenn, wie in 5 gezeigt, der Fließgeschwindigkeits-Befehl QREQ2 kleiner ist als die untere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit QL, die dem Luftdruckbefehl entspricht, wird der Fließgeschwindigkeits-Befehl QREQ2 zur unteren Grenze der Luftfließgeschwindigkeit QL korrigiert.
  • Der oben genannte Fall, in dem der Fließgeschwindigkeits-Befehl kleiner ist als die untere Grenze der Luftfließgeschwindigkeit, entspricht dem Bereich C mit kleiner Fließgeschwindigkeit und hohem Druck. Wenn der Luftkompressor 3 verwendet würde, um die Kombinationen in der Zone C zu erzielen, würde eine übermäßige Last darauf wirken, weil der Druck im Brennstoffzellensystem wegen Leckage vom Gegendruckventil 11 erniedrigt wird, selbst wenn das Gegendruckventil 11 vollständig geschlossen ist. In dieser Ausführungsform wird der Luftkompressor 3 daran gehindert, eine übermäßige Last aufzuweisen, indem, wie oben erklärt, der Fließgeschwindigkeits-Befehl zur unteren Grenze der Luftfließgeschwindigkeit korrigiert wird. Da der Druckunterschied zwischen dem Anodenbereich und dem Kathodenbereich der Brennstoffzelleneinheit derart gesteuert/geregelt werden kann, dass er innerhalb eines passenden Bereichs begrenzt ist, kann außerdem die Elektrolytmembran von jeder Brennstoffzelleneinheit wünschenswerterweise geschützt werden.
  • Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben und veranschaulicht worden sind, sollte es selbstverständlich sein, dass diese für die Erfindung beispielhaft sind und nicht als begrenzend anzusehen sind. Beispielsweise kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform, zusätzlich zum mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, für ein mit Brennstoffzellen betriebenes Motorrad oder einen mit Brennstoffzellen betriebenen Roboter verwendet werden. Außerdem kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform ein stationärer oder ein transportabler Typ sein.
  • Hinzufügungen, Auslassungen, Ersatz und andere Änderungen können gemacht werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorangehende Beschreibung begrenzt zu betrachten und wird nur durch den Bereich der angefügten Ansprüche begrenzt.
  • Ein Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem, das einem Brennstoffzellenstapel (1) aufweist, dem Brennstoff und das Oxidationsmittel zugeführt wird, einen Kompressors (3) zum Zuführen des Oxidationsmittels an den Brennstoffzellenstapel (1), ein Gegendruckventil (11) zum Steuern/Regeln des Drucks des Oxidationsmittels und eine Steuer-/Regelvorrichtung (7) zum Steuern/Regeln des Brennstoffzellenstapels (1), des Kompressors (3) und des Gegendruckventils (11). Das Verfahren umfasst die Schritte zur Berechnung eines Oxidationsmitteldruck-Befehls und eines Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls basierend auf einem gegebenen elektrischen Strom-Befehl, indem es eine erste Fließgeschwindigkeit (QH), die als eine obere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, und eine zweite Fließgeschwindigkeit (QL), die als eine untere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, mit dem Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl vergleicht, und den Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl derart reguliert, dass er innerhalb eines Bereichs von der zweiten Fließgeschwindigkeit zur ersten Fließgeschwindigkeit begrenzt ist.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem, das einen Brennstoffzellenstapel (1) aufweist, der Energie erzeugt, indem er mit Brennstoff und dem Oxidationsmittel versorgt wird, einen Kompressor (3) zum Zuführen des Oxidationsmittels an den Brennstoffzellenstapel (1), ein Gegendruckventil (11) zum Steuern/Regeln des Drucks des Oxidationsmittels, das in einem Fließdurchgang (16) für das Oxidationsmittel in Fließrichtung hinter dem Brennstoffzellenstapel (1) angeordnet ist, und eine Steuer/Regelvorrichtung (7) zum Steuern/Regeln des Brennstoffzellenstapels (1), des Kompressors (3) und des Gegendruckventils (11), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Berechnen eines Oxidationsmitteldruck-Befehls und eines Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls basierend auf einem gegebenen elektrischen Strom-Befehl unter Verwendung der Steuer/Regelvorrichtung; Vergleichen einer ersten Fließgeschwindigkeit (QH), die als eine dem Oxidationsmitteldruck-Befehl entsprechende obere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, und einer zweiten Fließgeschwindigkeit (QL), die als eine dem Oxidationsmitteldruck-Befehl entsprechende untere Grenze der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeit definiert ist, mit dem Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl; und Regeln des Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls derart, dass er auf einen Bereichs innerhalb der zweiten Fließgeschwindigkeit (QL) und der ersten Fließgeschwindigkeit (QH) begrenzt ist.
  2. Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl im Schritt zum Steuern/Regeln des Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls auf die erste Fließgeschwindigkeit (QH) korrigiert wird, wenn der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl größer ist als die erste Fließgeschwindigkeit (QH).
  3. Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei, der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl im Schritt zum Steuern/Regeln des Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehls auf die zweite Fließgeschwindigkeit (QL) korrigiert wird, wenn der Oxidationsmittelfließgeschwindigkeits-Befehl kleiner ist als die zweite Fließgeschwindigkeit (QL).
  4. Verfahren zum Steuern/Regeln der Fließgeschwindigkeit eines Oxidationsmittels in einem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem sich in einem Fahrzeug befindet und der elektrische Strom-Befehl in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad (AP) eines im Fahrzeug vorgesehenen Gaspedals bestimmt wird.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3741009B2 (ja) * 2001-09-07 2006-02-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2006056373A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両における排水構造
US7127937B1 (en) * 2005-06-01 2006-10-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for leak detection in gas feeding systems with redundant valves
JP4739849B2 (ja) * 2005-07-28 2011-08-03 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP4756465B2 (ja) * 2005-12-16 2011-08-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び移動体
US8701468B2 (en) * 2010-12-17 2014-04-22 GM Global Technology Operations LLC Flow estimation based on anode pressure response in fuel cell system
CN105190976B (zh) * 2013-03-22 2017-03-08 日产自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
US10256484B2 (en) * 2013-07-05 2019-04-09 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
DE102016219958A1 (de) * 2016-10-13 2018-04-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Kraftfahrzeug zur Versorgung von mindestens einer Brennstoffzelle mit Brennstoff
US10714767B2 (en) * 2017-12-07 2020-07-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Fuel cell air system safe operating region

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6282659A (ja) * 1985-10-04 1987-04-16 Toshiba Corp 燃料電池発電プラントガス圧力流量制御装置
JPS62160666A (ja) * 1986-01-08 1987-07-16 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
JPS62160665A (ja) * 1986-01-08 1987-07-16 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
JP2585324B2 (ja) * 1987-12-09 1997-02-26 株式会社日立製作所 ガスタービンの制御方法及びその装置
DE4322765C1 (de) * 1993-07-08 1994-06-16 Daimler Benz Ag Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Leistungsregelung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle
JPH07249421A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Toshiba Corp 燃料電池
US5771476A (en) * 1995-12-29 1998-06-23 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Power control system for a fuel cell powered vehicle
DE19640808C1 (de) 1996-10-02 1997-11-27 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer PEM-Brennstoffzellenanlage
DE19701390C1 (de) * 1997-01-16 1998-04-09 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer PEM-Brennstoffzellenanlage und PEM-Brennstoffzellenanlage
JPH11288730A (ja) * 1998-04-03 1999-10-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の圧縮機システム
JP3718391B2 (ja) * 1999-12-02 2005-11-24 大阪瓦斯株式会社 燃料電池用改質器の空燃比制御装置
US6602628B2 (en) * 2000-03-24 2003-08-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for fuel cell
JP2001338659A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび改質器の温度制御方法
US6815106B1 (en) * 2000-05-31 2004-11-09 General Motors Corporation Fuel cell having dynamically regulated backpressure
JP3832802B2 (ja) * 2000-07-25 2006-10-11 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
US6569551B2 (en) * 2001-01-15 2003-05-27 General Motors Corporation Oxidant injection control
US7432005B2 (en) * 2002-04-29 2008-10-07 General Motors Corporation Model-based feed-forward control system for power (or current) in a fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
CA2450595C (en) 2008-01-22
JP4828078B2 (ja) 2011-11-30
DE60301540D1 (de) 2005-10-13
EP1427047A1 (de) 2004-06-09
US20040161643A1 (en) 2004-08-19
CA2450595A1 (en) 2004-05-27
JP2004178990A (ja) 2004-06-24
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