DE60309326T2 - Steuerungsgerät und -verfahren für brennstoffzellensysteme - Google Patents

Steuerungsgerät und -verfahren für brennstoffzellensysteme Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem und ein zugehöriges Verfahren und im Besonderen auf eine Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem und sein zugehöriges Verfahren, wobei Elektroenergie, die durch einen Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, der in einem Fahrzeug eingebaut ist, einem Motor zugeführt wird, um Antriebsleistung zu erzeugen, um in dem Brennstoffzellenstapel verbliebenes Wasser zu entfernen.
  • Hintergrund der Technik
  • Bei Brennstoffzellensystemen, bei denen mit einem Brennstoffzellenstapel eine elektrische Energie erzeugende Reaktion ausgelöst werden soll, tritt eine Wahrscheinlichkeit auf, bei der aufgrund von Wasser, das als Medium erforderlich ist, um einen Ionentransfer durch einen Ionenaustauschfilm zu veranlassen, Brennstoffgas und oxidierendes Gas in einem befeuchteten Zustand bereitgestellt werden.
  • Bei einem solchen Brennstoffzellensystem ist es idealerweise bei dem Brennstoffgas und oxidierenden Gas erwünscht, dass eine Feuchtigkeit von 100 %, ohne Auftreten von überschüssigem Wasser vorherrscht. Jedoch in einer gegenwärtigen Praxis, infolge einer überschüssigen Menge an befeuchtendem Wasser oder Wasser, das begleitet von einem Vorgang zur Erzeugung von Elektroenergie des Brennstoffzellenstapels entsteht, ist es höchst wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit in einem Gasströmungskanal innerhalb des Brennstoffzellenstapels übermäßig vorherrscht. Indem die Menge an Feuchtigkeit, die in dem Gasströmungskanal auftritt, ansteigt, tritt für das Gas eine Schwierigkeit auf, den Ionenaustauschfilm zu durchdringen, wodurch ein Abfall bei einer Zellenspannung verursacht wird, mit einer Verschlechterung beim Wirkungsgrad der Elektroenergie-Erzeugung des Brennstoffzellenstapels als Folge.
  • Die Patentanmeldung in den Vereinigten Staaten, offengelegt mit Veröffentlichung Nummer US 2001/014415, bezieht sich auf ein Brennstoffsystem, das eine Steuervorrichtung umfasst, die eine Wasserstoffabsaugpumpe und ein Wasserstoffsteuerventil steuert. Die Steuervorrichtung schätzt das Auftreten von Feuchtigkeit in dem Brennstoffzellenstapel, und falls eine überschüssige Menge an Feuchtigkeit erkannt wird, wird ein Wasserstoffsteuerventil geöffnet, um die Feuchtigkeit aus dem Brennstoffzellenstapel abzusaugen.
  • Das Patent in den Vereinigten Staaten, offengelegt mit Veröffentlichung Nummer US 6.406.805 , legt ein Verfahren zum Absaugen der Brennstoffzelle offen, indem die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs überwacht wird, das die Brennstoffzellen enthält. Wenn dementsprechend die wahrgenommene Fahrzeuggeschwindigkeit über einem vorher festgelegten Punkt liegt, wird durch die Steuervorrichtung ein Signal an ein 3-Wege-Ventil gesendet. Das Signal lenkt das Ventil in eine Position, in der überschüssiger Wasserstoff und Wasser sofort in die Atmosphäre abgelassen werden. Auf diese Weise wird das Auftreten einer Erscheinung des Zusetzens mit Wasser im Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt.
  • Die Patentanmeldung in den Vereinigten Staaten, offengelegt mit Veröffentlichung Nummer 2003/022041, ist Teil des Stands der Technik nach Artikel 54 (3) EPC. Nach diesem Stand der Technik wird ein Absaugventil geöffnet, wenn eine durchschnittliche Spannung über einem Absaugzellenabschnitt des Brennstoffzellenstapels unter einen festgelegten ersten Prozentsatz einer Schwellenwertspannung fällt, die über mindestens zwei Brennstoffzellen gemessen wurde.
  • Die japanische Patentanmeldung, offengelegt mit Veröffentlichung Nummer 2001-307757 legt eine Struktur offen, in der, wenn eine minimale Zellenspannung in Bezug auf eine durchschnittliche Energieausgabemenge einer Zelleneinheit eines Brennstoffzellenstapels übermäßig abfällt, die Abgrenzung erfolgt, dass eine überschüssig erhöhte Menge an Feuchtigkeit in einem Gasströmungskanal des Brennstoffzellenstapels vorherrscht, wodurch das Absaugen von Brennstoffgas durch die Verwendung eines Absaugventils ausgeführt wird, das mit dem Brennstoffzellenstapel kommunizierend verbunden ist.
  • Da ferner bei dem Brennstoffzellensystems, obwohl der Brennstoffzellenstapel die Elektroenergiemenge unter Entwicklung von Wärme erzeugt, eine Betriebstemperatur, die einem festen polymeren Film ermöglicht, wirksam Elektroenergie zu erzeugen, in einem begrenzten Bereich vorherrschen sollte, sollte der Brennstoffzellenstapel innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs gehalten werden, indem einem Kühlmittel erlaubt wird, durch den Brennstoffzellenstapel zu fließen. Hierbei wird es erforderlich, wenn das Auftreten des stärksten Ansteigens bei der Gastemperatur innerhalb des Brennstoffzellenstapels berücksichtigt wird, dass ein Kühlmittel-Strömungskanal in einem Bereich möglichst nah zu dem Gasströmungskanal angeordnet ist, um Kühlmittel zu erlauben, nahe dem Gasstrom zu fließen. Zu diesem Zweck kann eine Struktur bereitgestellt werden, die es Brennstoffgas und Kühlmittel erlaubt, in nebeneinander liegenden Strömungswegen zu fließen, die durch einen durchlässigen Film voneinander getrennt sind.
  • Des Weiteren gibt es bezüglich des Brennstoffzellensystems in dem Fall, in dem der Brennstoffzellenstapel in einem Automobil eingebaut ist, viele Möglichkeiten, dass das Kühlmittel mit einem Windstrom gekühlt wird, der durch einen Kühler strömt, der an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist, und dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird.
  • Offenlegung der Erfindung
  • Ferner sollte aufgrund von Studien bezüglich des Brennstoffzellensystems, die von dem Erfinder dieser Erfindung ausgeführt wurden, obwohl der Brennstoffzellenstapel die Elektroenergieausgabe unter Entwicklung von Wärme erzeugt, der Brennstoffzellenstapel innerhalb eines festgelegten Temperaturbereichs gehalten werden, indem einem Kühlmittel erlaubt wird, durch den Brennstoffzellenstapel zu fließen, weil eine Betriebstemperatur in einem begrenzten Bereich vorherrschen soll, um einem festen polymeren Film zu ermöglichen, wirksam Elektroenergie zu erzeugen. Hierbei wird es erforderlich, wenn das Auftreten des stärksten Ansteigens der Gastemperatur innerhalb des Brennstoffzellenstapels berücksichtigt wird, um die Gastemperatur zu senken, dass ein Kühlmittel-Strömungskanal in einem Bereich möglichst nah bei dem Gasströmungskanal angeordnet wird, um einem Kühlmittel zu ermöglichen, nahe dem Gasstrom zu fließen. Zu diesem Zweck kann eine Struktur bereitgestellt werden, die es Brennstoffgas und Kühlmittel ermöglicht, in nebeneinander liegenden Strömungswegen zu fließen, die durch einen durchlässigen Film voneinander getrennt sind.
  • Des Weiteren gibt es bezüglich des Brennstoffzellensystems in einem Fall, in dem der Brennstoffzellenstapel in einem Automobil eingebaut ist, viele Möglichkeiten, dass das Kühlmittel mit einem Windstrom gekühlt wird, der durch einen Kühler strömt, der an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist, und dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird.
  • Jedoch ist es, aufgrund von Studien, die von dem Erfinder dieser Erfindung ausgeführt wurden, da das durch Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug fortlaufend auf einer Schnellstraße fährt, wegen anhaltend erhöhter Menge an Elektroenergieausgabe, die durch den Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, möglich, dass sich die Kühlmitteltemperatur zu einer hohen Temperatur aufbaut. Wenn das Fahrzeug von einem Reisezustand, bei der die Kühlmitteltemperatur auf einem hohen Grad verbleibt, zu einem konstanten Reisezustand wechselt, ist es vorstellbar, dass der Brennstoffzellenstapel die Menge an Elektronenergieausgabe senkt, womit eine Reduzierung des Wärmewertes einhergeht, und dass die Kühlmitteltemperatur rasch sinkt. Besonders in einem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist und der Windstrom, der durch den Kühler strömt, zunimmt, ist es höchst wahrscheinlich, dass die Kühlmitteltemperatur rasch sinkt.
  • Unter solchen Umständen ist zu verstehen, dass rascher Temperaturabfall im Gas auftritt, das durch den Gasströmungskanal innerhalb des Brennstoffzellenstapels fließt, und dazu führt, dass Dampf in dem Gasstrom, der dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, in großer Menge zu flüssigem Wasser kondensiert, das wiederum in den Brennstoffzellenstapel fließt. In solch einem Fall lässt sich verstehen, dass das Auftreten von flüssigem Wasser, das in den Gasströmungskanal eindringt, Gas davon abhält, den Ionenaustauschfilm zu durchdringen, sodass eine rasche Verschlechterung im Wirkungsgrad der Erzeugung der Elektroenergie verursacht wird und eine Wahrscheinlichkeit eintritt, bei der es schwer wird, sogar wenn das Absaugen von Brennstoffgas stattfindet, den Wirkungsgrad der Elektroenergie-Erzeugung des Brennstoffzellenstapels wiederherzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den oben genannten Studien gemacht und hat als Ziel, eine Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem und sein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, bei der es sogar möglich ist, wenn eine Temperatur eines Gases rasch absinkt, das einem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden soll, eine Elektroenergie-Erzeugungseffizienz vor einer Verschlechterung zu bewahren.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, wird eine Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsreichen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Darüber hinaus wird ein Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem nach Anspruch 13 bereitgestellt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Fahrzeugs zeigt, das von Brennstoffzellen angetrieben wird und ein Brennstoffzellensystem einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Struktur des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das eine konkrete Struktur des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils zeigt, wie sie durch das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird;
  • 5A ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf eine Elektroenergieausgabe eines Brennstoffzellenstapels bezieht, um die Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems zu veranschaulichen, wobei die x-Koordinate die Zeit t darstellt, während die Y-Achse den Elektroenergieausgang Pw_STACK des Brennstoffzellenstapels in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 5B ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf eine Kühlmitteltemperatur bezieht, wobei die x-Koordinate die Zeit t darstellt, während die Y-Achse die Kühlmitteltemperatur T_LLC des Brennstoffzellenstapels in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 5C ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit bezieht, wobei die x-Koordinate die Zeit t darstellt, während die Y-Achse die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 5D ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf eine minimale Zellenspannung bezieht, wobei die x-Koordinate die Zeit t darstellt, während die Y-Achse die minimale Zellenspannung VC in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 5E ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf den Betrieb eines Brennstoffgas-Ablassventils bezieht, wobei die x-Koordinate die Zeit t darstellt, während die Y-Achse einen offenen und einen geschlossenen Zustand des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Struktur eines Brennstoffzellensystems einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge eines Steuervorgangs eines Brennstoffgas-Ablassventils veranschaulicht, die durch das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird;
  • 8 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung von Kennfelddaten, die eine Markierung zur Schätzung des Auftretens des Zusetzens mit Wasser variieren, abhängig von der Kühlmitteltemperatur im Hinblick auf eine atmosphärische Lufttemperatur und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die x-Koordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP darstellt, während die Y-Achse die Kühlmitteltemperatur T_LLC in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Struktur eines Brennstoffzellensystems einer dritten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils veranschaulicht, die durch das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird;
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils veranschaulicht, die durch ein Brennstoffzellensystem einer vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge eines Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils veranschaulicht, die durch ein Brennstoffzellensystem einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Brennstoffzellensystems nach einer sechsten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils in der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 15 ist eine Ansicht, um Kennzahlendaten zu veranschaulichen, die Variationen der Vorgabeantriebsleistung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines schrittweisen Verschiebungswerts eines Gaspedals beschreiben, wobei die x-Koordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP darstellt, während die Y-Achse die Vorgabeantriebsleistung tT_drive in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
  • 16 ist eine Ansicht, um Kennzahlendaten zu veranschaulichen, die Variationen der Gesamtvorgabe-Elektroenergie abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Vorgabeantriebsleistung beschreibt, wobei die x-Koordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP darstellt, während die Y-Achse die Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total in der vorliegenden Ausführungsform darstellt; und
  • 17 ist eine Ansicht, um Kennzahlendaten zu veranschaulichen, die Variationen der Gesamtvorgabe-Elektroenergie/Gesamtvorgabe-Elektroenergie bezüglich SOC und Variationen in einer Stapelelektroenergie-Erzeugungsmenge/Gesamtvorgabe-Elektroenergie bezüglich SOC beschreiben, wobei die x-Koordinate das SOC darstellt, während die linke Y-Achse die Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack/Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total und die rechte Y-Achse eine Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery/Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total in der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • Die beste Art, die Erfindung zu verwirklichen
  • Hiernach werden eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellensystems und seine zugehörigen Verfahren jeder Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung im Detail mit entsprechendem Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem und ihr zugehöriges Verfahren einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung werden ausführlich mit Bezug auf 1 bis 5E beschrieben.
  • Zunächst wird die Struktur eines durch Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs, das das Brennstoffzellensystem der hiermit eingereichten Ausführungsform aufweist, mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
  • Struktur eines durch Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines durch Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs veranschaulicht, das ein Brennstoffzellensystem nach der hiermit eingereichten Ausführungsform aufweist.
  • Wie in 1 gezeigt, wird das Brennstoffzellensystem 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform gezeigt, wie es in einem mit Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeug 1 eingebaut ist.
  • Das mit Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug 1 verwendet eine Elektroenergieversorgung, die eine Elektroenergieausgabe nutzt, die durch das Brennstoffzellensystem 2 erzeugt wurde, und hat einen Elektromotor 3, der so eingerichtet ist, dass er mit der Elektroenergieausgabe versorgt wird, die durch das Brennstoffzellensystem 2 erzeugt wurde, wobei die Antriebsleistung des Elektromotors 3 durch eine Antriebsleistungsstrecke D zum Fahren auf Räder WH übertragen wird. Während des Fahrens zieht das mit Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug 1 einen Fahrtwindstrom W von einer Fahrzeugvorderseite FR in einen Kühler 4, der an der Vorderseite eines Fahrzeugkörpers B angeordnet ist, um ein Kühlmittel, das zwischen einem Brennstoffzellenstapel 11 im Inneren des Brennstoffzellensystems 2 und dem Kühler 4 zirkuliert, zu kühlen. Während eines Elektroenergie-Erzeugungsvorgangs des Brennstoffzellensystems 2 treibt das mit Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug 1 eine Pumpe 5 an, die wiederum dem Kühlmittel erlaubt, das durch den Kühler 4 gekühlt wird, durch eine Ableitung L zu zirkulieren.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, um eine funktionelle Struktur des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform zu veranschaulichen.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst das Brennstoffzellensystem 2 des von Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs 1 einen Brennstoffzellenstapel 11, der aus einer Vielzahl von Stapeln gebildet wird, von denen jeder eine Brennstoffelektrode 11a und eine oxidierende Elektrode 11b umfasst, zwischen denen ein Elektrolyt 11c eingelegt ist, das aus einem polymeren Film besteht, worin Brennstoffgas der Brennstoffelektrode 11a zugeführt wird und ein oxidierendes Gas der oxidierenden Elektrode 11b zugeführt wird, um dadurch eine Elektroenergieausgabe zu erzeugen. In der hiermit dargelegten Ausführungsform wird typischerweise Wasserstoffgas dem Brennstoffzellenstapel 11 als Brennstoffgas zugeführt, während Luft dazu als oxidierendes Gas zugeführt wird.
  • Während das mit Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug 1 mit dem Brennstoffzellensystem 2 fährt, werden die Brennstoffelektrode 11a und die oxidierende Elektrode 11b des Brennstoffzellenstapels 11 jeweils mit dem Wasserstoff und der Luft versorgt. Wenn dies stattfindet, erlaubt das Brennstoffzellensystem 2 einem Kühlmitteltemperatur-Erfassungsabschnitt 12, die Temperatur des Kühlmittels zu erfassen, das zwischen dem Kühler 4 und dem Brennstoffzellenstapel 11 zirkuliert, und ein Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Kühlmittel schätzt eine Möglichkeit des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Kühlmittel in dem Brennstoffzellenstapel 11, basierend auf der sich ergebenden Kühlmitteltemperatur. Wenn der Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Kühlmittel das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Kühlmittel schätzt, arbeitet ein Steuerabschnitt 14 für das Ablassen des Brennstoffgases, um einem Brennstoffgas-Ablassventil 15 zu ermöglichen, dass es in einen geöffneten Zustand gebracht wird, um so kondensiertem Wasser zu erlauben, dass es aus einem Brennstoffgas-Strömungskanal innerhalb des Brennstoffzellenstapels 11 nach außen abgelassen wird.
  • Als Nächstes wird eine konkrete Struktur des Brennstoffzellensystems 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben. Außerdem, während die hiermit dargelegte Ausführungsform hierin in Verbindung mit einem Beispiel beschrieben wird, bei dem der Wasserstoff sofort als Brennstoffgas vorgesehen ist, ist es natürlich nicht zu beanstanden, wenn ein alternatives System verwendet wird, bei dem Wasserstoff durch Umwandeln von Brennstoff erzielt wird.
  • Konkrete Struktur eines Brennstoffzellensystems
  • 3 ist ein Bockdiagramm, das eine konkrete Struktur des Brennstoffzellensystems der hiermit eingereichten Ausführungsform veranschaulicht.
  • In 3 erlaubt das Brennstoffzellensystem 2 dem Wasserstoffgas, dass es der Brennstoffelektrode 11a des Brennstoffzellenstapels 11 zugeführt wird, der aus der Vielzahl von Stapeln gebildet wird, von denen jeder die Brennstoffelektrode 11a und die oxidierende Elektrode 11b umfasst, zwischen denen der Elektrolyt 11c (siehe 2) eingefügt ist, der aus einem polymeren Film besteht, während dem Wasserstoffgas erlaubt wird, dass es der Brennstoffelektrode 11a zugeführt wird, und die Luft der oxidierenden Elektrode 11b zugeführt wird, was den Brennstoffzellenstapel 11 veranlasst, die Elektroenergieausgabe zu erzeugen. Der Brennstoffzellenstapel 11 ist intern mit einem Wasserstoff gas-Strömungskanal, einem Luftströmungskanal und einem Kühlmittel-Strömungskanal ausgestattet, von denen keiner hierin gezeigt wird.
  • Das Wasserstoffgas wird unter hohem Druck verdichtet und in einem Wasserstoff-Speicherbehälter 21 gespeichert.
  • Während des Elektroenergie-Erzeugungsvorgangs des Brennstoffzellenstapels 11 wird das in dem Wasserstoff-Speicherbehälter 21 gespeicherte Wasserstoffgas entsprechend eingestellt und der Gasdruck durch ein Wasserstoffdruck-Einstellventil 22 reduziert und anschließend einer Wasserstoffgasleitung H zugeführt, die in Verbindung mit dem Brennstoffzellenstapel 11 steht. Außerdem, während die hiermit dargelegte Ausführungsform in Verbindung mit einer Struktur gezeigt wurde, bei der der Wasserstoffspeicherbehälter 21 und das Wasserstoffdruck-Einstellventil 22 in direkter Verbindung mit dem Brennstoffzellenstapel 11 stehen, kann sie selbstverständlich so geändert werden, dass ein separates Ventil für weitere Reduzierung des Gasdrucks in einem Mittelbereich der Leitung zu dem Brennstoffzellenstapel 11 angeordnet ist.
  • Hierbei, während der Überführung des Wasserstoffgases in Richtung des Brennstoffzellenstapels 11, wird das Wasserstoffgas einer Ejektor-Zirkulationseinheit 23 zugeführt, die in der Zirkulationsrohrleitung HL angeordnet ist. Die Ejektor-Zirkulationseinheit 23 dient dazu, das Wasserstoffgas, das von dem Wasserstoffgas-Speicherbehälter 21 geliefert wird, und das Wasserstoffgas, das von dem Brennstoffzellenstapel 11 unverbraucht abgelassen wird, zu mischen und das daraus resultierende gemischte Gas dem Brennstoffzellenstapel 11 zuzuführen.
  • Anschließend strömt das Wasserstoffgas, das von der Ejektor-Zirkulationseinheit 23 dem Brennstoffzellenstapel 11 zugeführt wird, durch eine Wassersammeleinheit 24, durch die in dem Wasserstoffgas enthaltene Feuchtigkeit zurückgewonnen wird. Hierbei, obwohl es hier viele Wahrscheinlichkeiten gibt, wo in dem Wasserstoffgas enthaltener Wasserdampf durch Strahlungswärmekühlung der Rohrleitung H, die sich zwischen der Ejektor-Zirkulationseinheit 23 und dem Brennstoffzellenstapel 11 erstreckt, zu Feuchtigkeit kondensiert wird, sind das Wasserstoffgas und die Feuchtigkeit in dem Wasserstoffgas durch die Wassersammeleinheit 24 vollständig voneinander getrennt, die an der Vorderseite einer Einlassöffnung des Brennstoffzellenstapels 11 angeordnet ist, um die Feuchtigkeit aus dem Wasserstoffgas zu entfernen, was wiederum dem Brennstoffzellenstapel 11 zugeführt wird.
  • Dann, bezüglich des Brennstoffzellenstapels 11, verbraucht die Brennstoffelektrode 11a das Wasserstoffgas, das ohne Feuchtigkeitsgehalt zugeführt wird, und restliches Wasserstoffgas, das nicht verbraucht wird, wird der Ejektor-Zirkulationseinheit 23 zugeführt.
  • Hier, angeordnet in einer Zirkulationsrohrleitung HL' zwischen einer Wasserstoffablassseite des Brennstoffzellenstapels 11 und der Ejektor-Zirkulationseinheit 23, befindet sich eine Kondenswasser-Sammeleinheit 25, durch die kondensiertes Wasser aus dem Wasserstoffgas gesammelt wird.
  • Ferner, angeordnet an der Wasserstoffablassseite des Brennstoffzellenstapels 11, befindet sich ein Wasserstoffgas-Ablassventil 26, das ein Öffnungs- und ein Schließventil umfasst. Das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 wird in einer Situation in einen geöffneten Zustand gebracht, in der aufgrund eines raschen Abfalls der von dem Brennstoffzellenstapel 11 geforderten Elektroenergieausgabe oder wenn der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 11 unterbrochen wird, beim Verbrauch des in den Zirkulationsrohrleitungen HL, HL' vorherrschenden Wasserstoffgases eine Schwierigkeit auftritt. Demzufolge lässt das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 das Wasserstoffgas, das in den Zirkulationsrohrleitungen HL, HL' vorherrscht und nicht verbraucht werden kann, nach außen ab. Darüber hinaus, obgleich es für das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 vorzuziehen ist, dass es vorzugsweise ein Öffnungs- und ein Schließventil umfasst im Hinblick darauf, Einfachheit der Steuerung zu erzielen, kann es natürlich möglich sein, ein Durchflussmengen- und Druckregulierventil zu verwenden, dessen Öffnung steuerbar ist. Außerdem entspricht das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 dem Brennstoffgas-Ablassventil 15 in 2.
  • In der Zwischenzeit, während des Elektroenergie-Erzeugungsvorgangs des Brennstoffzellenstapels 11, zieht das Brennstoffzellensystem 2 atmosphärische Luft durch einen Luftkompressor 27, die dem Brennstoffzellenstapel 11 zugeführt wird.
  • Hierbei wird die Luft, die durch den Luftkompressor 27 komprimiert wird, auf eine hohe Temperatur gebracht, und um dem Brennstoffzellenstapel 11 eine wirksame Reaktion zu erlauben, wird die Luft durch einen Luftkühler 28 gekühlt, der an einer Lufteinlassöffnung des Brennstoffzellenstapels 11 angebracht ist.
  • Darüber hinaus, obwohl das restliche Gas, das aus der Luft resultiert, deren Wasserstoff durch die oxidierende Elektrode 11b des Brennstoffzellenstapels 11 verbraucht wurde, die aus der in dem Brennstoffzellenstapel 11 stattfindenden Reaktion resultierende und darin kondensierte Feuchtigkeit enthält, wird die sich ergebende Feuchtigkeit durch eine Wassersammeleinheit 29 gesammelt, und danach wird sich ergebendes Luftgas durch ein Luftdruck-Regulierventil 30 in die Atmosphäre ausgestoßen, das an einer Luftablassseite des Brennstoffzellenstapels 11 angeordnet ist. Hierbei wird der Luftdruck durch Einstellung des Öffnungsgrads des Luftdruck-Regulierventils 30 gesteuert. Außerdem ist ein Luftabsaugventil 31 an der Luftablassseite des Brennstoffzellenstapels 11 angeordnet. Das Luftabsaugventil 31 ist so eingerichtet, dass es in einem geöffneten Zustand bleibt, während kondensiertes Wasser von der oxidierenden Elektrode 11b entfernt wird.
  • Ferner kann das Kühlmittel zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels 11 und das Einstellen der Temperatur davon Ethylenglykol mit einer erhöhten Siedetemperatur enthalten. Dieses Kühlmittel wird einer Zirkulationsleitung RL durch eine Pumpe 32 zugeführt und wird dem Brennstoffzellenstapel 11 durch eine Temperatursteuerung 33 zugeführt, die in Zusammenarbeit mit dem Kühler und einem Ventilator arbeitet, um die Temperatur auf einer annähernd festgelegten Höhe zu halten.
  • Danach erzielt das Kühlmittel einen Wärmeaustausch in dem Brennstoffzellenstapel 11, um den Brennstoffzellenstapel 11 zum Einstellen von dessen Temperatur zu kühlen. Wenn dies stattfindet, wird der Betrieb der Temperatursteuerung 33 in Reaktion auf die Kühlmitteltemperatur gesteuert, die durch den Kühlmitteltemperatur-Sensor 34 erkannt wird, der an der Einlassseite für das Kühlmittel des Brennstoffzellenstapels 11 eingerichtet ist. Außerdem ist zu beachten, dass die Pumpe 32 der in 1 gezeigten Pumpe 5 entspricht, und der Kühlmitteltemperatur-Sensor 34 entspricht der in 2 gezeigten Kühlmitteltemperatur-Erkennungseinheit 12, und die Temperatursteuerung 33 umfasst den in 1 gezeigten Kühler 4.
  • Hier wird der Kühlmitteldruck reguliert, um ihn auf der im Wesentlichen gleichen Höhe in Bezug auf den Wasserstoffgasdruck und den Luftdruck zu halten, die im Wesentlichen einander gleich gemacht sind und jeweils abhängig von einer Ausgabespannung des Brennstoffzellenstapels 11 variieren, während die Abflussströmungsmenge der Pumpe 32 gesteuert wird.
  • Hier werden der Wasserstoffgasdruck und der Luftdruck reguliert, um jeweils auf im Wesentlichen gleichen Höhen in dem Brennstoffzellenstapel 11 vorzuherrschen, in dem die Steuerung der Abflussströmungsmenge der Pumpe 32 den Kühlmitteldruck veranlasst, sich abhängig von einer Ausgabespannung des Brennstoffzellenstapels 11 zu verändern.
  • Außerdem, während die hiermit dargelegte Ausführungsform mit Bezug auf die Struktur beschrieben wurde, in der der Kühlmitteldruck zur gleichen Zeit gesteuert wird, zu der die Ausflussströmungsrate der Pumpe 32 gesteuert wird, kann sie dahingehend geändert werden, dass ein Drosselventil in dem Kühlmittel-Strömungskanal eingerichtet wird, um dadurch den Kühlmitteldruck in genauerer Art und Weise zu steuern.
  • Anschließend wird das Kühlmittel, das während des Elektroenergie-Erzeugungsvorgangs des Brennstoffzellenstapels 11 erwärmt wurde, zu einem Speicherbehälter 35 zurückgeführt, bevor es zu der Pumpe 32 zurückgeführt wird. Dies führt zu einer Funktion, um rasche Druckveränderungen aufzufangen, wie etwa eine Wasserdruckstoß-Erscheinung, oder um eine Rolle als Speicher für die Strömungsmenge der Pumpe 32 zu spielen.
  • Während des Elektroenergie-Erzeugungsvorgangs des Brennstoffzellenstapels 11 ist solch ein Brennstoffzellensystem 2 in Betrieb, um eine Steuervorrichtung 36 zu veranlassen, ein Steuersignal C1 auszugeben, um den Öffnungsgrad des Wasserstoffdruck-Einstellventils 22 einzustellen, ein Steuersignal C2, um den Umfang der Verschiebung des Kompressors 27 einzustellen, ein Steuersignal C3, um den Öffnungsgrad des Luftdruck-Einstellventils 30 einzustellen, ein Steuersignal C4, um den Umfang der Verschiebung der Pumpe 32 einzustellen, und ein Steuersignal C5, um den Umfang der Verschiebung der Temperatursteuerung 33 einzustellen.
  • Ferner liest die Steuervorrichtung 36 die Sensorsignale SG1 ein, die von dem Kühlmitteltemperatur-Sensor 34 geliefert werden, und schätzt das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11, um ein Steuersignal C6 an das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 auszugeben, um den Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil auszuführen, um das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 gesteuert zu öffnen und zu schließen. Außerdem ist zu beachten, dass die Steuervorrichtung 36 den Schätzabschnitt 13 für das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser und den Steuerabschnitt 14 für das Ablassen des Wasserstoffgases umfasst, wie in 2 gezeigt, die einen funktionalen Block der Steuervorrichtung 36 bilden.
  • Ferner bewirkt die Steuervorrichtung 36 während des Luftabsaugbetriebs des Brennstoffzellenstapels 11 die Ausgabe des Steuersignals C7 an das Luftabsaugventil 31, um das Luftabsaugventil 31 zu öffnen.
  • Als Nächstes wird der Steuervorgang des Wasserstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben.
  • Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils veranschaulicht, die durch das Brennstoffzellensystem nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Außerdem wird der Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils in dem Brennstoffzellensystem 2 in einer vorgegebenen Zeitspanne ausgeführt, das heißt, in einem gleich bleibenden Zeitabstand (wie etwa alle 10 ms), indem ein Zeitgeber (nicht gezeigt) verwendet wird, der intern in der Steuervorrichtung 36 bereitgestellt ist.
  • In 4 liest die Steuervorrichtung 36 zuerst das Sensorsignal SG1 ein, das von dem Kühlmitteltemperatur-Sensor 34 (dem Kühlmitteltemperatur-Erkennungsabschnitt 12) bei Schritt S1 geliefert wird, und erkennt die Kühlmitteltemperatur T_LLC, woraufhin der Vorgang zu Schritt S2 weitergeführt wird.
  • Bei nachfolgendem Schritt S2 erfolgt die Abgrenzung, um zu sehen, ob der gegenwärtige Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil der ersten Berechnung nach dem Starten des Brennstoffzellensystems 2 entspricht, woraufhin, wenn erkannt wird, dass keine solche erste Berechnung beteiligt ist, der Ablauf zu Schritt S3 weitergeleitet wird, wobei, wenn erkannt wird, dass die erste Berechnung beteiligt ist, der Ablauf zu Schritt S4 weitergeht. Hier ist die Steuervorrichtung 36 so eingerichtet, dass unmittelbar nach dem Starten des Brennstoffzellensystems 2 die Abgrenzungsmarkierung für den Berechnungsvorgang auf „O" (Null) gesetzt wird und, nachdem das Brennstoffzeilensystem 2 angelaufen ist, die Abgrenzungsmarkierung für den Berechnungsvorgang gleich „1" gesetzt wird, sodass der Bezug auf die Markierung die Abgrenzung in Schritt S2 ermöglicht.
  • In nachfolgendem Schritt S3 wird die Berechnung ausgeführt, um einen differierenden Teil zu sehen zwischen der Kühlmitteltemperatur T_LLC, die gegenwärtig in Schritt S1 erfasst wird, und der Kühlmitteltemperatur T_LLCold, die in dem vorhergehenden Vorgang zum Erzielen eines Kühlmitteltemperatur-Abfallwerts ΔT (das heißt, ΔT = T_LLC – T_LLCold) erfasst wurde, woraufhin der Ablauf zu Schritt S5 weitergeht. Hier, falls die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur T_LLC auf einen niedrigeren Wert als die vorhergehende Kühlmitteltemperatur T_LLCold gesenkt wird, fällt der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ΔT auf einen negativen Wert.
  • In der Zwischenzeit wird bei Schritt S4 der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ΔT auf den Wert von „0" gesetzt (das heißt, ΔT = 0), woraufhin der Vorgang zu Schritt S5 weitergeht.
  • In nachfolgendem Schritt S5 wird, um bei Schritt S3 durch die Steuervorrichtung 36 für die Ausführung des nachfolgenden Steuervorgangs für das Wasserstoffgas-Ablassventil verwendet werden zu können, der gegenwärtig erkannte Temperaturwert T_LLC in dem Speicher (nicht gezeigt) als der vorhergehend erkannte Kühlmitteltemperaturwert T_LLCold (das heißt, T_LLCold = T_LLC) gespeichert, woraufhin der Ablauf zu Schritt S6 weitergeleitet wird.
  • Im nächsten Schritt S6 wird die Abgrenzung durch die Steuervorrichtung 36 eingerichtet, um zu sehen, ob der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ΔT, berechnet oder eingestellt bei Schritt S3 oder Schritt S4, gleich oder geringer ist als ein vorher festgelegter Kühlmitteltemperatur-Abfallgrenzwert dT_thlev (das heißt, ΔT ≦ dT_thlev), wobei das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 11 geschätzt wird, um die Abgrenzung auszuführen, ob das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu öffnen ist. Hierbei fallen sowohl der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ΔT als auch der vorher festgelegte Kühlmitteltemperatur-Abfallgrenzwert dT_thlev typischerweise auf einen negativen Wert. Anschließend in Schritt S6, wenn die Abgrenzung durch die Steuervorrichtung 36 ausgeführt wurde, dass der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ΔT gleich oder kleiner ist als der vorher festgelegte Kühlmitteltemperatur-Abfallgrenzwert dT_thlev, das heißt, wenn die Abgrenzung ergibt, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu öffnen ist, geht der Ablauf weiter zu Schritt S7, um so zu steuern, dass dem Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 erlaubt wird, das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu öffnen.
  • Auf der anderen Seite, wenn bei Schritt S6 die Abgrenzung durch die Steuervorrichtung 36 durchgeführt wird, dass der Kühltemperatur-Abfallwert ΔT größer wird als der vorher festgelegte Kühlmitteltemperatur-Abfallgrenzwert dT_thlev, das heißt, wenn erkannt wird, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 nicht zu öffnen ist, wird der Ablauf zu Schritt S8 weitergeleitet, um so dem Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Wasserstoffgases der Steuervorrichtung 36 zu erlauben, das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 nicht zu öffnen, das wiederum in einem geschlossenen Zustand bleibt.
  • Auf diese Weise wird nach Ausführung der oben beschriebenen Reihe von Vorgängen, das heißt, nachdem die Vorgänge in Schritt S7 oder Schritt S8 ausgeführt wurden, der gegenwärtige Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil beendet. Außerdem werden die bei den Schritten S1 bis S6 dargelegten Vorgänge durch den Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 ausgeführt.
  • Nun wird der vorher festgelegte Kühlmitteltemperatur-Abfallgrenzwert dT_thlev, verwendet bei Schritt S6, unten ausführlich mit Bezug auf 5A bis 5E beschrieben.
  • 5A ist ein Ablaufdiagramm der Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels, um den Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems zu veranschaulichen, wobei die x-Koordinate Zeitspanne t darstellt, während die Y-Achse die Elektroenergieausgabe Pw_STACK des Brennstoffzellenstapels darstellt. 5B ist ein Ablaufdiagramm der Kühlmitteltemperatur des Brennstoffzellenstapels, wobei die x-Koordinate Zeitspanne t darstellt, während die Y-Achse die Kühlmitteltemperatur T_LLC des Brennstoffzellenstapels darstellt. 5C ist ein Ablaufdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die x-Koordinate Zeitspanne t darstellt, während die Y-Achse die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP darstellt. 5D ist ein Ablaufdiagramm einer minimalen Zellenspannung, wobei die x-Koordinate Zeitspanne t darstellt, während die Y-Achse die minimale Zellenspannung VC darstellt. 5E ist ein Ablaufdiagramm, das sich auf den Betrieb des Brennstoffgas-Ablassventils bezieht, wobei die x-Koordinate Zeitspanne t darstellt, während die Y-Achse einen Öffnungs- und Schließzustand des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems darstellt.
  • Solch ein Schwellenwert dT_thlev besitzt einen vorher festgelegten Wert, um zu erlauben, dass die Abgrenzung erfolgt, um zu sehen, ob die Kühlmitteltemperatur T_LLC rasch auf einen niedrigeren Wert abfällt als die vorhergehende Kühlmitteltemperatur T_LLCold. Im Besonderen, obwohl abhängig von einer Betriebszeitspanne des Steuervorgangs für das Brennstoffgas-Ablassventil, wenn die Abgrenzung vorgenommen wurde, dass ΔT die Temperaturverringerung (das heißt, dT_thlev = –1 °C/s) mit einer Geschwindigkeit von 1 °C pro Sekunde erreicht oder übersteigt, ist es wahrscheinlich, dass kondensiertes Wasser innerhalb des Brennstoffzellenstapels 11 aufgrund der schnellen Temperaturverringerung in dem Brennstoffzellenstapel 11 auftritt, und auf diese Weise wird die Schätzung ausgeführt, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 11 stattfinden wird.
  • Das heißt, in dem Brennstoffzellensystem 2, das den oben dargelegten Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils zu einer Zeit unmittelbar vor Zeit t1 ausführt, bleibt die Elektronenergieausgabe Pw_STACK des in 5A gezeigten Brennstoffzellenstapels 11 unter einem hohen Ladungszustand wie bei P1, und die Kühlmitteltemperatur T, gezeigt in 5B, bleibt bei T1. Wenn dies stattfindet, wird die Elektroenergieausgabe V1 von dem Brennstoffzellenstapel 11 auf den Elektromotor 3 angewendet, und folglich wird das mit Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeug 1 in einer Situation beschleunigt, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP schrittweise von v0 ansteigt, wie in 5C gezeigt.
  • Und zu der Zeit t1, wenn der Fahrzeugbetrieb so ausgeführt wird, dass die Beschleunigung des mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugs 1 unterbrochen wird und eingeleitet wird, dem Fahrzeug zu erlauben, in einer Reisegeschwindigkeit zu fahren, arbeitet die Steuervorrichtung 36, um die Durchflussrate der Wasserstoffgaszufuhr und den Wasserstoffgasdruck durch Steuerung des Wasserstoffgas-Einstellventils 22 zu verringern, mit dem Zweck, die Elektroenergieausgabe Pw_STACK des Brennstoffzellenstapels 11 zu verringern, indem der Kompressor 27 und das Luftdruck-Einstellventil 30 gesteuert werden, um die Luftzufuhr-Durchflussmenge und den Luftdruck zu verringern, und ferner die Pumpe 22 zu steuern, um die Kühlmittelzirkulations-Durchflussmenge zu verringern. Dann, wie in 5A gezeigt, beginnt die Elektroenergieausgabe Pw_STACK des Brennstoffzellenstapels 11, von P1 zu P2 abzufallen, begleitet durch einen Anstieg der minimalen Zellenspannung VC von VCO, wie in 5D gezeigt.
  • Anschließend, bei Zeit t2, wenn die in 5A gezeigte Elektroenergieausgabe Pw_STACK des Brennstoffzellenstapels 11 rasch von P1 auf P2 abfällt, bleibt die Fahr zeuggeschwindigkeit VSP immer noch auf dem hohen Stand, und folglich beginnt die in 5B gezeigte Kühlmitteltemperatur T_LLC, rasch von T1 abzufallen.
  • Wenn dies, wie in 4 gezeigt, als Ergebnis der bei Schritt S3 ausgeführten Berechnung erfolgt, stellt die Steuervorrichtung 36 fest, dass der Kühlmitteltemperatur-Abfallwert ∆T (als negativer Wert) gleich oder geringer ist als der Schwellenwert dT_thlev (das heißt, dT_thlev = –1 °C/s) und schätzt das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser, woraufhin bei Zeit t3 das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in einen geöffneten Zustand gebracht wird, wie in 5E gezeigt. Dies verursacht, dass die Kühlmitteltemperatur T_LLC nach t2 weiter in der Weise abfällt, sogar wenn es zu kondensiertem Wasser in dem Brennstoffgas-Strömungskanal des Brennstoffzellenstapels 11 führt, dass es für das kondensierte Wasser möglich wird, nach Zeit t3 nach außen abgelassen zu werden. Außerdem stellt die Steuervorrichtung 36 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne seit t3 das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 bei Zeit t4 in seinen geschlossenen Zustand zurück.
  • Auf der anderen Seite wird angenommen, dass Steuerung nur auf die minimale Zellenspannung des Brennstoffzellenstapels 11 zielt, ohne von der oben beschriebenen Struktur abhängig zu sein. Das heißt, angenommen, es wird eine Struktur verwendet, in der, wenn die minimale Zellenspannung der Brennstoffzellenspannung erkannt und die Abgrenzung gemacht wird, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser aufgetreten ist, wenn die minimale Zellenspannung der Brennstoffzellenspannung in einem vorgegebenen Wert verringert wird, wird das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in den geöffneten Zustand gebracht, wie durch eine gepunktete Linie in 5D gezeigt, und aufgrund der schließlich beginnenden Verringerung der minimalen Zellenspannung bei Zeit t11 im Anschluss an das tatsächliche Auftreten des kondensierten Wassers, was aus dem raschen Abfall der Kühlmitteltemperatur nach Zeit t2 resultiert, ist es schwierig, das Absaugen des kondensierten Wassers zu beginnen, das sich in dem Brennstoffgas-Strömungskanal ergeben hat, sofern die minimale Zellenspannung auf eine gewisse Größe in einer Weise abgefallen ist, wie durch eine gepunktete Linie in 5E gezeigt. Entsprechend dem strukturellen Beispiel, das nur auf solch eine minimale Zellenspannung zielt, wurde konzipiert, dass in einem Fall, in dem das kondensierte Wasser mit einer hohen Strömungsrate auf einmal in den Brennstoffgas-Strömungskanal fließt, das Absaugen des kondensierten Wasser nicht rechtzeitig erfolgt, um einen Abfall der Zellenspannung des Brennstoffzellenstapels 11 zu verursachen und rasch fortzuschreiten, und in einem extremen Fall ist es wahrscheinlich, dass die Zellenspannung auf Null abfällt.
  • Weil, wie oben entsprechend dem Brennstoffzellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform dargelegt, die Schätzung erfolgt, dass sich eine große Menge des kondensierten Wassers in dem Brennstoffgas-Strömungskanal innerhalb des Brennstoffzellenstapels zu einer Zeit ergibt, in der die Kühlmitteltemperatur des Brennstoffzellenstapels abfällt oder sich die Elektronenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels verringert und das Wasserstoffgas-Ablassventil in eine geöffnete Position gebracht wird, wird verhindert, dass das kondensierte Wasser in dem Brennstoffzellenstapel verbleibt, und ermöglicht, dass die Zellspannung nicht abfällt, was zu der Fähigkeit führt, eine Elektronenergie-Erzeugungseffizienz davor zu bewahren, dass sie sich auf einen minimalen Wert verschlechtert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als Nächstes werden eine Steuereinheit eines Brennstoffzellensystems und ihr dazugehöriges Verfahren einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, hauptsächlich mit Bezug auf 6 bis 8. Außerdem tragen die gleichen Komponententeile wie die in der oben dargelegten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen, sodass die ausführliche Beschreibung dieser Komponenten entfällt.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Struktur des Brennstoffzellensystems nach der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 6 gezeigt, weist das Brennstoffzellensystem 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Struktur auf wie das der ersten Ausführungsform und unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass das Brennstoffzellensystem 2 zusätzlich einen Erfassungsabschnitt 41 für atmosphärische Lufttemperatur umfasst, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 42, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit des durch Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs 1 erfasst, und einen Stapelenergieausgabe-Erfassungsabschnitt 43, der die Energieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 erfasst.
  • Bei solch einem Brennstoffzellensystem 2 schätzt der Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser, indem zusätzlich zu der durch den Kühlmitteltemperatur-Erfassungsabschnitt 12 erfassten Kühlmitteltemperatur die atmosphärische Lufttemperatur, erfasst durch den Erfassungsabschnitt 41 für atmosphärische Lufttemperatur, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 42 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit und die durch den Stapelenergieausgabe-Erfassungsabschnitt 43 erfasste Stapelenergieausgabe verwendet werden.
  • Hiernach wird der Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils der hiermit dargelegten Ausführungsform mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 7 gezeigt, liest die Steuervorrichtung 36 zunächst bei Schritt 11, zusätzlich zu der Stapelkühlmitteltemperatur T_LLC, ein Sensorsignal SG2 ein, das von dem Erfassungsabschnitt 41 für die atmosphärische Lufttemperatur zur Erfassung der atmosphärischen Lufttemperatur T_amb geliefert wird, liest ein Sensorsignal SG3 ein, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 42 geliefert wird, der die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP erfasst, und liest ein Sensorsignal SG4 ein, das von dem Stapelenergieausgabe-Erfassungsabschnitt 43 geliefert wird, der die Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACK erfasst, woraufhin der Ablauf zu Schritt S2 weitergeht.
  • Wenn im nächsten Schritt S2 erkannt wird, dass keine erste Berechnung beteiligt ist, wird in dem folgenden Schritt S12 die Berechnung ausgeführt, um einen Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw bereitzustellen. Insbesondere führt die Steuervorrichtung 36 die Berechnung einer Differenz zwischen der vorhergehenden Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACKold und der gegenwärtigen Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACK aus, die in Schritt S11 erfasst wurde, um den Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw (das heißt, ΔPw = Pw_STACK – Pw_STACKold) zu berechnen, woraufhin der Ablauf zu Schritt S14 weitergeht. Wenn hier die gegenwärtige Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACK um die vorhergehende Brennstoffzellen-Energieausgabe Pw_STACKold abfällt, fällt der Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw auf einen negativen Wert. Auf der anderen Seite, in Schritt S2, wenn erkannt wird, dass die erste Berechnung beteiligt ist, wird in nachfolgendem Schritt S13 der Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw auf „0" voreingestellt (das heißt, ΔPw = 0) und der Ablauf wird zu Schritt S14 geführt.
  • In nachfolgendem Schritt S14 wird die gegenwärtige Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACK in dem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert, (das heißt, Pw_STACKold = Pw_STACK), um in dem folgenden Ablauf verwendet zu werden.
  • In nachfolgendem Schritt S15 führt die Steuervorrichtung 36 die Abgrenzung darüber so aus, ob der Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw gleich oder geringer ist als ein vorher festgelegter Stapelenergieausgabe-Abfallgrenzwert dPw_thlev (das heißt, ΔPw ≦ dPw_thlev), indem eine erste Schätzung des Zusetzens mit Wasser ausgeführt wird.
  • Wenn abgegrenzt ist, dass der Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw gleich oder geringer ist als der vorher festgelegte Stapelenergieausgabe-Abfallgrenzwert dPw_thlev, wird der Ablauf zu Schritt S16 weitergeführt, und im Gegensatz dazu, wenn abgegrenzt wird, dass der Stapelenergieausgabe-Abfallwert ΔPw größer als der vorher festgelegte Stapelenergieausgabe-Abfallgrenzwert dPw_thlev ist, wird der Ablauf zu Schritt S8 geführt, bei dem der Steuerabschnitt 14 für das Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zwingt, in geschlossenem Zustand zu verbleiben.
  • Hier wird der Stapelenergieausgabe-Abfallgrenzwert dPw_thlev so eingestellt, dass er einen Wert zur Ausführung der Abgrenzung darüber aufweist, ob die Brennstoffzellen-Energieausgabe Pw_STACK veranlasst wird, rasch auf einen geringeren Wert als den der vorhergehenden Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe Pw_STACKold abzufallen. Insbesondere wird, obgleich abhängig von einer Zeitspanne, in der solch ein Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils ausgeführt wird, wenn erkannt wird, dass die Energieausgabeverringerung einen Wert von ungefähr 30 kW (das heißt, Pw_thlev = –30 kW/s) während einer Zeitspanne von einer Sekunde erreicht hat oder übersteigt, die Abgrenzung gemacht, dass der Wärmewert des Brennstoffzellenstapels 11 rasch abgefallen ist.
  • Anschließend führt die Steuervorrichtung 36 in dem Fall, in dem der Ablauf zu Schritt S16 weitergeht, den Ablauf in Schritt S16 aus, um die Markierung fPURGE (das heißt, fPURGE = F1 [VSP, T_LLC, T_amb]) der Schätzung des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser zu dem Zweck einzustellen, um einen zweiten Schätzvorgang (Schritt S17) für das Zusetzen mit Wasser auszuführen, der erlaubt, dass das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11 auf der Basis von Kennfelddaten, gezeigt in 8, in Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Kühlmitteltemperatur T_LLC und der atmosphärischen Lufttemperatur T_amb, erfasst in Schritt S11, geschätzt werden kann. Außerdem werden solche Kennfelddaten in dem Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 36 gespeichert.
  • 8 ist eine Ansicht, die Kennfelddaten veranschaulicht, in denen die Markierung der Schätzung des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur in Bezug auf die atmosphärische Lufttemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit, verwendet bei Schritt S16, variiert, wobei die x-Koordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP darstellt, während die Y-Achse die Kühlmitteltemperatur T_LLC darstellt.
  • Das heißt, die Steuervorrichtung 36 bezieht sich bei Schritt 16 auf Kennfelddaten, die das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kühlmitteltemperatur T_LLC beschreibt, die für jede atmosphärische Temperatur T_amb bestimmt sind, wie in 8 gezeigt.
  • In 8 sind Kennfelddaten so eingestellt, dass sie Merkmale der Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP für jede atmosphärische Lufttemperatur T_amb aufweisen. In der hiermit dargelegten Ausführungsform sind drei Kurven gezeichnet, die einen Verlauf A der Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP in einem hohen Temperaturbereich der atmosphärischen Lufttemperatur T_amb, einen Verlauf B der Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP in einem mittleren Temperaturbereich der atmosphärischen Lufttemperatur T_amb und einen Verlauf C der Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP in einem niedrigen Temperaturbereich der atmosphärischen Lufttemperatur T_amb umfassen.
  • Insbesondere, mit der Steuervorrichtung 36 und bei jedem Merkmal für jede atmosphärische Temperatur T_amb in 8, wenn die Kühlmitteltemperatur T_LLC, die bei Schritt S11 erfasst wurde, größer ist als die Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, wird die Markierung fPURGE der Schätzung des Auftretens des Zusetzens mit Wasser auf „1" gesetzt. Im Gegensatz dazu, wenn die bei Schritt S11 erfasste Kühlmitteltemperatur T_LLC kleiner ist als die Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, wird die Markierung fPURGE der Schätzung des Auftretens des Zusetzens mit Wasser auf „0" eingestellt. Das heißt, während solch eines Vorgangs führt die Steuervorrichtung 36 die Schätzung des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser bei nachfolgendem Schritt S17 unter der Voraussetzung durch, dass, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und die Kühlmitteltemperatur T_LLC in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP sind, desto höher die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Bildung von kondensiertem Wasser und der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser sein wird.
  • Beim nachfolgenden Schritt S17 wird ein Vorgang ausgeführt, um einen zweiten Vorgang zur Schätzung des Zusetzens mit Wasser auszuführen, bei dem die Abgrenzung erfolgt, um zu sehen, ob der Wert der bei Schritt S16 festgelegten Markierung fPURGE für das Schätzen des Auftretens des Zusetzens mit Wasser auf „1" fällt. Wenn erkannt wird, dass der Wert der bei Schritt S16 festgelegten Markierung fPURGE für das Schätzen des Auftretens des Zusetzens mit Wasser bei "1" verbleibt (das heißt, fPURGE = 1), wird das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt, und der Ablauf wird zu Schritt S7 geführt, bei dem der Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 veranlasst, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zum Absaugen geöffnet wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn erkannt wird, dass der Wert der bei Schritt S16 festgelegten Markierung fPURGE für das Schätzen des Auftretens des Zusetzens mit Wasser nicht bei "1" verbleibt (das heißt, fPURGE = 0), erfolgt die Schätzung, dass keine Erscheinung des Zusetzens mit Wasser erfolgt, und der Ablauf geht zu Schritt S8 weiter.
  • Bei nachfolgendem Schritt S8 ermöglicht der Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26, in geschlossenem Zustand zu verbleiben.
  • Anschließend, nach dem Ablaufen der oben dargelegten Reihe von Vorgängen, das heißt, nachdem die Abläufe in Schritt S7 oder Schritt S8 ausgeführt wurden, wird der gegenwärtige Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil beendet. Außerdem werden die oben dargelegten Abläufe in den Schritten S11 bis S17 in Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 ausgeführt.
  • Wie zuvor oben erwähnt, entsprechend dem Brennstoffstellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform, ist es in dem Fall, in dem bei der Brennstoffzellenstapel-Energieausgabe ein rascher Abfall wahrgenommen wird, weil das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser basierend auf dem Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kühlwassertemperatur in Bezug auf die atmosphärische Lufttemperatur geschätzt wird, dem Brennstoffstellensystem 2 möglich, das Auftreten des Abfalls bei der Elektroenergieausgabe in Abhängigkeit von dem kondensierten Wasser zu schätzen. Folglich wird es nach einem solchen Brennstoffzellensystem möglich, eine Elektroenergie-Erzeugungseffizienz des Brennstoffzellenstapels zuverlässig vor einer Verschlechterung zu bewahren.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Als Nächstes werden eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellensystems und ihr zugehöriges Verfahren einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten ausführlich mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben. Außerdem tragen in der hiermit dargelegten Ausführungsform die gleichen Komponententeile wie die in der zweiten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen, sodass die ausführliche Beschreibung der gleichen Komponenten entfällt.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Struktur eines Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 9 gezeigt, weist das Brennstoffzellensystem 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform die gleiche Struktur wie die der zweiten Ausführungsform auf und unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform darin, dass ein Gaspedalöffnungs-Erfassungsabschnitt 51, der einen Gaspedalöffnungsgrad des mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugs 1 erfasst, anstelle des Stapelenergieausgabe-Erfassungsabschnitts 43 verwendet wird, der die Energieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 erfasst.
  • Mit solch einem Brennstoffzellensystem 2 führt der Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 das Schätzen der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser durch, indem ferner der Gaspedalöffnungswert verwendet wird, der durch den Gaspedalöffnungs-Erfassungsabschnitt 51 erfasst wurde.
  • Hiernach wird der Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils der hiermit dargelegten Ausführungsform mit Bezug auf 10 beschrieben.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 10 gezeigt, liest die Steuervorrichtung 36 zunächst bei Schritt S21, zusätzlich zu der Stapelkühlmitteltemperatur T_LLC, das Sensorsignal SG2 ein, das von dem Erfassungsabschnitt 41 der atmosphärischen Lufttemperatur geliefert wurde, um die atmosphärische Lufttemperatur T_amb zu erfassen, liest das Sensorsignal SG3 ein, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 42 geliefert wurde, um die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP zu erfassen, und liest das Sensorsignal SG5 ein, das von dem Gaspedalöffnungs-Erfassungsabschnitt geliefert wurde, um einen Wert einer schrittweise Verschiebung APO des Gaspedals zu erfassen, woraufhin der Ablauf zu Schritt S2 weitergeht.
  • Im nächsten Schritt S2, wenn erkannt wird, dass gegenwärtig keine erste Berechnung beteiligt ist, wird im darauffolgenden Schritt S22 die Berechnung ausgeführt, um einen Abfallwert ΔAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung zu erhalten. Hier führt die Steuervorrichtung 36 die Berechnung einer differentiellen Komponente zwischen einem vorhergehenden Wert APOold einer schrittweisen Gaspedalverschiebung und dem gegenwärtigen Wert APO der schrittweisen Gaspedalverschiebung durch, der bei Schritt S21 erfasst wurde, um den Abfallwert ΔAPO (das heißt, ΔAPO = APO – APOold) der schrittweisen Gaspedalverschiebung zu berechnen, woraufhin der Ablauf zu Schritt S24 weitergeht. Wenn hier der gegenwärtige Wert APO der schrittweisen Gaspedalverschiebung unter den vorherigen Wert APOold der schrittweisen Gaspedalverschiebung abfällt, fällt der Abfallwert ΔAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung auf einen negativen Wert. Im Gegensatz dazu, wenn bei Schritt S2 abgegrenzt wird, dass die erste Berechnung gegenwärtig beteiligt ist, wird bei nachfolgendem Schritt S23 der Abfallwert ΔAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung auf „0" voreingestellt, woraufhin der Ablauf zu Schritt S24 (das heißt ΔAPO = 0) geführt wird.
  • Bei anschließendem Schritt S24 wird der gegenwärtige Wert APO der schrittweisen Gaspedalverschiebung in dem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert (das heißt, APOold = APO), um in nachfolgendem Ablauf verwendet zu werden.
  • Bei nachfolgendem Schritt S25 führt die Steuereinheit 36 die Abgrenzung dafür aus, ob der Abfallwert ΔAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung gleich oder geringer ist als ein vorher festgelegter Abfallgrenzwert dAPO_thlev (das heißt ΔAPO ≦ dAPO_thlev) der schrittweisen Gaspedalverschiebung, indem eine erste Schätzung der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser ausgeführt wird. Wenn erkannt wird, dass der Abfallgrenzwert dAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung gleich oder geringer ist als der vorher festgelegte Abfallgrenzwert dAPO_thlev der schrittweisen Gaspedalverschiebung, wird der Ablauf zu Schritt S16 geführt. Auf der anderen Seite, wenn erkannt wird, dass der Abfallgrenzwert dAPO der schrittweisen Gaspedalverschiebung größer ist als der vorher festgelegte Abfallgrenzwert dAPO_thlev der schrittweisen Gaspedalverschiebung, wird der Ablauf zu Schritt S8 geführt, bei dem der Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zwingt, in geschlossenem Zustand zu verbleiben.
  • Hier wird der vorher festgelegte Abfallgrenzwert dAPO_thlev der schrittweisen Gaspedalverschiebung auf einen Wert eingestellt, um die Abgrenzung so darüber zu ermöglich, ob der gegenwärtige Wert APO der schrittweisen Gaspedalverschiebung veranlasst wird, rasch auf einen geringeren Wert als den vorherigen Wert APOold der schrittweisen Gaspedalverschiebung abzufallen. Insbesondere wird der vorher festgelegte Abfallgrenzwert dAPO_thlev der schrittweisen Gaspedalverschiebung auf einen Wert der schrittweisen Gaspedalverschiebung eingestellt, der verursacht, dass der Wärmewert des Brennstoffzellenstapels 11 rasch abfällt.
  • Anschließend, wenn im Ablauf zu Schritt S16 geführt wurde, wird danach eine Reihe der gleichen Schritte wie die der zweiten Ausführungsform ausgeführt.
  • Danach, nach dem Ablaufen der wie oben dargelegten Reihe von Vorgängen, das heißt, nachdem Abläufe in Schritt S7 oder Schritt S8 ausgeführt wurden, wird der gegenwärtige Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils beendet. Außerdem werden die wie oben dargelegten Abläufe in Schritten S21 bis S17 in dem Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 ausgeführt.
  • Wie zuvor entsprechend dem Brennstoffzellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform beschrieben, wenn der gegenwärtige Wert APO der schrittweisen Gaspedalverschiebung erfasst wird, der verursachen würde, dass ein rascher Abfall des Wärmewertes des Brennstoffzellenstapels eintritt, begleitet von raschem Abfall der Temperatur des Brennstoffzellenstapels, kann das Wasserstoffgas-Ablassventil in den geöffneten Zustand gebracht werden, und folglich ist es für das Was serstoffgas-Ablassventil möglich, dass es geöffnet werden kann, bevor eine exakte Wahrscheinlichkeit eintritt, dass die Menge der Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels verringert wird, um einen Abfall der Gastemperatur zu verursachen, was zu der Fähigkeit führt, dass eine Verschlechterung einer Elektroenergie-Erzeugungseffizienz des Brennstoffzellenstapels vermieden wird.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Als Nächstes werden eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellenstapels und ihr zugehöriges Verfahren einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten ausführlich mit Bezug auf 11 beschrieben. Außerdem ist die hiermit dargelegte Ausführungsform in der Lage, die gleich Struktur wie jede von denen der oben beschriebenen Ausführungsformen zu übernehmen und die gleichen Schritte wie bei jedem der Abläufe der Schritte zum Schätzen der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels der oben dargelegten Ausführungsformen zu übernehmen, wobei gleiche Komponententeile die gleichen Bezugszeichen tragen, sodass ausführliche Beschreibung der gleichen Komponenten entfällt.
  • Das Brennstoffzellensystem 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass der Steuerabschnitt 14 zum Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 so aufgebaut ist, dass das Absaugen ausgeführt wird, um dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu erlauben, dass es regelmäßig während einer vorher festgelegten Zeitspanne geöffnet wird und in den weiteren Strukturen gleichartig ist.
  • Ein Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil eines solchen Brennstoffzellensystems 2 wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm von 11 beschrieben.
  • 11 ist das Flussdiagramm, das eine Ablauffolge eines Steuervorgangs des Brennstoffgas-Ablassventils des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 11 gezeigt, führt die Steuervorrichtung 36 zunächst bei Schritt 31 die Abgrenzung aus, um herauszufinden, ob ein Wert der Öffnungs- und Schließmarkierung Cc_P des Brennstoffgas-Ablassventils einen Wert von „1" aufweist, indem auf den Wert der Öffnungs- und Schließmarkierung Cc_P des Brennstoffgas-Ablassventils Bezug ge nommen wird und dadurch die Abgrenzung darüber so auszuführen, ob das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in geöffnetem Zustand verbleibt. Wenn erkannt wird, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in geöffnetem Zustand (das heißt Cc_P = 1) verbleibt, geht der Ablauf weiter zu S32, und umgekehrt, wenn erkannt wird, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 nicht in geöffnetem Zustand verbleibt (das heißt, Cc_P = 0), geht der Ablauf zu Schritt S33 weiter.
  • In nächsten Schritt S32 führt die Steuervorrichtung 36 eine Subtrahierfunktion von einem Wert decTIM einer von einer Zeittakt-Berechnungseinrichtung (nicht gezeigt) vorher festgelegten Ablasszeit aus und berechnet dadurch den Wert decTIM – 1 (das heißt, decTIM = decTIM – 1), woraufhin der Ablauf zu Schritt S34 weitergeht.
  • Bei anschließendem Schritt S34 wird die Abgrenzung ausgeführt, um herauszufinden, ob der sich ergebende Wert von decTIM der Zeittakt-Berechnungseinrichtung für die Ablasszeit, von dem subtrahiert werden soll, größer als „0" ist, um dadurch zu erkennen, ob das Wasserstoffgas still steht, um abgelassen zu werden. Wenn erkannt wird, dass der Wert decTIM der Zeittakt-Berechnungseinrichtung für die Ablasszeit größer als „0" ist (das heißt, decTIM > 0) und das Wasserstoffgas weiterhin abgelassen wird, geht der Ablauf zu Schritt S35 weiter, wo der Vorgang ausgeführt wird, um das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in geöffnetem Zustand zu halten, während die Öffnungs- und Schließmarkierung Cc_P des Brennstoffgas-Ablassventils auf „1" gehalten wird (das heißt, Cc_P = 1). Auf der anderen Seite, wenn erkannt wird, dass der Wert decTIM der Zeittakt-Berechnungseinrichtung für die Ablasszeit nicht größer als „0" ist (das heißt, decTIM ≦ 0) und das Wasserstoffgas nicht abgelassen wird, geht der Ablauf weiter zu Schritt S36, wo ein Vorgang ausgeführt wird, um das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in geschlossenem Zustand zu halten, während die Öffnungs- und Schließmarkierung Cc_P des Brennstoffgas-Ablassventils auf „0" (das heißt, Cc_P = 0) zurückgesetzt gehalten wird.
  • Im Gegensatz dazu wird bei Schritt S33, wohin der Ablauf weitergeht, wenn bei Schritt S31 erkannt wird, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 geschlossen ist, von der Steuervorrichtung 36 die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11 ausgeführt. Wenn dieses stattfindet, führt die Steuervorrichtung 36 die gleichen Abläufe wie eine der Ablauffolgen der Schritte zum Schätzen der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser der zuvor erwähnten ersten bis dritten Ausführungsformen aus und schätzt dabei die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser, die in dem Brennstoffzellenstapel 11 auftritt. Bei Schritt S33, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, geht der Ablauf zu Schritt S37 weiter, und umgekehrt, wenn keine Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, geht der Ablauf zu Schritt S38 weiter.
  • Bei anschließendem Schritt S37 wird der Wert decTIM der Zeittakt-Berechnungseinrichtung für die Ablasszeit auf einen vorher festgelegten Wert TIM _WS (das heißt, decTIM = TIM_WES) eingestellt, um den Zeittakt festzulegen, in welchem dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 ermöglicht wird, in den geöffneten Zustand zu fallen, und der Vorgang geht zu Schritt S35 weiter. Der vorher festgelegte Wert TIM_WS wird so bestimmt, dass er eine angemessene Zeitspanne ist, die notwendig ist, um den Verbleib des kondensierten Wassers während des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser innerhalb des Brennstoffzellenstapels 11 zu verhindern, oder eine angemessene Zeitspanne, die notwendig ist, um die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser während des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser zu bewältigen.
  • Im Gegensatz dazu, wenn bei Schritt S33 geschätzt wird, dass keine Erscheinung des Zusetzens mit Wasser vorherrscht, wird der Ablauf zu Schritt S38 geführt und die Abgrenzung ausgeführt, um herauszufinden, ob ein regelmäßiger Absaugtakt auftritt, in dem das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in den geöffneten Zustand gebracht wird. Wird erkannt, dass eine Notwendigkeit für den regelmäßigen Absaugtakt gegeben ist, geht der Ablauf zu Schritt S39 weiter, wo der Wert decTIM der Zeittakt-Berechnungseinrichtung für die Ablasszeit auf einen vorgegebenen Wert TIM_Normal (das heißt, decTIM = TIM_Normal) eingestellt wird und der Ablauf zu Schritt S35 weiter geht. Hier wird der vorgegebene Wert TIM_Normal auf einen Zeittakt eingestellt, der kürzer ist als der vorgegebene Wert TIM_WS, der auftritt, wenn geschätzt wird, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser vorherrscht. Ferner, wenn bei Schritt S38 erkannt wird, dass dort kein Absaugtakt vorhanden ist, um dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu erlauben, regelmäßig in den geöffneten Zustand zu fallen, geht der Ablauf zu Schritt S36 weiter.
  • Anschließend, nach einem Ablauf einer Reihe von Vorgängen wie oben dargelegt, das heißt, nachdem Vorgänge bei Schritt S35 oder Schritt S36 ausgeführt wurden, wird der gegenwärtige Steuervorgang des Brennstoffgas-Ablassventils beendet. Außerdem wird der in Schritt S33 oben dargelegte Vorgang in dem Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 ausgeführt, und die weiteren Vorgänge werden durch den Steuerabschnitt 14 für das Ablassen des Brennstoffgases der Steuervorrichtung 36 ausgeführt.
  • Wie entsprechend dem Brennstoffzellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform zuvor oben dargelegt, wenn geschätzt wird, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in dem Brennstoffzellenstapel auftreten wird, wird der Vorgang so ausgeführt, dass der Wasserstoffgas-Ablasszeittakt auf einen Wert verlängert wird, der länger ist als der Wasserstoffgas-Ablasszeittakt, der in dem regelmäßigen Absaugtakt auftritt, um die Menge des abzulassenden Wasserstoffgases zu vergrößern, wenn geschätzt wird, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser auftreten wird, was zu einer Fähigkeit führt, eine Wahrscheinlichkeit zu vermeiden, bei der eine große Menge des kondensierten Wassers in dem Wasserstoffgas-Strömungskanal, begleitet durch den Fluss des kondensierten Wassers in den Brennstoffzellenstapel, gebildet wird.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Als Nächstes werden eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellensystems und ihr zugehöriges Verfahren einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten ausführlich beschrieben, hauptsächlich mit Bezug auf 12. Außerdem tragen in der hiermit dargelegten Ausführungsform die gleichen Komponententeile wie die der vierten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen, sodass die ausführliche Beschreibung der gleichen Komponenten entfällt.
  • Das Brennstoffzellensystem 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform darin, dass, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser durch die Steuervorrichtung 36 geschätzt wird, die Kühlmitteltemperatur, die zu der Zeit auftritt, sofort gespeichert wird, wodurch, nachdem das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 geöffnet wurde, wenn die Temperatur erreicht ist, die vorherrscht, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 in den geschlossenen Zustand gebracht wird, und ist bei den anderen Strukturen gleichartig zu der vierten Ausführungsform.
  • Der Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil solch eines Brennstoffzellensystems 2 wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm von 12 beschrieben.
  • 12 ist das Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Steuervorgangs für das Brennstoffgas-Ablassventil des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie 12 zunächst in Schritt S41 gezeigt, liest die Steuervorrichtung 36 das Sensorsignal SG1 ein, das von dem Kühlmitteltemperatur-Erfassungsabschnitt 12 geliefert wird, um die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur T_LLC zu erfassen.
  • Im nächsten Schritt S31 wird die Abgrenzung ausgeführt, um herauszufinden, ob ein Wert der Öffnungs- und Schließmarkierung Cc_P des Brennstoffgas-Ablassventils auf „1" fällt, und wenn das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 bestimmt wird, in dem geöffneten Zustand zu bleiben (das heißt, Cc_P = 1), geht der Ablauf zu Schritt S42 weiter. Umgekehrt, wenn abgegrenzt wird, dass dort kein geöffneter Zustand vorliegt (das heißt, Cc_P = 0), geht der Ablauf zu Schritt S33 weiter.
  • Im nächsten Schritt S42 führt die Steuervorrichtung 36 die Abgrenzung aus, um herauszufinden, ob die Kühlmitteltemperatur T_LLC, erfasst in Schritt S41, gleich ist zu der Kühlmitteltemperatur TS_LLC, die während der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser vorherrscht. In diesem Beispiel, wenn die Abgrenzung erfolgt, dass beide Temperaturen einander gleich sind (das heißt, T_LLC = TS_LLC), geht der Ablauf zu Schritt 36 weiter, um das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu schließen. Umgekehrt, wenn die Abgrenzung erfolgt, dass beide Temperaturen einander nicht gleich sind (das heißt, T_LLC ≠ TS_LLC), geht der Ablauf weiter zu Schritt S35, um dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu erlauben, in dem geöffneten Zustand zu verbleiben (das heißt, Cc_P = 1). Natürlich ist es in diesem Fall nicht unerwünscht zu erkennen, wenn sich unter Berücksichtigung zulässiger Toleranzen herausstellt, dass beide Temperaturen gleich zueinander sind, wenn die Kühlmitteltemperatur T_LLC im Wesentlichen gleich ist zu der Kühlmitteltemperatur TS_LLC, die während der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser vorherrscht.
  • In der Zwischenzeit, bei Schritt S33, wohin der Ablauf geführt wurde, wenn bei Schritt S31 erkannt wurde, dass das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 geschlossen ist, schätzt die Steuervorrichtung 36 das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11. Wenn erkannt wird, dass kein Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, wird dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 befohlen, bei Schritt S36 in geschlossenem Zustand zu verbleiben, und im Gegensatz dazu, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, wird der Ablauf zu Schritt S43 geführt. In diesem Beispiel wird die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser durch Ausführung der gleichen Vorgänge wie eine der Ablauffolgen der Schritte zur Schätzung der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels der oben dargelegten Ausführungsformen geschätzt.
  • In anschließendem Schritt S43 speichert die Steuervorrichtung 36 den Temperaturwert T_LLCold in dem Speicher (nicht gezeigt) als die Kühlmitteltemperatur TS_LLC, die die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser verursacht (das heißt, TS_LLC = T_LLCold), und der Ablauf geht zu Schritt S35 weiter.
  • Danach, nach dem Ablaufen einer Reihe von Vorgängen, wie oben dargelegt, das heißt, nachdem die Vorgänge bei Schritt S35 oder Schritt S36 ausgeführt wurden, wird der gegenwärtige Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil beendet. Außerdem wird der bei Schritt S33 oben dargelegte Vorgang in dem Schätzabschnitt 13 für das Zusetzen mit Wasser der Steuervorrichtung 36 ausgeführt, und die weiteren Vorgänge werden durch den Steuerabschnitt 14 für das Ablassen des Wasserstoffgases der Steuervorrichtung 36 ausgeführt.
  • Wie zuvor entsprechend dem Brennstoffzellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform oben dargelegt, wird der Temperaturwert gespeichert, der vorherrscht, wenn die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, um dem Wasserstoffgas-Ablassventil zu erlauben, in geschlossenem Zustand zu verbleiben, wenn die Kühlmitteltemperatur im Wesentlichen gleich wird zu solch einem Temperaturwert, bei dem das Wasserstoffgas-Ablassventil in geöffnetem Zustand gehalten werden kann, bis die Abgrenzung erfolgt ist, dass die Temperatur des Brennstoffzellenstapels auf einem solchen Temperaturwert wiederhergestellt ist, der vorherrscht, wenn die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird. Entsprechend besteht mit einer solchen Struktur nicht nur eine geringere Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine große Menge des kondensierten Wassers in dem Brennstoffzellenstapel auftritt, sondern es kann auch das Ablassen des Wasserstoffgases gestoppt werden, was zu einer Fähigkeit führt, zu verhindern, dass Brennstoffgas austritt, während eine Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung eines Brennstoff-Verbrauchsverhaltens verringert wird.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Als Nächstes werden eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellensystems und ihr zugehöriges Verfahren einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten ausführlich beschrieben, hauptsächlich mit Bezug auf 13 bis 17. Außerdem, obwohl sich die hiermit dargelegte Ausführungsform von den oben dargelegten Ausführungsformen unterscheidet und sich auf einen Ausgabesteuervorgang bezieht, der durch das Brennstoffzellensystem parallel zu einem der oben beschriebenen Steuervorgänge für das Brennstoffgas-Ablassventil ausgeführt wird, ist es unter anderem für die hiermit dargelegte Ausführungsform möglich, die gleichen Schritte zu übernehmen wie jeden der Schritte zum Schätzen der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11 der ersten bis dritten Ausführungsformen, die zuvor erwähnt wurden. In der hiermit dargelegten Ausführungsform tragen gleiche Komponententeile die gleichen Bezugszeichen, sodass eine ausführliche Beschreibung der gleichen Komponenten entfällt.
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Brennstoffzellensystems nach der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 13 gezeigt, ist der Brennstoffzellenstapel 11 des Brennstoffzellensystems 2 der hiermit dargelegten Ausführungsform mit einer Stapelanschlussdose (J/B = Junction Box = Anschlussdose) 62 und einem Elektroenergie-Steuerabschnitt 63 durch eine Hochspannungsleitung 61 verbunden. Eine Elektroenergieausgabe, die durch den Brennstoffzellenstapel 11 erzeugt wird, wird durch die Stapelanschlussdose 62 mit der Spannung versorgt, die durch den Elektroenergie-Steuerabschnitt 63 geregelt wird, der durch die Steuervorrichtung 36 gesteuert wird, woraufhin die geregelte Spannung einem Antriebsmotor 64 und einer Batterieanschlussdose 66 zugeführt wird. Demzufolge wird der Antriebsmotor 64 in Übereinstimmung mit der Steuerung einer Motorsteuerung 65 angetrieben, die durch die Steuervorrichtung 36 gesteuert wird, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, das erforderlich ist, um das mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeug 1 anzutreiben. Auf der anderen Seite wird die Elektroenergieausgabe, die der Batterieanschlussdose 66 zugeführt wird, einer Sekundärbatterie 67 zugeführt, die parallel zu dem Antriebsmotor 64 geschaltet ist.
  • Ferner wird bei dem Brennstoffzellensystem 2 die Elektroenergie, die in der Sekundärbatterie 67 gespeichert ist, entsprechend einer Steuerung einer Batteriesteuerung 68 entladen, die von einer Steuervorrichtung 36 gesteuert wird, um dem Antriebsmotor 64 durch die Batterieanschlussdose 66 zugeführt zu werden.
  • Das heißt, der Elektroenergie-Steuerabschnitt 63, der durch die Steuervorrichtung 36 gesteuert wird, regelt die Elektroenergieausgabe, die von der Stapelanschlussdose 62 ausgegeben wird, um der Batterieanschlussdose 66 und dem Antriebsmotor 64 zugeführt zu werden, und die Batteriesteuerung 68, gesteuert durch die Steuervorrichtung 36, steuert Lade- und Entladephasen der Sekundärbatterie 67, während die Motorsteuerung 65, gesteuert durch die Steuervorrichtung 36, ein Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 64 steuert.
  • In der Steuervorrichtung 36 des Brennstoffzellensystems 2 einer solchen Struktur, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, wird die gegenwärtige Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 zeitweise sogar dann aufrechterhalten, wenn ein Bedarf vorhanden ist, die Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 zu verringern. In einem solchen Fall, obwohl die Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 übermäßig höher wird als der erforderliche Pegel, steuert die Steuervorrichtung 36 den Elektroenergie-Steuerabschnitt 63 so, um zu erlauben, dass sich ergebende übermäßige Elektroenergie in die Sekundärbatterie 67 geladen wird. In einem Fall, bei dem die gegenwärtige Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 beibehalten wird, wird nach Ablauf eines bestimmten Zeittakts (TIM_init), wenn immer noch eine Situation vorherrscht, in der das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, die Steuerung ausgeführt, um dem Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu erlauben, in geschlossenem Zustand zu verbleiben.
  • Ein Ausgabesteuervorgang zum Steuern der Energieausgabe eines solchen Brennstoffzellensystems 2 wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm in 14 beschrieben. Außerdem wird solch ein Vorgang in gleichen Zeittakten (wie etwa alle 10 ms) ausgeführt, indem der Zeitschalter (nicht gezeigt) in der Steuervorrichtung 36 in der gleichen Weise genutzt wird wie jene der oben beschriebenen Ausführungsformen.
  • 14 ist das Flussdiagramm, das eine Ablauffolge des Ausgabesteuervorgangs des Brennstoffzellensystems der hiermit dargelegten Ausführungsform veranschaulicht. Außerdem kann solch ein Ausgabesteuervorgang parallel zu jedem der Steuervorgänge für das Brennstoffgas-Ablassventil der oben dargelegten ersten bis fünften Ausführungsformen ausgeführt werden.
  • In 14, bei erstem Schritt S51, reagiert die Steuervorrichtung 36 auf eine Antriebsenergieanforderung von außerhalb, was typischerweise der Fahrer ist, um etwas wie die Beschleunigung des Fahrzeugs 1 anzufragen, und führt einen Berechnungsvorgang für die Vorgabeantriebsleistung für den Antriebsmotor 64 aus, woraufhin der Ablauf zu Schritt S52 weitergeht. Wenn dies stattfindet, erfasst die Steuervorrichtung 36 den Wert APO der schrittweisen Verschiebung des Gaspedals und die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und bezieht sich auf Kennfelddaten, die in 15 gezeigt sind, die Variationen bei der Vorgabeantriebsleistung tT_drive in Verbindung mit dem Wert APO der schrittweisen Verschiebung des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP beschreibt. In 15 stellt die x-Koordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP dar, und die Y-Achse stellt die Vorgabeantriebsleistung tT_drive dar. Diese Kennfelddaten sind mit Merkmalen der Vorgabeantriebsleistung tT_drive in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit für jeden Wert der schrittweisen Verschiebung des Gaspedals gezeichnet, wodurch ermöglicht wird, dass die Vorgabeantriebsleistung tT_drive erzielt werden kann, abhängig von dem Wert APO der schrittweisen Verschiebung des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP (das heißt, tT_drive = F2 [VSP, APO]). Außerdem werden solche Kennfelddaten in dem Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 36 gespeichert.
  • Bei anschließendem Schritt S52, indem die bei Schritt S51 berechnete Vorgabeantriebsleistung tT_drive verwendet wird, berechnet die Steuervorrichtung 36 eine Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total, die durch den Brennstoffzellenstapel 11 mit Blick auf den Antrieb des Motors 64 erzeugt werden muss, und der Ablauf geht zu Schritt S53 weiter. In einem Fall, in dem die Elektroenergieausgabe auch von der Sekundärbatterie 67 dem Motor 64 zugeführt wird, ist es wahrscheinlich für die Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total, dass sie gleich der Summer der Elektroenergieausgabe ist, die durch den Brennstoffzellenstapel 11 erzeugt werden muss, und der Elektroenergie, die durch die Sekundärbatterie 6i bereitgestellt werden muss. Wenn dies stattfindet, bezieht sich die Steuervorrichtung 36 auf Kennfelddaten, die in 16 gezeigt werden, die die Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total in Verbindung mit der Vorgabeantriebsleistung tT_drive, berechnet bei Schritt S51, und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP beschreibt. In 16 stellt die X-Achse die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und die Y-Achse die Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total dar. Diese Kennfelddaten werden mit Merkmalen der Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP für jede Vorgabeantriebsleistung tT_drive gezeichnet, wodurch ermöglicht wird, dass die Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total abhängig von der Vorgabeantriebsleistung tT_drive und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit VSP (das heißt, tP_total = F3 [tT_drive, VSP]) erzielt wird. Außerdem werden solche Kennfelddaten in dem Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 36 gespeichert.
  • Bei nachfolgendem Schritt S53 führt die Steuervorrichtung 36 die Abgrenzung aus, um herauszufinden, ob ein intern einbehaltener Wert TIM_st eines Korrekturtaktwerts einer Stapelenergie-Erzeugungsmenge auf „0" fällt (das heißt, TIM_st = 0), und führt dadurch die Abgrenzung aus, um herauszufinden, ob die Korrektur der Elektroenergieausgabe, die dem Motor 64 von dem Brennstoffzellenstapel 11 zugeführt wird, ausgeführt wurde. Wenn erkannt wird, dass keine Korrektur bei der Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 (das heißt, TIM_st = 0) erfolgt ist, wird der Ablauf zu Schritt S54 geführt, und umgekehrt, wenn erkannt wird, dass die Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 in der Korrekturphase verbleibt (das heißt, TIM_st > 0), wird der Ablauf zu Schritt S55 geführt.
  • Bei nachfolgendem Schritt S54 führt die Steuervorrichtung 36 die gleichen Schritte aus wie einer der Abläufe der Schritte zum Schätzen der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels der Ausführungsformen, die oben dargelegt wurden, und führt die Abgrenzung durch, um zu sehen, ob das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser damit geschätzt wird. In diesem Beispiel, wenn keine Schätzung für das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser erfolgt ist, wird der Ablauf zu Schritt S56 geführt, und umgekehrt, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, wird der Ablauf zu Schritt S57 geführt.
  • Bei nachfolgendem Schritt S56 klärt die Steuervorrichtung 36 den Wert TIM_st des Korrekturtaktwerts einer Stapelenergie-Erzeugungsmenge auf „0" (das heißt, TIM_st = 0), und der Ablauf wird zu Schritt S58 geführt.
  • Als Nächstes, bei Schritt S58, indem die bei Schritt S52 berechnete Gesamtvorgabe-Elektroenergie tP_total und ein SOC (State of Charge = Zustand der Ladung) der Sekundärbatterie 57, erfasst durch die Batteriesteuerung 68, verwendet werden, berechnet und erzielt die Steuervorrichtung 36 eine Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack, zu erzeugen von dem Brennstoffzellenstapel 11, und eine Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery, die durch die Sekundärbatterie 67 bereitgestellt werden soll (das heißt, tP_stack = F4 [tP_total, SOC], tP_battery = F5 [tP_total, SOC]), und der Ablauf wird zu Schritt S59 geführt. Wenn dies stattfindet, mit Bezug auf Kennfelddaten F4 und F5, wie in 17 gezeigt, die Variationen der Batterieenergie-Versorgungsmenge/ Gesamtvorgabe-Elektroenergie (das heißt, tP_battery/tP_total) in Verbindung mit SOC und Variation bei der Stapelenergie-Erzeugungsmenge/Gesamtvorgabe Elektroenergie (das heißt, tP_stack/tP_total) in Verbindung mit SOC beschreiben, erzielt die Steuervorrichtung 36 die Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack und die Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery. Außerdem werden solche Kennfelddaten in dem Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 36 gespeichert.
  • Bei nachfolgendem Schritt S59 speichert die Steuervorrichtung 36 die Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack und die Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery, berechnet bei Schritt 558, sowie jeweils die Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack_old und die Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery_old (das heißt, tP_stack_old = tP_stack, tP_battery_old = tP_battery), die jeweils in den anschließenden Ausgabesteuervorgängen verwendet werden, und beendet die Reihe der Vorgänge.
  • In der Zwischenzeit, bei Schritt S57, zu dem der Ablauf geführt wird, wenn die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser bei Schritt S54 geschätzt wird, stellt die Steuervorrichtung 36 den Wert TIM_st des Korrekturtaktwerts der Stapelenergie-Erzeugungsmenge auf einen Anfangswert TIM_init (das heißt, TIM_st = TIM_init) ein, und der Ablauf wird zu Schritt S60 geführt. Dieser Anfangswert TIM_init wird eingestellt auf einen vorher festgelegten numerischen Wert mit dem Zweck, das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Brennstoffzellenstapels 11 zuverlässig abgrenzen zu können, um einen Zeitabschnitt bereitzustellen, in dem die Ausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 gesteuert und korrigiert wird.
  • Bei nachfolgendem Schritt S60 wird, indem die Werte tP_stack_old und tP_battery_old verwendet werden, die bei Schritt S59 in Bezug auf den vorhergehenden Ausgabesteuervorgang gespeichert sind, die Ausgabe des Brennstoffzellenstapel 11 zur Korrektur durch die Stapelanschlussdose 62, den Elektroenergie-Steuerabschnitt 63, die Batterieanschlussdose 66 und die Batteriesteuerung 68 gesteuert, um der gegenwärtigen Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack und der Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery zu erlauben, jeweils tP_stack-old und tP-battery_old (das heißt, tP_stack = tP_stack-old, tP_battery = tP_battery_old) zu sein, und die Reihe der Vorgänge wird beendet.
  • Hier, in einem Fall, in dem das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird und der Korrekturtaktwert der Stapelenergie-Erzeugungsmenge TIM_st eingestellt ist, das heißt, sogar wenn ein Bedarf zur Absenkung der Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 bei Schritt S51 und Schritt S52 während einer Zeitspanne entsteht, in der der Wert TiM_st des Korrekturtaktwerts der Stapelenergie-Erzeugungsmenge von dem Anfangswert TIM_init auf „0"voreingestellt wird, wird der Ausgabewert des Brennstoffzellenstapels 11, der dem Motor 64 zugeführt werden soll, so korrigiert, dass der Stapelenergie-Erzeugungsmenge tP_stack und der Batterieenergie-Versorgungsmenge tP_battery erlaubt wird, jeweils auf tP_stack_old und tP_battery_old zu fallen, welche die vorherigen Werte unmittelbar vor dem Schätzen des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser bilden. Wenn dies stattfindet, steuert die Steuervorrichtung 36 den Elektroenergie-Steuerabschnitt 63 so, dass es ermöglicht wird, eine übermäßige Menge der Elektroenergieausgabe, die durch den Brennstoffzellenstapel 11 erzeugt wird, in der Sekundärbatterie 67 zu speichern.
  • Außerdem führt die Steuervorrichtung 36 bei Schritt 555, zu dem der Ablauf geführt wird, wenn die Abgrenzung bei Schritt S53 ergibt, dass die Korrektur der Elektroenergieausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 ausgeführt wurde, den Subtraktionsvorgang in dem Wert TIM_st des Korrekturtaktgebers des Stapelenergie-Erzeugungswerts aus, das heißt, er wird als TIM_st – 1 berechnet (das heißt, TIM_st = TIM_st – 1), und der Ablauf wird zu Schritt S60 geführt, woraufhin die Ausgabe des Brennstoffzellenstapels 11 fortlaufend zur Korrektur gesteuert wird und die Reihe der Vorgänge beendet wird.
  • Ferner führt die Steuervorrichtung 36 den Steuervorgang für das Brennstoffgas-Ablassventil jeder der oben dargelegten Ausführungsformen parallel zu dem oben beschriebenen Ausgabesteuervorgang aus. In diesem Beispiel, wenn geschätzt wird, dass die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser auftritt, hält die Steuervorrichtung 36 das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 während der Zeitspanne, bis der Wert TIM_st des Korrekturtaktgebers der Stapelenergie-Erzeugungsmenge „0" erreicht, in geschlossenem Zustand und öffnet gesteuert das Wasserstoffgas-Ablassventil 26 zu einer Zeit, wenn der Wert TIM_st des Korrekturtaktgebers der Stapelenergie-Erzeugungsmenge „0" erreicht.
  • Wie oben dargelegt, entsprechend dem Brennstoffzellensystem und dem zugehörigen Verfahren der hiermit dargelegten Ausführungsform, in einem Fall, in dem das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in dem Brennstoffzellenstapel geschätzt wird, was den Spannungsabfall während der Bildung des kondensierten Wassers verursachen würde, wird die Elektroenergieausgabe, die der Ladung von dem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden soll, angemessen durch Steuerung der Verringerung der Menge der an sich durch den Brennstoffzellenstapel erzeugten Elektroenergiemenge korrigiert. Auf diese Weise kann ein Abfall der Kühlmitteltemperatur bis auf einen minimalen, begrenzten Wert vermieden werden, was eine Fähigkeit ergibt, das Auftreten des kondensierten Wassers auf einen begrenzten Minimalwert zu beschränken.
  • Ferner wird mit einer solchen Struktur, bis der Wert des Korrekturtaktgebers der Stapelenergie-Erzeugungsmenge "0" erreicht, das heißt, wenn die Korrektur der Elektroenergieausgabe ausgeführt ist, die von dem Brennstoffzellenstapel zu der Ladung zugeführt werden soll, weil das Wasserstoffgas-Ablassventil sogar in geschlossenem Zustand gehalten wird, wenn das kondensierte Wasser zusammen mit dem Wasserstoffgas entladen wird, die sich ergebende Menge der Entladung genügend gering sein, um eine Brennstoffverbrauchsmenge vor einer Verschlechterung zu bewahren.
  • Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht begrenzt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen. Modifizierungen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden Kennern der Technik angesichts der Erläuterungen einfallen. Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie oben nach der vorliegenden Erfindung dargelegt, kann eine Steuervorrichtung eines Brennstoffzellensystems erzielt werden, die, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in dem Brennstoffgas in dem Strömungskanal geschätzt wird, durch den Brennstoff zu einer Brennstoffelektrode eines Brennstoffzellenstapels zugeführt wird, ein Brennstoffgas-Ablassventil steuert, das nach dem Brennstoffzellenstapel angeordnet ist, um in einen geöffneten Zustand zu gelangen, um Brennstoffgas von dem Brennstoffzellenstapel abzulassen. Demzufolge ist das Brennstoffzellensystem mit solch einer Steuervorrichtung auf eine Vielzahl von Brennstoffzellensystemen anwendbar, in denen die Erscheinung des Zusetzens mit Wasser beobachtet wird, und findet Anwendung in Elektroenergie-Erzeugungsvorrichtungen für industrielle Verwendung oder den Hausgebrauch, was ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug einbezieht, in Erwartung eines breiten Anwendungspereichs.

Claims (13)

  1. Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem (2), das einen Brennstoffzellenstapel (11) mit einer oxidierenden Elektrode (11b), der oxidierendes Gas zugeführt wird, und einer Brennstoffelektrode (11a) hat, der Brennstoffgas zugeführt wird, um eine Elektroenergie (Pw_STACK) zu erzeugen, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Schätzabschnitt (13), der das Auftreten einer Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt, bei der kondensiertes Wasser in einem Brennstoffgas-Strömungskanal (HL, HL') bleibt, über den einer Brennstoffelektrode (11b) des Brennstoffzellenstapels (11) Brennstoffgas zugeführt wird; und einen Steuerabschnitt (14), der ein Brennstoffgas-Ablassventil (15, 26), das nach dem Brennstoffzellenstapel (11) angeordnet ist, um das Brennstoffgas aus dem Brennstoffzellenstapel (11) ablassen zu können, so steuert, dass es in einen geöffneten Zustand versetzt wird, wenn der Schätzabschnitt (13) das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (2) des Weiteren einen Kühlmitteltemperatur-Erfassungsabschnitt (12) enthält, der eine Temperatur (T_LLC) von Kühlmittel (LLC) erfasst, das den Brennstoffzellenstapel (11) kühlt, und wobei der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in Reaktion auf einen Grad schätzt, um den die Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC) während der Elektroenergieerzeugung des Brennstoffzellenstapels (11) gesenkt wird.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffzellenstapel (11) eine Vielzahl gestapelter Strukturen enthält und jede der gestapelten Strukturen eine Elektrolytschicht (11c) hat, die zwischen der oxidierenden Elektrode (11b) und der Brennstoffelektrode (11a) eingeschlossen ist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem (2) des Weiteren einen Elektroenergieausgabe-Erfassungsabschnitt (43) enthält, der so eingerichtet ist, dass er eine Elektroenergieausgabe erfasst, die durch den Brennstoffzellenstapel (11) erzeugt wird; und der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Weiteren in Reaktion auf einen Grad schätzt, um den die Elektroenergieausgabe (Pw_STACK), die durch den Brennstoffzellenstapel (11) erzeugt wird, gesenkt wird.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Brennstoffzellensystem (2) an einem Fahrzeug (1) mit einem Motor (3), der als eine Antriebsquelle dient, installiert ist, wobei Kühlmittel (LLC) zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels (11) durch einen Fahrtwindstrom (W) gekühlt wird, und der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Weiteren in Reaktion auf eine Geschwindigkeit (VSP) des Fahrzeugs (1) schätzt, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt (42) erfasst wird.
  5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in Reaktion auf eine Beziehung zwischen einer Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC), die im Voraus in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit (VSP) des Fahrzeugs (1) unter Berücksichtigung einer atmosphärischen Lufttemperatur (T_amb), die das Fahrzeug (1) umgibt, bestimmt wird, und der tatsächlich gemessenen Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC) schätzt.
  6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem (2) an einem Fahrzeug (1) mit einem Motor (3), der als eine Antriebsquelle dient, installiert ist, das sich in Abhängigkeit von einem Verschiebungswert (APO) eines Gaspedals bewegt, und des Weiteren einen Verschiebungswert-Erfassungsabschnitt (51) enthält, der so eingerichtet ist, dass er den Verschiebungswert (APO) des Gaspedals erfasst, und wobei der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Weiteren in Reaktion auf einen Grad schätzt, um den der Eindrückverschiebungswert (APO) gesenkt wird.
  7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei es das Fahrzeug (1) ermöglicht, dass Kühlmittel (LLC) zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels (11) durch einen Fahrtwindstrom (W) gekühlt wird, und der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser des Weiteren in Reaktion auf eine Geschwindigkeit (VSP) des Fahrzeugs (1) schätzt, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt (42) erfasst wird.
  8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Schätzabschnitt (13) so eingerichtet ist, dass er das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in Reaktion auf eine Beziehung zwischen einer Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC), die im Voraus in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit (VSP) des Fahrzeugs (1) unter Berücksichtigung einer atmosphärischen Lufttemperatur (T_amb), die das Fahrzeug (1) umgibt, bestimmt wird, und der tatsächlich gemessenen Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC) schätzt.
  9. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt (14) so eingerichtet ist, dass er das Brennstoffgas-Ablassventil (15, 26) in einer ersten Öffnungsperiode regelmäßig öffnet, woraufhin, wenn der Schätzabschnitt (13) das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt, das Brennstoffgas-Ablassventil (15, 26) so eingerichtet ist, dass es in einer zweiten vorgegebenen Öffnungsperiode geöffnet wird, die länger ist als die erste Öffnungsperiode.
  10. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt (14) so eingerichtet ist, dass er, wenn die Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC), nachdem das Brennstoffgas-Ablassventil (15, 26) in den geöffneten Zustand versetzt worden ist, der Temperatur (T_LLC) des Kühlmittels (LLC) gleich ist, wenn der Schätzabschnitt (13) das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt, das Brennstoffgas-Ablassventil (15, 26) in einen geschlossenen Zustand versetzt.
  11. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem (2) eine Last (64) enthält, die so eingerichtet ist, dass sie durch die von dem Brennstoffzellenstapel (11) ausgegebene Elektroenergie (Pw_STACK) und eine Sekundärbatterie (67) angetrieben wird, die parallel mit der Last (64) verbunden ist, und wobei der Steuerabschnitt (14) so eingerichtet ist, dass er die durch den Brennstoffzellenstapel (11) erzeugte Elektroenergie (Pw_STACK) vorübergehend aufrechterhält, wenn der Schätzabschnitt (13) das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt.
  12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Steuerabschnitt (14) so eingerichtet ist, dass er, wenn der Schätzabschnitt (13) das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser schätzt, eine benötigte Energie von der durch den Brennstoffzellenstapel (11) erzeugten Elektroenergie (Pw_STACK) der Last (64) zuführt, während ein Rest-Elektroenergie (Pw_STACK) der durch den Brennstoffzellenstapel (11) erzeugten Elektroenergie (Pw_STACK) in der Sekundärbatterie (67) gespeichert wird.
  13. Steuerverfahren für ein Brennstoffzellensystem (2), das einen Brennstoffzellenstapel (11) mit einer oxidierenden Elektrode (11b), der oxidierendes Gas zugeführt wird, und einer Brennstoffelektrode (11a) hat, der Brennstoffgas zugeführt wird, um eine Elektroenergie (Pw_STACK) zu erzeugen, wobei das Steuerverfahren umfasst: Schätzen des Auftretens einer Erscheinung des Zusetzens mit Wasser, bei der kondensiertes Wasser in einem Brennstoffgas-Strömungskanal (HL, HL') bleibt, über den einer Brennstoffelektrode (11a) des Brennstoffzellenstapels (11) Brennstoffgas zugeführt wird; und Steuern eines Brennstoffgas-Ablassventils (15, 26), das nach dem Brennstoffzellenstapel (11) angeordnet ist, um das Brennstoffgas aus dem Brennstoffzellenstapel (11) ablassen zu können, so, dass es in einen geöffneten Zustand versetzt wird, wenn das Auftreten der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser geschätzt wird, gekennzeichnet durch Schätzen des Auftretens der Erscheinung des Zusetzens mit Wasser in Reaktion auf einen Grad, um den eine Temperatur (T_LLC) eines Kühlmittels (LLC), das den Brennstoffzellenstapel (11) kühlt, während der Elektroenergieerzeugung des Brennstoffzellenstapels (11) gesenkt wird.
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