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    • 专利摘要:
    Ineinem Brennstoffzellensystem erhältdie Energieerzeugungs-Steuereinrichtung 42 der Steuereinrichtung40, nachdem eine Anweisung von dem Startschalter 58 ausgegeben ist,von dem ersten Temperatursensor 31 die Temperatur, die die Innentemperaturdes Brennstoffzellenstapels angibt. Wenn die erhaltene Temperatureiner ersten Referenztemperatur gleicht oder geringer als dieseist, wird der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb begonnen. Wenndie erhaltene Temperatur einer zweiten Referenztemperatur, die höher istals die erste Referenztemperatur, gleicht oder diese überschreitetnachdem der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb begonnen ist, wird derTemperaturaufrechterhaltungsbetrieb angehalten. Während diesemAblauf bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit44, ob eine Anormalitätbei einem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist oder nicht,und gibt eine Warnung aus, wenn eine Anormalität aufgetreten ist.
    公开号:DE102004024117A1
    申请号:DE102004024117
    申请日:2004-05-14
    公开日:2004-12-09
    发明作者:Shuji Toyota Hirakata；Kenji Toyota Umayahara
    申请人:Toyota Motor Corp；
    IPC主号:H01M8-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf eine Technologie, um das Auftreten vonProblemen zu verhindern, die durch das Gefrieren von Wasser in einer Brennstoffzellewegen einem Abfall in der Umgebungstemperatur des Brennstoffzellensystemsverursacht werden.
    [0002] Ineiner typischen Brennstoffzelle wird Wasser als ein Nebenprodukteiner elektro-chemischen Reaktion erzeugt. Wenn eine dampfnachbildende Reaktionverwendet wird, um Wasserstoff zu erzeugen, um diesen der Brennstoffzellezuzuführen,hat das wasserstoffenthaltende Gas, das der Brennstoffzelle zugeführt wird,eine vorgeschriebene Menge von Wasserdampf. Als Folge kann das Wasserin der Brennstoffzelle gefrieren, wenn die interne Temperatur derBrennstoffzelle auf 0°Cfällt oderdarunter. Zum Beispiel kann das Wasser in der Brennstoffzelle gefrieren,wenn die Erzeugung von Energie durch die Brennstoffzelle angehaltenwird und wenn die Umgebungstemperatur auf 0°C oder darunter fällt. Wenn dasWasser in der Gasströmungsleitungauf diese Weise gefriert, blockiert das gefrorene Wasser die Gasströmungsleitung,wodurch die Gaszufuhr unterbrochen wird. Als Folge kann das nächste Mal,wenn die Brennstoffzelle gestartet wird, die elektro-chemische Reaktionnicht ausreichend fortgeführtwerden. Deshalb offenbart die japanische Offenlegungsschrift 2001-231108eine Technologie, wodurch die Brennstoffzelle betrieben wird, umein Gefrieren zu verhindern (Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb),wenn die Temperatur abfällt,währendder Betrieb der Brennstoffzelle angehalten ist.
    [0003] Jedochist die Genauigkeit der Temperaturerfassung wesentlich, wenn derBetrieb der Brennstoffzelle fortgesetzt wird, während das System angehaltenist, das auf der Brennstoffzelleninnentemperatur oder der Außentemperaturwie oben beschrieben basiert. In anderen Worten könnte dieEnergieerzeugung nicht beginnen (Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb),selbst wenn die Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes liegt, oderder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb wird ausgeführt, wenn diesernicht notwendig ist, wenn die erfasste Temperatur nicht die korrekteTemperatur ist.
    [0004] Dievorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das obige Problem beider herkömmlichenTechnik zu eliminieren, und eine Aufgabe von dieser ist, die Zuverlässigkeitdes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs zu verbessern, der ausgeführt wird,um zu verhindern, dass das Wasser in der Brennstoffzelle gefriert,wenn das Brennstoffzellensystem nicht in Betrieb ist.
    [0005] Umdie obige Aufgabe zu bewältigensieht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellensystem,das eine Brennstoffzelle hat, vor.
    [0006] DasBrennstoffzellensystem bezüglichdieses ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung hat einen Temperaturdetektor,der die Brennstoffzellenbetriebstemperatur erfasst, wobei die Brennstoffzellenbetriebstemperatureine Temperatur ist, die die Innentemperatur der Brennstoffzellewiedergibt, eine Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtunghat, die einen Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb der Brennstoffzelleausführt,wenn die erfasste Brennstoffzellenbetriebstemperatur gleich oderkleiner als eine erste Referenztemperatur ist, während das Brennstoffzellensystemnicht in Betrieb ist, eine Anormalitätsbestimmungseinheit hat, diebestimmt, ob eine Erfassungsanormalität bezüglich der Brennstoffzellenbetriebstemperaturbei dem Temperaturdetektor aufgetreten ist; und eine Warnungsausgabeeinheithat, die eine Warnung ausgibt, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbei dem Temperaturdetektor aufgetreten ist.
    [0007] Gemäß dem Brennstoffzellensystembezüglichdes ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann durch Ausführen desTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs der Brennstoffzelle verhindertwerden, dass das Wasser in der Brennstoffzelle gefriert, wenn dieBrennstoffzelleninnentemperatur abfällt, während das Brennstoffzellensystemnicht in Betrieb ist, und es kann durch die Ausgabe einer Warnung,wenn bestimmt wird, dass eine Anormalität bei dem Temperaturdetektoraufgetreten ist, verhindert werden, dass der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb,der auf einer inkorrekten Temperaturerfassung basiert, begonnenwird. Wenn der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb begonnen wird,der auf einer inkorrekten Temperaturerfassung beruht, besteht dieGefahr, dass der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb ausgeführt wird,wenn die Möglichkeitdes Gefrierens nicht besteht, wodurch ein Abfall der Energieeffizienz desBrennstoffzellensystems als Ganzes betrachtet verursacht wird, oderes besteht die Gefahr, dass der Temperaturaufrechterhaltungsbetriebausgeführt wird,nachdem das Wasser in der Brennstoffzelle gefroren ist. Diese potentiellenProbleme könnendurch die Ausgabe einer Warnung verhindert werden, wenn eine Anormalität auftritt.
    [0008] Indem Brennstoffzellensystem bezüglich desersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, wenndie Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung den Temperaturaufrechterhaltungsbetriebanhält,wenn die Brennstoffzellenbetriebstemperatur, die von dem Temperaturdetektor während solcheinem Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb der Brennstoffzelle erfasstwird, einer zweiten Referenztemperatur gleicht oder diese überschreitet, welchehöher istals die erste Referenztemperatur.
    [0009] DurchVerwendung dieser Anordnung kann das Beenden des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, durch dieAusgabe einer Warnung, wenn bestimmt wird, dass eine Anormalität bei dem Temperaturdetektoraufgetreten ist, verhindert werden. Wenn der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb angehaltenwird, der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, wirdder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb nicht angehalten, selbstwenn die Brennstoffzelleninnentemperatur genügend angestiegen ist, was eineVerringerung der Energieeffizienz des Systems verursacht, oder derTemperaturaufrechterhaltungsbetrieb wird angehalten, bevor die Brennstoffzellentemperaturgenügendangestiegen ist, wodurch das Gefrieren des Wassers in der Brennstoffzelleverursacht wird. Solche Probleme können vermieden werden durchdie Ausgabe einer Warnung bei dem Auftreten einer Anormalität.
    [0010] Indem Brennstoffzellensystem bezüglich demersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, dassdas Brennstoffzellensystem eine Vielzahl von Temperaturdetektorenhat, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, ob eine Anormalitätbei jedem der vielen Temperaturdetektoren aufgetreten ist, und wenndie Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätin einem der vielen Temperaturdetektoren aufgetreten ist, führt dieTemperaturaufrechterhaltungs-Steuereinrichtungeine Steuerung bezüglichdes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs aus, die auf den Erfassungsergebnissender anderen Temperaturdetektoren basiert, bei welchen bestimmt wurde,dass keine Anormalitätbesteht.
    [0011] DurchVerwendung dieses Aufbaus kann die Zuverlässigkeit des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebsverbessert werden, da viele Temperaturdetektoren verwendet werden,wobei eine Warnung ausgegeben wird und die Temperaturaufrechterhaltungssteuerungunter Verwendung der restlichen Temperaturdetektoren ausgeführt wird,wenn eine Anormalitätbei einem der vielen Temperaturdetektoren erfasst wird.
    [0012] Einzweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Brennstoffzellensystembereit, das eine Brennstoffzelle hat. Das Brennstoffzellensystem bezüglich dieseszweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung hat eine Vielzahl vonTemperaturdetektoren, die eine Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfassen, wobei die Brennstoffzellenbetriebstemperatur eine Temperaturist, die die Innentemperatur der Brennstoffzelle wiedergibt, eineAnormalitätsbestimmungseinheithat, die bestimmt, ob eine Erfassungsanormalität bezüglich der Brennstoffzellenbetriebstemperaturbei einem der vielen Temperaturdetektoren aufgetreten ist, und eineTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung hat, dieden Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb der Brennstoffzelle ausführt, wenndie Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbei einem der Temperaturdetektoren aufgetreten ist, während dasBrennstoffzellensystem nicht in Betrieb ist, und wenn die erfassteBrennstoffzellenbetriebstemperatur, die von den restlichen Temperaturdetektorenerfasst wurde, von denen durch die Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmtwurde, dass keine Anormalitätaufgetreten ist, einer ersten Referenztemperatur gleicht oder unterdieser ist.
    [0013] Gemäß dem zweitenAspekt der vorliegenden Erfindung wird der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb,wenn eine Anormalitätbei einem der vielen Temperaturdetektoren besteht, ausgeführt, der aufder Brennstoffzellenbetriebstemperatur basiert, die von den Temperaturdetektorenunter den vielen Temperaturdetektoren erfasst wurde, bei welchen bestimmtwurde, dass keine Anormalitätbesteht, wodurch das Beginnen des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, verhindertwird, und die Zuverlässigkeitdes Betriebs, den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb zu beginnen,kann verbessert werden.
    [0014] Indem Brennstoffzellensystem bezüglich deszweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, wenndie Temperaturaufrechterhaltungs-Steuereinrichtung den Temperaturaufrechterhaltungsbetriebbeendet, wenn eine der Brennstoffzellenbetriebstemperatur, die vonden restlichen Temperaturdetektoren während des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebserfasst wurde, einer zweiten Referenztemperatur, die höher istals die erste Referenztemperatur, gleicht oder diese überschreitet.
    [0015] DurchVerwendung dieses Aufbaus kann das Beenden des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs, derauf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, verhindert werdenund die Zuverlässigkeitdes Betriebs, den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb zu beginnen,kann erhöhtwerden, da der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb angehalten wird,der auf der Brennstoffzellentemperatur basiert, die nur von denTemperaturdetektoren erfasst wurde, bei denen bestimmt wurde, dassdiese frei von einer Anormalitätsind.
    [0016] Indem Brennstoffzellensystem bezüglich desersten oder zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, wenndie Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalität besteht,wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von einem Temperaturdetektor ausgegeben wird. Durch Verwendung einessolchen Aufbaus kann das Auftreten einer Anormalität bei einemTemperaturdetektor leicht bestimmt werden.
    [0017] Eindritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Betriebsverfahrenfür einBrennstoffzellensystem bereit, das die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst, welche die Temperatur ist, die die Innentemperatur derBrennstoffzelle wiedergibt, und das einen Temperaturaufrechterhaltungsbetriebder Brennstoffzelle ausführt,wenn die erfasste Brennstoffzellenbetriebstemperatur einer erstenReferenztemperatur gleicht oder unter diese fällt. Das Brennstoffzellensystembetriebsverfahrenbezüglich desdritten Aspekts der vorliegenden Erfindung weist das Bestimmen,ob eine Anormalitätbei dem Temperaturdetektor, der die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst, aufgetreten ist, wenn die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst wird, auf und das Ausgeben einer Warnung, wenn eine Anormalität bei demTemperaturdetektor erfasst wird, auf.
    [0018] Gemäß dem Brennstoffzellensystembetriebsverfahrenbezüglichdes dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann das Beginnendes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs, der auf einer inkorrektenTemperaturbestimmung basiert, verhindert werden, da bestimmt wird,wenn die Temperatur der Brennstoffzelle erfasst wird, ob eine Anormalität bei demTemperaturdetektor aufgetreten ist, der die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst hat, und eine Warnung bei dem Ereignis ausgegeben wird, dasseine Anormalitätbei einem Temperaturdetektor aufgetreten ist. Es ist weiterhin indem Brennstoffzellensystembetriebsverfahren bezüglich des dritten Aspekts dervorliegenden Erfindung zulässig,dass dieses weiter die Erfassung der Brennstoffzellenbetriebstemperaturaufweist, währenddie Brennstoffzelle in einem Temperaturaufrechterhaltungsbetriebist, und das Anhalten des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs aufweist,wenn die erfasste Brennstoffzellentemperatur einer zweiten Referenztemperatur,die höherals die erste Referenztemperatur ist, gleicht oder diese überschreitet.
    [0019] Dievorliegende Erfindung kann in verschiedenen, anderen von den obenbeschriebenen Formen angewendet werden. Zum Beispiel kann sie in derForm eines Betriebsprogramms füreine Brennstoffzelle angewendet werden oder in der Form eines Aufzeichnungsmediums,auf welchem solch ein Programm aufgezeichnet ist.
    [0020] 1 ist ein Blockdiagramm,das den grundlegenden Aufbau eines elektrischen Automobils zeigt,bei welchem ein Brennstoffzellensystem, das ein Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung einschließt, eingerichtet ist;
    [0021] 2 ist ein Blockdiagramm,das den Aufbau eines Kreises zeigt, der sich auf Prozesse bezieht,um festzulegen, ob ein Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb nötig istund ob eine Anormalitätan einem Temperatursensor besteht;
    [0022] 3 ist ein Flussdiagramm,das eine Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb-Steuerverarbeitungsprozedur zeigt;
    [0023] 4 ist ein Flussdiagramm,das eine Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt;
    [0024] 5 ist ein Flussdiagramm,das eine Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt, die eine Veränderungdes ersten Ausführungsbeispielseinschließt;
    [0025] 6 ist ein Blockdiagramm,das den grundlegenden Aufbau eines elektrischen Automobils zeigt,bei welchem ein Brennstoffzellensystem eingerichtet ist;
    [0026] 7 ist ein Flussdiagramm,das eine Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt; und
    [0027] 8 ist ein Flussdiagramm,das eine Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb-Steuerverarbeitungsprozedur zeigt.
    [0028] DieAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungenbeschrieben.
    [0029] 1 ist ein Blockdiagramm,das den grundlegenden Aufbau eines elektrischen Automobils zeigt,bei welchem ein Brennstoffzellensystem, das ein Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung einschließt, eingerichtet ist.
    [0030] DasBrennstoffzellensystem 15 ist eine primäre Energiequelle für ein elektrischesAutomobil 10 und hat einen Brennstoffzellenstapel 20,eine Wasserstoffgas-Zuführvorrichtung 24,ein Gebläse 26 undein Kühlgerät 30.Währendverschiedene Arten von Brennstoffzellen für den Brennstoffzellenstapel 20 verwendetwerden können,werden in diesem Ausführungsbeispielfeste Makromolekül-Brennstoffzellenfür denBrennstoffzellenstapel 20 verwendet.
    [0031] DieWasserstoffgas-Zuführvorrichtung 24 ist eineVorrichtung, die Wasserstoffgas, das innerhalb der Vorrichtung gespeichertist, der Anode des Brennstoffzellenstapels 20 als Treibstoffgaszuzuführen.Zum Beispiel kann die Wasserstoff-Zuführvorrichtung 24 einenWasserstoffzylinder oder einen Wasserstofftank aufweisen, der eineWasserstoff-eingeschlossene Legierung enthält. Das Treibstoffabgas, dasvon der Anode ausgestoßenwird, nachdem es füreine elektro-chemische Reaktion verwendet wurde, kann ein weiteresMal füreine elektro-chemische Reaktion verwendet werden, dadurch dass dieseszu einer Strömungsleitunggeleitet wird, die die Wasserstoff-Zuführvorrichtung 24 mit demBrennstoffzellenstapel 20 verbindet (nicht gezeigt). Luftwird von dem Gebläse 26 derKathode des Brennstoffzellenstapels 20 als Oxidationsgaszugeführt.
    [0032] DasKühlgerät 30 hateine Kühlmittelleitung 28,die so ausgebildet ist, dass diese innerhalb des Brennstoffzellenstapels 20 verläuft, einenStrahler 36 und eine Pumpe 34. Das Antreiben derPumpe 34 bewirkt, dass das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 28 zirkuliert.Wenn eine elektro-chemische Reaktion in dem Brennstoffzellenstapel 20 auftritt,wird Hitze erzeugt. Dementsprechend kann durch die Zirkulation desKühlmittelsinnerhalb des Brennstoffzellenstapels 20, während derEnergieerzeugung und Kühlungdes Kühlmittels über denStrahler 36, die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 20 innerhalbdes vorgeschriebenen Bereichs aufrechterhalten werden. Der Strahler 36 hateinen Kühllüfter, dernicht gezeigt ist, wobei die Kühlungdes Kühlmittelsdurch den Strahler 36 durch das Antreiben dieses Kühllüfters begünstigt werdenkann. Ein erster Temperatursensor 31 ist in der Kühlmittelleitung 28, inder Nähedes Bereichs von deren Verbindung mit dem Brennstoffzellenstapel 20 undauf der Seite, bei welcher das Kühlmittelvon dem Brennstoffzellenstapel 20 ausgestoßen wird,angeordnet. In 1 wird dieZirkulationsrichtung des Kühlmittelsinnerhalb der Kühlmittelleitung 28 durcheinen Pfeil angedeutet.
    [0033] Daselektrische Automobil 10 hat eine sekundäre Batterie 52,welche als eine zusätzlicheEnergiequelle dient, zusätzlichzu dem Brennstoffzellensystem 15, das oben beschriebenwurde. Die sekundäreBatterie 52 ist parallel geschalten bezüglich des Brennstoffzellenstapels 20 über einenDC/DC-Umwandler 50. Ein Inverter 54 erzeugt Drei-Phasen-Wechselstromaus diesen Gleichstromenergiequellen und führt diesen dem Motor 56 zu,der verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Dieser zugeführte Stromsteuert die Umdrehungsgeschwindigkeit und das Moment des Motors 56.
    [0034] EineSteuereinrichtung 40 ist als ein logischer Kreis ausgeführt, dereinen Mikrocomputer hat und steuert die Bewegung von jeder Komponente deselektrischen Automobils 10, einschließlich des Brennstoffzellensystems 15.In anderen Worten empfängtdiese Signale von verschiedenen Sensoren, die in dem elektrischenAutomobil 10 angeordnet sind, solche wie die Erfassungssignalevon dem ersten Temperatursensor 31, ebenso wie dieser Antriebssignalezu den verschiedenen Komponenten des Brennstoffzellensystems 15,solche wie dem Gebläse 26 undder Pumpe 34, oder zu den verschiedenen Komponenten des elektrischenAutomobils 10, solche wie dem DC/DC-Umwandler 50 und dem Inverter 54,ausgibt. Weiterhin ist ein Startschalter 58 in dem elektrischenAutomobil 10 angeordnet, der dazu verwendet wird, Anweisungenzum vollständigenStart und Stopp des Fahrzeugsystems einzugeben, wobei die Steuereinrichtung 40 AN/AUS-Signale(das System anweisend einzuschalten oder auszuschalten) von demStartschalter 58 empfängt.Eine Warnungsausgabeeinheit 59 ist in dem elektrischenAutomobil 10 angeordnet, die eine Warnung ausgibt, wenneine Anormalitätbei dem Temperatursensor erfasst wird, wobei die Steuereinrichtung 40 Steuersignalezu dieser Warnungsausgabeeinheit 59 ausgibt. In 1 wird angenommen, dassdie Steuereinrichtung 40 für das gesamte elektrische Automobil 10 dieSteuerung ausführt,einschließlichdes Brennstoffzellensystems 15, aber es ist zulässig, wennsich die Steuereinrichtung bezüglichdes Brennstoffzellensystems 10 unterscheidet von der Steuereinrichtungbezüglichdes Antriebs des Fahrzeugs. In solch einem Fall sollten die Informationenzwischen den zwei Steuereinrichtungen ausgetauscht werden, sodassdie Steuerung, um die oben beschriebenen Abläufe auszuführen, bezüglich des Fahrzeugs als Ganzesausgeführt wird.
    [0035] 2 ist ein Blockdiagramm,das den Aufbau eines Kreises zeigt, der in dem elektrischen Automobil 10 angeordnetist, und sich auf Prozesse bezieht, um zu bestimmen, ob ein Temperaturaufrechterhaltungsbetriebnötig istund ob eine Anormalität beidem Temperatursensor besteht. Wie in 2 gezeigthat die Steuereinrichtung 40 eine Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 und einAnormalitätsbestimmungseinheit 44. 3 ist ein Flussdiagramm,das eine Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb-Steuerverarbeitungsprozedur zeigt, die vonder Steuereinrichtung 40 des elektrischen Automobils 10 ausgeführt wird.Wenn der Schalter 58 des elektrischen Automobils 10 vonder AN-Position zu der AUS-Position bewegt wird, wodurch der Betrieb desBrennstoffzellensystems 15 angehalten wird, wird dieseProzedur wiederholt ausgeführt,bis der Schalter 58 ein weiteres Mal auf die AN-Positionumgeschalten wird.
    [0036] Wenndiese Prozedur ausgeführtwird, erhält dieTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 derSteuereinrichtung 40 zuerst eine Kühlmitteltemperatur T1 von demersten Temperatursensor 31 (Schritt S100).
    [0037] Wenndie KühlmitteltemperaturT1 erhalten wurde, bestimmt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42,ob diese KühlmitteltemperaturT1 gleich oder kleiner als eine erste Referenztemperatur TA1 ist,oder nicht (Schritt S110). Hier spiegelt die Kühlmitteltemperatur T1 die Temperaturin dem Brennstoffzellenstapel 20 wider. Die ReferenztemperaturTA1 ist die Kühlmitteltemperatur, beiwelcher es möglichist, dass das Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 20 gefrierenwird, und wird in der Steuereinrichtung 40 als ein vorgegebenerWert gespeichert. Zum Beispiel wird die erste ReferenztemperaturTA1 zu 2°Cin diesem Ausführungsbeispielbestimmt. Wenn bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur T1 der ReferenztemperaturTA1 gleicht oder diese überschreitetin Schritt S110, bestimmt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42,dass das Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 20 nichtgefrieren wird, und kehrt zu Schritt S100 zurück. Diese wiederholt dann denAblauf des Schritts S110, bei welchem die Steuereinrichtung 40 bestimmt,ob die KühlmitteltemperaturT1 gleich oder kleiner als die erste Referenztemperatur TA1 istoder nicht.
    [0038] Wennin Schritt S110 bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur T1 der Referenztemperatur TA1gleicht oder kleiner als diese ist, gibt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung Antriebssignalezu verschiedenen Komponenten des Brennstoffzellensystems 15 ausund beginnt mit dem Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb (SchrittS120). Speziell treibt die Steuereinrichtung 40 die Wasserstoff-Zuführvorrichtung 24 unddas Gebläse 26 an, ummit der Zufuhr von Wasserstoff (Treibstoffgas) und Luft (Oxidationsgas)zu dem Brennstoffzellenstapel 20 zu beginnen. Diese treibtebenso die Pumpe 34 an, um die Zirkulation des Kühlmittelsin der Kühlmittelleitung 28 zustarten. Da es der Zweck dieses Temperaturaufrechterhaltungsbetriebsist, einen Abfall der Temperatur in dem Brennstoffzellenstapel 20 zuverhindern, wird der Kühllüfter, dender Strahler 36 einschließt und der nicht in den Zeichnungengezeigt ist, nicht währenddes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs angetrieben. Zusätzlich wirddie Menge von Energie, die währenddes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs erzeugt wird, sehr kleingehalten, da es nicht notwendig ist, den Motor 56 anzutreiben.Speziell wird die Menge von Energie, die von dem Brennstoffzellenstapel 20 erzeugtwird, auf ein Niveau begrenzt, das notwendig ist, um die Menge vonEnergie, die von der Brennstoffzellennebenausrüstung verbraucht wird, solchewie die Wasserstoff-Zuführvorrichtung 24,das Gebläse 26 unddie Pumpe 34, zu decken. Hier kann die Menge des Antreibensder obigen Brennstoffzellennebenausrüstung während des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebsbasierend auf der KühlmitteltemperaturT1, die von dem ersten Temperatursensor 31 erfasst wird, eingestellt werden,da die Menge von Energie, die pro Einheit Gas erzeugt werden kann,das dem Brennstoffzellenstapel 21 zugeführt wird, in Abhängigkeitvon der internen Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 variiert.Weiterhin kann, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 zuerhöhen, einHeizaggregat, das den Brennstoffzellenstapel 20 oder dasKühlmittelerhitzt, an diesem angrenzend angeordnet sein, so dass etwas Energie,die von dem Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt wird, zudem Heizaggregat umgeleitet wird, um Hitze während des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebszu liefern. Darüberhinaus kann die sekundäreBatterie währenddes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs geladen werden, wenn dieMenge von Energie, die in der sekundären Batterie übrig bleibt,gering ist.
    [0039] Wennder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb begonnen hat, erhält die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 dieKühlmitteltemperaturT1 von dem ersten Temperatursensor 31 (Schritt S130). Wenndie KühlmitteltemperaturT1 erhalten wurde, bestimmt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 dann,ob die KühlmitteltemperaturT1 einer zweiten Referenztemperatur TB1 gleicht oder diese überschreitet,oder nicht (Schritt S140). Die zweite Referenztemperatur TB1 isteine Referenztemperatur, die anzeigt, dass die Temperatur in demBrennstoffzellenstapel 20 genügend angestiegen ist, und istein vorgegebener Wert, der in der Steuereinrichtung 40 gespeichertist. Zum Beispiel ist die zweite Referenztemperatur TB1 zu 7°C in diesemAusführungsbeispielgesetzt. Wenn in Schritt S140 bestimmt wird, dass die KühlmitteltemperaturT1 die zweite Referenztemperatur TB1 nicht erreicht hat, wird bestimmt,dass das Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 20 gefrierenkönnte,wobei die Steuereinrichtung 40 zu dem Schritt S130 zurückkehrtund den Betrieb des Vergleichs der erfassten Kühlmitteltemperatur T1 mit derzweiten Referenztemperatur TB1 ein weiteres Mal in Schritt S140 ausführt.
    [0040] Wennin Schritt S140 bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur T1 der zweitenReferenztemperatur TB1 gleicht oder diese überschreitet, hält die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 denTemperaturaufrechterhaltungsbetrieb an (Schritt S150) und die Prozedurendet. Durch Wiederholen dieses Ablaufes wird der Brennstoffzellenstapel 20 innerhalbeines Temperaturbereichs aufrecht erhalten, bei dem die Gefahr nichtbesteht, dass das Wasser innen gefriert, selbst wenn der Startschalter 58 aufAUS ist. Wenn die zweite Referenztemperatur TB1 zu hoch bestimmtwird, wird hier eine großeMenge von Energie aus dem System während des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebsausgelassen. Dementsprechend wird bevorzugt, dass die zweite ReferenztemperaturTB1 so gering wie möglichinnerhalb eines Bereichs bestimmt wird, der es zulässt, dassder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb, der in 3 gezeigt ist, ohne Probleme gestartetund gestoppt wird, währenddie Genauigkeit des ersten Temperatursensors 31 in Betrachtgezogen wird. Zum Beispiel ist die zweite Referenztemperatur TB1in diesem Ausführungsbeispielum 5° Celsius höher alsdie erste Referenztemperatur TA1 bestimmt.
    [0041] 4 ist ein Flussdiagramm,das die Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt, die von der Steuereinrichtung 40 des elektrischen Automobils 10 ausgeführt wird.Diese Prozedur wird wiederholt und unabhängig ausgeführt, während die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuerverarbeitungsprozedur,die oben beschrieben wurde, ausgeführt wird.
    [0042] Wenndiese Prozedur ausgeführtwird, erhält dieAnormalitätsbestimmungseinheit 44 derSteuereinrichtung 40 zuerst die Kühlmitteltemperatur T1 von demersten Temperatursensor 31 (Schritt S200). Wenn die KühlmitteltemperaturT1 erhalten wurde, bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,ob die KühlmitteltemperaturT1 an oder überdem oberen Grenzwert, oder an oder unter dem unteren Grenzwert ist,oder nicht (Schritt S210). Hier sind der obere und untere GrenzwertWerte, die im Voraus bestimmt und in der Steuereinrichtung 40 gespeichert sindund Anormalitätswertedarstellen, die außerhalb desBereichs der Messung des ersten Sensors 31 unter der normalenBetriebsumgebung fürdas Brennstoffzellensystem 15 fallen. In diesem Ausführungsbeispielwird beispielsweise der obere Grenzwert auf 120°C gesetzt, während der untere Grenzwertauf –30°C gesetztist. Wenn die KühlmitteltemperaturT1 zwischen dem oberen und unteren Grenzwert liegt, wird bestimmt,dass keine Anormalitätan dem ersten Temperatursensor 31 besteht und die Prozedurendet ohne weitere Verarbeitung. Wenn in Schritt S210 bestimmt wird,dass die Kühlmitteltemperaturan oder überdem oberen Grenzwert oder an oder unter dem Grenzwert ist, bestimmtdie Anormalitätsbestimmungseinheit 44,ob der Zustand, bei welchem die Kühlmitteltemperatur T1 an oder über dem oberenGrenzwert, oder an oder unter dem unteren Grenzwert ist, für eine vorgeschriebeneZeitspanne, die im Voraus bestimmt wurde, angedauert hat oder nicht(Schritt S220). Mit der vorgeschriebenen Zeitspanne wird mittelsdes Schritts S220 beabsichtigt, Anormalitätseffekte oder dergleichenzu eliminieren und ist zu einer Sekunde in diesem Ausführungsbeispielbeispielsweise bestimmt. Wenn der Zustand, bei welchem die KühlmitteltemperaturT1 an oder überdem oberen Grenzwert, oder an oder unter dem unteren Grenzwert ist, nichtfür einevorgeschriebene Zeitspanne angedauert hat, wird erachtet, dass die Erfassungdes Anormalitätswertsdie Folge einer Anormalitätoder dergleichen ist, und es wird bestimmt, dass keine Anormalität bei demersten Sensor 31 besteht, worauf die Prozedur ohne weitere Verarbeitungendet.
    [0043] Wennin Schritt S220 bestimmt wird, dass der Zustand, bei welchem dieKühlmitteltemperatur T1an oder überdem oberen Grenzwert, oder an oder unter dem unteren Grenzwert ist,für dievorgeschriebene Zeitspanne oder länger angedauert hat, bestimmtdie Anormalitätsbestimmungseinheit 44,dass eine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist undgibt ein Antriebssignal zu der Warnungsausgabeeinheit 59 aus(Schritt S230), worauf die Prozedur endet. Die Warnungsausgabeeinheit 59 machtdem Betätigerdes elektrischen Automobils 10 durch Ausgabe einer Warnungbemerkbar, dass eine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist. DieWarnungsausgabeeinheit 59 kann ein Bildschirm, eine Geräuscherzeugungseinrichtungoder eine Warnlampe darstellen, die an dem elektrischen Automobil 10 befestigtsind. Der Betätigerkann auf das Auftreten einer Anormalität durch Darstellung einer Warnungauf einem Bildschirm, Ausgabe eines Warnungsgeräuschs, oder Aufleuchten einerWarnlampe aufmerksam gemacht werden. Ein Geräusch oder eine Warnlampe sindbevorzugt, da die Warnung leicht wahrnehmbar sein kann, selbst wennder Betätigersich in einer Entfernung von dem elektrischen Automobil 10 befindet.
    [0044] Gemäß dem Brennstoffzellensystem 15 des erstenAusführungsbeispiels,das die oben beschriebene Anordnung hat, kann verhindert werden,dass das Wasser in der Brennstoffzelle durch Ausführen des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebsgefriert, wenn die Temperatur in dem Brennstoffzellenstapel 20 fällt, während dasSystem nicht in Betrieb ist, wobei der Betätiger auf das Auftreten einerAnormalität durchdie Ausgabe einer Warnung aufmerksam gemacht werden kann, wenn bestimmtwird, dass eine Anormalitätbei dem ersten Sensor 31 aufgetreten ist. Als Folge kannverhindert werden, dass die Steuerung, den Temperaturaufrechterhaltungsbetriebbasierend auf inkorrekter Temperaturbestimmung zu starten oder anzuhalten,fortgeführtwird. In anderen Worten könnendie Probleme von (i) einem Abfall der Energieeffizienz des Gesamtsystems,der durch die Ausführungdes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs verursacht wird, wenn keineGefahr des Gefrierens besteht, oder aus (ii) dem Beginn des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,nachdem das Wasser in dem Brennstoffzellenstapel 20 gefrorenist, wobei beide dieser Probleme durch Starten des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,der auf inkorrekter Temperaturbestimmung basiert, verursacht wurden, verhindertwerden. Weiterhin könnendie Probleme aus (i) einem Abfall der Energieeffizienz des Gesamtsystems,der durch den fortgeführtenTemperaturaufrechterhaltungsbetrieb, der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmungberuht, verursacht wird, selbst wenn die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 schongenügendangestiegen ist oder aus (ii) dem Gefrieren des Wassers in dem Brennstoffzellenstapel 20,wegen dem Anhalten des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs, bevordie Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 genügend angestiegen ist,wobei beide dieser Probleme durch Anhalten des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, verursachtwurden, verhindert werden.
    [0045] Indem obigen Ausführungsbeispielwurde die Bestimmung bezüglichder Existenz der Anormalitätbei dem Temperatursensor 31 darauf ausgerichtet, dass dieseauf der KühlmitteltemperaturT1, die von einem Ausgangssignal von dem ersten Temperatursensor 31 erfasstwird, basiert, aber es ist zulässig,dass diese darauf ausgerichtet wird, dass diese direkt auf einemAusgangssignal des ersten Temperatursensors 31 basiert.Wenn der erste Temperatursensor 31 einen Thermistor einschließt, kannbestimmt werden, dass eine Anormalität bei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetretenist, wenn der Ausgangsspannungswert relativ zu der angelegten Spannungabweicht von dem Wert, entsprechend dem oberen Grenztemperaturwertoder dem unteren Grenztemperaturwert, die oben beschrieben wurden. ZumBeispiel könnenReferenzwerte eingeführtwerden, wodurch entschieden wird, dass eine Anormalität aufgetretenist, wenn die angelegte Spannung 0,5 Volt beträgt, falls die Ausgangsspannungden Wert von 0,49 Volt, der der oberen Grenztemperatur von 120°C entspricht,gleicht oder überschreitet,oder falls die Ausgangsspannung den Wert von 0,01 Volt, der deroberen Grenztemperatur von –30°C entspricht,gleicht oder geringer ist. Auf diesem Weg wird angenommen, dassein Kurzschluss in der Verdrahtung zu dem Temperatursensor aufgetretenist, wenn die Temperatursensorausgangsspannung ein großer Wertist, der den normalen Bereich von Erfassungssignalen überschreitet.Deshalb ist es zulässig, wenndie Art der Anormalitätauf einem Bildschirm oder dergleichen angezeigt wird, wenn eineWarnung ausgegeben wird.
    [0046] Indem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Auftreteneiner Anormalität, solcheine wie eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss, bei dem erstenTemperatursensor 31 durch Vergleichen des erfassten KühlmittelwertsT1 mit dem oberen und unteren Grenzwerten erfasst, aber verschiedeneandere Arten von Anormalitätenbei dem Temperatursensor könnenebenso bestehen. 5 istein Flussdiagramm, das eine Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt, die eine Veränderungdes ersten Ausführungsbeispielsdarstellt. Hier können,zusätzlichzu der Anormalitätsbestimmung,die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenwurde, ebenso Anormalitätenerfasst werden, die bei dem ersten Temperatursensor 31 während desSignalverarbeitungsstadiums auftreten.
    [0047] DieAnormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurvon 5 wird wiederholtund unabhängigwährendder Temperaturaufrechterhaltungs-Steuerverarbeitungsprozedur, dieoben beschrieben wurde, durch die Steuereinrichtung 40 eineselektrischen Automobils 10, die ähnlich zu der ist, die in Verbindungmit dem ersten Ausführungsbeispielbeschrieben wurde, ausgeführt,anstelle des Prozesses, der in 4 gezeigtist.
    [0048] DieSchritte S300-S330 von dieser Prozedur sind die gleichen Schrittewie S200-S230 der Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedur,die in 4 gezeigt ist,sodass die Anormalitätsbestimmungseinheit 44 bestimmt,dass eine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist und eineWarnung ausgibt, wenn die erfasste Kühlmitteltemperatur T1 dem oberenGrenzwert gleicht oder diesen überschreitet,oder dem unteren Grenzwert gleicht oder geringer ist als dieser.In der Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedur,die in 5 gezeigt ist,bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,ob die KühlmitteltemperaturT1 bei einer definierten Temperatur für eine vorgeschriebene Zeitspanneverblieben ist oder nicht (Schritt S340), wenn in Schritt S310 bestimmtwird, dass die KühlmitteltemperaturT1 dem oberen Grenzwert nicht gleicht oder überschreitet, und dem unterenGrenzwert nicht gleicht oder geringer ist. Die vorgeschriebene Zeitspanneund der Bereich der definierten Temperaturen in diesem Schritt S340sind im Voraus in der Steuereinrichtung 40 als die Zeitspanneund die Temperaturbereiche, innerhalb welcher eine Temperaturveränderungunter normalen Umständenerwartet wird, wenn die Brennstoffzelle 15 alleine verbleibt,gespeichert. Zum Beispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel die vorgeschriebeneZeitspanne zu zehn Minuten bestimmt, und der Bereich der definiertenTemperaturen ist zu ± 1°C bestimmt.
    [0049] Indem Schritt S340 bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,wenn die KühlmitteltemperaturT1 bei einer definierten Temperatur für eine vorgeschriebene Zeitspanneverbleibt, dass eine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist, während desSignalverarbeitungsstadiums, wobei eine Warnung ausgegeben wird,die anzeigt, dass eine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist (SchrittS330) und die Prozedur endet. Andererseits bestimmt diese in SchrittS340, wenn die KühlmitteltemperaturT1 nicht bei einer definierten Temperatur für eine vorgeschriebene Zeitspanneverbleibt, das keine Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 besteht, und die Prozedurendet ohne weitere Verarbeitung.
    [0050] 6 ist ein Blockdiagramm,das den grundlegenden Aufbau eines elektrischen Automobils 110 zeigt,bei welchem das Brennstoffzellensystem 115 des zweitenAusführungsbeispielseingerichtet ist. Da das elektrische Automobil 110 deszweiten Ausführungsbeispielseinen dem elektrischen Automobil 10 des ersten Ausführungsbeispiels ähnlichenAufbau hat, werden den gleichen Bestandteilen die gleichen Bezugszeichenzugewiesen, aber die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.Das Brennstoffzellensystem 115 des zweiten Ausführungsbeispielshat in der Kühlmittelleitung 28,zusätzlichzu dem ersten Temperatursensor 31, einen zweiten Temperatursensor 32,der die Temperatur T2 des Kühlmittelserfasst, das in den Brennstoffzellenstapel 20 strömt. Derzweite Temperatursensor 32 ist in der Nähe des Bereichs der Verbindungsstelleder Kühlmittelleitung 28 angeordnet,an der Seite, bei welcher das Kühlmittelin den Brennstoffzellenstapel 20 strömt.
    [0051] 7 ist ein Flussdiagramm,das eine Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurzeigt, die von der Steuereinrichtung 40 des elektrischen Automobils 110 deszweiten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird.Diese Prozedur wird wiederholt, anstelle der Anormalitätsbestimmungs-Verarbeitungsprozedurdes ersten Ausführungsbeispiels,die in 4 ist, ausgeführt.
    [0052] Wenndiese Prozedur ausgeführtwird, erhält dieAnormalitätsbestimmungseinheit 44 derSteuereinrichtung 40 zuerst die Kühlmitteltemperaturen T1 undT2 jeweils von dem ersten und zweiten Temperatursensor 31 und 32 (SchrittS400). Die Anormalitätsbestimmungseinheit 44 bestimmtdann auf die gleiche Weise wie in Schritt S210 in 4, ob diese Kühlmitteltemperaturen T1 undT2 jeweils oberen und unteren Grenzwerten, die im Voraus bestimmt wurden,gleichen oder überschreitenoder unter diese fallen, oder nicht (Schritt S410). Wie in dem ersten Ausführungsbeispielsind der obere und untere Grenzwert bezüglich des Schritts S410 vorgegeben undin der Steuereinrichtung 40 als Referenzwerte für Anormalitätswertegespeichert, die normalerweise nicht erfasst werden. In Schritt 410 wirdbestimmt, dass keine Anormalitätbei entweder dem ersten Temperatursensor 31 oder dem zweitenTemperatursensor 32 aufgetreten ist, wenn beide KühlmitteltemperaturenT1 und T2 zwischen den oberen und unteren Grenzwert fallen, woraufdie Prozedur endet.
    [0053] InSchritt S410 bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,ob der Zustand, der durch den Anormalitätswert angezeigt wird, für eine vorgeschriebeneZeitspanne bestanden hat, oder nicht, wie in Schritt S220, wennder erfasste Wert, entweder der Kühlmitteltemperatur T1 oderder KühlmitteltemperaturT2, dem jeweiligen Grenzwert gleicht oder darüber oder darunter ist. Wennder Zustand, der durch den Anormalitätswert angezeigt wird, nicht für die vorgeschriebeneZeitspanne bestanden hat, wird bestimmt, dass eine Anormalität bei demTemperatursensor nicht besteht, bei dem der Anormalitätswert erfasstwurde, und die Anormalitätsbestimmungseinheit 44 beendetdie Prozedur ohne weitere Verarbeitung.
    [0054] Wennin Schritt S420 bestimmt wird, dass der Zustand, bei welchem eineAnormalitätswerterfasst wurde, fürmindestens die vorgeschriebene Zeitspanne in einem von beiden Temperatursensorenbestanden hat, bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,dass eine Anormalitätbei dem Temperatursensor besteht, bei welchem dieser Anormalitätswert erfasstwurde, und gibt ein Steuersignal zu der Warnungsausgabeeinheit 59 aus(Schritt S430), worauf die Prozedur endet. Wenn in Schritt S430bestimmt wird, dass eine Anormalität bei einem von beiden Temperatursensorenbesteht, gibt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44 ebensoInformationen zu der Temperaturaufrechterhaltungsbetriebssteuereinrichtung 42 aus,die den Temperatursensor, dem die Anormalität wiederfährt, identifiziert. Zusätzlich istes in dem Anormalitätsbestimmungsablauf, derin 7 gezeigt ist, zulässig, wennsolch eine Bestimmung Anormalitäten berücksichtigt,die währenddes Signalverarbeitungsstadiums auftreten, wie bei dem Ablauf, derin 5 gezeigt ist.
    [0055] 8 ist ein Flussdiagramm,das die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuerverarbeitungsprozedur zeigt, dievon der Steuereinrichtung 40 des elektrischen Automobils 110 deszweiten Ausführungsbeispielsausgeführtwird. Diese Prozedur wird wiederholt anstelle der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb-Verarbeitungsprozedurdes ersten Ausführungsbeispiels,die in 3 gezeigt ist,ausgeführt.
    [0056] Wenndiese Prozedur ausgeführtwird, bestimmt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 derSteuereinrichtung 40 zuerst, ob das Auftreten einer Anormalität entweder beidem ersten Temperatursensor 31 oder dem zweiten Temperatursensor 32 erfasstwurde (Schritt S500). Die Bestimmung basiert darauf, ob Informationen,die das Bestehen einer Anormalitätbei einem der beiden Sensoren anzeigen, zu der Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 in SchrittS430 übertragenwurden oder nicht.
    [0057] Wennbestimmt wird, dass eine Anormalität in Schritt S500 erfasst wurde,bestimmt die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42, obdiese Anormalitätbei dem ersten Temperatursensor 31 besteht oder nicht (SchrittS510). Wenn bestimmt wird, dass die Anormalität bei dem zweiten Temperatursensor 322 ist,eher als bei dem ersten Temperatursensor 31, führt dieTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 die Abläufe derSchritte S520–S570aus, welche den Abläufen derSchritte S100–S150von 3 entsprechen, woraufdie Prozedur endet. In anderen Worten wird die Steuerung, den Temperaturaufrechterhaltungsbetriebzu starten und anzuhalten, basierend auf der Kühlmitteltemperatur T1, dievon dem ersten Temperatursensor 31 erfasst wird, ausgeführt.
    [0058] Andererseitsführt dieTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung 42 dieSteuerung, den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb zu starten undanzuhalten, basierend auf der KühlmitteltemperaturT2, die von dem zweiten Temperatursensor 32 erfasst wird,aus (Schritte S580–S620und Schritt S570), wenn in Schritt S510 bestimmt wird, dass eineAnormalitätbei dem ersten Temperatursensor besteht, worauf die Prozedur endet.Diese Abläufeentsprechen den Abläufenvon den Schritten S520 bis S570. Hier wurde, anstelle der erstenund zweiten Referenztemperatur TA1 und TB1, die aus dem Grund eingeführt wurden,um eine Bestimmung basierend auf der Kühltemperatur T1 zu machen,die Bestimmung darauf ausgerichtet, dass diese auf einer erstenReferenztemperatur TA2 und einer zweiten Referenztemperatur TB2basiert, die aus dem Grund eingeführt wurden, um die Bestimmungbasierend auf der KühlmitteltemperaturT2 zu machen.
    [0059] Wennkeine Anormalitätin keinem der beiden Sensoren in Schritt S500 erfasst wurde, wirddie Steuerung, den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb zu startenund anzuhalten, basierend auf der Kühlmitteltemperatur, die voneinem der beiden Sensoren erfasst wurde, ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispielwird die Steuerung basierend auf der Kühlmitteltemperatur T1, dievon dem ersten Temperatursensor 31 erfasst wurde, ausgeführt (Schritte S520-S570),wenn beide Temperatursensoren normal funktionieren.
    [0060] Gemäß dem Brennstoffzellensystem 115 deszweiten Ausführungsbeispiels,das den obigen Aufbau hat, kann die Zuverlässigkeit des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs verbessertwerden, da (i) mehrere Temperatursensoren verwendet werden und (ii)eine Warnung ausgegeben wird und die Steuerung ausgeführt wird,um den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb, der den anderen Temperatursensorverwendet, auszuführen,wenn eine Anormalität ineinem der beiden Sensoren erfasst wird. In anderen Worten kann dasBeginnen und das Beenden des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs,der auf einer inkorrekten Temperaturbestimmung basiert, verhindertwerden. Weiterhin wurden ein erster Temperatursensor 31 undein zweiter Temperatursensor 32 für die Erfassung der internenTemperatur des Brennstoffzellenstapels 20 verwendet, aberder gleiche Steuerablauf kann ausgeführt werden bei der Verwendungvon drei oder mehr Temperatursensoren.
    [0061] DieseErfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und Ausführungsbeispielebeschränkt,und kann in verschiedenen Formen innerhalb des wesentlichen Umfangsder Erfindung ausgeführtwerden. Zum Beispiel könnendie Veränderungen,die unten beschrieben sind, angewendet werden.
    [0062] (1)In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispielwird der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb basierend auf der Kühlmitteltemperaturgesteuert, aber es ist zulässig,wenn die Stapelinnentemperatur direkt erfasst wird, wobei verschiedeneMesswerte fürdiesen Zweck verwendet werden können, solangebis der gewählteWert angemessen die interne Temperatur des Brennstoffzellenstapelswiedergibt. Zum Beispiel kann die Bestimmung basierend auf der internenTemperatur eines Reformators oder auf der Temperatur des Treibstoffgases,das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird, gemacht werden, wenneine Vorrichtung, die einen Reformator anstelle einer Vorrichtung,die Wasserstoffgas speichert, als Wasserstoff-Zuführvorrichtung 24 verwendetwird, hat. Währenddes Betriebs des Brennstoffzellensystems kann die Temperatur indem Brennstoffzellenstapel, um den Temperaturaufrechterhaltungsbetriebauszuführen,basierend auf dem Ausgangsstrom oder der Ausgangsspannung von dem Brennstoffzellenstapelbestimmt werden. Da der Ausgangsspannungswert, der mit dem Ausgangsstrom derBrennstoffzelle verbunden ist, charakteristischerweise sich in Übereinstimmungmit der internen Temperatur des Brennstoffzellenstapels ändert, kanndie Bestimmung, ob die Brennstoffzellenstapelinnentemperatur genügend angestiegenist, basierend auf der Erfassung des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannunggemacht werden.
    [0063] Alternativkann die atmosphärischeTemperatur als ein Wert erfasst werden, um die interne Temperaturdes Brennstoffzellenstapels 20 wiederzugeben. Hier kannder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb länger als notwendig andauern,wenn eine Anormalitätbei dem anderen Temperaturdetektor besteht und die Bestimmung derNotwendigkeit, um den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb auszuführen, wirddarauf ausgerichtet, dass diese alleine auf der atmosphärischenTemperatur basiert, wenn die atmosphärische Temperatur an oder untereiner vorgeschriebenen Temperatur für eine aufrechterhaltene Zeitspanneverbleibt. Als eine Folge ist es in dieser Situation zulässig, wennein Ablauf wiederholt ausgeführtwird, wobei der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb für eine vorgeschriebeneZeitspanne ausgeführtwird und solch ein Betrieb dann für eine andere vorgeschriebeneZeitspanne angehängtwird.
    [0064] (2)In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispielsind der Brennstoffzellenstapel 20 und die sekundäre Batterie 52 parallelgeschalten zum Verbraucher, sodass sie beide als Energiequellenverwendet werden können, abereine unterschiedliche Anordnung kann angewendet werden. Zum Beispiel kanneine Anordnung angewendet werden, worin die sekundäre Batterie 52 nurdazu verwendet wird, die Fahrzeugnebenausrüstungen anzutreiben, und die Brennstoffzellenur als Energiequelle verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben.Derselbe Effekt kann von der vorliegenden Patentanmeldung erhaltenwerden, wo die Brennstoffzelle dem Verbraucher Energie liefert,währenddas System läuft,und der Betrieb der Brennstoffzelle angehalten wird, wenn das System angehaltenwird.
    [0065] (3)Weiterhin kann der gleiche Effekt von der vorliegenden Anmeldungder Erfindung erhalten werden, wenn das Brennstoffzellensystem alsstationäre Energiequelleverwendet wird, währenddas Brennstoffzellensystem in den obigen Ausführungsbeispielen in einem elektrischenAutomobil eingerichtet war.
    [0066] Ineinem Brennstoffzellensystem erhältdie Energieerzeugungs-Steuereinrichtung 42 der Steuereinrichtung 40,nachdem eine Anweisung von dem Startschalter 58 ausgegebenist, anzuhalten, von dem ersten Temperatursensor 31 dieTemperatur, die die Innentemperatur des Brennstoffzellenstapelsangibt. Wenn die erhaltene Temperatur einer ersten Referenztemperaturgleicht oder geringer als diese ist, wird der Temperaturaufrechterhaltungsbetriebbegonnen. Wenn die erhaltene Temperatur einer zweiten Referenztemperatur,die höherist als die erste Referenztemperatur, gleicht oder diese überschreitet,nachdem der Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb begonnen ist, wirdder Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb angehalten. Während diesemAblauf bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 44,ob eine Anormalität beieinem ersten Temperatursensor 31 aufgetreten ist oder nicht,und gibt eine Warnung aus, wenn eine Anormalität aufgetreten ist.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle,wobei das Brennstoffzellensystem aufweist: einen Temperaturdetektor,der die Brennstoffzellenbetriebstemperatur erfasst, wobei die Brennstoffzellenbetriebstemperaturdie Innentemperatur der Brennstoffzelle wiedergibt; eine Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung,die den Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb der Brennstoffzelleausführt,wenn die erfasste Brennstoffzellenbetriebstemperatur gleich oder geringerals eine erste Referenztemperatur ist, während das Brennstoffzellensystemnicht in Betrieb ist; eine Anormalitätsbestimmungseinheit, die bestimmt, obeine Erfassungsanormalitätbezüglichder Brennstoffzellenbetriebstemperatur bei dem Temperaturdetektoraufgetreten ist; und eine Warnungs-Ausgabeeinheit, die eineWarnung ausgibt, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt,dass eine Anormalitätbei dem Temperaturdetektor aufgetreten ist.
    [2] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtungden Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb anhält, wenn die Brennstoffzellenbetriebstemperatur,die von dem Temperaturdetektor währenddes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs der Brennstoffzelle erfasstwird, einer zweiten Referenztemperatur, welche höher als die erste Referenztemperaturist, gleicht oder diese überschreitet.
    [3] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 2, wobei das Brennstoffzellensystemeine Vielzahl von Temperaturdetektoren hat, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbei jedem der vielen Temperaturdetektoren bestimmt, ob eine Anormalität aufgetreten ist,wobei die Temperaturaufrechterhaltungs-Steuereinrichtung eine Steuerungbezüglichdes Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs ausführt, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbei einem der vielen Temperaturdetektoren aufgetreten ist, wobeidie Steuerung auf dem Erfassungsergebnis von anderen Temperaturdetektorenbasiert, bei welchen bestimmt wurde, dass keine Anormalität besteht.
    [4] Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle,wobei das Brennstoffzellensystem aufweist: eine Vielzahl vonTemperaturdetektoren, die eine Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfassen, wobei die Brennstoffzellenbetriebstemperatur die Innentemperaturder Brennstoffzelle wiedergibt; eine Anormalitätsbestimmungseinheit,die bestimmt, ob eine Erfassungsanormalität bezüglich der Brennstoffzellenbetriebstemperaturbei einem der vielen Temperaturdetektoren aufgetreten ist; und eineTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtung, die einen Temperaturaufrechterhaltungsbetriebder Brennstoffzelle ausführt,wenn die erfasste Brennstoffzellenbetriebstemperatur gleich oder geringerals eine erste Referenztemperatur ist, wobei die Brennstoffzellenbetriebstemperaturvon den restlichen Temperaturdetektoren erfasst wird, von welchendurch die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt wird, dass keine Anormalität aufgetreten ist, wenn dieAnormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbei einem der Temperaturdetektoren, während das Brennstoffzellensystemnicht in Betrieb ist, aufgetreten ist.
    [5] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4, wobei die Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs-Steuereinrichtungden Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb beendet, wenn die Brennstoffzellenbetriebstemperatur,die von einem der restlichen Temperaturdetektoren während desTemperaturaufrechterhaltungsbetriebs erfasst wird, einer zweiten Referenztemperatur,die höherist als die erste Referenztemperatur, gleicht oder diese überschreitet.
    [6] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbesteht, wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von dem Temperaturdetektor ausgegeben wird.
    [7] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 2, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbesteht, wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von dem Temperaturdetektor ausgegeben wird.
    [8] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 3, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbesteht, wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von dem Temperaturdetektor ausgegeben wird.
    [9] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbesteht, wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von dem Temperaturdetektor ausgegeben wird.
    [10] Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 5, wobei die Anormalitätsbestimmungseinheitbestimmt, dass eine Anormalitätbesteht, wenn ein Signal, das eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss anzeigt,von dem Temperaturdetektor ausgegeben wird.
    [11] Betriebsverfahren für ein Brennstoffzellensystem,das die Brennstoffzellenbetriebstemperatur erfasst, die die Innentemperaturder Brennstoffzelle wiedergibt, und einen Temperaturaufrechterhaltungsbetriebder Brennstoffzelle ausführt,wenn die erfasste Brennstoffzellenbetriebstemperatur einer ersten Referenztemperaturgleicht oder unter diese fällt,wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen,ob eine Anormalitätbei dem Temperaturdetektor, der die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst, aufgetreten ist, wenn die Brennstoffzellenbetriebstemperaturerfasst wird; und Ausgeben einer Warnung, wenn eine Anormalität bei demTemperaturdetektor erfasst wird.
    [12] Brennstoffzellensystembetriebsverfahren gemäß Anspruch11, mit den folgenden weiteren Schritten: Erfassen der Brennstoffzellenbetriebstemperatur, während dieBrennstoffzelle in einem Temperaturaufrechterhaltungsbetrieb ist;und Anhalten des Temperaturaufrechterhaltungsbetriebs, wenndie erfasste Brennstoffzellentemperatur einer zweiten Referenztemperatur,die höherist als die erste Referenztemperatur, gleicht oder diese überschreitet.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004342430A|2004-12-02|
    US20040229097A1|2004-11-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-09| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-03-25| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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