【DE102019102957A1】燃料电池系统和控制程序【专利】

(19)*DE102019102957A120190822*(10) DE 10 2019 102 957 A1 2019.08.22 (12)Offenlegungsschrift(21)Aktenzeichen: 10 2019 102 957.0(22)Anmeldetag: 06.02.2019(43)Offenlegungstag: 22.08.2019(51) Int Cl.:H01M 8/04828 (2016.01)H01M 8/0438 (2016.01)H01M 8/0432 (2016.01)H01M 8/04089 (2016.01)H01M 8/04291 (2016.01)(30)Unionspriorität:2018-02892721.02.2018JP(71)Anmelder:TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA, Toyota-shi, Aichi-ken, JP (74)Vertreter:KUHNEN & WACKER Patent- undRechtsanwaltsbüro PartG mbB, 85354 Freising, DE(72)Erfinder:Yamamoto, Kazuo, Toyota-shi, Aichi-ken, JP;Hasegawa, Shigeki, Toyota-shi, Aichi-ken, JPPrüfungsantrag gemäß § 44 PatG ist gestellt.Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen.(54)Bezeichnung: Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren hierfür(57) Zusammenfassung: Es wird ein Brennstoffzellensys-tem geschaffen, mit: einer Druckmesseinheit (55), die einen gemessenen Druckwert eines Anodengases an einem An-odengaseinlass oder einem Anodengasauslass einer Brenn-stoffzelle (10) erlangt; und einer Wassermengenschätzein-heit (81). Die Wassermengenschätzungseinheit (81) erhält aus einer Mehrzahl von Indizienparametern, einschließlich einer Öffnungszeit eines im Anodengaszufuhrkanal (32) vor-gesehenen Injektors (56), und dem vor dem Öffnen des In-jektors (56) gemessenen Druckmesswert, einen angenom-menen Druckanstieg, der basierenddarauf angenommen wird, dass die Wassermenge gleich einem Wassermen-genschwellenwert ist. Wenn ein gemessener Druckanstieg des gemessenen Druckwertes, der sich aus dem Öffnen des Injektors (56) ergibt, größer ist als der angenommene Druckanstieg, bestimmt die Wassermengenschätzungsein-heit (81), dass die Wassermenge größer ist als der Wasser-mengenschwellenwert.DE 10 2019 102 957 A1 2019.08.222/14BeschreibungHINTERGRUND DER ERFINDUNGGebiet der Erfindung[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brenn-stoffzellensystem und ein Steuerverfahren hierfür.Beschreibung des Standes der Technik [0002] Die japanischen Patentanmeldung JP 2015-099 727 A offenbart ein Verfahren zum Schätzen bzw. Bestimmen oder Ermitteln einer Was-sermenge in einer Brennstoffzelle unter Verwendung einer Impedanz der Brennstoffzelle.KURZFASSUNG DER ERFINDUNG[0003] Die in der JP 2015-099 727 A geschätzte bzw. ermittelte Wassermenge in der Brennstoffzelle ist jedoch eine Wassermenge, die eine Wassermen-ge auf einer Anodenseite und eine Wassermenge auf einer Kathodenseite kombiniert, und ist daher nicht geeignet, um den Zustand in der Brennstoffzelle ge-nau zu bestimmen. Eine Technik zum Bestimmen ei-ner Wassermenge auf der Anodenseite wurde benö-tigt, um den Zustand auf der Anodenseite genau zu bestimmen.(1) Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfin-dung ist gerichtet auf ein Brennstoffzellensystem mit: einer Brennstoffzelle, die durch eine elektro-chemische Reaktion zwischen einem Anoden-gas und einem Kathodengas Strom erzeugt; ei-nem Anodengaszufuhrkanal, der das Anoden-gas der Brennstoffzelle zuführt; einem Injek-tor, der im Anodengaszufuhrkanal angeordnet ist; einer Druckmesseinheit, die einen gemes-senen Druckwert des Anodengases an einem Anodengaseinlass oder einem Anodengasaus-lass der Brennstoffzelle erlangt; und einer Was-sermengenschätzungseinheit, die schätzt bzw.bestimmt, ob eine Wassermenge auf einer An-odenseite der Brennstoffzelle größer als ein vor-gegebener Schwellenwert ist. Die Wassermen-genschätzungseinheit erhält aus einer Mehrzahl von Indizienparametern, einschließlich einer Öff-nungszeit des Injektors, und dem gemessenen Druckwert, der vor dem Öffnen des Injektors ge-messen wurde, einen angenommenen Druckan-stieg, der basierend darauf angenommen wird,dass die Wassermenge gleich dem vorgege-benen Schwellenwert ist. Wenn ein gemesse-ner Druckanstieg des gemessenen Druckwerts,der sich aus dem Öffnen des Injektors ergibt,größer ist als der angenommene Druckanstieg,bestimmt die Wassermengenschätzungseinheit,dass die Wassermenge größer ist als der vor-gegebene Schwellenwert. Das Brennstoffzellen-system dieses Aspekts kann die Wassermengeauf der Anodenseite der Brennstoffzelle schät-zen bzw. ermitteln.(2) Das Brennstoffzellensystem des obigen As-pekts kann eine Temperaturmesseinheit be-inhalten, die einen Temperaturmesswert der Brennstoffzelle erlangt, und die Mehrzahl der In-dizienparameter kann den Temperaturmesswert beinhalten. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspekts kann die Wassermenge auf der An-odenseite der Brennstoffzelle genauer abschät-zen, indem es auch die Temperatur der Brenn-stoffzelle berücksichtigt.(3) Das Brennstoffzellensystem des obigen As-pekts kann ferner eine Reduktionssteuereinheit beinhalten, die eine Reduktionssteuerung zum Reduzieren der Wassermenge durchführt, wenn bestimmt wird, dass die Wassermenge größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Das Brennstoffzellensystem dieses Aspekts kann die Wassermenge auf der Anodenseite der Brenn-stoffzelle reduzieren, wenn diese Wassermenge zu groß ist.(4) Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfin-dung betrifft ein Steuerverfahren für ein Brenn-stoffzellensystems, das eine Brennstoffzelle be-inhaltet, die durch eine elektrochemische Reak-tion zwischen einem Anodengas und einem Ka-thodengas Strom erzeugt, einen Anodengaszu-fuhrkanal, der der Brennstoffzelle das Anoden-gas zuführt, und einen Injektor, der im Anoden-gaszufuhrkanal angeordnet ist. Dieses Steuer-verfahren beinhaltet: Erhalten eines angenom-menen Druckanstiegs, der basierend darauf an-genommen wird, dass eine Wassermenge auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle gleich ei-nem vorgegebenen Schwellenwert ist, anhand einer Mehrzahl von Indizienparametern, ein-schließlich einer Öffnungszeit des Injektors, und einem gemessenen Druckwert an einem An-odengaseinlass oder einem Anodengasauslass der Brennstoffzelle, der vor dem Öffnen des In-jektors gemessen wurde; und, wenn ein gemes-sener Druckanstieg des gemessenen Druck-werts, der sich aus dem Öffnen des Injektors er-gibt, größer ist als der angenommene Druckan-stieg, Bestimmen, dass die Wassermenge grö-ßer ist als der vorgegebene Schwellenwert.Figurenliste[0004] Die Merkmale und Vorteile sowie die tech-nische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol-gend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnun-gen beschrieben, in denen gleichartige Bezugszei-chen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:。