DE102013224604A1 - Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs - Google Patents

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Chihiro Wake
Takuya Shirasaka
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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem führt, nachdem ein Stoppbetrieb an einem Leistungsschalter ausgeführt wurde, einen Ladevorgang zum Laden einer durch einen Stapel erzeugten elektrischen Leistung zu einer Batterie und einen abgedichteten Abgabe-Vorgang zum Bewirken einer Verringerung einer Sauerstoffkonzentration innerhalb eines Kathodenströmungskanals aus. Das Verfahren zum Stoppen eines Brennstoffzellensystems umfasst: einen Schritt einer Berechnung einer verbleibenden Ladezeit, welche einer Zeit entspricht, in welcher ein Ladevorgang ausgeführt werden kann, durch Subtrahieren einer in einem abgedichteten Abgabe-Vorgang benötigten Zeit von einer zugelassenen Stoppvorgang-Zeit nach einer Ausführung eines Stoppbetriebs an dem Leistungsschalter (Schritt S52), einen Schritt einer Berechnung einer verbleibenden Ziellademenge der Batterie (Schritt S54), einen Schritt einer Ausführung eines Ladevorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe des Stapels auf Basis der verbleibenden Ladezeit und einer verbleibenden Ziellademenge (Schritt S56) und einen Schritt einer Ausführung eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs.

Description

  • Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-263272 , eingereicht am 30 November 2012, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs.
  • Stand der Technik
  • Mit einem Brennstoffzellensystem als dem elektrischen Leistungssystem eines Fahrzeugs ausgestattete Brennstoffzellenfahrzeuge führen der Brennstoffzelle Luft und Wasserstoff zu und treiben unter Verwendung der dabei erzeugten elektrischen Leistung einen Antriebsmotor an, um zu fahren. In dem Brennstoffzellensystem ist als eine Energiequelle zum Antreiben von unterschiedlichem Zubehör, welches benötigt wird, um eine Erzeugung elektrischer Leistung durch die Brennstoffzelle zu starten, eine Batterie vorgesehen und welche die durch die Brennstoffzelle erzeugte elektrische Leistung speichert.
  • Da die Zuführung elektrischer Leistung von der Batterie in einer Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems in der oben beschriebenen Art notwendig ist, wird zum Beispiel die in einer nachfolgenden Inbetriebnahme benötigte verbleibende Menge der Batterie durch Fortführung elektrischer Leistungserzeugung mittels der Brennstoffzelle sogar nach einem Stoppbetrieb des Brennstoffzellensystems sichergestellt, um die Batterie zu laden.
  • Im Übrigen wird nach einem Stoppbetrieb des Brennstoffzellensystems, zusätzlich zu einem Ladevorgang nach dem vorher erwähnten derartigen Stopp, ein Vorgang zum Einstellen der Konzentration von Gasen innerhalb der Strömungskanäle von Luft und Wasserstoff (im Folgenden als ”Konzentrationseinstellvorgang” bezeichnet) ausgeführt. Als ein spezifisches Beispiel dieses Konzentrationseinstellvorgangs gibt es zum Beispiel einen Konzentrationsreduktionsvorgang, welcher bewirkt, dass die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Kathodenströmungskanals der Brennstoffzelle sich verringert, um innerhalb des Kathodenströmungskanals einen Niedrig-Sauerstoff-Konzentration-Zustand (Stickstoff-reicher-Zustand) herzustellen (siehe Patentdokument 2). Wenn Sauerstoff innerhalb des Kathodenströmungskanals wie vorliegend verbleiben würde, besteht die Befürchtung, dass die Kathodenseite der Brennstoffzelle einen Hoch-Potenzial-Zustand einnehmen würde, wenn Wasserstoff dem Anodensystem während der nächsten Inbetriebnahme zugeführt werden würde und die Festkörperpolymer-Elektrolyt-Membran der Brennstoffzelle sich verschlechtern würde. Der Konzentrationsreduktionsvorgang wird vorzugsweise mit dem oben genannten Ladevorgang nach dem Stoppbetrieb des Brennstoffzellensystems durchgeführt, um eine derartige Verschlechterung der Brennstoffzelle während der nächsten Inbetriebnahme zu verhindern.
    [Patentdokument 1] japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnr. 2007-165055
    [Patentdokument 2] japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnr. 2003-115317
  • Überblick über die Erfindung
  • Da jedoch der Ladevorgang und ein Konzentrationseinstellvorgang jeweils beides Arten von Vorgängen sind, welche nach dem Stoppbetrieb eines Brennstoffzellenfahrzeugs durch einen Betreiber durchgeführt werden, besteht aus diesem Grund die Befürchtung dem Benutzer ein unangenehmes Gefühl zu vermitteln, wenn diese Arten von Vorgängen über eine lange Zeit durchgeführt werden. Da angenommen wird, dass eine Wartung des Fahrzeugs direkt nach dem Stoppbetrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs ausgeführt werden kann, ist es zusätzlich für die oben genannte Sequenz von Vorgängen vorteilhaft innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitraums zu enden, um sich so wenig wie möglich in die Länge zu ziehen.
  • Obwohl das elektrische Leistungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs als ein Beispiel oben beschrieben worden ist, liegen dieselben Probleme in elektrischen Leistungssystemen sogenannter Hybridfahrzeuge vor, welche mit einem Verbrennungsmotor, einem Motorgenerator und einer Batterie ausgestattet sind. Unter solchen Hybridfahrzeugen gibt es auch diejenigen, welche ein Laden der Batterie durch kontinuierliches Antreiben des Motorgenerators mittels des Verbrennungsmotors auch nach einem Stoppbetrieb ausführen. Da angenommen wird, dass eine Wartung des Fahrzeugs unverzüglich nach dem Stoppbetrieb des Hybridfahrzeugs ausgeführt werden kann, ist es somit aus diesem Grund für diesen Ladevorgang vorteilhaft in einer so kurzen Zeit wie möglich zu enden.
  • Die vorliegende Erfindung hat als eine Aufgabe eine angemessene Beendigung der nach einem Stoppbetrieb ausgeführten Vorgänge in dem Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs, welches nach dem Stoppbetrieb durch den Fahrer mindestens einen Ladevorgang ausführt, um eine vorbestimmte Zeit nicht zu überschreiten oder innerhalb einer so kurzen Zeit wie möglich.
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektrisches Leistungssystem eines Fahrzeugs: eine Brennstoffzelle (zum Beispiel der später beschriebene Stapel 2), welche elektrische Leistung erzeugt, wenn Brennstoffgas einem Anodenströmungskanal (zum Beispiel der später beschriebene Anodenströmungskanal 21) zugeführt wird und ein Oxidationsmittelgas einem Kathodenströmungskanal (zum Beispiel der später beschriebene Kathodenströmungskanal 22) zugeführt wird; eine elektrische Speichervorrichtung (zum Beispiel die später beschriebene Batterie 6), welche durch die Brennstoffzelle erzeugte elektrische Leistung speichert; einen Stoppschalter (zum Beispiel der später beschriebene Leistungsschalter 9), welcher ein Signal erzeugt, um ein Stoppen einer elektrischen Leistungserzeugung mittels der Brennstoffzelle zu bewirken; und eine Last (zum Beispiel der Luftkompressor 41, ein Antriebsmotor 8, eine Kühlvorrichtung 5, usw., jeweils später beschrieben), welche mittels Zuführen von elektrischer Leistung von der Brennstoffzelle oder der elektrischen Speichervorrichtung angetrieben wird; in welchem, nachdem der Stoppschalter betätigt worden ist, das System einen Ladevorgang (zum Beispiel der später beschriebene Ladevorgang aus Schritt S56 in 6) zum Laden einer durch die Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Leistung in die elektrische Speichervorrichtung und einen Konzentrationseinstellvorgang (zum Beispiel der später beschriebene abgedichtete Abgabe-Vorgang aus Schritt S5 in 2) zum Einstellen einer Konzentration eines Gases mindestens in einem aus dem Anodenströmungskanal und dem Kathodenströmungskanal ausführt. Ein Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch Umfassen der Schritte: Berechnen einer Ladezeit (zum Beispiel die später beschriebene verbleibende Ladezeit aus Schritt S52 in 6), welche einer Zeit entspricht, in der ein Ladevorgang ausgeführt werden kann, durch Subtrahieren einer in dem Konzentrationseinstellvorgang benötigten Zeit (zum Beispiel die später beschriebene benötigte Stopp-Abgabe-Zeit aus Schritt S51 in 6) von einer vorbestimmten zugelassenen Stoppvorgang-Zeit (zum Beispiel die später beschriebene zugelassene Stoppvorgang-Zeit aus Schritt S52 in 6) (ein später beschriebener Vorgang aus Schritt S52 in 6), nachdem der Stoppschalter betätigt worden ist; Berechnen einer Ziellademenge (zum Beispiel die später beschriebene verbleibende Ziellademenge aus Schritt S54 in 6) der elektrischen Speichervorrichtung (zum Beispiel der Vorgang aus Schritt S2 in 2 und der Vorgang aus Schritt S54 in 6, jeweils später beschrieben); Ausführen des Lade-Vorgangs während einer Regelung/Steuerung der Ausgabe der Brennstoffzelle auf Basis der Ladezeit und der Ziellademenge (zum Beispiel der später beschriebene Ladevorgang aus Schritt S56 in 6); und Ausführen des Konzentrationseinstellvorgangs, nachdem der Ladevorgang beendet ist (zum Beispiel der später beschriebene abgedichtete Abgabe-Vorgang aus Schritt S5 in 2).
  • Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass ein Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung bei einer nächsten Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt wird und wobei in dem Schritt eines Berechnens einer Ziellademenge die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, während der Entnahmeumfang ansteigt.
  • Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass bestimmt wird, ob eine Jahreszeit, in welcher der Stoppschalter betätigt wurde, Winter ist und wobei, in einem Fall, dass diese Winter ist, in dem Schritt der Berechnung einer Ziellademenge die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, als in einem Fall, in welchem diese eine vom Winter verschiedene Jahreszeit ist.
  • Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass bestimmt wird, ob eine gegenwärtige Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist, welche eine Inbetriebnahme bei einer Niedrigtemperatur-Umgebung ist, und wobei in einem Fall, dass diese eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist, eine einem Zeitraum von einem Starten des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs bis zu der Betätigung des Stoppschalters entsprechende Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit erfasst wird, und wobei in einem Fall, dass die Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit kürzer ist, als eine vorbestimmte Zeit, die Ziellademenge in dem Schritt der Berechnung einer Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, als in einem Fall, in dem die Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit länger als die vorbestimmte Zeit ist.
  • Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass ein durch Dividieren eines durch Subtrahieren einer verbrauchten Energie der Last von einer Ausgabeenergie der Brennstoffzelle erhaltenen Werts durch eine in die Brennstoffzelle zur Erzeugung elektrischer Leistung mit der Brennstoffzelle eingetragene Energie erhaltener Wert als ein Netto-Wirkungsgrad definiert wird; die Last einen Kompressor (zum Beispiel der später beschriebene Luftkompressor 41) umfasst, welcher Luft als Oxidationsmittelgas dem Kathodenströmungskanal zuführt; und in dem Schritt des Ausführens des Ladevorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe der Brennstoffzelle die Ausgabe der Brennstoffzelle so geregelt/gesteuert wird, dass ein Laden der Ziellademenge innerhalb der Ladezeit endet und der Netto-Wirkungsgrad in dem Ladevorgang ein Optimum erreicht.
  • Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass die Last eine Kühlvorrichtung (zum Beispiel die später beschriebene Kühlvorrichtung 5) umfasst, welche die Brennstoffzelle kühlt; und in dem Schritt des Ausführens des Lade-Vorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe der Brennstoffzelle, in einem Fall einer Durchführung eines Ladevorgangs durch Regeln/Steuern der Ausgabe der Brennstoffzelle auf einen vorbestimmten ersten Ausgabewert (zum Beispiel der später beschriebene Stromladewert IFC1 in 7) während eines Kühlens der Brennstoffzelle mittels der Kühlvorrichtung, ein Netto-Wirkungsgrad als ein erster Netto-Wirkungsgrad (zum Beispiel der später beschriebene erste Netto-Wirkungsgrad aus Schritt S64 in 7) berechnet wird, in einem Fall einer Durchführung eines Ladevorgangs durch Regeln/Steuern der Ausgabe der Brennstoffzelle auf einen zweiten Ausgabewert (zum Beispiel der später beschriebene zweite Stromladewert IFC2 in 7), welcher kleiner als der erste Ausgabewert ist, sodass Kühlen der Brennstoffzelle mittels der Kühlvorrichtung nicht notwendig ist, ein Netto-Wirkungsgrad als ein zweiter Netto-Wirkungsgrad (zum Beispiel der später beschriebene zweite Netto-Wirkungsgrad in 7) berechnet wird, und die Ausgabe der Brennstoffzelle in einem Fall, in dem der erste Netto-Wirkungsgrad großer ist als der zweite Netto-Wirkungsgrad, auf den ersten Ausgabewert geregelt/gesteuert wird, und die Ausgabe der Brennstoffzelle in einem Fall, in dem der erste Netto-Wirkungsgrad nicht größer als der zweite Netto-Wirkungsgrad ist, auf den zweiten Ausgabewert geregelt/gesteuert wird.
  • Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass der Konzentrationseinstellvorgang einen Konzentrationsreduktionsvorgang zum Bewirken einer Verringerung einer Sauerstoffkonzentration innerhalb des Kathodenströmungskanals umfasst.
  • Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektrisches Leistungssystem (zum Beispiel das Brennstoffzellensystem 1 oder ein elektrisches Leistungssystem eines Hybridfahrzeugs, jeweils später beschrieben) eines Fahrzeugs: ein Mittel (zum Beispiel der Brennstoffzellenstapel 2 oder ein Verbrennungsmotor und ein Motorgenerator des Hybridfahrzeugs, jeweils später beschrieben) zur Erzeugung elektrischer Leistung; eine elektrische Speichervorrichtung, welche durch das Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugte elektrische Leistung speichert; einen Stoppschalter, welcher ein Signal erzeugt, um ein Stoppen des Mittels zur Erzeugung elektrischer Leistung zu bewirken, in welchem, nachdem der Stoppschalter betätigt worden ist, das System einen Ladevorgang (zum Beispiel der Ladevorgang aus Schritt S56 in 6 oder der Ladevorgang aus Schritt S95 in 9, jeweils später beschrieben) zum Laden von durch das Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugter elektrischer Leistung in die elektrische Speichervorrichtung ausführt. Das Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Berechnen einer Ziellademenge der elektrischen Speichervorrichtung, nachdem der Stoppschalter betätigt worden ist (zum Beispiel der Vorgang aus Schritt S2 in 2 und ein Vorgang aus Schritt S54 in 6 oder der Vorgang der Schritte S92 und S94 in 9, jeweils später beschrieben); und Ausführen des Ladevorgangs durch eine Regelung/Steuerung der Ausgabe des Motorgenerators auf Basis der Ziellademenge (zum Beispiel der Ladevorgang aus Schritt S56 in 6 oder ein Vorgang aus Schritt S95 in 9, jeweils später beschrieben), in welchem ein Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung bei einer nächsten Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt wird und die Ziellademenge in dem Schritt eines Berechnens einer Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, während der Entnahmeumfang ansteigt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung gemäß dem ersten Aspekt wird sowohl nach einer Betätigung des Stoppschalters ein Ladevorgang, um eine elektrische Leistungserzeugung mittels der Brennstoffzelle fortzuführen und die elektrische Speichervorrichtung zu laden, als auch ein Konzentrationseinstellvorgang zum Einstellen der Konzentration von Gasen innerhalb des Anodenströmungskanals und innerhalb des Kathodenströmungskanals durchgeführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Durchführen dieser zwei Arten von Vorgängen nach der Betätigung des Stoppschalters ein Inneres der Gasströmungskanäle in einen geeigneten Zustand in Vorbereitung für – während einer nachfolgenden Inbetriebnahme – eingerichtet werden, während die in der elektrischen Speichervorrichtung während einer nachfolgenden Inbetriebnahme benötigte verbleibende Menge sichergestellt wird. Hierbei wird die in dem Konzentrationseinstellvorgang benötigte Zeit beinahe eindeutig in Abhängigkeit von dem Zustand der Brennstoffzelle bei einem Starten des Vorgangs bestimmt, wobei die in dem Ladevorgang benötigte Zeit zu einer Einstellung in einer Dauer gemäß der Regelung/Steuerung der Ausgabe der Brennstoffzelle tendiert. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine durch Abziehen der in einem Konzentrationseinstellvorgang benötigten Zeit von der vorbestimmten zugelassenen Stoppvorgang-Zeit erhaltene Zeit der Ausführung des Ladevorgangs als eine Ladezeit zugeteilt. Danach wird die Ziellademenge der elektrischen Speichervorrichtung berechnet, ein Ladevorgang wird während einer Regelung/Steuerung der Ausgabe der Brennstoffzelle auf Basis der festgelegten Ladezeit und Ziellademenge ausgeführt, und nachdem ein Ladevorgang beendet ist, wird ein Konzentrationseinstellvorgang ausgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich sowohl den Ladevorgang als auch einen Konzentrationseinstellvorgang so zu beenden, um die vorbestimmte zugelassene Stoppvorgang-Zeit nicht zu überschreiten. In anderen Worten ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das dem Benutzer vermittelte unangenehme Gefühl zu mildern und eine Wartung so schnell wie möglich nach der Stoppbetätigung zu starten, da die Sequenz eines aus einem Ladevorgang und einem Konzentrationseinstellvorgang bestehendem Stoppvorgang sich nicht nach der Betätigung des Stoppschalters verlängern wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt wird der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung bei einer nachfolgenden Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt, die Ziellademenge wird auf einen größeren Wert gesetzt, während der Entnahmeumfang ansteigt, und die Ausgabe der Brennstoffzelle wird in dem Ladevorgang gemäß der gesetzten Ziellademenge geregelt/gesteuert. Soviel einer verbleibenden Menge wie bei einer nachfolgenden Inbetriebnahme benötigt kann dadurch in der elektrischen Speichervorrichtung sichergestellt werden. Wenn jedoch zwischen der elektrischen Leistungserzeugung bei einer Situation, in welcher eine relativ hohe Last vor einem Stoppbetrieb (im Folgenden als Hochlast-elektrische-Leistungserzeugung oder normale elektrische Leistungserzeugung bezeichnet) benötigt wird und einer elektrischen Leistungserzeugung bei einer Situation, in welcher eine relativ niedrige Last nach einem Stoppbetrieb benötigt wird (im Folgenden als eine Niedriglast-elektrische-Leistungserzeugung oder Leerlauf-elektrische-Leistungserzeugung bezeichnet), verglichen wird, weist die Niedriglast-elektrische-Leistungserzeugung einen niedrigeren Elektrische-Leistungserzeugung-Wirkungsgrad ((Ausgabeenergie einer Brennstoffzelle)/(Energieeintrag in das Brennstoffzellensystem um elektrische Leistung mit der Brennstoffzelle zu erzeugen)) als die Hochlast-elektrische-Leistungs-Erzeugung auf. Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein Laden der elektrischen Speichervorrichtung gemäß einem Ladevorgang nach dem Stoppbetrieb vorzugsweise so geringfügig wie möglich gestoppt. Bei der vorliegenden Erfindung ist es durch Ändern der Ziellademenge in Abhängigkeit von der Abschätzung der Entnahmemenge möglich die elektrische Speichervorrichtung mittels eines Ladevorgangs nach dem Stoppbetrieb zu laden und somit geringfügig ein Leerlauf-Laden zu stoppen, welches eine relativ geringe Effizienz einer elektrischen Leistungserzeugung aufweist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem dritten Aspekt wird bestimmt, ob die Jahreszeit, in welcher der Stoppschalter betätigt wurde, Winter war, und in dem Fall, dass diese Winter war, wird die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt, als in einem Fall, dass diese eine vom Winter verschiedene Jahreszeit ist, und die Ausgabe der Brennstoffzelle wird in einem Ladevorgang gemäß der gesetzten Ziellademenge geregelt/gesteuert. In dem Fall, dass diese Winter war, wird, um zurückgebliebenes Wasser am Einfrieren innerhalb des Systems zu hindern und die Brennstoffzelle am sich Verschlechtern zu hindern, wird zusätzliche Energie über einen Fall hinaus benötigt, in welchem eine Jahreszeit unterschiedlich vom Winter ist, und diese Energie wird hauptsächlich durch die elektrische Speichervorrichtung abgedeckt. Bei der vorliegenden Erfindung kann in dem Fall, dass die Jahreszeit, in welcher ein Stoppbetrieb ausgeführt wird, Winter ist, die bei einer Niedrigtemperatur-Umgebung eines Winters benötigte zusätzliche Energie in der elektrischen Speichervorrichtung durch Setzen der Ziellademenge auf einen größeren Wert als in einem Fall, dass diese eine vom Winter unterschiedliche Jahreszeit ist, sichergestellt werden.
  • Gemäß dem vierten Aspekt ist in dem Fall einer Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme und einer Inbetriebnahme für eine kurze Zeit ein Aufwärmen der Brennstoffzelle nicht in dem Moment beendet, wenn der Stoppbetrieb ausgeführt wurde und somit wird angenommen, dass das erzeugte, eine elektrische Leistungserzeugung der Brennstoffzelle begleitende Wasser nicht zu Dampf wurde und nicht ausreichend aus den Gasströmungskanälen abgegeben wurde. Aus diesem Grund wird eine entsprechende Menge an zusätzlicher Energie benötigt, um Feuchtigkeit innerhalb der Gasströmungskanäle mittels eines Spülvorgangs abzugeben, welcher während einer Tränkung ausgeführt wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, dass die vorliegende Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme und eine Inbetriebnahme für eine kurze Zeit ist (d. h. eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme, welche schnell ausgeschaltet wird), die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt, als in einem Fall, dass dies nicht zutrifft. Während einer schnell ausgeschalteten Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme kann die zur Ausführung des Spülvorgangs während einer Tränkung zusätzlich benötigte Energie somit in der elektrischen Speichervorrichtung sichergestellt werden.
  • Gemäß dem fünften Aspekt ist es möglich, wenn die Ausgabeenergie der Brennstoffzelle gesetzt wird, um größer zu sein, ein Laden der Ziellademenge in einer soviel kürzeren Zeit zu beenden, jedoch ändert sich der Netto-Wirkungsgrad ebenso, da die zum Antreiben der zur Erzeugung einer elektrischer Leistung mit der Brennstoffzelle notwendigen Last notwendige Energie ebenso ansteigt. Bei dem Ladevorgang der vorliegenden Erfindung wird die Ausgabe der Brennstoffzelle derart geregelt/gesteuert, sodass ein Laden der Ziellademenge innerhalb der Ladezeit endet und der Netto-Wirkungsgrad des Ladevorgangs ein Optimum erreicht. Ein Laden der Ziellademenge kann somit innerhalb der Ladezeit effizient mit so wenig Eingabeenergie wie möglich beendet werden. Da wie oben beschrieben eine Niedriglast-elektrische-Leistungserzeugung einen niedrigen Elektrische-Leistungserzeugung-Wirkungsgrad im Vergleich zu einer Hochlast-elektrische-Leistungserzeugung aufweist, ist eine Regelung/Steuerung der Ausgabe der Brennstoffzelle dahin, wo der Netto-Wirkungsgrad, wie in der vorliegenden Erfindung, ein Optimum erreicht, besonders effektiv.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem sechsten Aspekt werden der erste Netto-Wirkungsgrad und ein zweiter Netto-Wirkungsgrad verglichen und die Ausgabe der Brennstoffzelle wird in dem effizienteren Modus geregelt/gesteuert. In anderen Worten in dem Fall, dass der erste Netto-Wirkungsgrad größer als der zweite Netto-Wirkungsgrad ist, wird auch ein Kühlen durch die Kühlvorrichtung aufrechterhalten, während die Ausgabe der Brennstoffzelle relativ angehoben wird und in dem Fall, in dem der zweite Netto-Wirkungsgrad größer als der erste Netto-Wirkungsgrad ist, wird die Ausgabe der Brennstoffzelle so geregelt/gesteuert, dass Kühlen mittels der Kühlvorrichtung entbehrlich wird. Es ist somit möglich die Ausgabe der Brennstoffzelle dahin zu regeln/steuern, wo der den Verbrauch der Energie in der Kühlvorrichtung einbeziehende Netto-Wirkungsgrad ein Optimum erreicht.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Ladevorgang und ein Konzentrationsreduktionsvorgang zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Kathodenströmungskanals nach einer Betätigung des Stoppschalters durchgeführt. Es ist somit möglich, die in der elektrischen Speichervorrichtung während einer nachfolgenden Inbetriebnahme benötigte verbleibende Menge sicherzustellen, während ein Eintreten der Kathodenseite der Brennstoffzelle in einen Hoch-Potenzial-Zustand bei der nachfolgenden Inbetriebnahme und eine Verschlechterung unterdrückt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem achten Aspekt wird nach einer Betätigung des Stoppschalters die Ziellademenge der elektrischen Speichervorrichtung berechnet und ein Ladevorgang wird ausgeführt, während auf Basis dieser Ziellademenge die Ausgabe des Mittels zur Erzeugung elektrischer Leistung geregelt/gesteuert wird. Zusätzlich wird bei der vorliegenden Erfindung der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung in und nach einer nachfolgenden Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt und die Ziellademenge wird auf einen größeren Wert gesetzt, während der Entnahmeumfang ansteigt. Es ist somit möglich, soviel einer verbleibenden Menge wie benötigt während einer nachfolgenden Inbetriebnahme in der elektrischen Speichervorrichtung sicherzustellen. In anderen Worten ist es bei der vorliegenden Erfindung durch Einstellen der Ziellademenge in Abhängigkeit von der Abschätzung des Entnahmeumfangs möglich eine starker als notwendige Verlängerung des Ladevorgangs nach dem Stoppbetrieb zu verhindern; somit ist es möglich, das einem Verbraucher vermittelte unangenehme Gefühl zu mildern und eine Wartung so schnell wie möglich nach dem Stoppbetrieb zu starten.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Haupt-Flussdiagramm, welches eine Sequenz eines Systemstoppvorgangs des Brennstoffzellensystems zeigt;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches eine Sequenz einer Berechnung eines benötigten SOC während eines Stopps zeigt;
  • 4 ist eine Ansicht, in welcher eine verbleibende Kapazität einer Batterie schematisch durch deren Verwendung aufgeteilt wird;
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches eine Sequenz eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs zeigt;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Sequenz eines Ladens während eines Stoppvorgangs zeigt;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches eine spezifische Sequenz einer Stapel-Ausgabe-Regelung/Steuerung zeigt;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, welches eine spezifische Sequenz eines Stapel-Kühlung-Vorgangs zeigt; und
  • 9 ist ein Flussdiagramm, welches eine Sequenz eines Stoppvorgangs des elektrischen Leistungssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Erste Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Rückbezug auf die Zeichnungen erklärt.
  • 1 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems 1 als ein elektrisches Leistungssystem eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 2, ein Anodensystem 3, welches dem Brennstoffzellenstapel 2 Wasserstoff als ein Brenngas zuführt, ein Kathodensystem 4, welches Luft dem Brennstoffzellenstapel 2 als ein Oxidationsmittelgas zuführt, einen Verdünner 37, welcher eine Nachbehandlung von von dem Brennstoffzellenstapel 2 abgegebenem Gas durchführt, eine Kühlvorrichtung 5, welche den Brennstoffzellenstapel 2 kühlt, eine Batterie 6, welche durch den Brennstoffzellenstapel 2 erzeugte elektrische Leistung speichert, eine elektronische Regelungs-/Steuerungseinheit (im Folgenden als ”ECU” bezeichnet) 7 und einen Antriebsmotor 8, welcher gemäß der Zuführung der elektrischen Leistung von dem Brennstoffzellenstapel 2 und einer Batterie 6 antreibt. Das Brennstoffzellensystem 1 ist in einem Brennstoffzellenfahrzeug (nicht gezeigt) eingerichtet, welches mittels des Antriebsmotors 8 fährt. Der Brennstoffzellenstapel (im Folgenden einfach als ”Stapel” bezeichnet) 2 ist zum Beispiel eine Stapelstruktur, in welcher mehrere zehn bis mehrere hundert von Zellen geschichtet sind. Jede Zelle der Brennstoffzelle ist durch Klemmen einer Membran-Elektrode-Anordnung (MEA) mit einem Paar von Separatoren konfiguriert. Die Membran-Elektrode-Anordnung ist durch die zwei Elektroden aus einer Anode und einer Kathode sowie einer durch diese Elektroden geklemmte Festkörperpolymer-Elektrolyt-Membran konfiguriert. Üblicherweise sind beide Elektroden aus einer Katalysatorschicht, welche die Festkörperpolymer-Elektrolyt-Membran kontaktiert, um eine Oxidations-/Reduktionsredaktion auszuführen und einer Gasdiffusionsschicht, welche diese Katalysatorschicht kontaktiert, geformt. Wenn Wasserstoff einem auf der Anodenseite geformten Anodenströmungskanal 21 zugeführt wird und Sauerstoff enthaltende Luft einem auf der Kathodenseite geformten Kathodenströmungskanal 22 zugeführt wird, erzeugt der Stapel 2 elektrische Leistung gemäß deren elektrochemischer Reaktion.
  • Der von dem Stapel 2 während einer elektrischen Leistungserzeugung produzierte Ausgabestrom wird in die Batterie 6 und/oder eine Last (Antriebsmotor 8, Luftkompressor 41, usw.) über eine Stromregelungs-/Stromsteuerungseinheit 29 eingegeben. Die Stromregelungs-/Stromsteuerungseinheit 29 umfasst einen DC-DC-Konverter (nicht gezeigt) und regelt/steuert den Ausgabestrom des Stapels 2 während einer elektrischen Leistungserzeugung gemäß einer Zerhack-Maßnahme davon. Insbesondere in dem später beschriebenen Laden während eines Stoppvorgangs setzt die Stromregelungs-/Stromsteuerungseinheit 29 den Ausgabestrom des Stapels 2 als den Ladestrom der Batterie 6 und regelt/steuert diesen während eines Wiederaufladens der Batterie 6 über eine vorbestimmte Zeit auf einen vorbestimmten Strombefehlwert.
  • Die Batterie 6 speichert durch den Stapel 2 erzeugte elektrische Leistung und als regenerative Bremsleistung durch den Antriebsmotor 8 zurückgewonnene elektrische Energie. Zusätzlich wird während einer Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems und während eines Hoch-Last-Betriebs des Fahrzeugs zum Beispiel die in der Batterie 6 gespeicherte elektrische Leistung der Last zugeführt, um die Ausgabe des Stapels 2 zu ergänzen.
  • Das Anodensystem 3 ist eingerichtet, um einen Wasserstofftank 31, eine Wasserstoffzuführungsleitung 32, welche ein Einführungsteil des Anodenströmungskanals 21 des Stapels 2 von dem Wasserstofftank 31 erreicht, eine Wasserstoffabgabeleitung 33, welche den Verdünner 37 von einem Abgabeteil des Anodenströmungskanals 21 erreicht, und eine Wasserstoffwiederumlaufleitung 34 zu umfassen, welche von der Wasserstoffabgabeleitung 33 abzweigt, um die Wasserstoffzuführungsleitung 32 zu erreichen.
  • Der Wasserstofftank 31 speichert Wasserstoffgas bei hohem Druck. Eine Ausstoßvorrichtung 35, welche von dem Wasserstofftank 31 zugeführten neuen Wasserstoff zusammen mit über die Wasserstoffwiederumlaufleitung 34 eingeführten Wasserstoff enthaltendem Gas, auf den Stapel 2 zu, innerhalb der Wasserstoffzuführungsleitung 32, zuführt, ist in der Wasserstoffzuführungsleitung 32 vorgesehen. Ein Wasserstoffumlaufströmungskanal für Wasserstoff enthaltendes Gas ist durch die Wasserstoffzuführungsleitung 32, einen Anodenströmungskanal 21, eine Wasserstoffabgabeleitung 33 und eine Wasserstoffwiederumlaufleitung 34 konfiguriert.
  • Ein Säuberungsventil 33a ist in der Wasserstoffabgabeleitung 33 auf einer stromabwärtigen Seite eines Verbindungsteils mit der oben erwähnten Wasserstoffwiederumlaufleitung 34 vorgesehen. Wenn die Wasserstoffkonzentration des in dem Wasserstoffumlaufströmungskanal wiederumlaufenden Gases sich verringert, wird der Wirkungsgrad der elektrischen Leistungserzeugung des Stapels 2 sich verringern. Aus diesem Grund wird das Säuberungsventil 33a zu einem geeigneten Zeitpunkt während einer elektrischen Leistungserzeugung des Stapels 2 geöffnet und das Gas innerhalb des Wasserstoffumlaufströmungskanals wird in den Verdünner 37 abgegeben, während neues Wasserstoffgas aus dem Wasserstofftank 31 in den Wasserstoffumlaufströmungskanal eingeführt wird.
  • Das Kathodensystem 4 ist eingerichtet den Luftkompressor 41, eine Luftzuführungsleitung 42, welche von dem Luftkompressor 41 zu einem Einführungsteil des Kathodenströmungskanals 22 reicht, eine Luftabgabeleitung 43, welche von einem Abgabeteil des Kathodenströmungskanals 22 zu dem Verdünner 37 reicht und eine Luftwiederumlaufleitung 45, welche von der Luftabgabeleitung 43 abzweigt und die Luftzuführungsleitung 42 erreicht, zu umfassen.
  • Der Luftkompressor 41 führt Luft von außerhalb des Systems dem Kathodenströmungskanal 22 des Stapels 2 über die Luftzuführungsleitung 42 zu. Zusätzlich ist ein Druckregelungs-/Drucksteuerungsventil 43b zum Einstellen des Drucks innerhalb des Kathodenströmungskanals 22 an der Luftabgabeleitung 43 vorgesehen. Der Druck innerhalb des Kathodenströmungskanals 22 des Stapels 2 wird während einer elektrischen Leistungserzeugung auf eine geeignete Größe gemäß des elektrischen Leistungserzeugungszustands des Stapels 2 während einer Luftzufuhr mittels des Luftkompressors 41 durch Einstellen der Apertur des Druckregelungs-/Drucksteuerungsventils 43b geregelt/gesteuert.
  • Eine AGR-Pumpe 46, welche auf der Seite der Luftabgabeleitung 43 der Luftzuführungsleitung 42 unter Druck Gas zuführt, ist an der Luftwiederumlaufleitung 45 vorgesehen. Ein Sauerstoffumlaufströmungskanal von Sauerstoff enthaltendes Gas ist durch die Luftzuführungsleitung 42, einen Kathodenströmungskanal 22, eine Luftabgabeleitung 43 und eine Luftwiederumlaufleitung 45 konfiguriert.
  • Ein erstes Dichtungsventil 42a, welches Umgebungsluft daran hindert von der Seite des Luftkompressors 41 zu der Seite des Kathodenströmungskanals 22 während eines Stopps des Systems 1 einzufließen, ist mehr auf der Seite des Luftkompressors 41 als ein Verbindungsteil mit der Luftwiederumlaufleitung 45 vorgesehen. Zusätzlich ist ein zweites Dichtungsventil 43a, welches Umgebungsluft daran hindert von der Seite des Verdünners 37 zu der Seite des Kathodenströmungskanals 22 während eines Stopps des Systems 1 einzufließen, in der Luftabgabeleitung 43 mehr auf der Seite des Verdünners 37 als ein Verzweigungsteil mit der Luftwiederumlaufleitung 45 vorgesehen. Diese Dichtungsventile 42a und 43b sind in dem später beschriebenen Systemstoppvorgang geschlossen (z. B. als ein später beschriebener abgedichteter Abgabe-Vorgang aus 5 bezeichnet) später beschrieben, um den Kathodenströmungskanal 22 abzudichten und eine Verschlechterung des Stapels 2 zu unterdrücken.
  • Zusätzlich ist eine bei Bypassleitung 47 an dem Kathodensystem 4 vorgesehen, welche zwischen dem ersten Dichtungsventil 42a und einem Luftkompressor 41 in der Luftzuführungsleitung 42 und zwischen dem zweiten Dichtungsventil 43a und einem Verdünner 37 in der Luftabgabeleitung 43 verbindet. Somit ist es durch Öffnen eines in der Bypassleitung 47 vorgesehenen Bypassventils 47a und Antreiben des Luftkompressors 41 möglich, einen Stapel 2 umgehend eine große Menge an Luft von dem Luftkompressor 41 dem Verdünner 37 in einer kurzen Zeit zuzuführen.
  • Der Verdünner 37 verdünnt Wasserstoff enthaltendes, von der Wasserstoffabgabeleitung 33 abgegebenes Gas mit von der Luftabgabeleitung 43 als verdünnendes Gas eingeführtem Gas und gibt aus dem System ab.
  • Die Kühlvorrichtung 5 umfasst einen Kühlmittelströmungskanal 51, welcher den Stapel 2 in dem Kanal umfasst, eine Kühlmittelpumpe 52, welche innerhalb des Kühlmittelumlaufströmungskanals 51 in einer vorbestimmten Richtung ein Kühlmittel unter Druck einspeist, einen Kühler 53, welcher einen Teil des Kühlmittelumlaufströmungskanals 51 bildet, und einen Kühlerlüfter 54, welcher das durch den Kühler 53 fließende Kühlmittel kühlt. Die Kühlvorrichtung 5 ist eingerichtet, um eine um den Stapel 2 zu schützen bestimmte, maximal zu erwartende Temperatur nicht zuzulassen, mittels eines Kühlmittelumlaufs durch die Kühlmittelpumpe 52, um ein Wärmeaustausch zwischen dem Stapel 2 und einem Kühlmittel sicherzustellen, sowie um das Kühlmittel mittels des Kühler-Lüfters 54 zu kühlen.
  • Es soll beachtet werden, dass in dem Vorangegangenen ein solches Brennstoffzellensystem 1, die durch die Zuführung von elektrischer Leistung von dem Stapel 2 und einer Batterie 6 angetriebene Last konfiguriert ist durch den Antriebsmotor 8, einen Luftkompressor 41, eine AGR-Pumpe 46, eine Kühlmittelpumpe 52, einen Kühler-Lüfter 54, usw.
  • Unterschiedlichen Sensoren wie ein Abgastemperatursensor 24, ein Kühlmitteltemperatursensor 55, ein Umgebungslufttemperatursensor 26, ein Anodendrucksensor 27, ein Kathodendrucksensor 28, ein Batteriestromsensor 61 und ein Batteriespannungssensor 62 sind zum Detektieren des Zustands des Brennstoffzellensystems 1 mit der ECU 7 verbunden.
  • Der Abgastemperatursensor 24 detektiert die Temperatur eines von dem Kathodenströmungskanal 22 des Stapels 2 abgegebenen Gases und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Die Temperatur des Stapels 2 wird auf Basis der Ausgabe des Abgassensors 24 durch die ECU 7 berechnet.
  • Der Kühlmitteltemperatursensor 55 detektiert die Temperatur eines Kühlmittels in dem Kühlmittelumlaufströmungskanal 51 auf einer Ausgabeseite des Stapels 2 und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Der Umgebungslufttemperatursensor 26 detektiert die Temperatur von Umgebungsluft und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Der Anodendrucksensor 27 detektiert den Druck innerhalb des Wasserstoffumlaufströmungskanals (im Folgenden als ”Anodendruck” bezeichnet) und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Der Kathodendrucksensor 28 detektiert den Druck innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals (im Folgenden als ”Kathodendruck” bezeichnet) und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7.
  • Der Batteriestromsensor 61 detektiert den Ausgabestrom der Batterie 6 und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Der Batteriespannungssensor 62 detektiert die Ausgabespannung der Batterie 6 und sendet ein im Wesentlichen zu dem detektierten Wert proportionales Signal an die ECU 7. Die verbleibende Kapazität der Batterie 6 wird auf Basis der Ausgaben dieser Sensoren 61 und 62 durch die ECU 7 berechnet.
  • Ein Leistungsschalter 9, welcher durch den Fahrer betätigt wird, um den Start einer elektrischen Leistungserzeugung durch den Stapel 2 (d. h. eine Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems 1) oder einen Stopp einer elektrischen Leistungserzeugung durch den Stapel 2 (d. h. ein Stopp des Brennstoffzellensystems 1) zu befehlen, ist an dem Sitz des Fahrers des Fahrzeugs (nicht gezeigt) vorgesehen.
  • Der Leistungsschalter 9 erzeugt ein eine Inbetriebnahme des Systems 1 befehlendes Signal, wenn er in einen Zustand betätigt wird, in welchem das Brennstoffzellensystem 1 gestoppt ist. Die ECU 7 startet den System-Inbetriebnahme-Vorgang, wenn sie das Inbetriebnahme-Befehl-Signal von dem Leistungsschalter 9 erhält. In dem System-Inbetriebnahme-Vorgang wird die in der Batterie 6 gespeicherte elektrische Leistung zum Antrieb der Last verwendet, und das Fahrzeug fährt, zusammen mit einem Versetzen des Stapels 2 in einen Zustand, welcher zu einer elektrischen Leistungserzeugung in der Lage ist. Zusätzlich wird, nachdem der Stapel zwei einen Zustand einnimmt, welcher zu einer elektrischen Leistungserzeugung in der Lage ist, ein Schütz (nicht gezeigt) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt geschlossen, um den Stapel 2 und die Batterie 6 oder eine Last zu verbinden, und eine Inbetriebnahme des Systems endet.
  • Der Leistungsschalter 9 erzeugt ein den Stopp des Systems 1 befehlendes Signal, wenn er in einem Zustand betätigt wird, in welchem das Brennstoffzellensystem 1 in Betrieb genommen worden ist. Bei Vorliegen der Bedingung eines Erhalts des Stopp-Befehl-Signals von dem Leistungsschalter 9 startet die ECU 7 den Systemstoppvorgang, welcher im Detail unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird. Die ECU 7 öffnet das oben erwähnte Schütz um den Stapel 2 und eine Batterie 6 oder eine Last elektrisch zu isolieren, wenn der Systemstoppvorgang endet.
  • 2 ist ein Haupt-Flussdiagramm, welches die Sequenz eines Systemstoppvorgangs des Brennstoffzellensystems zeigt.
  • In Schritt S1 wird das gegenwärtige SOC (%) der Batterie berechnet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S2 fort. Es soll beachtet werden, dass das SOC der Batterie ein Wert ist, in welchem die gegenwärtig verbleibende Kapazität (kW) durch eine Prozentangabe repräsentiert ist, mit der Nenn-Kapazität der Batterie als 1, und welches mittels von auf den Ausgaben des Batteriestromsensors und eines Batteriespannungssensors basierenden Vorgängen (nicht gezeigt) berechnet wird. Es soll beachtet werden, dass im Folgenden die verbleibende Kapazität, eine Lademenge, usw. der Batterie in Einheiten eines durch eine Prozentangabe repräsentierten Wertes, mit der Nenn-Kapazität der Batterie als 1, erläutert werden. In Schritt S2 wird ein während eines Stopps benötigtes SOC berechnet und danach schreitet der Vorgang zu Schritt S3 fort. Dieses während eines Stopps benötigte SOC entspricht der verbleibenden Kapazität, welche beim Stoppen des Systems in der Batterie minimal gefordert wird, um nachfolgend eine geeignete Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems sicherzustellen. Zusätzlich ist dieses während eines Stopps benötigte SOC auch ein für das gegenwärtige, in Schritt S1 berechnete SOC gesetzter Grenzwert, um zu bestimmen, ob es notwendig ist, das Laden während eines später beschriebenen Stoppvorgangs auszuführen. Die spezifische Sequenz eines Berechnens dieses während eines Stopps benötigten SOC wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 später erläutert.
  • In Schritt S3 wird bestimmt, ob das gegenwärtige SOC geringer ist als das während eines Stopps benötigte SOC. In dem Fall, dass das gegenwärtige SOC kleiner als das während eines Stopps benötigte SOC ist, wird bestimmt, dass es notwendig ist, in Vorbereitung für die nächste Inbetriebnahme die Batterie zu laden und nach Ausführung eines Ladens während eines unter Bezugnahme auf 5 (Schritt S4) später erläuterten Stoppvorgangs wird der später unter Bezugnahme zu 6 erläuterte abgedichtete Abgabe-Vorgang ausgeführt (Schritt S5) und dann wird der Stoppvorgang beendet. Zusätzlich wird in dem Fall, dass das gegenwärtige SOC wenigstens das während eines Stopps benötigte SOC ist, bestimmt, dass die verbleibende Kapazität der Batterie ausreichend ist und es wird nur der abgedichtete Abgabe-Vorgang ausgeführt (Schritt S5), ohne eine Ausführung des Ladens während des Stoppvorgangs und dann wird der Systemstoppvorgang beendet.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches die Sequenz der Berechnung des während eines Stopps benötigten SOC zeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, in welcher die verbleibende Kapazität der Batterie schematisch mittels deren Verwendung geteilt wird. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 die Sequenz einer Berechnung des während eines Stopps benötigten SOC in 3 erläutert.
  • In Schritt S11 wird ein dem minimalen Wert des während eines Stopps benötigten SOC entsprechendes Minimum-SOC berechnet, welches als ein vorläufiger Wert des während eines Stopps benötigten SOC gesetzt wird und der Vorgang schreitet dann zu Schritt S12 fort. Dieses Minimum-SOC entspricht der beim Stoppen des Systems minimal sicherstellenden elektrischer Leistung. Dieses Minimum-SOC umfasst die zur einmaligen Inbetriebnahme des Systems notwendige elektrische Leistung, die zum einmaligen Stoppen des gestarteten Systems benötigte elektrischer Leistung und die in dem Fall eines Auftretens eines Wasserstofflecks zur Ausführung entsprechender Prozesse (z. B. Entlüftung von Wasserstoff) notwendige elektrische Leistung.
  • In Schritt S12 wird eine Unterstützung-Korrektur-Menge berechnet, welche zu dem vorläufigen Wert addiert wird und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S13 fort. Wie oben beschrieben kann das Brennstoffzellenfahrzeug mittels Zuführen von elektrischer Leistung von der Batterie zu dem Antriebsmotor eingerichtet sein, um einen Mangel in der Ausgabe des Stapels zu ergänzen und um zu fahren. Auf diese Weise ändert sich der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie zur Ergänzung des Ausgabeengpasses des Stapels bei einer Veranlassung eines Fahrens des Brennstoffzellenfahrzeugs, zum Beispiel in Abhängigkeit der Größe der Beschleunigungsanforderung des Fahrers, einer Frequenz von Beschleunigungsanforderungen, usw., und dieser kann aus der vergangenen Fahrtgeschichte abgeschätzt werden. Aus diesem Grund wird in Schritt S12 der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie, da eine nachfolgende Inbetriebnahme des Systems unter Bezugnahme der vergangenen Fahrtgeschichte abgeschätzt wird, und die Unterstützung-Korrektur-Menge berechnet, um einen größeren Wert anzunehmen, während der Entnahmeumfang ansteigt. Durch Addieren eines Unterstützung-Korrektur-Werts zu dem vorläufigen Wert wird das während eines Stopps benötigte SOC zu einem größeren Wert hin korrigiert, während der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie ansteigt.
  • In Schritt S13 wird bestimmt, ob die vorliegende Zeit, d. h. Jahreszeit, in welcher der Stoppschalter betätigt wurde, Winter ist. Informationen bezüglich der während einer Stoppbetätigung vorliegenden Jahreszeit werden zum Beispiel mittels eines GPS-Kommunikationsmittels (nicht gezeigt) erfasst. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S13 NEIN ist und die gegenwärtige Jahreszeit nicht Winter ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S15 fort.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S13 JA ist und die gegenwärtige Jahreszeit Winter ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S14 fort. In Schritt S14 wird eine Winter-Zeit-Korrektur-Menge berechnet, diese wird zu dem vorläufigen Wert addiert und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S15 fort. Diese Winter-Zeit-Korrektur-Menge umfasst, wie in 4 gezeigt, die zur Verhinderung eines Einfrierens eines zurückgebliebenen Wassers innerhalb des Systems in der Niedrigtemperatur-Umgebung eines Winters notwendige elektrische Leistung (Einfrier-Schutz-Menge) und die zur Ausführung von Vorgängen, welche ausgeführt werden, um eine Verschlechterung des Stapels bei einer Niedrigtemperatur-Umgebung zu unterdrücken, notwendige elektrische Leistung (Niedrigtemperatur-Verschlechterungsunterdrückung-Prozessmenge). Durch Addieren einer solchen Winter-Zeit-Korrektur-Menge zu dem vorläufigen Wert wird das während eines Stopps benötigte SOC zu einem größeren Wert hin korrigiert, als in dem Fall, dass es nicht Winter ist.
  • In Schritt S15 wird auf die vergangene Inbetriebnahmegeschichte Bezug genommen, um zu bestimmen, ob die vorliegende Inbetriebnahme des Systems eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist. Hierbei bezeichnet eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ein in Betrieb Nehmen des Systems zum Beispiel aus einem Zustand, in welchem der Stapel niedriger als eine vorbestimmte Beurteilung-Temperatur (d. h. 0°C) ist. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S15 NEIN ist und die vorliegende Inbetriebnahme keine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme (Fall eines Vorliegens einer Normaltemperatur-Inbetriebnahme) ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S19 fort.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S15 JA ist und die vorliegende Inbetriebnahme eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S16 fort. In Schritt S16 wird eine vorliegende System-Inbetriebnahme-Zeit erfasst und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S17 fort. Diese vorliegende System-Inbetriebnahme-Zeit entspricht einer Zeit, seit die vorliegende Inbetriebnahme des Systems befohlen wurde, bis ein Stopp befohlen wird. In Schritt S17 wird durch einen Vergleich zwischen der erfassten System-Inbetriebnahme-Zeit und einem vorbestimmten Grenzwert bestimmt, ob die vorliegende Inbetriebnahme eine Kurzzeit-Inbetriebnahme war. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S17 NEIN ist, d. h. in dem Fall, dass die vorliegende Inbetriebnahme eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist und keine Kurzzeit-Inbetriebnahme ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S19 fort.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S17 JA ist, d. h. dem Fall das die vorliegende Inbetriebnahme eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist und eine Kurzzeit-Inbetrebnahme ist, d. h. in dem Fall, dass eine Niedrgtemperatur-Inbetriebnahme schnell abgeschaltet wird, schreitet der Vorgang zu Schritt S18 fort. In Schritt S18 wird eine Niedrigtemperatur-Kurzzeit-Inbetriebnahme-Korrektur-Menge berechnet, diese wird zudem vorläufigen Wert addiert, und der Vorgang schreitet dann zu Schritt S19 fort. In dem Fall eines Vorliegens einer derartigen schnell abgeschalteten Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist ein Aufwärmen der Brennstoffzelle zu dem Zeitpunkt, wenn der Stoppbetrieb durchgeführt wurde, nicht beendet und somit wird angenommen, dass das erzeugte, eine elektrische Leistungserzeugung des Stapels begleitende Wasser nicht zu Dampf wurde und nicht ausreichend aus den Gasströmungskanälen abgegeben wurde. Aus diesem Grund wird, um innerhalb der Gasströmungskanäle verbleibende Feuchtigkeit durch einen Spülvorgang abzugeben, welcher ausgeführt wird, während der Stapel getränkt ist, eine entsprechende Menge an zusätzlicher Energie benötigt. Wie in 4 gezeigt entspricht diese Niedrigtemperatur-Kurzzeit-Inbetriebnahme-Korrektur-Menge der zusätzlich benötigten elektrischen Leistung, um einen derartigen Spülvorgang auszuführen. In dem Fall des Vorliegens einer schnell abgeschalteten Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme wird durch Addieren einer solchen Niedrigtemperatur-Kurzzeit-Inbetriebnahme-Korrektur-Menge zu dem vorläufigen Wert das während eines Stopps benötigte SOC zu einem größeren Wert hin korrigiert, als in einem Fall eines nicht derartigen Vorliegens.
  • In Schritt S19 wird der in der obigen Art berechnete vorläufige Wert als ein finales während eines Stopps benötigtes SOC bestimmt und dieser Vorgang wird beendet.
  • Es soll beachtet werden, dass es möglich ist, die Batterie mit der durch den Stapel während eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs erzeugten elektrischen Leistung zu laden, da eine elektrische Leistungserzeugung durch den Stapel sogar während einer Ausführung eines abgedichteten Abgabevorgangs fortgeführt wird, welcher durchgeführt wird, nachdem das Laden während des Stoppvorgangs endet. Aus diesem Grund kann für das oben genannte Minimum-SOC oder die oben genannte Unterstützung-Korrektur-Menge die Erhöhung in einem SOC durch einen nach einem Ladevorgang ausgeführten abgedichteten Abgabe-Vorgang abgeschätzt werden und die erhöhte Menge durch diesen abgedichteten Abgabe-Vorgang kann subtrahiert werden. In dem abgedichteten Abgabe-Vorgang wird eine elektrische Leistungserzeugung des Stapels fortgeführt, bis die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals unterhalb eine definierte Konzentration (z. B. etwa 0) fällt; jedoch ist die in diesem abgedichteten Abgabe-Vorgang verbrauchte Menge an Sauerstoff beinahe eindeutig gemäß zum Beispiel dem Volumen, usw. des Umlaufströmungskanals bestimmt und ändert sich nicht stark, jedes Mal Stoppen des Systems. Aus diesem Grund kann die erhöhte Menge des SOC durch Ausführen eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs auch theoretisch im Voraus berechnet werden.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches die Sequenz eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs anzeigt. Wie in 5 gezeigt, besteht der abgedichtete Abgabe-Vorgang aus einem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang (Schritte S34 bis S36) zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals und einem Verdünnungsvorgang (Schritte S31 bis S33) als einem Vorlauf-Vorgang dieses Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgangs. In dem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang wird die elektrische Leistungserzeugung in einem Zustand fortgeführt, in welchem der Luftkompressor gestoppt ist und die Zuführung von Luft von außerhalb des Systems im Wesentlichen gestoppt ist; jedoch verringert sich auch die Menge eines in den Verdünner eingeführten, verdünnenden Gases, wenn der Luftkompressor gestoppt wird. Aus diesem Grund besteht eine Befürchtung, dass die Verdünnung des Wasserstoffs durch den Verdünner nicht ausreicht, während der Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang ausgeführt wird. Aus diesem Grund wird vor dem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang zur Verdünnung des innerhalb des Verdünners verbleibenden Wasserstoffs ein Verdünnungsvorgang ausgeführt. Im Folgenden werden spezifische Sequenzen dieses Verdünnungsvorgangs und eines Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgangs erläutert.
  • In Schritt S31 wird ein Verdünnungsvorgang zum Zuführen einer großen Menge an Luft an den Verdünner gestartet, um den Wasserstoff innerhalb des Verdünners in einer kurzen Zeit zu verdünnen und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S32 fort. Insbesondere wird in Schritt S31 zusammen mit einem Öffnen des Bypassventils für das Kathodensystem der Luftkompressor angetrieben und Luft wird von dem Kompressor direkt dem Verdünner zugeführt. Zusätzlich wird in Vorbereitung des Starts des Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgangs zusammen mit einer Verringerung des Drucks innerhalb des Wasserstoffumlaufströmungskanals für das Anodensystem die Zufuhr von neuem Wasserstoff von dem Wasserstofftank gestoppt.
  • In Schritt S32 wird bestimmt, ob die Verdünnung des Wasserstoffs beendet wurde. Insbesondere wird bestimmt, ob die Wasserstoffkonzentration innerhalb des Verdünners (oder eine Menge an Wasserstoff in dem Gas innerhalb des Verdünners) unterhalb eine vorbestimmte Konzentration gefallen ist oder alternativ wird bestimmt, ob eine Zeit in dem Umfang verstrichen ist, welcher eine Beurteilung erlaubt, dass die Wasserstoffkonzentration innerhalb des Verdünners sich seit einem Start des Verdünnungsvorgangs aus Schritts S31 ausreichend verringert hat. Hierbei wird der Wasserstoff innerhalb des Verdünners durch Öffnen eines Säuberungsventils eingeführt; aus diesem Grund wird die Wasserstoffkonzentration innerhalb des Verdünners auf Basis der Offen/Geschlossen-Geschichte des Säuberungsventils abgeschätzt. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S32 NEIN ist, kehrt der Vorgang zu Schritt S31 zurück und ein Verdünnungsvorgang wird fortgeführt. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts 32 JA ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S34 fort, nachdem der Vorgang zu Schritt S33 fortschreitet und ein Verdünnungsvorgang beendet ist. Insbesondere wird in Schritt S33 zusammen mit einem Stoppen des Luftkompressors das Bypassventil geschlossen.
  • In Schritt S34 wird ein Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang zum Bewirken einer Verringerung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals gestartet und der Vorgang schreitet dann zu Schritt S35 fort. Insbesondere wird in Schritt S34 zusammen mit einem Antreiben der AGR-Pumpe das zweite Dichtungsventil geschlossen, um ein Umlaufen eines Gases innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals zu bewirken, während die Zufuhr von neuer Luft von außerhalb des Systems gestoppt wird. In anderen Worten wird durch Bewirken eines Verbrauchs des Sauerstoffs in dem innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals umlaufenden Gases in einer elektrischen Leistungserzeugung des Stapels 2 die Sauerstoffkonzentration eines Gases innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals verringert.
  • In Schritt S35 wird bestimmt, ob die Verringerung einer Sauerstoffkonzentration beendet ist. Insbesondere wird in Schritt S35 bestimmt, ob die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals (oder eine Menge an Sauerstoff innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals) unterhalb eine vorbestimmte Beurteilung-Konzentration (z. B. etwa 0) gefallen ist oder alternativ, ob eine Zeit in dem Umfang verstrichen ist, welcher eine Beurteilung erlaubt, dass die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals seit einem Start des Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgangs des Schritts S34 sich ausreichend verringert hat. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S35 JA ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S36 fort, der Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang wird beendet und dann wird der abgedichtete Abgabe-Vorgang beendet. Insbesondere wird in Schritt S36 durch Stoppen der AGR-Pumpe zusammen mit einem Schließen des ersten Dichtungsventils und eines zweiten Dichtungsventils der Kathodenströmungskanal des Stapels in einem mit Gas gefüllten Zustand abgedichtet, in welchem die Sauerstoffkonzentration ausreichend reduziert worden ist. Es soll beachtet werden, dass in dem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang der Schritte S34 bis S36, während die Zuführung von neuer Luft gestoppt ist, durch Antreiben der AGR-Pumpe in einem Zustand eines Schließens nur des zweiten Dichtungsventils ein Umlaufen eines Gases innerhalb des Sauerstoffumlaufströmungskanals veranlasst wird; jedoch ist dieser nicht hierauf beschränkt und sowohl das erste Dichtungsventil als auch das zweite Dichtungsventil können geschlossen sein.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches die Sequenz eines Ladens während eines Stoppvorgangs zeigt.
  • In einem Laden während eines Stoppvorgangs wird die Batterie mit einer definierten Menge innerhalb einer definierten Zeit durch eine Regelung/Steuerung der Ausgabe des Stapels in Übereinstimmung mit der folgenden Sequenz geladen.
  • In Schritt S51 wird die in dem abgedichteten Abgabe-Vorgang (im Folgenden als ”benötigte Abgedichtete-Abgabe-Zeit” bezeichnet) benötigte Zeit abgeschätzt und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S52 fort. Dieser abgedichtete Abgabe-Vorgang wird, wie oben erwähnt, durch den Verdünnungsvorgang und einen Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang konfiguriert.
  • In dem Verdünnungsvorgang wird wie oben beschrieben der innerhalb des Verdünners verbleibende Wasserstoff mit von dem Kompressor zugeführter Luft verdünnt. Aus diesem Grund kann die in dem Verdünnungsvorgang benötigte Zeit basierend auf der innerhalb des Verdünners beim Start eines Verdünnungsvorgang verbleibenden Wasserstoffmenge theoretisch berechnet werden. Zusätzlich kann, da der Wasserstoff innerhalb des Verdünners durch Öffnen des Säuberungsventils eingeführt wird, diese innerhalb des Verdünners verbleibende Menge an Wasserstoff basierend auf der Offen/Geschlossen-Geschichte des Säuberungsventils abgeschätzt werden.
  • In dem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang wird eine elektrische Leistungserzeugung des Stapels fortgeführt, bis die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Sauerstoffumlaufsystems unterhalb eine definierte Konzentration fällt. Auf diesem Grund variiert die in diesem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang benötigte Zeit basierend auf dem Zustand des Stapels beim Start des Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgangs, d. h. dem Umfang eines Verbrauchs an Sauerstoff und Wasserstoff des Stapels. Aus diesem Grund kann die in dem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang benötigte Zeit basierend auf mit dem Umfang des Verbrauchs an Sauerstoff und Wasserstoff in dem Stapel korrelierenden Parametern, wie dem Anodendruck, einem Kathodendruck und einer Stapeltemperatur beim Starten des Vorgangs abgeschätzt werden. In Schritt S51 wird die benötigte Abgedichtete-Abgabe-Zeit durch Summieren der in einem Verdünnungsvorgang benötigten Zeit und der in der obigen Art abgeschätzten in einem Sauerstoffkonzentrationsreduktionsvorgang benötigten Zeit abgeschätzt.
  • In Schritt S52 wird eine verbleibende Ladezeit, welche einer Zeit entspricht, die ein Ladevorgang beenden kann, durch Subtrahieren der oben erwähnten, in Schritt S51 berechneten benötigten Abgedichtete-Abgabe-Zeit und einer bisher seit einem Starten des Ladens während eines Stoppvorgangs in 6 verstrichenen Zeit (im Folgenden als ”verstrichene Ladezeit” bezeichnet) von einer im Voraus bestimmten zugelassenen Stoppvorgang-Zeit berechnet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S53 fort. Hierbei entspricht eine zugelassene Stoppvorgang-Zeit einer zum Laden während eines Stoppvorgangs und eines abgedichteten Abgabe-Vorgang zugeteilten Zeit und diese wird im Voraus unter Berücksichtigung von Wartung, Systemhaltbarkeit, usw. des Brennstoffzellenfahrzeugs gesetzt. Zum Beispiel kann es gewollt sein, die Wartung des Brennstoffzellenfahrzeugs so schnell wie möglich nach einem Stoppbetrieb des Leistungsschalters durch den Fahrer durchzuführen. Wenn eine derartige Wartung berücksichtigt wird, ist es für die zugelassene Stoppvorgang-Zeit vorteilhaft, so kurz wie möglich zu sein. Zusätzlich verbleiben auch nach einem Stoppbetrieb des Leistungsschalters durch den Fahrer Wasserstoff und Sauerstoff in dem Anodensystem und einem Kathodensystem, und wenn ein Zustand weiterhin andauert, in welchem die Spannungsausgabe des Stapels hoch bleibt, kann die MEA sich verschlechtern. Wenn eine solche Systemhaltbarkeit berücksichtigt wird, ist es für die zugelassene Stoppvorgang-Zeit vorteilhaft, so kurz wie möglich zu sein. Wenn jedoch die minimal zum Beenden eines Ladens während eines Stoppvorgangs benötigte Zeit und die minimal zur Beendigung eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs benötigte Zeit in Betracht gezogen werden, kann die zugelassene Stoppvorgang-Zeit nicht exzessiv gekürzt werden. Als ein Ergebnis einer Berücksichtigung dieser Belange, wird die zugelassene Stoppvorgang-Zeit zum Beispiel auf eine Größenordnung von 3 min gesetzt.
  • In Schritt S53 wird das gegenwärtige SOC der Batterie berechnet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S54 fort. In Schritt S54 wird ein Wert, auf den man durch Subtrahieren des gegenwärtigen, im Schritt S53 berechneten SOC von dem im Schritt S2 aus 2 berechneten während eines Stopps benötigten SOC kommt, als eine verbleibende Ziellademenge (%) definiert und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S55 fort. Diese verbleibende Ziellademenge entspricht einer zum Laden des SOC der Batterie bis auf das während eines Stopps benötigte SOC benötigten Lademenge.
  • In Schritt S55 wird bestimmt, ob ein Laden der Batterie beendet ist. Insbesondere zum Beispiel in dem Fall, dass die in Schritt S54 berechnete verbleibende Ziellademenge nicht größer als 0 geworden ist, d. h. in dem Fall, dass das gegenwärtige SOC wenigstens das während eines Stopps benötigten SOC geworden ist, wird bestimmt, dass ein Laden der Batterie beendet ist. Zusätzlich wird auch in dem Fall, dass die in Schritt S52 berechnete verbleibende Ladezeit nicht größer als 0 geworden ist, bestimmt, dass ein Laden der Batterie beendet ist, auch wenn die verbleibende Ziellademenge nicht nicht größer als 0 geworden ist. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S55 JA ist, wird das Laden während eines Stoppvorgangs in 6 beendet. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S55 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S56 fort.
  • In Schritt S56 wird basierend auf einer in Schritt S52 berechneten verbleibenden Ladezeit und der in Schritt S54 berechneten verbleibenden Ziellademenge die Ausgabe des Stapels (Ladestrom zu der Batterie) geregelt/gesteuert, um die Batterie zu laden. Hierbei wird der von dem Stapel bezogene Ladestrom so geregelt/gesteuert, dass ein Laden der verbleibenden Ziellademenge endet, bevor die verbleibende Ladezeit 0 ist und der später beschriebene Netto-Wirkungsgrad ein Optimum erreicht. Die spezifische Sequenz dieser Stapel-Ausgabe-Regelung/Steuerung wird später unter Bezugnahme zu 7 erläutert werden.
  • In Schritt S57 wird zum Kühlen des Stapels während einer elektrischen Leistungserzeugung ein Kühlvorgang wie benötigt ausgeführt und dann kehrt der Vorgang zu Schritt S51 zurück. Bei dem Laden während eines Stoppvorgangs wird eine elektrische Leistungserzeugung des Stapels auch nach einem Betrieb des Leistungsschalters fortgeführt und dann steigt die Temperatur des Stapels in Abhängigkeit der Ausgabe des Stapels an. In dem Kühlvorgang des Schritts S57 wird die Kühlvorrichtung so geregelt/gesteuert, dass die Temperatur des Stapels eine maximale, zum Schutz des Stapels bestimmte Temperatur nicht übersteigt. Die spezifische Sequenz dieses Kühlvorgangs wird später mit Bezugnahme auf 8 erklärt werden.
  • In der oben beschriebenen Weise wird in dem Laden während eines Stoppvorgangs der vorliegenden Ausführungsform eine Berechnung von Parametern, wie der benötigten Abgedichtete-Abgabe-Zeit, einer verbleibende Ladezeit und einer verbleibenden Ziellademenge (Schritte S51 bis S54), und eine Ausgabe-Regelung/Steuerung des Stapels basierend auf diesen Parametern (Schritt S56) wiederholt ausgeführt, bis in Schritt S55 bestimmt wird, dass ein Laden beendet ist. Der Zustand des Stapels ändert sich, wenn eine elektrische Leistungserzeugung mit dem Stapel ausgeführt wird. Zusätzlich ändert sich, wenn der Zustand des Stapels sich ändert, auch die in dem nachfolgend ausgeführten abgedichteten Abgabe-Vorgang benötigte Zeit. Bei dem Laden während eines Stoppvorgangs aus 6 wird, während einer Fortführung einer elektrischen Leistungserzeugung des Stapels zur Durchführung eines Ladevorgangs, die benötigte Abgedichtete-Abgabe-Zeit als Rückmeldung auf den Zustand des Stapels zu diesem Zeitpunkt sukzessiv aktualisiert, die verbleibende Ladezeit wird als Rückmeldung hierauf korrigiert und ferner wird die Ausgabe des Stapels auf Basis dieser korrigierten verbleibenden Ladezeit geregelt/gesteuert. Aus diesem Grund ist es gemäß dem Laden während eines Stoppvorgangs aus 6 möglich, die Batterie zu laden, um die definierte zugelassene Stoppvorgang-Zeit nicht zu überschreiten, da es möglich ist, die benötigte Abgedichtete-Abgabe-Zeit genau gemäß dem Zustand des Stapels abzuschätzen, welche sich von einer Minute zur nächsten ändert.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches die spezifische Sequenz der Ausgaberegelung/-steuerung des Stapels (Schritt S56 in 6) zeigt. In dem in 7 gezeigten Vorgang wird in Übereinstimmung mit der unten beschriebenen Sequenz ein Strombefehlwert gesetzt, welcher dem Befehlswert für den Ladestrom entspricht, sodass der Netto-Wirkungsgrad in einem Ladevorgang ein Optimum erreicht.
  • In der unten aufgeführten Erklärung ist der Netto-Wirkungsgrad während einer Durchführung eines Ladevorgangs definiert als ein Wert, zu welchem man gelangt durch Subtrahieren der während einer Ausführung eines Ladevorgangs durch die Last verbrauchten Energie von der Ausgabeenergie des Stapels während einer Ausführung eines Ladevorgangs und dann durch Dividieren dessen durch den Energieeintrag in den Stapel um elektrische Leistung mit dem Stapel während einer Ausführung eines Ladevorgangs zu erzeugen (siehe unten Gleichung (1)). Netto-Wirkungsgrad = (Ausgabeenergie eines Stapels – verbrauchte Energie einer Last)/(in den Stapel eingetragene Energie) (1)
  • In Schritt S61 endet ein Laden der verbleibenden Ziellademenge, bevor eine verbleibende Ladezeit verstreicht und ein erster Ladestromwert IFC1 wird basierend auf einem arithmetischen Ausdruck, einer Abbildung oder Ähnlichen, jeweils im Voraus bestimmt, berechnet, sodass der Netto-Wirkungsgrad eines Ladevorgangs ein Maximum erreicht. Jedoch ist es in der Berechnung des ersten Ladestromwerts IFC1 nicht so eingerichtet, dass die verbrauchte Energie der Kühlvorrichtung in dem Netto-Wirkungsgrad berücksichtigt wird. Es soll beachtet werden, dass eine Optimierung des Netto-Wirkungsgrads, zu welcher man durch Berücksichtigen der verbrauchten Energie der Kühlvorrichtung gelangt, in Schritten S64 bis S66 später ausgeführt wird.
  • Zum Beispiel wird ein minimaler Wert für den Ladestrom festgesetzt, wenn versucht wird, ein Laden der verbleibenden Ziellademenge in der verbleibenden Ladezeit zu beenden. Dann verkürzt sich die Ladezeit um eine entsprechende Menge, wenn der Ladestromwert größer gemacht wird als dieser minimale Wert; jedoch steigt die verbrauchte Energie des Kompressors an. In Schritt S61 wird der erste Ladestromwert IFC1, welcher größer ist als der oben erwähnte minimale Wert, so berechnet, dass der Netto-Wirkungsgrad durch Berücksichtigung der verbrauchten Energie des Kompressors ein Maximum erreicht.
  • In Schritt S62 wird bestimmt, ob ein – im Verlauf eines Kühlens des Stapels – vorliegt. In anderen Worten es wird bestimmt, ob die Kühlvorrichtung gegenwärtig angetrieben wird, um den Stapel zu kühlen. Es soll beachtet werden, dass in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Temperatur des Stapels in dem in 8 gezeigten Vorgang bestimmt wird, ob die Kühlvorrichtung angetrieben wird, um den Stapel zu kühlen oder sie dies nicht wird.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S62 NEIN ist, d. h. in dem Fall, dass gegenwärtig ein – im Verlauf eines Kühlens – nicht vorliegt, schreitet der Vorgang zu Schritt S63 fort, der in Schritt S61 berechnete erste Ladestromwert IFC1 wird als der Strombefehlwert gesetzt und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S57 aus 6 fort.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S62 JA ist, d. h. in dem Fall, dass gegenwärtig ein – im Verlauf eines Kühlens – vorliegt, wird der Vorgang des Schritts S64 und Letzteres ausgeführt und ein Strombefehlwert wird durch auch eine Berücksichtigung des Kühlzustandes gemäß der Kühlvorrichtung so gesetzt, dass der Netto-Wirkungsgrad ein Maximum erreicht.
  • In Schritt S64 wird in dem Fall einer Beibehaltung des Strombefehlwerts des Stapels bei dem ersten Ladestromwert IFC1 und einem kontinuierlichen Laden der Batterie während eines Kühlens des Stapels mittels der Kühlvorrichtung der Netto-Wirkungsgrad berechnet und dieser wird als ein erster Netto-Wirkungsgrad definiert.
  • In Schritt S65 wird in dem Fall einer Beschränkung des Strombefehlwerts des Stapels auf einen zweiten Ladestromwert IFC2, welcher kleiner als der erste Ladestromwert IFC1 ist, sodass Kühlen durch die Kühlvorrichtung nicht länger notwendig ist, der Netto-Wirkungsgrad berechnet und dies wird als ein zweiter Netto-Wirkungsgrad definiert. Jedoch wird der zweite Ladestrom IFC2 zu einem Wert gemacht, welcher größer als der in Schritt S61 berechnete minimale Wert ist, sodass ein Laden der verbleibenden Ziellademenge innerhalb der verbleibenden Ladezeit endet.
  • In Schritt S66 wird bestimmt, ob der erste Netto-Wirkungsgrad größer ist als der zweite Netto-Wirkungsgrad. Zum Beispiel wird sich die Ladezeit um eine entsprechende Menge verkürzen, wenn die Ausgabe des Stapels sich erhöht, jedoch steigt die verbrauchte Energie der Kühlvorrichtung ebenso an, da die Menge an Wärmeerzeugung ebenso ansteigt. Auf der anderen Seite wird sich die Menge an Wärmeerzeugung verringern, wenn die Ausgabe des Stapels beschränkt wird, um klein zu sein; aus diesem Grund wird die verbrauchte Energie der Kühlvorrichtung sich auch verringern; jedoch wird die Ladezeit um eine entsprechende Menge länger werden. Aus diesem Grund kann der erste Netto-Wirkungsgrad größer sein oder der zweite Netto-Wirkungsgrad kann größer sein.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S66 JA ist, wird bestimmt, dass ein Weiterführen eines Ladens ohne eine Begrenzung des Ausgabenstroms des Stapels auch trotz einer Fortführung einer Kühlung mittels der Kühlvorrichtung bei einem besseren Energie-Wirkungsgrad laden kann und der Vorgang schreitet zu dem vorher erwähnten Schritt S63 fort.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S66 NEIN ist, wird bestimmt, dass eine Beschränkung der Ausgabe des Stapels, sodass eine Kühlung mittels der Kühlvorrichtung nicht länger notwendig ist, bei einem besseren Energie-Wirkungsgrad laden kann und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S67 fort. In Schritt S67 wird der in Schritt S65 berechnete zweite Ladestromwert IFC2 als der Strombefehlwert gesetzt und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S57 aus 6 fort.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, welches die spezifische Sequenz eines Kühlvorgangs des Stapels zeigt (Schritt S57 in 6). In dem Kühlvorgang des Stapels wird die Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit der unten angegebenen Sequenz angetrieben, sodass die Temperatur des Stapels während einer elektrischen Leistungserzeugung eine vorbestimmte, maximale, zum Schutz des Stapels gesetzte Temperatur nicht überschreitet.
  • In Schritt S71 wird die gegenwärtige Temperatur des Stapels erfasst und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S72 fort. In Schritt S72 wird bestimmt, ob ein – im Verlauf eines Kühlens des Stapels – vorliegt, d. h., ob die Kühlvorrichtung gegenwärtig angetrieben wird.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S72 NEIN ist und ein – im Verlauf eines Kühlens – nicht vorliegt, schreitet der Vorgang zu Schritt S73 fort. In Schritt S73 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Stapeltemperatur höher als eine vorbestimmte Kühlung-Start-Temperatur ist. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S73 NEIN ist, wird die Kühlvorrichtung gestoppt gelassen und der Vorgang schreitet zu Schritt S51 aus 6 fort. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S73 JA ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S74 fort, eine Kühlung wird durch EIN-Schalten einer Kühlmittelpumpe und eines Kühler-Lüfters gestartet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S51 aus 6 fort. Zusätzlich werden die Strömung eines Kühlmittels und eine Luftströmung des Kühler-Lüfters während eines Kühlens unter Berücksichtigung der Umgebungslufttemperatur und einer Kühlmitteltemperatur so geregelt/gesteuert, dass eine die Menge an Wärmeerzeugung des Stapels ausgleichende Wärmestrahlung durch die Kühlvorrichtung realisiert wird. Es soll beachtet werden, dass die Menge an Wärmeerzeugung des Stapels während eines Ladens während eines Stoppvorgangs auf Basis des Strombefehlwerts, einer verbleibenden Ladezeit, usw. abgeschätzt werden kann.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S72 JA ist und ein – im Verlauf eines Kühlens – vorliegt, schreitet der Vorgang zu Schritt S75 fort. In Schritt S75 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Stapeltemperatur niedriger als eine vorbestimmte Kühlung-Ende-Temperatur ist. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S75 NEIN ist, wird die Kühlvorrichtung AN-gelassen und der Vorgang schreitet zu Schritt S51 aus 6 fort. In dem Fall, dass die Bestimmung des Schritts S75 JA ist, wird eine Kühlung durch AUS-Schalten der Kühlmittelpumpe und des Kühler-Lüfters der Kühlvorrichtung beendet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S51 aus 6 fort.
  • Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben erläutert worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf zu beschränken und die folgenden so unterschiedlichen Modifikationen daran sind möglich.
  • Modifiziertes Beispiel 1
  • In der oben erwähnten Ausführungsform wird der erste Ladestromwert IFC1 des Stapels während eines Ladevorgangs so gesetzt, dass ein Laden der verbleibenden Ziellademenge endet, bevor die verbleibende Ladezeit verstreicht (siehe Schritt S61 aus 7). Jedoch kann zum Beispiel, wenn das SOC der Batterie während eines Systemstopps extrem klein ist, so wie in einem Fall eines Stoppens des einen Hügel aufsteigenden Fahrzeugs, in welchem die Entnahme an elektrische Leistung von der Batterie sehr groß wird, die verbleibende Ziellademenge exzessiv ansteigen. Wenn die verbleibende Ziellademenge exzessiv ansteigt, kann der erste Ladestromwert IFC1 auf einen exzessiv großen Wert gesetzt werden, um eine Beendigung eines Ladens innerhalb der verbleibenden Ladezeit zu versuchen. Das vorliegende modifizierte Beispiel nimmt einen solchen Fall an und setzt einen maximalen Wert für den ersten Ladestromwert IFC1, um den Ladestrom des Stapels auf nicht mehr als diesen maximalen Wert zu begrenzen.
  • Jedoch kann es nicht möglich sein, ein Laden der verbleibenden Ziellademenge innerhalb der verbleibenden Ladezeit zu beenden, wenn der Ladestrom des Stapels zwangsweise auf nicht mehr als den maximalen Wert begrenzt ist. In einem solchen Fall ist es in Abhängigkeit des Zustands des Stapels und einer Batterie vorteilhaft, eine Beendigung sowohl des Ladens während eines Stoppvorgangs als auch eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs innerhalb einer definierten zugelassenen Stoppvorgang-Zeit zu bewirken, durch ein Bewirken einer zwangsweisen Beendigung in einem unvollständigen Zustand von einem aus einem Laden während eines Stoppvorgangs (Schritt S4 aus 2) und einem abgedichteten Abgabe-Vorgang (Schritt S5 aus 2) und zugleich Priorisieren des anderen und eines Zulassens eines Beendens. Insbesondere ist es zum Beispiel in dem Fall, dass die dem Minimum-SOC entsprechende verbleibende Kapazität (Schritt S11 aus 3) schon in der Batterie in dem Laden während eines Stoppvorgangs sichergestellt ist, vorteilhaft, das Laden während eines Stoppvorgangs zwangsweise zu beenden, auch wenn ein Laden noch nicht beendet ist (d. h. auch wenn die verbleibende Ziellademenge größer 0 ist) und die normale Beendigung des abgedichteten Abgabe-Vorgangs zu Priorisieren. Zusätzlich ist es in dem Fall einer Bestimmung, dass der Stapel gemäß einem Vorgang, welcher nicht veranschaulicht ist, sich verschlechtert hat, vorteilhaft die Ausführungszeit des abgedichteten Abgabe-Vorgangs zwangsweise zu verkürzen und eine normale Beendigung eines Ladens während eines Stoppvorgangs zu Priorisieren, da geschätzt wird, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Entnahmemenge an elektrischer Leistung von der Batterie während einer nachfolgenden Inbetriebnahme ansteigen wird, hoch ist.
  • Modifiziertes Beispiel 2
  • In dem oben erwähnten Ausführungsform wurde, wie in Schritt S61 aus 7 erläutert, der Ladestromwert als der minimale Wert für den Strombefehlwert des Stapels gesetzt, in dem Fall eines Versuchs eine Beendigung eines Ladens der verbleibenden Ziellademenge in der verbleibenden Ladezeit zu bewirken. Jedoch wird, wenn die Ausgabe des Stapels zu klein wird, auch der Betriebslärm des Luftkompressors sich verringern und es wird für einen Benutzer schwierig zu erfassen, dass ein Ladevorgang ausgeführt wird. Es ist besonders schwierig für den Nutzer zu erfassen, dass der Ladevorgang ausgeführt wird, da der Ladevorgang nach einem Stoppbetrieb des Leistungsschalters durch den Benutzer durchgeführt wird. Um dies anzugehen, wird in dem vorliegenden modifizierten Beispiel ein minimaler Wert auf eine angemessene Größe für den Strombefehlwert während eines Ladevorgangs gesetzt, sodass der Betriebslärm des Luftkompressors während eines Ladevorgangs nicht besonders klein wird. Gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel ist es möglich, dem Benutzer die Tatsache zu vermitteln, dass ein Zustand vorliegt, in welchem ein Ladevorgang ausgeführt wird, ohne eine separate Vorrichtung vorzusehen.
  • Modifiziertes Beispiel 3
  • In dem oben erwähnten Ausführungsform ist es in der Ausführung des Ladens während eines Stoppvorgangs aus 6 mittels einer andauernden Überwachung der Stapeltemperatur und eines EIN-Schaltens der Kühlvorrichtung in dem Fall, dass die Stapeltemperatur eine vorbestimmte Kühlung-Start-Temperatur (siehe Schritte S71 bis S74 aus 8) überschreitet, so eingerichtet, dass die Temperatur des Stapels eine vorbestimmte maximale Temperatur nicht übersteigt; jedoch ist eine Bestimmung ob Kühlen mittels der Kühlvorrichtung notwendig ist oder nicht notwendig ist, nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Konfiguration vorliegen, um in dem Moment abzuschätzen, wenn ein Laden während eines Stoppvorgangs beginnt, ob in dem Fall eines kontinuierlichen Ladens bei dem Ladestromwert IFC1, bei welchem der Netto-Wirkungsgrad ein Maximum erreicht, die Temperatur des Stapels die maximale Temperatur innerhalb der verbleibenden Zielladezeit erreicht hat und in dem Fall eines Erreichens der maximalen Temperatur, die Kühlvorrichtung EIN-zuschalten.
  • Modifiziertes Beispiel 4
  • Obwohl ein Fall einer Durchführung eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs (siehe Schritt S5 aus 2) zum Bewirken einer Verringerung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Kathodenströmungskanals in der oben erwähnten Ausführungsform als der nach dem Stoppbetrieb des Systems durchgeführte Konzentrationseinstellvorgang erläutert wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein. Zusätzlich zu dem vorher erwähnten derartigen abgedichteten Abgabe-Vorgang gibt es in dem Konzentrationseinstellvorgang unterschiedliche Vorgänge, wie einen Vorgang zum Verringern der Wasserstoffkonzentration innerhalb des Anodenströmungskanals (Anodenwasserstoff-Konzentrationsreduktionsvorgang) und Vorgänge zum Verdünnen des verbleibenden Wasserstoffs des Kathodenströmungskanals (kathodenseitiger Wasserstoff-Verdünnungsvorgang). Aus diesem Grund kann nach dem Stoppbetrieb des Systems der oben erwähnte Anodenwasserstoff-Konzentrationsreduktionsvorgang oder ein kathodenseitiger Wasserstoff-Verdünnungsvorgang anstelle des abgedichteten Abgabe-Vorgangs ausgeführt werden. Zusätzlich kann ein Vorgang, welcher den abgedichteten Abgabe-Vorgang mit dem oben erwähnten Anodenwasserstoff-Konzentrationsreduktionsvorgang oder einem kathodenseitigen Wasserstoff-Verdünnungsvorgang kombiniert, als der Konzentrationseinstellvorgang ausgeführt werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • In der oben erwähnten ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel, in welchem das Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung auf das elektrische Leistungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs (d. h. ein Brennstoffzellensystem) angewendet wurde, erläutert; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf zu beschränken. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, in welchen das Verfahren zum Stoppen des elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung auf ein elektrisches Leistungssystem eines Hybridfahrzeugs angewendet wird, welches mit einem Verbrennungsmotor, einer Batterie und einem zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung der durch den Verbrennungsmotor erzeugten Antriebsleistung geeigneten Motorgenerator ausgestattet ist und welches ein Fahren mit der von der Batterie zugeführten elektrischen Leistung ermöglicht. In diesem Fall entsprechen der Verbrennungsmotor und ein Motorgenerator den Mitteln zur Erzeugung elektrischer Leistung.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, welches die Sequenz eines Systemstoppvorgangs der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Dieser Vorgang wird bei dem Ereignis gestartet, bei welchem die ECU ein ein Stopp des elektrischen Leistungssystems befehlendes Signal durch eine Betätigung eines Leistungsschalters (nicht gezeigt) empfängt, ähnlich dem in 2 erläuterten Stoppvorgang des Brennstoffzellensystems.
  • In Schritt S91 wird das gegenwärtige SOC (%) der Batterie berechnet und der Vorgang schreitet dann zu Schritt S92 fort.
  • In Schritt S92 wird das während eines Stopps benötigte SOC berechnet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S93 fort. Dieses während eines Stopps benötigte SOC entspricht der verbleibenden Kapazität, welche minimal in der Batterie beim Stoppen des Systems verlangt ist, um nachfolgend eine angemessene Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems sicherzustellen. Insbesondere werden in Schritt S93 das der minimal beim Stoppen des Systems sichergestellten elektrischen Leistung entsprechende Minimum-SOC (siehe Schritt S11 aus 3) und die Unterstützung-Korrektur-Menge berechnet und das während eines Stopps benötigte SOC wird durch Summieren dieser berechnet.
  • Hybridfahrzeuge können konfigurieren, um einen Mangel in der Ausgabe des Verbrennungsmotors zuzuführen und mittels Zuführen von elektrischer Leistung von der Batterie zu dem Motorgenerator zu fahren. Auf diese Art ändert sich der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie zum Zuführen des Ausgabeengpasses des Verbrennungsmotors bei einem Veranlassen eines Fahrens des Hybridfahrzeugs zum Beispiel in Abhängigkeit der Größe der Beschleunigungsanforderung des Fahrers, einer Frequenz von Beschleunigungsanforderungen, usw., und kann aus der vergangenen Fahrtgeschichte abgeschätzt werden. Aus diesem Grund wird in Schritt S93 der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie und die Unterstützung-Korrektur-Menge berechnet, um ein größerer Wert zu sein, wenn der Entnahmeumfang ansteigt, da eine nachfolgende Inbetriebnahme des Systems unter Bezugnahme auf die vergangene Fahrtgeschichte abgeschätzt wird. Das während eines Stopps benötigte SOC wird dadurch zu einem größeren Wert hin korrigiert, während der Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der Batterie ansteigt.
  • In Schritt S93 wird bestimmt, ob das gegenwärtige SOC kleiner ist als das während eines Stopps benötigte SOC. In dem Fall, dass das gegenwärtige SOC kleiner ist als das während eines Stopps benötigte SOC, wird bestimmt, dass es notwendig ist, in Vorbereitung einer nachfolgenden Inbetriebnahme die Batterie zu laden und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S94 fort. Auf der anderen Seite wird in dem Fall, dass das gegenwärtige SOC wenigstens das während eines Stopps benötigte SOC ist, bestimmt, dass die verbleibende Kapazität der Batterie ausreichend ist und der Systemstoppvorgang endet unverzüglich.
  • In Schritt S94 wird die Differenz zwischen dem während eines Stopps benötigten SOC und einem gegenwärtigen SOC als die Ziellademenge berechnet und dann schreitet der Vorgang zu Schritt S95 fort. In Schritt S95 wird basierend auf der Ziellademenge ein Ladevorgang ausgeführt, um die Ausgabe der Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung zu regeln/steuern, und um die durch die Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugte elektrische Leistung zu der Batterie zu laden.
  • Ein Brennstoffzellensystem führt, nachdem ein Stoppbetrieb an einem Leistungsschalter ausgeführt wurde, einen Ladevorgang zum Laden einer durch einen Stapel erzeugten elektrischen Leistung zu einer Batterie und einen abgedichteten Abgabe-Vorgang zum Bewirken einer Verringerung einer Sauerstoffkonzentration innerhalb eines Kathodenströmungskanals aus. Das Verfahren zum Stoppen eines Brennstoffzellensystems umfasst: einen Schritt einer Berechnung einer verbleibenden Ladezeit, welche einer Zeit entspricht, in welcher ein Ladevorgang ausgeführt werden kann, durch Subtrahieren einer in einem abgedichteten Abgabe-Vorgang benötigten Zeit von einer zugelassenen Stoppvorgang-Zeit nach einer Ausführung eines Stoppbetriebs an dem Leistungsschalter (Schritt S52), einen Schritt einer Berechnung einer verbleibenden Ziellademenge der Batterie (Schritt S54), einen Schritt einer Ausführung eines Ladevorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe des Stapels auf Basis der verbleibenden Ladezeit und einer verbleibenden Ziellademenge (Schritt S56) und einen Schritt einer Ausführung eines abgedichteten Abgabe-Vorgangs.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (8)

  1. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs, welches umfasst: eine Brennstoffzelle (2), welche elektrische Leistung erzeugt, wenn Brennstoffgas einem Anodenströmungskanal (21) zugeführt wird und ein Oxidationsmittelgas einem Kathodenströmungskanal (22) zugeführt wird; eine elektrische Speichervorrichtung (6), welche durch die Brennstoffzelle (2) erzeugte elektrische Leistung speichert; einen Stoppschalter (9), welcher ein Signal erzeugt, um ein Stoppen einer elektrischen Leistungserzeugung mittels der Brennstoffzelle (2) zu bewirken; und eine Last (5, 8, 41), welche mittels Zuführen von elektrischer Leistung von der Brennstoffzelle (2) oder der elektrischen Speichervorrichtung (6) angetrieben wird, wobei, nachdem der Stoppschalter (9) betätigt worden ist, das System einen Ladevorgang zum Laden einer durch die Brennstoffzelle (2) erzeugten elektrischen Leistung in die elektrische Speichervorrichtung (6) und einen Konzentrationseinstellvorgang zum Einstellen einer Konzentration eines Gases mindestens in einem aus dem Anodenströmungskanal (21) und dem Kathodenströmungskanal (22) ausführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Berechnen einer Ladezeit, welche einer Zeit entspricht, in der ein Ladevorgang ausgeführt werden kann, durch Subtrahieren einer in dem Konzentrationseinstellvorgang benötigten Zeit von einer vorbestimmten zugelassenen Stoppvorgang-Zeit, nachdem der Stoppschalter (9) betätigt worden ist; Berechnen einer Ziellademenge der elektrischen Speichervorrichtung (6); Ausführen des Lade-Vorgangs während einer Regelung/Steuerung der Ausgabe der Brennstoffzelle (2) auf Basis der Ladezeit und der Ziellademenge; und Ausführen des Konzentrationseinstellvorgangs, nachdem der Ladevorgang beendet ist.
  2. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei ein Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung (6) bei einer nächsten Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt wird und wobei in dem Schritt eines Berechnens einer Ziellademenge die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, während der Entnahmeumfang ansteigt.
  3. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei bestimmt wird, ob eine Jahreszeit, in welcher der Stoppschalter (9) betätigt wurde, Winter ist und wobei, in einem Fall, dass diese Winter ist, in dem Schritt der Berechnung einer Ziellademenge die Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, als in einem Fall, in welchem diese eine vom Winter verschiedene Jahreszeit ist.
  4. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bestimmt wird, ob eine gegenwärtige Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist, welche eine Inbetriebnahme bei einer Niedrigtemperatur-Umgebung ist, und wobei in einem Fall, dass diese eine Niedrigtemperatur-Inbetriebnahme ist, eine einem Zeitraum von einem Starten des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs bis zu der Betätigung des Stoppschalters entsprechende Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit erfasst wird, und wobei in einem Fall, dass die Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit kürzer ist, als eine vorbestimmte Zeit, die Ziellademenge in dem Schritt der Berechnung einer Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, als in einem Fall, in dem die Fahrzeug-Inbetriebnahme-Zeit länger als die vorbestimmte Zeit ist.
  5. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein durch Dividieren eines durch Subtrahieren einer verbrauchten Energie der Last von einer Ausgabeenergie der Brennstoffzelle (2) erhaltenen Werts durch eine in die Brennstoffzelle (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung mit der Brennstoffzelle (2) eingetragene Energie erhaltener Wert als ein Netto-Wirkungsgrad definiert wird, wobei die Last einen Kompressor (41) umfasst, welcher Luft als Oxidationsmittelgas dem Kathodenströmungskanal (22) zuführt, und wobei in dem Schritt des Ausführens des Ladevorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe der Brennstoffzelle (2) die Ausgabe der Brennstoffzelle (2) so geregelt/gesteuert wird, dass ein Laden der Ziellademenge innerhalb der Ladezeit endet und der Netto-Wirkungsgrad in dem Ladevorgang ein Optimum erreicht.
  6. Verfahren zum Stoppen eines Leistungssystems eines elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 5, wobei die Last eine Kühlvorrichtung (5) umfasst, welche die Brennstoffzelle (2) kühlt, und wobei in dem Schritt des Ausführens des Lade-Vorgangs während einer Regelung/Steuerung einer Ausgabe der Brennstoffzelle (2), in einem Fall einer Durchführung eines Ladevorgangs durch Regeln/Steuern der Ausgabe der Brennstoffzelle (2) auf einen vorbestimmten ersten Ausgabewert (IFC1) während eines Kühlens der Brennstoffzelle (2) mittels der Kühlvorrichtung (5), ein Netto-Wirkungsgrad als ein erster Netto-Wirkungsgrad berechnet wird, in einem Fall einer Durchführung eines Ladevorgangs durch Regeln/Steuern der Ausgabe der Brennstoffzelle (2) auf einen zweiten Ausgabewert (IFC2), welcher kleiner als der erste Ausgabewert ist, sodass Kühlen der Brennstoffzelle (2) mittels der Kühlvorrichtung (5) nicht notwendig ist, ein Netto-Wirkungsgrad als ein zweiter Netto-Wirkungsgrad berechnet wird, und die Ausgabe der Brennstoffzelle (2) in einem Fall, in dem der erste Netto-Wirkungsgrad größer ist als der zweite Netto-Wirkungsgrad, auf den ersten Ausgabewert (IFC1) geregelt/gesteuert wird, und die Ausgabe der Brennstoffzelle (2) in einem Fall, in dem der erste Netto-Wirkungsgrad nicht größer als der zweite Netto-Wirkungsgrad ist, auf den zweiten Ausgabewert (IFC2) geregelt/gesteuert wird.
  7. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Konzentrationseinstellvorgang einen Konzentrationsreduktionsvorgang zum Bewirken einer Verringerung einer Sauerstoffkonzentration innerhalb des Kathodenströmungskanals (22) umfasst.
  8. Verfahren zum Stoppen eines elektrischen Leistungssystems (1) eines Fahrzeugs, welches umfasst: ein Mittel (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung; eine elektrische Speichervorrichtung (6), welche durch das Mittel (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugte elektrische Leistung speichert; einen Stoppschalter (9), welcher ein Signal erzeugt, um ein Stoppen des Mittels (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung zu bewirken, wobei, nachdem der Stoppschalter (9) betätigt worden ist, das System (1) einen Ladevorgang zum Laden von durch das Mittel (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugter elektrischer Leistung in die elektrische Speichervorrichtung (6) ausführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Berechnen einer Ziellademenge der elektrischen Speichervorrichtung (6), nachdem der Stoppschalter (9) betätigt worden ist; und Ausführen des Ladevorgangs durch eine Regelung/Steuerung der Ausgabe des Mittels (2) zur Erzeugung elektrischer Leistung auf Basis der Ziellademenge, wobei ein Entnahmeumfang an elektrischer Leistung von der elektrischen Speichervorrichtung (6) bei einer nächsten Inbetriebnahme des elektrischen Leistungssystems des Fahrzeugs abgeschätzt wird und die Ziellademenge in dem Schritt eines Berechnens einer Ziellademenge auf einen größeren Wert gesetzt wird, während der Entnahmeumfang ansteigt.
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