DE102016219797A1

DE102016219797A1 - Brennstoffzellensteuerverfahren und brennstoffzellensteuervorrichtung durch schätzung einer wassermenge

Info

Publication number: DE102016219797A1
Application number: DE102016219797.5A
Authority: DE
Inventors: Jae Young Shim; Young Pin JIN; Kang Sik JEON; Sung Ho Yang
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2017-09-21
Also published as: CN107195933B; KR101910919B1; CN107195933A; KR20170107204A; US9768456B1; US20170271696A1

Abstract

Ein Brennstoffzellensteuerverfahren umfasst ein Berechnen einer Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge von Wasser an einer Anode, Beurteilen, ob sich ein Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet, unter Verwendung von Zustandsinformationen des Fahrzeugs, Beurteilen der Feuchtigkeit von Luft in dem Brennstoffzellenstapel, nach einem Beurteilen, dass sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, Erhöhen der Drehzahl (RPM – U/min) eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl und Aktivieren des Luftgebläses, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und eine zweite Bedingung erfüllt wird, wenn erste Bedingungen erfüllt werden, und Aktivieren einer Heizvorrichtung in dem Befeuchter, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wenn die ersten Bedingungen nicht erfüllt werden.

Description

HINTERGRUND
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen der Ausgangsleistung eines Brennstoffzellensystems durch Schätzen/Bewerten einer Wassermenge innerhalb des Brennstoffzellensystems.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Ein Brennstoffzellensystem stellt eine Art von Energieerzeugungssystem dar, das chemische Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie innerhalb eines Brennstoffzellenstapels umwandelt. Ein Brennstoffzellenfahrzeug, das ein solches Brennstoffzellensystem verwendet, hat Vorteile, wie beispielsweise eine Reduzierung von Abgas und eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz, allerdings wird unter Berücksichtigung der Nachteile des Brennstoffzellensystems, wie beispielsweise eine Erzeugung von Wasser und das Leistungsverhalten, ein Brennstoffzellenhybridsystem mit einer Energiespeichereinheit/Energiespeichervorrichtung, d. h., eine sich von der Brennstoffzelle unterscheidende Energiespeichervorrichtung, eingesetzt. Ein Brennstoffzellenhybridfahrzeug kann mit einer Energiespeichereinheit, d. h., eine Hochspannungsbatterie oder ein Superkondensator (Supercap), als eine separate Energiequelle zum Bereitstellen von Strom/Leistung, die zum Antreiben eines Motors notwendig ist, zusätzlich zu einer Brennstoffzelle als eine Hauptenergiequelle ausgestattet sein.
Ein in dem Brennstoffzellenhybridfahrzeug montiertes Brennstoffzellensystem umfasst einen Brennstoffzellenstapel, um elektrische Energie zu erzeugen, eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung, um Wasserstoff als einen Brennstoff an den Brennstoffzellenstapel zuzuführen, eine Luft-(Sauerstoff)Versorgungsvorrichtung, um Sauerstoff in der Luft als ein Oxidationsmittel zuzuführen, das für eine elektrochemische Reaktion des Brennstoffzellenstapels erforderlich ist, ein Wärmeregelsystem (Thermal Management System – TMS), das Reaktionswärme des Brennstoffzellenstapels nach außen aus dem System abführt, die Antriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels regelt und eine Wasserregelfunktion durchführt, und eine Brennstoffzellensystemsteuerung, um den gesamten Betrieb des Brennstoffzellensystems zu steuern/regeln. Durch eine solche Konfiguration/Anordnung erzeugt das Brennstoffzellensystem Elektrizität durch eine Reaktion zwischen Wasserstoff, der als Brennstoff dient, und Sauerstoff in der Luft, und führt Wärme und Wasser als Nebenprodukte der Reaktion ab.
Eine Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle oder Elektrolytmembran-Brennstoffzelle (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell – PEMFC) ist für den Einsatz in Fahrzeugen als eine Art von Brennstoffzelle mit der höchsten Leistungsdichte identifiziert worden und die PEMFC weist eine kurze Startzeit und eine kurze Leistungsumwandlungs-Reaktionszeit aufgrund der niedrigen Betriebstemperatur derselben auf.
Ein in der PEMFC montierter Brennstoffzellenstapel umfasst eine Membranelektrodenanordnung (MEA), in der Elektroden-/Katalysatorschichten, in denen eine elektrochemische Reaktion auftritt, an beiden Flächen/Oberflächen einer Polymerelektrolytmembran angebracht sind, zu der Wasserstoffionen bewegt werden, eine Gasdiffusionsschicht (Gas Diffusion Layer – GDL), die dazu dient, um Reaktionsgase gleichmäßig zu verteilen und um die erzeugte Elektrizität zu übertragen, Dichtungen und Klemmen/Schellen, um die Luftdichtigkeit und korrekte Klemmdrücke der Reaktionsgase und des Kühlwassers aufrechtzuerhalten, und eine Bipolarplatte, um die Reaktionsgase und das Kühlwasser zu bewegen, und erzeugt Strom durch eine Brennstoffzellenreaktion, wenn Wasserstoff und Sauerstoff (Luft) zugeführt werden.
In dem Brennstoffzellenstapel wird Wasserstoff an eine Anode (wird als eine ”Brennstoffelektrode” bezeichnet) zugeführt und Sauerstoff (Luft) wird an eine Kathode (wird als eine ”Luftelektrode” oder ”Sauerstoffelektrode” bezeichnet) zugeführt.
Der an die Anode zugeführte Wasserstoff wird in Protonen (H⁺) und Elektronen (e^–) durch den Katalysator der an beiden Oberflächen der Elektrolytmembran gebildeten Elektrodenschichten gelöst/getrennt und nur die Protonen (H⁺) durchlaufen die Elektrolytmembran, d. h., eine Kationenaustauschmembran, und werden an die Kathode übertragen, und gleichzeitig werden die Elektronen (e^–) an die Kathode durch die GDL und die Bipolarplatte, gebildet aus einem Leiter, übertragen.
Insbesondere treffen in der Kathode Protonen (H⁺), die an die Kathode durch die Elektrolytmembran zugeführt werden, und Elektronen (e^–), die an die Kathode durch die Bipolarplatte zugeführt werden, auf Sauerstoff in der Luft, die an die Kathode durch die Luftversorgungsvorrichtung zugeführt wird, wodurch Wasser erzeugt wird.
Ein Fluss von Elektronen (e^–) durch einen externen Leitungsdraht wird gemäß der Bewegung von Protonen (H⁺) erzeugt und ein solcher Fluss von Elektronen (e^–) erzeugt einen Strom. Ferner wird in untergeordneter Weise Wärme während der Wassererzeugungsreaktion erzeugt.
Reaktionen an den Elektroden der PEMFC werden wie folgt beschrieben. [Reaktion an der Anode] 2H₂ → 4H + + 4e [Reaktion an der Kathode] O2 + 4H + + 4e → 2H₂O [Gesamtreaktion] 2H₂ + O₂ → 2H₂O + elektrische Energie und Wärmeenergie
In der obigen Reaktion sollten Protonen (H⁺) eine Polymermembran durchlaufen, die Membranpermeabilität der Protonen (H⁺) wird durch eine Funktion des Wassergehalts bestimmt und, wenn die Reaktion fortschreitet, wird Wasser erzeugt und befeuchtet die Reaktionsgase und die Membran.
Wenn die Reaktionsgase trocken sind, wird die Gesamtheit des durch die Reaktion erzeugten Wassers verwendet, um die Luft zu befeuchten, und somit läuft die Polymermembran trocken. Demzufolge, um eine Brennstoffzelle in korrekter Weise zu betreiben/steuern, sollte die Polymermembran feucht gehalten werden. Der Grund dafür ist, dass die Membranpermeabilität der Protonen (H⁺) durch eine Funktion des in der Membran enthaltenen Wassers bestimmt wird.
Andererseits, wenn die Membran übermäßig feucht ist, werden die Poren der Gasdiffusionsschicht (im Folgenden als ”GDL” bezeichnet) verstopft und die Reaktionsgase können mit einem Katalysator nicht in Verbindung treten. Als ein Ergebnis ist das Beibehalten einer geeigneten Wassermenge in der Membran von großer Bedeutung.
Demzufolge, um die Leistung einer sulfonierten Fluorpolymermembran, die dazu dient, um eine Funktion zum Austauschen von Protonen (H⁺) in einer Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle durchzuführen, zu verbessern, sollte die Membran eine geeignete Wassermenge enthalten.
Obwohl eine Brennstoffzelle Luft in der Atmosphäre anstelle von reinem Sauerstoff als ein Oxidationsmittel aufnimmt, ist die Luft in der Atmosphäre im Allgemeinen nicht feucht genug, um eine Membran gründlich zu befeuchten/benetzen. Demzufolge muss die Luft ausreichend befeuchtet werden, um so die Brennstoffzelle vor einer Zufuhr der Luft in der Atmosphäre an die Brennstoffzelle problemlos zu betreiben.
Aufgrund dieser Eigenschaften ist es erforderlich, Luft, die eine geeignete Menge an Wasser enthält, an die Brennstoffzelle zuzuführen, und in vielen Brennstoffzellenfahrzeugen wird durch ein Befeuchtungssystem befeuchtete Luft an einen Stapel zugeführt. Ferner ist ein in Brennstoffzellenfahrzeugen verwendeter Befeuchter von einem Typ, der durch Wasser (Dampf), das (der) aus einer chemischen Reaktion in einem Stapel erzeugt wird, kontinuierlich befeuchtet wird.
Jedoch kann eine übermäßige Wassermenge (d. h., erzeugtes Wasser) innerhalb des Befeuchters sowohl während eines gewöhnlichen Fahrens eines Fahrzeugs als auch in einem Konstant-Strom-Modus auftreten, der als ein Modus bekannt ist, der für eine Befeuchtung von Vorteil ist (ein Antriebsmodus, in dem ein Ausgangstrom einer Brennstoffzelle auf einen konstanten Wert festgelegt ist).
Eine Ansammlung/Akkumulation der übermäßigen Wassermenge in dem Befeuchter kann Probleme verursachen, wie beispielsweise eine Verringerung der Befeuchtungsleistung, eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung während eines Fahrens eines Fahrzeugs, Verstopfung eines Luftströmungswegs zu einem Stapel aufgrund des Gefrierens von Wasser innerhalb des Befeuchters im Winter und physische Schäden an dem Befeuchter.
Demzufolge ist ein Verfahren zum wirksamen Steuern/Regeln eines Brennstoffzellensystems erforderlich, in dem die oben beschriebenen Probleme verhindert werden, indem eine Ansammlung einer übermäßigen Menge an Wasser in einem Befeuchter unter gleichzeitiger Beibehaltung einer geeigneten Feuchte von Luft eines Brennstoffzellenstapels gelöst wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensteuerverfahren und eine Brennstoffzellensteuervorrichtung durch Schätzung einer Wassermenge bereitzustellen, wobei ein Brennstoffzellensystem in wirksamer Weise gesteuert/geregelt wird, indem die Wassermenge innerhalb eines Befeuchters des Brennstoffzellensystems geschätzt wird und übermäßig angesammeltes Wasser in geeigneter Weise verwendet oder entfernt wird.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und ergeben sich einem Durchschnittsfachmann zum Teil nach Prüfung/Untersuchung des Folgenden oder können aus der Anwendung/Ausübung der Erfindung entnommen werden. Die Zielsetzungen und weiteren Vorteile der Erfindung können durch die Struktur verwirklicht und erlangt werden, die insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon sowie den beigefügten Zeichnungen dargelegt wird.
Um diese Ziele und weiteren Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie hierin ausgebildet und umfassend beschrieben, umfasst eine Brennstoffzellensteuerverfahren ein Berechnen einer Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge/Austragsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge/Austragsmenge von Wasser an einer Anode, Beurteilen, ob sich ein Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet, unter Verwendung von Zustandsinformationen des Fahrzeugs, Beurteilen der Feuchtigkeit von Luft in dem Brennstoffzellenstapel, nach einem Beurteilen, dass sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, Erhöhen der Drehzahl (RPM – U/min) eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl und Aktivieren des Luftgebläses, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und eine zweite Bedingung erfüllt wird, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, und Aktivieren einer Heizvorrichtung in dem Befeuchter, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wenn die Feuchte von Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt, wobei die erste Drehzahl auf der Grundlage eines stöchiometrischen Verhältnisses (Stoichiometric Ratio – SR) variiert wird.
Die ersten Bedingungen können erfüllt werden, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel höher als ein Feuchtigkeitsschwellenwert ist.
Die zweite Bedingung kann erfüllt werden, wenn das Fahrzeug abgebremst wird.
Das Brennstoffzellensteuerverfahren kann ferner umfassen, nach einem Beurteilen, dass sich das Fahrzeug nicht in dem Fahrzustand befindet, Erhöhen der Drehzahl des Luftgebläses von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl und Aktivieren des Luftgebläses, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist.
Eine Berechnung der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann umfassen ein Berechnen der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode unter Verwendung einer Strommenge des Brennstoffzellenstapels und einer chemischen Reaktionszeit in dem Brennstoffzellenstapel.
Eine Berechnung der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann umfassen ein Berechnen der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf unter Verwendung einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels und eines Durchsatzes von abgeführter Luft/Abluft, und der Durchsatz der abgeführten Luft kann unter Verwendung der Drehzahl des Luftgebläses und eines Öffnungswinkels eines Luftdruckregelventils berechnet werden.
Eine Berechnung der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann ferner umfassen ein Berechnen einer Menge von gesättigtem Dampf unter Verwendung eines Abbildes/Speicherabbildes der Verteilung des gesättigten Dampfes gemäß den Temperaturen des Brennstoffzellenstapels und Durchsätzen der abgeführten Luft und Berechnen des Durchsatzes der abgeführten Luft unter Verwendung eines Abbildes/Speicherabbildes von Durchsätzen der abgeführten Luft gemäß den Drehzahlen des Luftgebläses und Öffnungswinkeln des Luftdruckregelventils.
Eine Berechnung der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann ferner umfassen ein Berechnen der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf auf der Grundlage eines Korrekturfaktors der abgeführten Wassermenge basierend auf einem Gradienten des Fahrzeugs.
Eine Berechnung der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann umfassen ein Berechnen der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Zahl/Anzahl von Operationen/Arbeitsgängen eines Ablassventils, einer Betriebszeit des Ablassventils und eines Ablassdrucks/Austrittsdrucks.
Eine Berechnung der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Anzahl von Operationen des Ablassventils, der Betriebszeit des Ablassventils und des Ablassdrucks kann ferner umfassen ein Berechnen der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung eines Abbildes von Ausbringungsmengen von Wasser an der Anode gemäß den Anzahlen von Operationen des Ablassventils, Betriebszeiten des Ablassventils und Ablassdrücken.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium vorgesehen, um ein Programm zum Ausführen des oben beschriebenen Brennstoffzellensteuerverfahrens aufzuzeichnen.
In noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brennstoffzellensteuervorrichtung eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, um Informationen über einen Brennstoffzellenstapel und Zustandsinformationen eines Fahrzeugs zu empfangen, einen Speicher, der eingerichtet ist, um von der Kommunikationseinheit empfangene Informationen zu speichern, und eine Steuerung (Controller), die eingerichtet ist, um eine Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode zu berechnen, um die Feuchte/Feuchtigkeit von Luft in dem Brennstoffzellenstapel zu beurteilen, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet, und um die Drehzahl (RPM – U/min) eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl zu erhöhen, und das Luftgebläse zu aktivieren, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und zumindest eine zweite Bedingung erfüllt wird, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, oder um eine Heizvorrichtung in dem Befeuchter zu aktivieren, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt, wobei die erste Drehzahl auf der Grundlage eines stöchiometrischen Verhältnisses (Stoichiometric Ratio – SR) variiert wird.
Die Steuerung kann beurteilen, dass die ersten Bedingungen erfüllt werden, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel höher als ein Feuchtigkeitsschwellenwert ist.
Die Steuerung kann beurteilen, dass die zweite Bedingung erfüllt wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird.
Wenn sich das Fahrzeug nicht in einem Fahrzustand befindet, kann die Steuerung die Drehzahl des Luftgebläses von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl erhöhen und das Luftgebläse aktivieren, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist.
Die Steuerung kann die Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode unter Verwendung einer Strommenge des Brennstoffzellenstapels und einer chemischen Reaktionszeit in dem Brennstoffzellenstapel berechnen.
Die Steuerung kann die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf unter Verwendung einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels und eines Durchsatzes von abgeführter Luft berechnen und den Durchsatz der abgeführten Luft unter Verwendung der Drehzahl des Luftgebläses und eines Öffnungswinkels eines Luftdruckregelventils berechnen.
Die Steuerung kann eine Menge von gesättigtem Dampf unter Verwendung eines Abbildes einer Verteilung des gesättigten Dampfes gemäß den Temperaturen des Brennstoffzellenstapels und Durchsätzen der abgeführten Luft berechnen und den Durchsatz der abgeführten Luft unter Verwendung eines Abbildes von Durchsätzen der abgeführten Luft gemäß den Drehzahlen des Luftgebläses und Öffnungswinkeln des Luftdruckregelventils berechnen.
Die Steuerung kann die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf auf der Grundlage eines Korrekturfaktors der abgeführten Wassermenge basierend auf einem Gradienten des Fahrzeugs berechnen.
Die Steuerung kann die Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Anzahl von Operationen eines Ablassventils, einer Betriebszeit des Ablassventils und eines Ablassdrucks berechnen.
Die Steuerung kann die Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung eines Abbildes von Ausbringungsmengen von Wasser an der Anode gemäß den Anzahlen von Operationen des Ablassventils, Betriebszeiten des Ablassventils und Ablassdrücken berechnen.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind, und dazu vorgesehen sind, um einer weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung bereitzustellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die umfasst sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und enthalten sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, stellen Ausführungsform(en) der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, um den Grundsatz der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht, die ein Überlaufen darstellt, das durch übermäßig angesammeltes/angestautes Wasser innerhalb eines Befeuchters in jeweiligen Situationen in einem herkömmlichen Brennstoffzellensystem verursacht wird;
2 eine Ansicht, die eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung aufgrund eines Überlaufens darstellen, das in dem herkömmlichen Brennstoffzellensystem von 1 auftritt;
3 ein Flussdiagramm, das ein Brennstoffzellensteuerverfahren durch Schätzung einer Wassermenge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das ein Brennstoffzellensteuerverfahren durch Schätzung einer Wassermenge gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu 3 näher darstellt;
5 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Schätzen einer Wassermenge innerhalb eines Befeuchters gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 ein Blockdiagramm, das eine Brennstoffzellensteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente. In der Beschreibung, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben ist, werden das Wort ”aufweisen/umfassen” und Variationen wie ”aufweist/umfasst” oder ”aufweisend/umfassend” derart verstanden, dass dies die Einbeziehung der genannten Elemente aber nicht der Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen bedeutet. Darüber hinaus bedeuten die Begriffe ”...Einheit”, ”...-er”, ”...-or” und ”...Modul”, die in der Beschreibung beschrieben werden, Einheiten zum Verarbeiten von zumindest einer Funktion und Operation, und können durch Hardware-Komponenten oder Software-Komponenten und Kombinationen derselben realisiert/implementiert werden.
Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
Die vorliegende Erfindung stellt bereit ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine Wassermenge berechnen können, die in einem Befeuchter innerhalb eines Brennstoffzellensystems angesammelt wird, während die Feuchte von Luft eines Brennstoffzellenstapels richtig beibehalten wird, und somit eine in einer Brennstoffzellenreaktion erzeugte Wassermenge verwenden oder entfernen, um so die Energieerzeugungseffizienz des Brennstoffzellensystems zu erhöhen.
Vor der ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden Probleme, die durch in einem herkömmlichen Brennstoffzellensystem angesammeltes Wasser verursacht werden, unter Bezugnahme auf 1 bis 2 beschrieben und dann werden ein Brennstoffzellensteuerverfahren und eine Brennstoffzellensteuervorrichtung durch Schätzung einer Wassermenge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben.
1 zeigt eine Ansicht, die ein Überlaufen darstellt, das durch übermäßig angesammeltes/angestautes Wasser innerhalb eines Befeuchters in jeweiligen Situationen in einem herkömmlichen Brennstoffzellensystem verursacht wird, und 2 zeigt eine Ansicht, die eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung aufgrund eines Überlaufens in dem herkömmlichen Brennstoffzellensystem von 1 darstellt.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Brennstoffzellensystem einen mit einem Stapel verbunden Befeuchter 100 und ein Luftgebläse umfassen. Das Luftgebläse dient dazu, um Luft an den Stapel zuzuführen, und die Feuchte/Feuchtigkeit der an den Stapel zugeführten Luft wird durch den zwischen dem Luftgebläse und dem Stapel angebrachten Befeuchter in geeigneter Weise eingestellt/angepasst.
Das Luftgebläse kann Drehzahlen (Umdrehungen pro Minute – U/Min – RPM) gemäß einem Gasverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff ändern und somit eine Menge von an eine Kathode zugeführter Luft variieren, um so in geeigneter Weise eine elektrochemische Reaktion in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Das heißt, die Drehzahl (RPM – U/min) des Luftgebläses nimmt fortlaufend gemäß einem stöchiometrischen Verhältnis (Stoichiometric Ratio – SR) der Luft in Abhängigkeit von einer gegebenen Situation zu und ab.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Befeuchter ein Befeuchter vom passiven Typ, der in einer Mantelseite angesammeltes/akkumuliertes Wasser in die Luft verdampft und die durch den Dampf befeuchtete Luft an den Stapel liefert.
In Operation S110 von 1 wird Wasser, das durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff an einer Kathode des Brennstoffzellenstapels erzeugt wird, an der Mantelseite des Befeuchters angesammelt.
Sowohl in einem allgemeinen Fahrzustand als auch einem Zustand mit konstantem Strom, der als ein Zustand bekannt ist, der für eine Befeuchtung von Vorteil ist (ein Fahrzustand ohne plötzliche Beschleunigung), kann eine Ansammlung einer übermäßigen Menge an erzeugtem Wasser auftreten.
In Operation S120 von 1, nachdem ein Brennstoffzellenfahrzeug mit dem Brennstoffzellensystem für eine bestimmte Zeit geparkt ist, absorbieren die Rohrseiten Wasser von der Mantelseite des Befeuchters.
Danach kann in Operation S130 von 1, wenn das Luftgebläse Luft an den Stapel zuführt, das Wasser an der Rohrseite in den Stapel eingeleitet werden.
In Operation S130 von 1 kann nämlich ein Überlaufen auftreten, bei dem Wasser an der Mantelseite absorbiert wird durch die Rohrseite, die als ein Luftströmungsweg in Richtung des Stapels dient, unter der Bedingung, dass erzeugtes Wasser, das in dem Befeuchter übermäßig angesammelt wird, nicht entfernt wird, wodurch, wenn das Luftgebläse betrieben wird, das Wasser in den Stapel eingeleitet wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eines der typischen Probleme, die durch ein Überlaufen verursacht werden, eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung.
Die plötzliche Abnahme der Zellenspannung bezieht sich auf eine plötzliche Verringerung der Leistung, die von einigen einer Mehrzahl von Elementarzellen abgegeben wird, und eine solche plötzliche Abnahme der Zellenspannung tritt aufgrund von in den Stapel eingeführtem Wasser auf, wenn das Luftgebläse betrieben wird.
Das heißt, das erzeugte Wasser, das an der Mantelseite des Befeuchters angesammelt wird, wird durch die Rohrseite eine bestimmte Zeit später nach einem Fahren für eine lange Zeit (2–4 Stunden) ohne plötzliche Beschleunigung absorbiert, und danach, wenn das an der Rohrseite akkumulierte und gesammelte Wasser vorübergehend in den Stapel im Anfangsstadium des Fahrens eingeleitet wird, tritt ein Überlaufen an Zellen an dem Luftgebläse auf und somit kann eine plötzliche Strombegrenzung erfolgen. Ein solches Überlaufen kann die Fahrbarkeit des Fahrzeugs verringern und einen negativen Einfluss auf die Haltbarkeit des Stapels haben.
Ferner, wenn durch die Rohrseite absorbiertes Wasser an der Mantelseite in dem Befeuchter bei kaltem Wetter gefriert (z. B. bei Winterbedingungen), kann eine Hohlfasermembran aufgrund der Volumenausdehnung verformt werden, und die als der Luftströmungsweg in Richtung des Stapels dienende Rohrseite kann durch das Gefrieren des Wassers verschlossen werden, wodurch eine Lufteinleitung in den Brennstoffzellenstapel verhindert wird und die Ausgangsleistung verringert wird.
In herkömmlichen Brennstoffzellensystemen ist eine Technologie, bei der in einem Befeuchter angesammeltes Wasser (erzeugtes Wasser) berücksichtigt wird, nicht bekannt, aber eine CSD-(Cold Shut Down)Technologie wird verwendet, bei der ein Luftgebläse betrieben wird, um Luft bei einer bestimmten Drehzahl (U/min – RPM) für eine bestimmte Zeit oder mehr zu blasen/fördern, um so zu verhindern, dass Wasser in einem Stapel (übrig gebliebenes Wasser) gefriert (zum Gewährleisten der Kaltstartverbesserung), wenn ein Starten eines Fahrzeugs im Winter ausgeschaltet ist.
Jedoch, wenn eine CSD-Technologie angewendet wird, nimmt unter einer abgeführten Menge (Ausbringungsmenge) von erzeugtem Wasser das Wasser in dem Stapel nur weniger als 10% ein und das in dem Befeuchter angesammelte Wasser nimmt 90% oder mehr ein. Ferner, um die Erzeugung von durch das Luftgebläse erzeugten Geräuschen zu reduzieren, werden Maßnahmen zum Vermeiden einer CSD-Technologie berücksichtigt, aber es gibt keine andere Möglichkeit, sofern nicht das Gefrieren von erzeugtem Wasser in dem Befeuchter überwunden ist. Außerdem unterscheiden sich die Tendenzen der Ansammlung der Wassermenge in dem Stapel und der Wassermenge in dem Befeuchter und es besteht immer noch eine Möglichkeit eines Gefrierens von Wasser in dem Befeuchter im Winter aufgrund einer Anwendung der herkömmlichen CSD-Technologie auf der Grundlage der Wassermenge in dem Stapel.
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung bereit ein Brennstoffzellensteuerverfahren und eine Brennstoffzellensteuervorrichtung durch Schätzung einer Wassermenge, wobei eine Wassermenge in einem Befeuchter anstatt einer Wassermenge in einem Stapel geschätzt wird und Wasser, das durch eine elektrochemische Reaktion einer Brennstoffzelle erzeugt wird, verwendet wird, um die Feuchte der an den Stapel zugeführten Luft durch eine Heizvorrichtung einzustellen, oder übermäßig angesammeltes Wasser wird durch ein Luftgebläse mit einer hohen Drehzahl (U/min – RPM) gemäß der geschätzten Wassermenge in dem Befeuchter entfernt.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Brennstoffzellensteuerverfahren durch Schätzung einer Wassermenge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine Brennstoffzellensteuervorrichtung berechnet eine Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Wassererzeugungsmenge an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge von Wasser an einer Anode (Operation S310).
Eine Wassermenge in dem Befeuchter kann durch eine Wassererzeugungsmenge an der Kathode der Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Wasserausbringungsmenge an der Anode bestimmt werden.
An der Kathode treffen durch eine Elektrolytmembran zugeführte Protonen und durch eine Bipolarplatte übertragene Elektronen auf Sauerstoff in der an die Kathode durch ein Luftgebläse zugeführten Luft und somit wird Wasser erzeugt. Demzufolge wird eine Wassererzeugungsmenge an der Kathode berücksichtigt, wenn eine Wassermenge in dem Befeuchter berechnet wird.
Eine Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf wird als eine Wassermenge berücksichtigt, die von der Wassermenge in dem Befeuchter abgeführt wird.
Eine Wasserausbringungsmenge an der Anode wird verwendet, um das Wasser zu berücksichtigen, das an der Kathode erzeugt wird, bewegt sich zu der Anode durch die Elektrolytmembran und wird dann von der Anode abgeführt. Das von der Anode abgeführte Wasser kann in einem Wasserabscheider durch einen Ablauf gespeichert und durch ein Ablassventil abgeführt/ausgetragen werden.
Ein Verfahren zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilt unter Verwendung von Zustandsinformationen des Fahrzeugs, ob sich ein Brennstoffzellenfahrzeug in einem Fahrzustand befindet (Operation S320).
Wenn sich das Fahrzeug nicht in dem Fahrzustand befindet, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung von CSD eine bestimmte Menge oder mehr ist, kann die Drehzahl des Luftgebläses erhöht werden, um Wasser nach außen abzuführen.
Jedoch ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung in dem Befeuchter oder das Luftgebläse zu betreiben, um so eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung zu verhindern, die aufgrund der Wassermenge in dem Befeuchter erzeugt wird, während gleichzeitig die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel in geeigneter Weise eingestellt wird, auch wenn das Fahrzeug gefahren wird.
Die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilt die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel, wenn sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet (Operation S330).
In einer elektrochemischen Reaktion, die in dem Stapel auftritt, sollten Protonen durch eine Polymermembran wandern/hindurchgehen, wobei die Membranpermeabilität von Protonen durch eine Funktion eines Wassergehaltes bestimmt wird, und um eine Brennstoffzelle in geeigneter Weise zu betreiben/steuern, sollte die Polymermembran feucht gehalten werden.
Wenn die Reaktionsgase trocken sind, wird die gesamte Wassermenge, die durch die Reaktion erzeugt wird, zum Befeuchten von Luft verwendet, und somit läuft die Polymermembran trocken. Im Gegensatz dazu, wenn die Membran übermäßig feucht ist, werden Poren einer Gasdiffusionsschicht (nachstehend als ”GDL” bezeichnet”) verstopft und die Reaktionsgase können mit einem Katalysator möglicherweise nicht in Kontakt kommen. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, den richtigen Wassergehalt der Membran aufrechtzuerhalten.
Als ein Ergebnis der Beurteilung der Feuchte/Feuchtigkeit von Luft in dem Brennstoffzellenstapel, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter in einer Situation groß ist, in der eine ordnungsgemäße Feuchte in dem Brennstoffzellenstapel nicht beibehalten wird (in einem trockenen Zustand), wird Wasser in dem Befeuchter durch eine Heizvorrichtung verdampft, und wenn die Wassermenge in dem Befeuchter in einer Situation groß ist, in der eine ordnungsgemäße Feuchte in dem Brennstoffzellenstapel beibehalten wird, wird Wasser nach außen durch das Luftgebläse mit einer hohen Drehzahl abgeführt, wodurch die ordnungsgemäße Feuchte beibehalten wird.
Wenn die Feuchte von Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, erhöht die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Drehzahl des Luftgebläses und aktiviert dann das Luftgebläse, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und eine zweite Bedingung/zweite Bedingungen erfüllt wird/werden (Operation S340).
Die ersten Bedingungen (d. h., ob Luft in dem Brennstoffzellenstapel trocken ist und ob Luft in dem Brennstoffzellenstapel trocken oder feucht ist) kann auf der Grundlage eines Feuchtigkeitsschwellenwerts beurteilt werden. Wenn die Luft in dem Brennstoffzellenstapel nicht trocken ist, können die ersten Bedingungen erfüllt werden.
Die zweite(n) Bedingung(en) (z. B. ob das Fahrzeug abgebremst wird) kann/können erfüllt werden, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, wodurch die regenerative Bremsenergie vom Bremsen genutzt wird, um die Drehzahl des Luftgebläses zu erhöhen.
Wenn Luft in dem Brennstoffzellenstapel eine korrekte/geeignete Feuchte aufweist, können die ersten Bedingungen erfüllt werden, und wenn die ersten Bedingungen erfüllt werden und die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist, wird es beurteilt, dass eine Menge an angesammelten Wasser groß ist, die Drehzahl des Luftgebläses wird von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl erhöht und dann wird das Luftgebläse aktiviert, und somit wird angesammeltes Wasser nach außen abgeführt.
Hierbei ist die erste Drehzahl eine Drehzahl des Luftgebläses basierend auf einem SR der Luft, einer Fahrzeuggeschwindigkeit usw., um eine in dem Brennstoffzellenstapel auftretende elektrochemische Reaktion ordnungsgemäß zu aktivieren, und die zweite Drehzahl ist eine höhere Drehzahl als die erste Drehzahl, um so das Wasser in dem Befeuchter nach außen abzuführen.
Hierbei, wenn das Fahrzeug gebremst wird, kann die zweite Bedingung erfüllt werden, und das Luftgebläse kann mit der von der ersten Drehzahl angehobenen zweiten Drehzahl unter Verwendung der regenerativen Bremsenergie, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug gebremst wird, aktiviert werden.
Die Brennstoffzellensteuervorrichtung kann unter Verwendung von Zustandsinformationen des Fahrzeugs beurteilen, ob das Fahrzeug gebremst wird. Die Zustandsinformationen können Geschwindigkeitsinformationen und Getriebeinformationen des Fahrzeugs usw. umfassen. Jedoch kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung möglicherweise nicht beurteilen, ob das Fahrzeug gebremst wird, aber kann Informationen darüber, ob das Fahrzeug gebremst wird, von einer externen Vorrichtung empfangen.
Wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt, aktiviert die Brennstoffzellensteuervorrichtung eine innere Heizvorrichtung des Befeuchters, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist (Operation S350).
Wenn die Luft in dem Brennstoffzellenstapel trocken ist und somit die ersten Bedingungen nicht erfüllt, und es beurteilt wird, dass Wasser in dem Befeuchter übermäßig angesammelt wird, aktiviert die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Heizvorrichtung in dem Befeuchter und veranlasst somit eine Verdampfung des Wassers in dem Befeuchter.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Brennstoffzellensteuerverfahren durch Schätzung einer Wassermenge gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu 3 näher darstellt.
Unter Bezugnahme auf 4 schätzt eine Brennstoffzellensteuervorrichtung eine Wassermenge in einem Befeuchter (erzeugtes Wasser) (Operation S410). Wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, berechnet die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung einer Wassererzeugungsmenge an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Wasserausbringungsmenge an einer Anode.
Die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilt, ob sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand oder in einem geparkten Zustand befindet, unter Verwendung von Zustandsinformationen eines Brennstoffzellenfahrzeugs (Operation S420).
Wenn sich das Fahrzeug in einem geparkten Zustand befindet, kann eine CSD-Technologie, bei der ein Luftgebläse aktiviert wird, um zu verhindern, dass Wasser in dem Brennstoffzellenstapel gefriert, angewendet werden. Darüber hinaus wird beurteilt, ob sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, um das in dem Befeuchter übermäßig angesammelte Wasser zu verwenden oder zu entfernen, indem das Luftgebläse oder eine Heizvorrichtung in dem Befeuchter aktiviert wird, auch in dem Fahrzustand des Fahrzeugs getrennt von dem Parkzustand des Fahrzeugs.
Wenn sich das Fahrzeug nicht in dem Fahrzustand befindet (Nein von Operation S420), beurteilt die Brennstoffzellensteuervorrichtung, ob die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist (Operation S421).
Wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert in dem geparkten Zustand ist, wird an der Mantelseite des Befeuchters angesammeltes Wasser durch die Rohrseite absorbiert und somit kann eine plötzliche Abnahme der Zellenspannung auftreten, wenn das Fahrzeug gestartet wird, und demzufolge erhöht die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Drehzahl eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl und aktiviert das Luftgebläse bei der zweiten Drehzahl, um Wasser in dem Befeuchter nach außen abzuführen (Operation S422).
Die Zustandsinformationen des Fahrzeugs können umfassen Geschwindigkeitsinformationen und Getriebeinformationen des Fahrzeugs usw., und die Brennstoffzellensteuervorrichtung kann auf der Grundlage der Zustandsinformationen beurteilen, ob sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand oder in dem geparkten Zustand befindet.
Wenn sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, beurteilt die Brennstoffzellensteuervorrichtung, ob die Feuchte von Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt (Operation S430).
Die Luft in dem Brennstoffzellenstapel sollte eine Feuchte beibehalten, die eine ordnungsgemäße elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle ermöglicht. Demzufolge kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilen, ob Luft in dem Brennstoffzellenstapel trocken oder feucht ist, indem beurteilt wird, ob die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel höher als ein Feuchtigkeitsschwellenwert ist.
Ferner kann eine in dem Brennstoffzellensystem montierte Stapeldiagnosevorrichtung beurteilen, ob Luft in dem Stapel trocken/feucht ist und ein Ergebnis der Beurteilung an die Brennstoffzellensteuervorrichtung übertragen.
Wenn die Feuchte von Luft in dem Stapel niedriger als der Feuchtigkeitsschwellenwert ist und somit die ersten Bedingungen erfüllt (Ja von Operation S430), beurteilt die Brennstoffzellensteuervorrichtung, dass die Luft trocken ist und beurteilt, ob die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist (Operation S431). Wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der zweite Schwellenwert ist (Ja von Operation S431), kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Heizvorrichtung in dem Befeuchter aktivieren, um eine Verdampfung des Wassers in dem Befeuchter zu veranlassen, um die Wassermenge in dem Befeuchter zu reduzieren und um die Feuchte der Luft in dem Stapel aufgrund der Verdampfung zu erhöhen (Operation S432).
Wenn die Feuchte der Luft in dem Stapel höher als der Feuchtigkeitsschwellenwert ist und somit die ersten Bedingungen nicht erfüllt (Nein von Operation S430), kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilen, dass die Luft in dem Stapel eine korrekte Feuchte aufweist, um eine elektrochemische Reaktion in dem Stapel zu aktivieren.
Wenn die Feuchte der Luft in dem Stapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt und die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist (Ja von Operation S440), kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Drehzahl des Luftgebläses erhöhen und dann das Luftgebläse aktivieren, um das Wasser in dem Befeuchter nach außen abzuführen (Operation S442).
Hierbei kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung beurteilen, ob sich das Fahrzeug in dem gebremsten Zustand befindet (Ja von Operation S441) und die Drehzahl des Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl unter Verwendung von regenerativer Bremsenergie zu erhöhen, die in dem gebremsten Zustand erzeugt wird (Operation S442).
5 zeigt eine Ansicht, die ein Verfahren zum Schätzen einer Wassermenge innerhalb eines Befeuchters gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 5 umfassen Faktoren zum Schätzen der Wassermenge in dem Befeuchter: eine Wassererzeugungsmenge an einer Kathode einer Brennstoffzelle, eine Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und eine Wasserausbringungsmenge an einer Anode.
Die Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode kann bestimmt werden durch eine Strommenge (I) eines Brennstoffzellenstapels und einer chemischen Reaktionszeit.
Die Wassererzeugungsmenge an der Kathode (Wassererzeugung_Kathode, W_PRD) durch eine chemische Reaktion kann berechnet werden durch Gleichung 1 unten (Operation S510).
[Gleichung 1]
Zum Beispiel, wenn die Anzahl von Zellen 434 beträgt, eine Strommenge (I) des Brennstoffzellenstapels 100 A beträgt, ein Korrekturfaktor (α) gemäß den Formen des Stapels und des Befeuchters 0,75 beträgt und eine chemische Reaktionszeit eine Sekunde beträgt, können auf der Grundlage von Gleichung 1 3 g Wasser erzeugt werden.
Die Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode kann bestimmt werden durch die Anzahl von Operationen eines Ablassventils, eines Ablassdrucks und einer Ablasszeit (Operation S520).
Die Wasserausbringungsmenge an der Anode wird verwendet, um das Wasser zu berücksichtigen, das an der Kathode erzeugt wird, bewegt sich zu der Anode durch eine Elektrolytmembran und wird dann von der Anode abgeführt. Das von der Anode abgeführte Wasser kann in einem Wasserabscheider durch einen Ablauf gespeichert werden und durch das Ablassventil abgeführt werden,
Der Ablass kann dazu dienen, um das von der Anode abgeführte Wasser auszutragen/zu entleeren und das Wasser in dem Wasserabscheider zu speichern, und die Wasserausbringungsmenge an der Anode kann gemäß der Anzahl von Operationen des Ablassventils, der Betriebszeit des Ventils und des Ablassdrucks erhöht werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung die Wasserausbringungsmenge an der Anode unter Verwendung eines Abbildes von Wasserausbringungsmengen an der Anode gemäß den Anzahlen von Operationen des Ablassventils, Betriebszeiten des Ventils und Ablassdrücken von Operation S520 berechnen.
Das Abbild der Wasserausbringungsmengen an der Anode kann in einem Speicher der Brennstoffzellensteuervorrichtung gespeichert werden und die Wassermenge, die von der Anode an den Befeuchter durch den Ablauf abgeführt wird, kann unter Verwendung des Abbilds der Wasserausbringungsmengen an der Anode erfasst werden.
Die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf kann bestimmt werden durch eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels und eines Durchsatzes der abgeführten Luft (Operation S530).
Die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf kann berücksichtigt werden als eine Wassermenge, die von der Wassermenge in dem Befeuchter abgeführt wird.
Informationen über die Temperatur des Brennstoffzellenstapels können von einem Temperatursensor empfangen werden und der Durchsatz der abgeführten Luft kann unter Verwendung der Drehzahl des Luftgebläses und des Öffnungswinkels eines Luftdruckregelventils berechnet werden (Operation S540).
Die Brennstoffzellensteuervorrichtung kann die Menge von gesättigtem Dampf unter Verwendung eines Abbildes einer Verteilung von gesättigtem Dampf (d. h., Menge von gesättigtem Dampf) gemäß den Temperaturen des Brennstoffzellenstapels und Durchsätzen der abgeführten Luft von Operation S530 berechnen.
Ferner kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung den Durchsatz der abgeführten Luft unter Verwendung eines Abbildes von Durchsätzen der abgeführten Luft gemäß den Drehzahlen des Luftgebläses und Öffnungswinkeln des Luftdruckregelventils von Operation S540 berechnen.
Die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf kann auf der Grundlage eines Korrekturfaktors der abgeführten Wassermenge/Wasserausbringungsmenge basierend auf einem Gradienten eines Fahrzeugs berechnet werden (Operation S550).
Der Grund für dies ist, dass die Wassermenge, die nach außen durch das Luftgebläse abgeführt wird, gemäß dem Gradienten variiert, und ein G-Sensor zum Messen des Gradienten kann ein Gyrosensor sein.
6 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Brennstoffzellensteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 6 kann die Brennstoffzellensteuervorrichtung 600 eine Kommunikationseinheit 610, eine Steuerung 620 und einen Speicher 630 umfassen.
Die in 6 gezeigten Elemente sind nicht wesentlich und die Brennstoffzellensteuervorrichtung 600 kann eine größere Anzahl von Elementen oder eine kleinere Anzahl von Elementen umfassen.
Im Folgenden werden die oben beschriebenen Elemente im Detail beschrieben.
Die Kommunikationseinheit 610 empfängt Informationen über eine Brennstoffzellenstapel, um eine Wassermenge in dem Befeuchter zu berechnen, und Zustandsinformationen eines Fahrzeugs, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu beurteilen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der empfängt die Kommunikationseinheit 610 Informationen, die für die Brennstoffzellensteuervorrichtung notwendig sind, um die Wassermenge in dem Befeuchter zu berechnen, von einer Mehrzahl von Sensoren und überträgt Steuersignale zum Steuern einer Aktivierung einer Heizvorrichtung in dem Befeuchter und eines Luftgebläses.
Die Steuerung 620 kann eine Datenverarbeitung und -Berechnung zum Steuern/Regeln des gesamten Betriebs der Brennstoffzellensteuervorrichtung 600 ausführen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel berechnet die Steuerung 620 die Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge von Wasser an einer Anode, beurteilt die Feuchte von Luft in dem Brennstoffzellenstapel, wenn sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, und erhöht die Drehzahl des Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl und aktiviert dann das Luftgebläse, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und eine zweite Bedingung erfüllt wird, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, oder aktiviert eine Heizvorrichtung in dem Befeuchter, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt.
Der Speicher 630 ist ein allgemeiner/gewöhnlicher Raum- und/oder Speicherbereich zum Speichern eines bestimmten Programmcodes, um den gesamten Betrieb der Brennstoffzellensteuervorrichtung 600 und einer Daten-Eingabe/Ausgabe zu steuern, wenn ein Betrieb durch den Programmcode ausgeführt wird. Der Speicher 630 ist als ein elektrisch löschbarer und programmierbarer Nurlesespeicher (electrically erasable und programmable read only memory – EEPROM), ein Flashspeicher (flash memory – FM) oder eine Festplatte vorgesehen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung speichert der Speicher 630 die Zustandsinformationen des Fahrzeugs und ein Abbild/Speicherabbild von Ausbringungsmengen von Wasser an einer Anode, ein Abbild von Mengen von gesättigtem Dampf und ein Abbild von Durchsätzen von abgeführter Luft, die verwendet werden, um die Wassermenge in dem Befeuchter zu berechnen.
Das Verfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann als ein computerablauffähiges Program implementiert werden und in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert werden. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann eines aus einem ROM, einem RAM, einer CD-ROM, einem Magnetband, einer Diskette, einer optischen Datenspeichervorrichtung usw. sein. Ferner kann das computerlesbare Aufzeichnungsmedium in der Form einer Trägerwelle (beispielsweise eine Übertragung über das Internet) realisiert werden.
Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auf durch ein Netzwerk verbundene Computersysteme verteilt werden und als Code, der durch Computer in einer verteilten Weise lesbar ist, gespeichert und ausgeführt werden. Ferner können funktionelle Programme, Codes und Codesegmente zum Implementieren des oben beschriebenen Verfahrens von Programmierern auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsformen gehören, leicht abgeleitet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, haben ein Brennstoffzellensteuerverfahren und eine Brennstoffzellensteuervorrichtung durch Schätzung einer Wassermenge gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Wirkungen.
Zunächst schätzen das Brennstoffzellensteuerverfahren und die Brennstoffzellensteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Wassermenge in einem Befeuchter und entfernen/beseitigen unnötiges Wasser (erzeugtes Wasser), wodurch ein Verschließen eines Luftströmungsweges (der Rohrseite) des Befeuchters aufgrund eines Gefrierens von Wasser beim Parken im Winter oder physische Schäden an dem Befeuchter verhindert werden.
Zweitens beseitigen das Brennstoffzellensteuerverfahren und die Brennstoffzellensteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung übermäßig angesammeltes Wasser, wodurch ein Überlaufen aufgrund von Wasser in dem Befeuchter verhindert wird, wenn ein Fahrzeug nach einem Parken für eine lange Zeit gefahren wird (in dem Befeuchter übermäßig angesammeltes Wasser wird nicht entfernt und Wasser an der Mantelseite wird in die Rohrseite des Befeuchters absorbiert und somit in einen Brennstoffzellenstapel während des Blasens/Förderns von Luft eingeleitet).
Drittens erhöhen das Brennstoffzellensteuerverfahren und die Brennstoffzellensteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Drehzahl eines Luftgebläses bei einer Bremszeit, wenn eine Ableitung von Wasser in dem Befeuchter beim Fahren erforderlich ist, um so eine Erzeugung von Geräuschen und eine Wahrnehmung eines Unterschiedes beim Fahren zu minimieren, und verwenden insbesondere regenerative Bremsenergie, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz erwartet wird.
Viertens schätzen das Brennstoffzellensteuerverfahren und die Brennstoffzellensteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Wassermenge in dem Befeuchter, beurteilen die Feuchte der Luft in einem in dem Fahrzeug montierten Brennstoffzellenstapel und verhindern eine Verringerung der Befeuchtungsleistung des Brennstoffzellenfahrzeugs, die durch angesammeltes Wasser (erzeugtes Wasser) verursacht wird, unter Verwendung einer Heizvorrichtung in dem Befeuchter, falls es beurteilt wird, dass die Luft in dem Brennstoffzellenstapel für eine Reaktion der Brennstoffzelle nicht geeignet ist (in einem trockenen Zustand), wodurch die Leistung und die Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels verbessert werden.
Fünftens schätzen das Brennstoffzellensteuerverfahren und die Brennstoffzellensteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung von Informationen von Sensoren, die in herkömmlichen Fahrzeugen montiert sind, und Abbildungen, die durch Logik und ein Ergebnis eines Fahrzeugtests erlangt werden, wodurch eine Reduzierung der Kosten erreicht wird.
Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen/Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von der Lehre oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Änderungen/Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten fallen.

Claims

Brennstoffzellensteuerverfahren, aufweisend die Schritte zum: Berechnen einer Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an einer Kathode einer Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge von Wasser an einer Anode; Beurteilen der Feuchtigkeit von Luft in dem Brennstoffzellenstapel; und Steuern/Regeln der Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Beurteilen der Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel umfasst: Beurteilen, ob sich ein Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet, unter Verwendung von Zustandsinformationen des Fahrzeugs; und Beurteilen der Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel nach einem Beurteilen, dass sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zum Steuern/Regeln der Wassermenge in dem Befeuchter umfasst: Wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, Erhöhen einer Drehzahl (RPM – U/min) eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl und Aktivieren des Luftgebläses, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und zumindest eine zweite Bedingung erfüllt wird; und wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt, Aktivieren einer Heizvorrichtung in dem Befeuchter, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei die erste Drehzahl auf der Grundlage eines stöchiometrischen Verhältnisses (Stoichiometric Ratio – SR) variiert.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Bedingung erfüllt wird, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel höher als ein Feuchtigkeitsschwellenwert ist.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Bedingung erfüllt wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 2, ferner aufweisend die Schritte zum: nach einem Beurteilen, dass sich das Fahrzeug nicht in dem Fahrzustand befindet, Erhöhen der Drehzahl des Luftgebläses von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl und Aktivieren des Luftgebläses, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter umfasst: Berechnen der Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle unter Verwendung einer derzeitigen Wassermenge in dem Brennstoffzellenstapel und einer chemischen Reaktionszeit in dem Brennstoffzellenstapel.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter umfasst: Berechnen der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf unter Verwendung einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels und eines Durchsatzes von abgeführter Luft, wobei der Durchsatz der abgeführten Luft unter Verwendung der Drehzahl des Luftgebläses und eines Öffnungswinkels eines Luftdruckregelventils berechnet wird.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter ferner umfasst: Berechnen einer Menge von gesättigtem Dampf unter Verwendung eines Abbildes/Speicherabbildes der Verteilung des gesättigten Dampfes gemäß den Temperaturen des Brennstoffzellenstapels und Durchsätzen der abgeführten Luft; und Berechnen des Durchsatzes der abgeführten Luft unter Verwendung eines Abbildes/Speicherabbildes von Durchsätzen der abgeführten Luft gemäß den Drehzahlen des Luftgebläses und Öffnungswinkeln des Luftdruckregelventils.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter ferner umfasst: Berechnen der Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf auf der Grundlage eines Korrekturfaktors der abgeführten Wassermenge basierend auf einem Gradienten des Fahrzeugs.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt zum Berechnen der Wassermenge in dem Befeuchter umfasst: Berechnen der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Zahl/Anzahl von Operationen/Arbeitsgängen eines Ablassventils, einer Betriebszeit des Ablassventils und eines Ablassdrucks/Austrittsdrucks.
Brennstoffzellensteuerverfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Berechnen der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Anzahl von Operationen des Ablassventils, der Betriebszeit des Ablassventils und des Ablassdrucks ferner umfasst: Berechnen der Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung eines Abbildes von Ausbringungsmengen von Wasser an der Anode gemäß den Anzahlen von Operationen des Ablassventils, Betriebszeiten des Ablassventils und Ablassdrücken.
Brennstoffzellensteuervorrichtung, aufweisend: eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, um Informationen über einen Brennstoffzellenstapel und Zustandsinformationen eines Fahrzeugs zu empfangen; einen Speicher, der eingerichtet ist, um von der Kommunikationseinheit empfangene Informationen zu speichern; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um eine Wassermenge in einem Befeuchter unter Verwendung einer Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode der Brennstoffzelle, einer Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf und einer Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode zu berechnen, um die Feuchte von Luft in dem Brennstoffzellenstapel zu beurteilen, und um die Wassermenge in dem Befeuchter unter Verwendung der Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel zu steuern/regeln.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel beurteilt, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet, und die Drehzahl (RPM – U/min) eines Luftgebläses von einer ersten Drehzahl zu einer zweiten Drehzahl erhöht und das Luftgebläse aktiviert, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein erster Schwellenwert ist und zumindest eine zweite Bedingung erfüllt wird, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel erste Bedingungen erfüllt, oder eine Heizvorrichtung in dem Befeuchter aktiviert, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel die ersten Bedingungen nicht erfüllt, wobei die erste Drehzahl auf der Grundlage eines stöchiometrischen Verhältnisses (Stoichiometric Ratio – SR) variiert wird.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung beurteilt, dass die ersten Bedingungen erfüllt werden, wenn die Feuchte der Luft in dem Brennstoffzellenstapel höher als ein Feuchtigkeitsschwellenwert ist.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung beurteilt, dass die zweite Bedingung erfüllt wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei, wenn sich das Fahrzeug nicht in einem Fahrzustand befindet, die Steuerung die Drehzahl des Luftgebläses von der ersten Drehzahl zu der zweiten Drehzahl erhöht und das Luftgebläse aktiviert, wenn die Wassermenge in dem Befeuchter größer als der erste Schwellenwert ist.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung die Erzeugungsmenge von Wasser an der Kathode unter Verwendung einer Strommenge des Brennstoffzellenstapels und einer chemischen Reaktionszeit in dem Brennstoffzellenstapel berechnet.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung: die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf unter Verwendung einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels und eines Durchsatzes von abgeführter Luft berechnet; und den Durchsatz der abgeführten Luft unter Verwendung der Drehzahl des Luftgebläses und eines Öffnungswinkels eines Luftdruckregelventils berechnet.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung die Ausbringungsmenge von gesättigtem Dampf auf der Grundlage eines Korrekturfaktors der abgeführten Wassermenge basierend auf einem Gradienten des Fahrzeugs berechnet.
Brennstoffzellensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung die Ausbringungsmenge von Wasser an der Anode unter Verwendung der Anzahl von Operationen eines Ablassventils, einer Betriebszeit des Ablassventils und eines Ablassdrucks berechnet.