(57)【要約】【課題】燃料電池システムのアノードサブシステム内の水素ガスの濃度推定値が、妥当な水素ガス濃度の所定の閾値内にあるか否かを判定し、閾値内にない場合は、推定値を補正するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】前記方法は、仮想センサから水素ガス濃度センサ値を得るステップと、ガス濃度推定モデルを使用して、水素ガス濃度推定値を計算するステップと、を含む。前記方法は、推定値とセンサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップと、大きい場合は、推定値をセンサ値により近づけるために、アノード排気ガスを抜き取る延長ブリードイベントを起こすステップと、も含む。前記方法は、複数回の延長ブリードによって推定値とセンサ値とが収斂しない場合は、診断を設定するステップも含む。【選択図】  図２
2017069193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックのアノード内の水素ガスの推定値であるガス濃度推定値を補正するための方法であって、前記方法は、
仮想センサから水素ガス濃度センサ値を得るステップと、
既存のガス濃度推定モデルを使用して、前記水素ガス濃度推定値を計算するステップと、
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップと、
前記推定値と前記センサ値との間の前記差が前記少なくとも１つの閾値よりも大きい場合は、前記推定値を前記センサ値により近づけるために、アノード排気ガスを抜き取る延長ブリードイベントを起こすステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記延長ブリードイベントの後に、前記推定値と前記センサ値との間の差が前記少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップを繰り返し、大きくない場合は、カウンタを増加させるステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カウンタが増加させられた後に、前記カウンタのカウント値がカウント閾値よりも大きいか否かを判定し、大きくない場合は、前記延長ブリードイベントを再び起こすステップを更に備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記カウント値が前記カウント閾値よりも大きい場合は、診断上の問題を報告するステップを更に備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップは、前記センサ値から前記推定値を引いた値が第１の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値から前記センサ値を引いた値が第２の閾値よりも大きいか否かを判定するステップであって、前記第１及び第２の閾値は異なる、ステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップの前に、前記センサ値が妥当であるか否かを判定するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記センサ値が妥当でない場合は、前回の延長ブリードイベントからの経過時間が、所定の閾値よりも大きいか否かを判定するステップを更に備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記経過時間が前記閾値よりも大きい場合は、前記延長ブリードイベントを起こすステップを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
燃料電池スタックのアノード内の水素ガスの推定値であるガス濃度推定値を補正するための方法であって、前記方法は、
仮想センサから水素ガス濃度センサ値を得るステップと、
既存のガス濃度推定モデルを使用して、前記水素ガス濃度推定値を計算するステップと、
前記センサ値から前記推定値を引いた値が第１の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値から前記センサ値を引いた値が第２の閾値よりも大きいか否かを判定するステップであって、前記第１及び第２の閾値は異なる、ステップと、
前記センサ値から前記推定値を引いた値が前記第１の閾値よりも大きい場合、又は前記推定値から前記センサ値を引いた値が前記第２の閾値よりも大きい場合は、前記推定値を前記センサ値により近づけるために、アノード排気ガスを抜き取る延長ブリードイベントを起こすステップと、
前記延長ブリードイベントの後に、前記センサ値から前記推定値を引いた値が前記第１の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値から前記センサ値を引いた値が前記第２の閾値よりも大きいか否かを判定するステップを繰り返し、大きくない場合は、カウンタを増加させるステップと、
前記カウンタが増加させられた後に、前記カウンタのカウント値がカウント閾値よりも大きいか否かを判定し、大きくない場合は、前記延長ブリードイベントを再び起こすステップと、
前記カウント値が前記カウント閾値よりも大きい場合は、診断上の問題を報告するステップと
を備える方法。
【請求項１０】
前記センサ値から前記推定値を引いた値が第１の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値から前記センサ値を引いた値が第２の閾値よりも大きいか否かを判定するステップの前に、前記センサ値が妥当であるか否かを判定するステップを更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサ値が妥当でない場合は、前回の延長ブリードイベントからの経過時間が、所定の閾値よりも大きいか否かを判定するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記経過時間が前記閾値よりも大きい場合は、前記延長ブリードイベントを起こすステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
燃料電池スタックのアノード内の水素ガスの推定値であるガス濃度推定値を補正するためのシステムであって、前記システムは、
仮想センサから水素ガス濃度センサ値を得る手段と、
既存のガス濃度推定モデルを使用して、前記水素ガス濃度推定値を計算する手段と、
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定する手段と、
前記推定値と前記センサ値との間の前記差が前記少なくとも１つの閾値よりも大きい場合は、前記推定値を前記センサ値により近づけるために、アノード排気ガスを抜き取る延長ブリードイベントを起こす手段と
を備えるシステム。
【請求項１４】
前記推定値と前記センサ値との間の差が前記少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かの判定を繰り返し、大きくない場合は、カウンタを増加させる手段を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カウンタが増加させられた後に、前記カウンタのカウント値がカウント閾値よりも大きいか否かを判定し、大きくない場合は、前記延長ブリードイベントを再び起こす手段を更に備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記カウント値が前記カウント閾値よりも大きい場合は、診断上の問題を報告する手段を更に備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定することは、前記センサ値から前記推定値を引いた値が第１の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値から前記センサ値を引いた値が第２の閾値よりも大きいか否かを判定することを含み、前記第１及び第２の閾値は異なる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記推定値と前記センサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定する前に、前記センサ値が妥当であるか否かを判定する手段を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記センサ値が妥当でない場合は、前回の延長ブリードイベントからの経過時間が、所定の閾値よりも大きいか否かを判定する手段を更に備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記経過時間が前記閾値よりも大きい場合は、前記延長ブリードイベントを起こす手段を更に備える、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して、燃料スタックのアノード中の水素ガスの推定の妥当性を確認するためのシステム及び方法に関し、より詳細には、燃料電池スタックのアノード中の水素ガスの推定の妥当性を確認し、誤差が認められれば推定を補正するシステム及び方法に関し、当該方法は、水素ガス仮想センサからの測定値とガス濃度推定モデルを使用して求められた水素ガスの推定とを比較するステップを含む。
【背景技術】
【０００２】
[0002]水素燃料電池は、その間に電解質を挟んだアノードとカソードとを含む電気化学的装置である。アノードは水素ガスを受け取り、カソードは酸素又は空気を受け取る。水素ガスは、アノードで解離して、自由な水素プロトンと電子とを生成する。水素プロトンはカソードへと電解質を通過する。アノードからの電子は電解質を通過することができず、従って、負荷を介して導かれ仕事を行ってからカソードに送られる。プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）は、車両用の一般的な燃料電池の種類であり、概して、ペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン導通膜を含む。アノード及びカソードは、典型的には、炭素粒子に担持されてイオノマーと混合された微細に分割された触媒粒子、通常はプラチナ（Ｐｔ）、を含み、触媒混合物は、膜の両側に堆積する。アノード触媒混合物とカソード触媒混合物と膜との組合せが、膜電極接合体（ＭＥＡ）を形成する。
【０００３】
[0003]典型的には、いくつかの燃料電池が、燃料電池スタック内で、所望の電力を生成するために組み合わされる。燃料電池スタックは、典型的には、スタック内のいくつかのＭＥＡの間に位置する一連の流れ場又はバイポーラ板を含み、バイポーラ板とＭＥＡとは２つの端板の間に位置する。バイポーラ板は、スタック内の隣接する燃料電池に対してアノード側とカソード側とを含む。それぞれのＭＥＡへアノード反応ガスが流れることを可能にするアノードガス流路が、バイポーラ板のアノード側に設けられる。それぞれのＭＥＡへカソード反応ガスが流れることを可能にするカソードガス流路が、バイポーラ板のカソード側に設けられる。一方の端板はアノードガス流路を含み、他方の端板はカソードガス流路を含む。バイポーラ板及び端板は、ステンレス鋼又は導電複合材料などの導電材料で作られる。端板は、燃料電池によって生成された電気をスタック外へ導通する。バイポーラ板は、冷却流体が流れる流路も含む。
【０００４】
[0004]多くの燃料電池システム制御アルゴリズムは、例えば燃料電池スタックの安定性を維持するため、システムの正常な起動／終了シーケンスを促進するため、システムが稼働していないときにアノード側の水素を維持するために水素ガス噴射イベントを開始するためなど様々な目的で、燃料電池システムのアノードサブシステム内の水素ガスの濃度を知ることを必要とする。水素などの特定のガスの濃度を測定するために、ガス濃度センサを、アノードの排出部など燃料電池システム内の戦略的な位置に設けることは可能である。しかしながら、燃料電池システムの高温で湿潤な環境においてこれらの種類のセンサが正確なガスの推定を得るためには、センサは非常に高価であり、また完全に信頼できるものでもなく、それらを自動車の燃料電池システムへの適用は非効率的なものになる。
【０００５】
[0005]燃料電池のＭＥＡは、透過性を有し、従って、空気中の窒素がスタックのカソード側から通過して、スタックのアノード側に集まることを可能にする。これはしばしば窒素クロスオーバーと呼ばれる。アノード側の圧力がカソード側の圧力よりもわずかに大きくなり得るとしても、カソード側の部分圧力が、空気に膜を通過させるであろう。燃料電池スタックのアノード側の窒素は水素を希釈し、窒素濃度が５０％などの一定の百分率を超えて増加すると、スタック内の燃料電池は水素不足になり得る。燃料電池が水素不足になると、燃料電池スタックは適切な電力を生成することに失敗し、燃料電池スタックの電極に損傷を被ることがある。従って、当技術分野では、スタックのアノード側から窒素を取り除くために燃料電池スタックのアノード排気ガス排出ラインにブリード弁を設けることが知られている。燃料電池システム制御アルゴリズムは、アノードにおける望ましい最小水素ガス濃度を特定し、ガス濃度がその閾値を下回ったときにブリード弁を開く。この閾値は、スタックの安定性に基づく。
【０００６】
[0006]当技術分野において、アノード側又はアノードサブシステムのブリードをいつ行うかを決定するために、燃料電池スタックのアノード側における窒素及び他のガスのモル分率をモデルを用いて推定することが知られている。例えば、水素、窒素、酸素、水蒸気などを、アノード流れ場、アノード配管、カソード流れ場、カソードヘッダ及び配管などの燃料電池システムの様々な容量部において推定するためのガス濃度推定（ｇａｓ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）（ＧＣＥ）モデルが知られている。本発明の譲受人に譲渡され、本明細書に参照によって組み込まれる、２０１２年６月５日にＳａｌｖａｄｏｒらに対して発行された米国特許第８，１９５，４０７号は、この目的のための一つの例示的なＧＣＥモデルについて説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８，１９５，４０７号
【特許文献２】米国特許第７，３２０，８４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
[0007]これらの種類のＧＣＥモデルは、ＧＣＥモデルが提供する特定のガスの推定が比較的不正確になり得るような燃料電池システムの多くの稼働条件の影響を受けやすいことが示されている。更には、燃料電池膜などの燃料電池システム内の部品の故障及び部品の劣化もまた、モデル推定において誤差を生じさせ得る。アノード窒素モル分率推定が実際の窒素モル分率よりも著しく大きい場合は、燃料電池システムは必要とされるよりも多くのアノードガスを脱気又はブリードし、すなわち、水素燃料を浪費してしまう。アノード窒素モル分率推定が実際の窒素モル分率よりも著しく小さい場合は、システムは十分なアノードガスを脱気せず、燃料電池の反応物質を不足させてしまうかもしれず、これは燃料電池スタックの電極を損傷させ得る。更に、現在の燃料電池システムのプロセスは、水素ガス推定が不正確だと判定されても、水素ガス推定の補正ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0008]本発明は、燃料電池システムのアノードサブシステム内の水素ガスの濃度推定値が、妥当な水素ガス濃度の所定の閾値内にあるか否かを判定し、閾値内にない場合は、推定値を補正するためのシステム及び方法を開示し、説明する。前記方法は、仮想センサから水素ガス濃度センサ値を得るステップと、ガス濃度推定モデルを使用して、水素ガス濃度推定値を計算するステップと、を含む。前記方法は、推定値とセンサ値との間の差が少なくとも１つの閾値よりも大きいか否かを判定するステップと、大きい場合は、推定値をセンサ値により近づけるために、アノード排気ガスを抜き取る延長ブリードイベントを起こすステップと、も含む。前記方法は、複数回の延長ブリードによって推定値とセンサ値とが収斂しない場合は、診断を設定するステップも含む。
【００１０】
[0009]本発明の更なる特徴は、付随する図面と併せて、下記の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0010]燃料電池システムの単純化された概略ブロック図である。
【図２】[0011]ガス濃度推定モデルに基づく燃料電池システムのアノードサブシステム内の水素ガスの推定が正確であるか否かを判定し、正確でない場合は、推定を補正するプロセスを示すフローチャート図である。
【図３】[0012]横軸に時間をとり、燃料電池スタックのアノード内の推定された水素ガス濃度及びアノード内の実際の水素ガス濃度の両方と、ブリード弁開放イベントとを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0013]燃料電池スタックのアノードサブシステム内の水素ガスの推定が正確であるか否かを判定するためのシステム及び方法に関する本発明の実施形態についての下記の記述は、本質的に単なる例示であり、決して本発明又はその適用及び使用を限定することを意図するものではない。
【００１３】
[0014]図１は、燃料電池スタック１２を含む燃料電池システム１０の概略ブロック図である。圧縮機１４は、空気流を、カソード流入空気を加湿する水蒸気搬送（ｗａｔｅｒ  ｖａｐｏｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）（ＷＶＴ）ユニット１８を介して、カソード流入ライン１６の燃料電池スタック１２のカソード側に供給する。カソード排気ガスは、スタック１２からカソード排気ガスライン２０に排出され、カソード排気ガスライン２０は、カソード流入空気を加湿する水蒸気を加えるために、カソード排気ガスをＷＶＴユニット１８に向けて送る。燃料電池システム１０は、アノード流入ライン２８の燃料電池スタック１２のアノード側に制御された量の水素ガスを噴射する噴射器２６に水素ガスを供給する、典型的には高圧タンクである水素燃料源２４も含む。特に図示されていないが、当業者は、噴射器２６に適した圧力の高圧水素ガスを燃料源２４から供給するために、様々な圧力調整器、制御弁、遮断弁などが設けられることを理解するであろう。噴射器２６は、本明細書で説明される目的に適した任意の噴射器でよい。一例としては、本願の譲受人に譲渡され、本明細書に参照によって組み込まれる、２００８年１月２２日に発行され、「Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｊｅｃｔｏｒ／Ｅｊｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された米国特許第７，３２０，８４０号において説明される噴射器／放出器がある。
【００１４】
[0015]アノード流出排出ガスは、燃料電池スタック１２のアノード側からアノード排出ライン３０に排出され、ブリード弁３２に供給される。上述のように、燃料電池スタック１２のカソード側からの窒素クロスオーバーは、スタック１２のアノード側の水素ガスを希釈し、燃料電池スタックの性能に影響を与える。従って、アノードサブシステム内の窒素の量を減らすために、アノードサブシステムからのアノード流出ガスを定期的に抜き取ることが必要である。システム１０が、通常の非ブリードモードで稼働しているとき、ブリード弁３２は、アノード流出ガスが再循環ライン３６に供給される位置にあり、再循環ライン３６は、アノードガスを噴射器２６へと再循環させて噴射器２６を放出器として機能させ、再循環された水素ガスをスタック１２のアノード流入部へ戻す。スタック１２のアノード側の窒素を減らすためにブリードが命令されると、ブリード弁３２は、アノード流出ガスをライン２０のカソード排気ガスと合流させるバイパスライン３４へアノード流出ガスを送るように設定され、ライン２０において水素ガスは環境に適したレベルまで希釈される。
【００１５】
[0016]システム１０は、燃料電池システム１０のアノードサブシステム内の水素ガス濃度を測定する仮想水素ガスセンサ４０も含む。測定された水素ガス濃度は、本明細書において述べられるガス濃度比較及び推定を行う制御器３８に提供される。詳細に後述されるように、本発明は、ガス濃度推定（ＧＣＥ）モデルが燃料電池システム１０のアノードサブシステム内の水素ガス濃度の正確な推定を提供しているか否かを、推定を仮想水素ガスセンサ４０からの測定値と比較することで判定するためのシステム及び方法を提案し、推定と測定値とが所定の閾値を超えてずれる場合は、次いで、システム及び方法は、水素ガス推定を補正するためにブリードを指令する。システム及び方法はまた、カウンタを設定し、ずれイベントの回数が所定の閾値を超える場合は、診断障害コードを生成する。
【００１６】
[0017]既知のＧＣＥモデルは、アノード及びカソードサブシステム内の水素ガス濃度を、燃料電池システムが取り得る全ての状態において判定する。これを達成するために、モデルは、燃料電池システムの稼働モードに基づいてその機能を変更する必要がある。ＧＣＥモデルは、排出バルブを介してアノードサブシステムから出るアノード排気の推定流量に基づいてアノード水素ガス濃度を調節する。モデルは、電気化学的水素消費量及び燃料電池スタック材料の老朽化によって変化し得る燃料電池膜を通過するガス浸透も明らかにする。ＧＣＥモデルは、水素ガス濃度を、アノード及びカソードのフローストリーム内の個々のガスのモル分率に変換し、水素濃度センサからの測定情報に対するモデル推定精度を分析するために使用され得る。ガス濃度推定は、完全にモデルベースであり、ガス濃度推定を統合エラーの可能性を有するオープンループモデルとする、直接的又は間接的なフィードバック情報を含まない。
【００１７】
[0018]図２は、ＧＣＥモデルを使用して燃料電池システム１０のアノードサブシステム内の水素ガスの推定を特定するガス濃度推定値が正確であるか否かを判定し、正確でない場合は推定値を補正するための、制御器３８内のアルゴリズムによって実行されるプロセスを示したフローチャート図６０である。アルゴリズムは、ボックス６２で始まり、ボックス６４において、水素ガス濃度センサから水素ガス測定値を得る。上述のように、水素ガス濃度センサは典型的には高価で、燃料電池システムが稼働する湿潤な環境の結果として信頼性が低いため、水素ガス濃度センサは、概して、車両の燃料電池システム内には設けられない。本明細書において言及される水素濃度センサは、ＧＣＥモデルとは別個の他の既知のプロセス又はアルゴリズムによって水素ガス濃度測定値を得る仮想センサ４０であり得、オンライン又はオフラインの実際の水素ガス濃度センサであり得る。
【００１８】
[0019]一実施形態において、仮想センサ４０は、燃料電池スタック１２の電圧測定に基づいて水素ガス濃度を測定し、各ブリードイベントに設けられる。従って、仮想センサ４０によって提供される測定は、常に妥当な測定として得ることができるわけではない。従って、判定ダイヤモンド６６において、アルゴリズムは、燃料電池システム１０の稼働条件に基づいて、仮想センサ４０が妥当な測定を提供しているか否かを判定し、妥当な測定でない場合は、判定ダイヤモンド６８において、アルゴリズムは、前回の水素ガス濃度推定の補正から経過した時間が、３秒などの所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。前述のように、アルゴリズムは、入手可能な仮想センサ測定値とＧＣＥモデルによって計算された水素ガス濃度推定値との比較を実行し、これらの値が所定の閾値を超えて異なる場合は、アルゴリズムは次いで、モデルによって提供された濃度推定値を補正する。従って、判定ダイヤモンド６８における経過時間は、推定値が前回補正されたときからの時間である。判定ダイヤモンド６８において、経過時間が閾値よりも大きくない場合は、アルゴリズムはボックス７０において何の行動もとらない。
【００１９】
[0020]判定ダイヤモンド６６において、仮想センサ測定値が妥当である場合は、次いで、アルゴリズムは、ボックス７２において、仮想センサ測定値をＧＣＥモデルによって計算された水素ガス濃度推定値と比較し、判定ダイヤモンド７４において、測定値と推定値との間の差が第１の閾値よりも大きいか否か、又は推定値と測定値との間の差が第２の閾値よりも大きいか否かを判定する。第１及び第２の閾値は異なり得る。水素ガス濃度の推定が計測された濃度よりも大きいか小さいかをアルゴリズムが知ることは重要であり、それによってアノードサブシステム内の水素ガスが過多であるか過少であるかの判定がなされ、それに従いブリードイベントを調節する。
【００２０】
[0021]判定ダイヤモンド７４において、センサ測定値が、ＧＣＥモデル推定値よりも第１の閾値分大きくはない場合、又はＧＣＥモデル推定値がセンサ測定値よりも第２の閾値分大きくはない場合は、アルゴリズムは、ボックス７０において何の行動もとらない。判定ダイヤモンド６８において前回の補正から経過した時間が閾値よりも大きい場合、又は判定ダイヤモンド７４において、センサ測定値が推定値よりも第１の閾値分大きい場合、又は判定ダイヤモンド７４において、推定値がセンサ測定値よりも第２の閾値分大きい場合は、アルゴリズムは、ボックス７６において、モデル推定値をセンサ測定値と合致させるために、ブリード弁３２による延長反応ブリードを命じる。ボックス７６における延長ブリードの終了時に、アルゴリズムは、判定ダイヤモンド７４において行ったものと同様に、センサ値と推定値との間の差を再び判定し、これらの差のうちのどちらかがそれぞれの閾値を下回る場合は、アルゴリズムはボックス６２に戻り、再びプロセスを開始する。判定ダイヤモンド７８において、測定値とモデル推定値との間の差が閾値の外にある場合は、ボックス８０において、故障カウンタを１だけ増加させる。アルゴリズムのこの部分は、反応ブリードによってもモデル推定値がより正確にならないような、水素漏れなどのより深刻な問題が燃料電池システム１０にあるか否かを判定するものである。
【００２１】
[0022]ボックス８０においてカウンタが１だけ増加されると、判定ダイヤモンド８２において、アルゴリズムは、総カウント値が４などの所定のカウント閾値よりも大きいか否かを判定し、大きくない場合はボックス７６に戻り、ＧＣＥモデル推定値の補正を再び試みるために別の延長ブリードを実行する。判定ダイヤモンド８２においてカウント値がカウント閾値に達したとすると、これは、モデルに間違った水素推定を示させる他の問題があることを意味し、アルゴリズムは診断障害コードを報告し、ボックス８４においてカウンタをクリアし、次いでアルゴリズムの始まりに戻る。
【００２２】
[0023]図３は、上述のプロセスをグラフで表した図であり、横軸に時間をとっている。グラフ線５０は、ＧＣＥモデルによって求められた水素ガス濃度推定値を表し、グラフ線５２は、仮想センサ４０によって提供された水素ガス濃度測定値を表している。この非限定的な実施形態においては、ブリード弁３２のブリードは、水素ガス濃度推定値が７５％を下回るたびに開始される。これはブリードイベントが発生するときをパルス５６によって示す線５４によって表され、各パルス５６は、ブリード弁３２が開かれることを表す。かくして、図示されるように、水素ガス濃度が７５％まで減少したことをモデルが示すたびに、ブリードアルゴリズムはブリード弁３２を開き、ブリードの結果、アノード内の水素ガスの濃度が増加する。しかしながら、実際の水素ガス濃度は線５２によって示され、それによればブリードイベントは実際には水素濃度が７５％よりも高いときに起こっており、従って燃料を無駄にしている。ここで時間５８に表されるように、モデル推定値と仮想センサ測定値との間の差が一定の誤差より大きく増加すると、上述のアルゴリズムは、パルス４８によって表されるような延長矯正ブリードを起こし、ブリードイベント中にモデル推定値は仮想センサ測定値に向かって移動する。
【００２３】
[0024]当業者にはよく理解されるであろうように、本明細書において本発明を説明するために記述されたいくつかの様々なステップ及びプロセスは、電気的現象を用いてデータを操作及び／又は変換するコンピュータ、プロセッサ又は他の電子計算装置によって実行される動作に言及していることがあり得る。これらのコンピュータ及び電子装置は、コンピュータ又はプロセッサによって実行され得る様々なコード又は実行可能な命令などの実行可能なプログラムを記憶した非一過性のコンピュータ可読媒体などの様々な揮発性及び／又は不揮発性メモリを用いることができ、メモリ及び／又はコンピュータ可読媒体は、全ての形態及び種類のメモリ及び他のコンピュータ可読媒体を含み得る。
【００２４】
[0025]上記の記述は、本発明の単に例示的な実施形態を開示し、説明している。そのような記述と添付の図面及び特許請求の範囲とから、下記の特許請求の範囲において定義される本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正、変形がそこになされ得ることを当業者は容易に理解するであろう。
【符号の説明】
【００２５】
１０  燃料電池システム
１２  燃料電池スタック
１４  圧縮機
１６  カソード流入ライン
１８  水蒸気搬送（ＷＶＴ）ユニット
２０  カソード排気ガスライン
２４  水素燃料源
２６  噴射器
２８  アノード流入ライン
３０  アノード排出ライン
３２  ブリード弁
３４  バイパスライン
３６  再循環ライン
３８  制御器
４０  仮想水素ガスセンサ
４８  パルス
５０  グラフ線
５２  グラフ線
５４  線
５６  パルス
５８  時間
６０  フローチャート図
【図１】
2017069193.tif 000003
【図２】
2017069193.tif 000004
【図３】
2017069193.tif 000005
【外国語明細書】
2017069193000001.pdf