Patent DE-112010005600-B4 (DE)
Title: Brennstoffzellensystem
Inventor: NAGANUMA YOSHIAKI
IPC: H01M8/00
Filed: 2010-05-27
Granted: 2022-01-20
Abstract: Brennstoffzellensystem (100; 100a), aufweisend:eine Brennstoffzelle (10);eine Sekundärbatterie (220), die mit der Brennstoffzelle (10) verbunden ist;ein Oxidationsgaszuführer (32), der konfiguriert ist, um der Brennstoffzelle (10) ein Oxidationsgas zuzuführen, das durch die Brennstoffzelle (10) für eine Leistungserzeugung verwendet werden soll, und der durch die von der Sekundärbatterie (220) zugeführte elektrische Leistung betrieben wird;einen Gaszufuhrströmungsregler (61a), der konfiguriert ist, um eine Gaszufuhrströmungsrate zu regulieren, wobei die Gaszufuhrströmungsrate einer Menge des durch den Oxidationsgaszuführer (32) zugeführten Oxidationsgases entspricht;einen Oxidationsgaszuführweg (54), der angeordnet ist, um den Oxidationsgaszuführer (32) mit der Brennstoffzelle (10) zu verbinden;einen Kathodenabgas-Abgasweg (55), der angeordnet ist, um das Kathodenabgas aus der Brennstoffzelle (10) abzuführen;ein Umgehungsströmungsweg (56), der angeordnet ist, um den Oxidationsgaszuführweg (54) mit dem Kathodenabgas-Abgasweg (55) zu verbinden;einen Strömungsregler (44, 45), der konfiguriert ist, um ein Strömungsverhältnis von einer von einer Brennstoffzelle benötigten Gasströmungsrate zu einer Umgehungsströmungsrate in einer Gesamtströmung des von dem Oxidationsgaszuführer (32) zugeführten Oxidationsgases zu steuern, wobei die Strömungsrate einer von einer Brennstoffzelle benötigten Gasströmungsrate eine Strömungsrate des Oxidationsgases ist, das durch den Oxidationsgaszuführweg (54) zu der Brennstoffzelle (10) strömt, und wobei die Umgehungsströmungsrate eine Strömungsrate des Oxidationsgases ist, das durch den Oxidationsgaszuführweg (54) zu dem Umgehungsströmungsweg (56) strömt;eine Erhalteeinrichtung (221) für eine verfügbare Leistungsabgabe, die konfiguriert ist, um eine verfügbare Menge einer Leistungsabgabe von der Sekundärbatterie (220) zu erhalten; undeinen Betriebs-Controller (61a), der konfiguriert ist, um einen Soll-Stromwert (Iref) und einen Soll-Spannungswert (Vref) der Brennstoffzelle (10) basierend auf einer benötigten Leistungsabgabemenge und einer benötigten Wärmemenge für die Brennstoffzelle (10) einzustellen, und den Strömungsregler (44, 45) so zu steuern, um die von einer Brennstoffzelle benötigte Gasströmungsrate und die Umgehungsströmungsrate zu regulieren, so dass ein Niedereffizienzbetrieb der Brennstoffzelle (10) erreicht wird, wobei die Brennstoffzelle (10) bei einem Betriebspunkt einer niedrigeren Leistungserzeugungseffizienz als einer Leistungserzeugungseffizienz auf einem Strom-Spannungs-Kennlinienverlauf der Brennstoffzelle (10) bei einem Normalbetrieb betrieben wird,wobei der Gaszufuhrströmungsregler (61a) die Gaszufuhrströmungsrate reguliert, um zu bewirken, dass der Oxidationsgaszuführer (32) eine überschüssige Gasströmungsrate zuführt, die so eingestellt ist, dass sie größer als eine von der Brennstoffzelle (10) benötigte Soll-Gasströmungsrate ist, wobei die von der Brennstoffzelle (10) benötigte Soll-Gasströmungsrate die von der Brennstoffzelle (10) benötigte Gasströmungsrate ist, die der Brennstoffzelle (10) zugeführt werden soll, damit der Soll-Stromwert (Iref) erreicht wird, wenn die verfügbare Leistungsabgabemenge von der Sekundärbatterie (220) kleiner als eine minimale Menge einer elektrischen Leistung ist, die der Oxidationsgaszuführer (32) benötigt, um die Gaszufuhrströmungsrate von 0 auf eine voreingestellte Gasströmungsrate innerhalb einer voreingestellte Zeitspanne zu erhöhen, undder Betriebs-Controller (61a) den Strömungsregler (44, 45) so steuert, dass die Umgehungsströmungsrate gleich einer Differenz-Gasströmungsrate zwischen der überschüssigen Gasströmungsrate und der von einer Brennstoffzelle (10) benötigten Soll-Gasströmungsrate ist,wobei der Gaszufuhrströmungsregler (61a) die Gaszufuhrströmungsrate derart reguliert, dass die überschüssige Gasströmungsrate bei einer Verringerung der verfügbaren Leistungsabgabemenge von der Sekundärbatterie (220) ansteigt.