DE-102019125074-B4 - Brennstoffzellensystem

Abstract

Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine erste Brennstoffzelle (4a) und eine zweite Brennstoffzelle (4b); eine erste Spülvorrichtung (14a) und eine zweite Spülvorrichtung (14b), die die erste Brennstoffzelle (4a) und die zweite Brennstoffzelle (4b) unabhängig voneinander spülen kann, wobei die erste Spülvorrichtung (14a) ein erster Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die erste Brennstoffzelle (4a) liefert und die zweite Spülvorrichtung (14b) ein zweiter Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die zweite Brennstoffzelle (4a) liefert; und eine Steuervorrichtung (2), die konfiguriert ist, um die erste und zweite Spülvorrichtung (14a, 14b; 29a, 29b; 26a, 26b) zu steuern, wobei die Steuervorrichtung (2) konfiguriert ist, um eine Drehzahl der ersten Spülvorrichtung (14a) und eine Drehzahl der zweiten Spülvorrichtung (14b) zu steuern, dass diese zueinander gleich sind, eine Spülzeit der ersten Brennstoffzelle (4a) zu steuern, dass diese kürzer ist als eine Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle (4b), und das Spülen der ersten Brennstoffzelle (4a) in einem Zeitraum zu starten und abzuschließen, in dem das Spülen der zweiten Brennstoffzelle (4b) durchgeführt wird, wobei ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der zweiten Brennstoffzelle (4b) kleiner ist als ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der ersten Brennstoffzelle (4a), die erste Brennstoffzelle (4a) und die zweite Brennstoffzelle (4b) gespült werden, wenn ein Zündungszustand des Brennstoffzellensystems in einen AUS-Zustand geändert wird, und die Steuervorrichtung (2) konfiguriert ist, um die erste Brennstoffzelle (4a) mit einer Menge an verbrauchter elektrischer Leistung zu spülen, die kleiner ist als eine Menge an elektrischer Leistung, die durch das Spülen der zweiten Brennstoffzelle (4b) verbraucht wird.

Inventors

• Tomohiko Kaneko
• Masayuki Ito
• Hideyuki Kumei

Assignees

• TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20190918

Priority Date

20181102

Claims (5)

1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine erste Brennstoffzelle (4a) und eine zweite Brennstoffzelle (4b); eine erste Spülvorrichtung (14a) und eine zweite Spülvorrichtung (14b), die die erste Brennstoffzelle (4a) und die zweite Brennstoffzelle (4b) unabhängig voneinander spülen kann, wobei die erste Spülvorrichtung (14a) ein erster Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die erste Brennstoffzelle (4a) liefert und die zweite Spülvorrichtung (14b) ein zweiter Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die zweite Brennstoffzelle (4a) liefert; und eine Steuervorrichtung (2), die konfiguriert ist, um die erste und zweite Spülvorrichtung (14a, 14b; 29a, 29b; 26a, 26b) zu steuern, wobei die Steuervorrichtung (2) konfiguriert ist, um eine Drehzahl der ersten Spülvorrichtung (14a) und eine Drehzahl der zweiten Spülvorrichtung (14b) zu steuern, dass diese zueinander gleich sind, eine Spülzeit der ersten Brennstoffzelle (4a) zu steuern, dass diese kürzer ist als eine Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle (4b), und das Spülen der ersten Brennstoffzelle (4a) in einem Zeitraum zu starten und abzuschließen, in dem das Spülen der zweiten Brennstoffzelle (4b) durchgeführt wird, wobei ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der zweiten Brennstoffzelle (4b) kleiner ist als ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der ersten Brennstoffzelle (4a), die erste Brennstoffzelle (4a) und die zweite Brennstoffzelle (4b) gespült werden, wenn ein Zündungszustand des Brennstoffzellensystems in einen AUS-Zustand geändert wird, und die Steuervorrichtung (2) konfiguriert ist, um die erste Brennstoffzelle (4a) mit einer Menge an verbrauchter elektrischer Leistung zu spülen, die kleiner ist als eine Menge an elektrischer Leistung, die durch das Spülen der zweiten Brennstoffzelle (4b) verbraucht wird.
2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuervorrichtung (2) konfiguriert ist, um die erste Brennstoffzelle (4a) und die zweite Brennstoffzelle (4b) so zu spülen, dass sich eine Spülzeit der ersten Brennstoffzelle (4a) und eine Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle (4b) zumindest teilweise überlappen.
3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2 , ferner aufweisend: eine dritte Brennstoffzelle (4c) mit einem Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung, das größer ist als das Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der zweiten Brennstoffzelle (4b), wobei die erste und zweite Spülvorrichtung (14a, 14b) die erste Brennstoffzelle (4a), die zweite Brennstoffzelle (4b) und die dritte Brennstoffzelle (4c) unabhängig voneinander spülen kann, und die Steuervorrichtung (2) nicht konfiguriert ist, um die dritte Brennstoffzelle (4c) zu spülen.
4. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei jede von der ersten Brennstoffzelle (4a) und der zweiten Brennstoffzelle (4b) mit einer Mehrzahl von einzelnen Zellen ausgestattet ist, ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung jeder der einzelnen Zellen ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines Stromerzeugungsbereichs einer jeden einzelnen Zelle und einer Elektrodendicke einer jeden einzelnen Zelle miteinander erhalten wird, das Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der ersten Brennstoffzelle (4a) eine Summe von Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der Mehrzahl der einzelnen Zellen ist, mit denen die erste Brennstoffzelle (4a) ausgestattet ist, und das Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der zweiten Brennstoffzelle (4b) eine Summe von Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung der Mehrzahl der einzelnen Zellen ist, mit denen die zweite Brennstoffzelle (4b) ausgestattet ist.
5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle (4b) eine Zeitspanne ist, in der das Ablassen von Wasser aus einem Kathodenströmungskanal der zweiten Brennstoffzelle (4b) abgeschlossen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem. 2. Beschreibung des Standes der Technik Im Stand der Technik ist bekannt, eine Brennstoffzelle zu spülen, um das in der Brennstoffzelle verbleibende flüssige Wasser abzulassen. So werden beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung JP 2005 - 276 529 A eine oder einige einer Mehrzahl von Brennstoffzellen in einem System, das mit der Mehrzahl der Brennstoffzellen ausgestattet ist, gespült (siehe JP 2005 - 276 529 A). Ein Brennstoffzellensystem, aufweisend eine Sekundärbatterie, erste und zweite Brennstoffzellen sowie eine erste und zweite Spülvorrichtung, die eingerichtet sind, jeweils die erste und die zweite Brennstoffzelle zu spülen, ist Gegenstand der DE 10 2019 123 049 A1. Eine Steuervorrichtung ist eingerichtet, einen ersten Spülprozess durchzuführen, bei dem die erste Brennstoffzelle gespült wird, indem die erste Spülvorrichtung unter Verwendung von geladener Leistung der Sekundärbatterie angetrieben wird, wenn sich die erste und die zweite Brennstoffzelle in einem Zustand angehaltener Leistungserzeugung befinden, und einen zweiten Spülprozess durchzuführen, bei dem die zweite Brennstoffzelle gespült wird, indem die zweite Spülvorrichtung unter Verwendung von erzeugter Leistung der ersten Brennstoffzelle angetrieben wird, wenn sich die erste Brennstoffzelle in einem Leistungserzeugungszustand befindet und sich die zweite Brennstoffzelle in dem Zustand angehaltener Leistungserzeugung befindet, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den ersten Spülprozess durchzuführen und dann den zweiten Spülprozess durchzuführen, wenn eine Zündung eingeschaltet wird. KURZFASSUNG DER ERFINDUNG Die Menge an elektrischer Leistung, die durch ein solches Spülen verbraucht wird, soll klein sein, aber es ist auch notwendig, durch das Spülen ausreichend Wasser aus den Brennstoffzellen abzuführen. Die Erfindung schafft ein Brennstoffzellensystem, das Wasser aus zumindest einer von einer Mehrzahl von Brennstoffzellen ausreichend abführen kann, während es einen Anstieg der Menge an elektrischer Leistung, die durch das Spülen verbraucht wird, unterdrückt. Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem. Dieses Brennstoffzellensystem ist ausgestattet mit einer ersten Brennstoffzelle, einer zweiten Brennstoffzelle, einer ersten Spülvorrichtung und einer zweiten Spülvorrichtung, die die erste Brennstoffzelle und die zweite Brennstoffzelle unabhängig voneinander spülen kann, wobei die erste Spülvorrichtung ein erster Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die erste Brennstoffzelle liefert und die zweite Spülvorrichtung ein zweiter Luftkompressor ist, der sauerstoffhaltige Luft als Kathodengas an die zweite Brennstoffzelle (4a) liefert, und einer Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um die erste und zweite Spülvorrichtung zu steuern. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um eine Drehzahl der ersten Spülvorrichtung und eine Drehzahl der zweiten Spülvorrichtung zu steuern, dass diese zueinander gleich sind, eine Spülzeit der ersten Brennstoffzelle zu steuern, dass diese kürzer ist als eine Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle, und das Spülen der ersten Brennstoffzelle in einem Zeitraum zu starten und abzuschließen, in dem das Spülen der zweiten Brennstoffzelle durchgeführt wird, Ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung bzw. Stromerzeugungsvolumen der zweiten Brennstoffzelle ist kleiner als ein Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung bzw. Stromerzeugungsvolumen der ersten Brennstoffzelle. Die erste Brennstoffzelle und die zweite Brennstoffzelle werden gespült, wenn ein Zündungszustand des Brennstoffzellensystems in einen AUS-Zustand geändert wird, und die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um die erste Brennstoffzelle mit einer Menge an verbrauchter elektrischer Leistung zu spülen, die kleiner ist als eine Menge an elektrischer Leistung, die durch das Spülen der zweiten Brennstoffzelle verbraucht wird. Die in der Brennstoffzelle verbleibende Menge an flüssigem Wasser nimmt mit abnehmendem Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung ab. Daher ist die Menge an elektrischer Leistung, die benötigt wird, um durch das Spülen ausreichend Wasser abzuführen, in der zweiten Brennstoffzelle, deren Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung bzw. Stromerzeugungsvolumen klein ist, geringer als bei der ersten Brennstoffzelle, deren Erzeugungsvolumen von elektrischer Leistung bzw. Stromerzeugungsvolumen groß ist. Dementsprechend kann Wasser aus der zweiten Brennstoffzelle mit einer geringen Menge an verbrauchter elektrischer Leistung bzw. einem geringem Stromverbrauch ausreichend abgelassen werden, indem die zweite Brennstoffzelle gespült wird. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um die erste Brennstoffzelle und die zweite Brennstoffzelle so zu spülen, dass sich eine Spülzeit der ersten Brennstoffzelle und eine Spülzeit der zweiten Brennstoffzelle zumindest