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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Ventilstellung wenigstens eines Ablassventils in einem Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems.
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Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie können beispielsweise auf der Basis von sogenannten PEM-Brennstoffzellen ausgebildet sein und können insbesondere zur Bereitstellung von elektrischer Leistung in Fahrzeugen eingesetzt werden. Die Brennstoffzellensysteme weisen häufig einen sogenannten Anodenkreislauf auf. Dieser Anodenkreislauf verbindet den Eingang einer Anodenseite der Brennstoffzelle mit dem Ausgang der Anodenseite. Dem Anodenkreislauf wird außerdem frischer Brennstoff zugeführt. Dabei kommt der frische Brennstoff in den Bereich des Anodenraums und wird dort lediglich zum Teil umgesetzt. Produktwasser, restlicher Brennstoff und Inertgase, insbesondere Stickstoff, welche durch die Membran in den Anodenraum diffundieren, gelangen über den Anodenkreislauf zurück zum Eingang des Anodenraums, welchem sie zusammen mit frischem Brennstoff wieder zugeführt werden. Dies stellt eine sehr gute Ausnutzung der verfügbaren aktiven Fläche des Anodenraums sicher. Andererseits reichert sich in dem Anodenkreislauf mit der Zeit Wasser und inertes Gas an. Da der Anodenkreislauf typischerweise ein konstantes Volumen aufweist, sinkt dadurch unweigerlich die Wasserstoffkonzentration und die Performance der Brennstoffzelle verschlechtert sich. Es ist daher allgemein bekannt und üblich, über wenigstens ein Ablassventil Wasser und/oder Gas aus dem Bereich des Anodenkreislaufs abzulassen. Dies kann beispielsweise über zwei getrennte Ventile für Flüssigkeit und Gas erfolgen, oder auch über ein gemeinsames Ventil. Das Ablassen von Flüssigkeit und/oder Gas erfolgt dabei beispielsweise zeitabhängig oder auch in Abhängigkeit der Wasserstoffkonzentration oder der Stickstoffkonzentration in dem Anodenkreislauf. Auch andere Auslöser für das Ablassen, beispielsweise die Simulation einer entstandenen Wassermenge oder dergleichen, sind denkbar. Rein beispielhaft soll hinsichtlich eines möglichen Aufbaus auf die
WO 2008/052578 A1 verwiesen werden.
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Insbesondere beim Beenden des Ablassvorgangs, also beim Schließen des Ablassventils, ist es entscheidend, die Ventilstellung des Ablassventils sicher und zuverlässig zu kennen, um nicht zuviel Wasserstoff mit den Inertgasen abzulassen. Zum einen ist dies aus Effizienzgründen wichtig, zum anderen aus Sicherheitsgründen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass es Ventile gibt, welche über eine Lagerückmeldung verfügen. Diese sind jedoch teuer und je nach Prinzip der Lagerückmeldung nicht Immer zu 100% zuverlässig. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Messung der Wasserstoffkonzentration an einer Stelle vorzunehmen, in welche das Gas aus dem Anodenkreislauf abgelassen wird, beispielsweise im Abgas der Brennstoffzelle. Ein solcher zusätzlicher Wasserstoffsensor ist jedoch ebenfalls teuer und in der Praxis nicht zu 100% zuverlässig.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum Erfassen der Ventilstellung wenigstens eines Ablassventils in einem Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems anzugeben, welches einfach und effizient eine kostengünstige Möglichkeit zur sicheren Bestimmung der Ventilstellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelost. Eine alternative Lösung hierzu ist für ein Brennstoffzellensystem, bei welchem der Druck in dem Anodenkreislauf über eine Brennstoffzufuhr durch ein Druckregelventil auf einen vorgegebenen – gegebenenfalls lastabhängigen – Wert geregelt wird, durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren ergeben sich aus den jeweils abhängigen Unteransprüchen. Außerdem ist im Anspruch 10 eine besonders bevorzugte Verwendung für die Verfahren angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 ist es vorgesehen, dass für eine vorgegebene Zeitspanne ein Druckverlauf über der Zeit in dem Anodenkreislauf erfasst wird, wonach die erfasste Druckänderung mit einem Referenzwert verglichen wird, um eine Geöffnet-Stellung oder eine Geschlossen-Stellung des Ablassventils zu erkennen.
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Die Idee der Erfindung besteht darin, den Druck beziehungsweise seine Veränderung über die Zeit, also den Druckgradient, im Anodenkreislauf zu messen und dadurch zu detektieren, ob das Ablassventil offen oder geschlossen ist. Dadurch kann mittels einer einfachen, sehr zuverlässigen und mit zuverlässigen und kostengünstigen Sensoren durchzuführenden Druckmessung die Stellung des Ablassventils erfasst werden. Dies ist entsprechend sicher und einfach möglich.
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Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner vorgesehen, dass die vorgegebene Zeitspanne im Bereich von wenigen Sekunden, vorzugsweise mit weniger als 5 Sekunden, vorgegeben wird. Bereits eine solche kurze Zeitspanne reicht zur Überprüfung aus. Die Überprüfung erfolgt somit sehr schnell und zuverlässig. In idealer Weise erfolgt die Überprüfung so, dass der Druckverlauf während einer konstanten Last, vorzugsweise Nulllast, der Brennstoffzelle erfasst wird. Dies ist besonders bevorzugt, da der Anodendruck in der Regel lastabhängig ist. Da Brennstoffzellensysteme, insbesondere wenn sie in Fahrzeugen eingesetzt werden, normalerweise. eine Batterie beziehungsweise einen elektrischen Energiespeicher besitzen, ist es aufgrund der kurzen Zeitspanne zur Messung von wenigen Sekunden problemlos möglich, einen konstanten Lastpunkt der Brennstoffstelle einzustellen und solange die benötigte Last über den Energiespeicher bereitzustellen. Die Messung beeinträchtigt das Brennstoffzellensystem also nicht.
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In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es außerdem vorgesehen, dass bei erkannter Geöffnet-Stellung des Ablassventils, falls dieses für das Ablassen von Flüssigkeit und anschließend von Gas verwendet wird, durch eine Änderung eines Druckgradienten erfasst wird, ob das Ablassventil noch flüssig oder schon gasförmig durchströmt ist. Bei einem solchen kombinierten Drain/Purge-Ventil, wie es beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist, kann bei erkannter Geöffnet-Stellung des Ablassventils über eine weitere Änderung des Druckwerts, und hier insbesondere des Druckgradienten, also des Druckwerts über der Zeit, erkannt werden, ob noch Flüssigkeit durch das Ablassventil strömt oder bereits Gas. Dies ist zur Ansteuerung der abzulassenden Gasmenge von entscheidender Bedeutung, da neben der reinen Kenntnis über die Geöffnet-Stellung beziehungsweise Geschlossen-Stellung des Ablassventils auch dieser Zeitpunkt eine Rolle spielt, um die abzulassende Gasmenge möglichst exakt beeinflussen zu können.
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Nun ist es ferner so, dass Brennstoffzellensysteme häufig eine Druckregelung im Anodenkreislauf aufweisen, bei welcher der Druck in dem Anodenkreislauf über eine Brennstoffzufuhr durch ein Druckregelventil auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird. Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in einer solchen Ausgestaltung nicht ohne weiteres realisieren. Daher ist es gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass bei einer Druckregelung im Anodenkreislauf diese während der Zeitspanne zur Erfassung des Druckverlaufs ausgesetzt wird und eine Brennstoffzufuhr auf einen konstanten, der jeweiligen Last entsprechenden Wert gesteuert wird. Im günstigsten Fall wird die Brennstoffzufuhr für den Zeitraum der Erfassung sogar durch Schließen des Ventils 7 komplett unterbrochen. Durch die lastabhängige Steuerung der Brennstoffzufuhr während der Zeitspanne zur Erfassung des Druckverlaufs, also einem kurzzeitigen Aussetzen der Druckregelung in dem Anodenkreislauf, wird auch bei derartigen Brennstoffzellensystemen der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Ventilstellung des Ablassventils möglich.
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Alternativ dazu ist es bei einem nebengeordneten Verfahren zum Erfassen der Ventilstellung wenigstens eines Ablassventils in einem Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 daher vorgesehen, dass der bei der jeweiligen Last benötigte Volumenstrom an Brennstoff durch das Druckregelventil ermittelt wird, und dass eine mit dem Durchfluss das Druckregelventil zumindest mittelbar korrespondierende Größe mit dem benötigten Volumenstrom an Brennstoff verglichen wird, wobei auf ein geöffnetes Ablassventil geschlossen wird, wenn der Durchfluss durch das Druckregelventil den bei der jeweiligen Last benötigten Volumenstrom an Brennstoff um mehr als einen vorgegebenen Referenzwert übersteigt. Diese alternative Möglichkeit erlaubt es, ebenso einfach und zuverlässig wie mit dem oben beschriebene Verfahren, die Stellung des Ablassventils anhand einer zumindest mittelbar mit dem Durchfluss durch das Druckregelventil korrespondierenden Größe, insbesondere einem Ansteuersignal für das Druckregelventil, zu ermitteln. Die Druckregelung muss hierfür nicht ausgesetzt werden.
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In beiden erfindungsgemäßen Verfahren können die Referenzwerte in Abhängigkeit des jeweiligen Lastpunkts errechnet werden. Dies ist insbesondere bei lastabhängigen Referenzwerten gegebenenfalls sinnvoll. Hierfür kann eine Simulation des Systems genutzt werden, welche beispielsweise den Verbrauch und/oder den Druck entsprechend vorausberechnet. Wenn die erfindungsgemäßen Verfahren dann unter Nutzung dieser Referenzwerte abweichende Werte feststellen, muss von einem geöffneten Ventil ausgegangen werden.
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Ergänzend oder alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, die Referenzwerte zuvor zu errechnen oder zu messen und diese entsprechend abzuspeichern und für einen der erfindungsgemäßen Verfahren zu verwenden.
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Beide erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen sehr einfach, zuverlässig und kostengünstig die Feststellung, ob das Ablassventil geöffnet ist oder nicht. Sie eignen sich daher insbesondere für Brennstoffzellensysteme, welche in hoher Stückzahl hergestellt werden und deshalb besonders einfach und kostengünstig realisiert werden müssen. Da sie außerdem eine sehr hohe Sicherheit bei der Erfassung des zu ermittelnden Werts gewährleisten, können die erfindungsgemäßen Verfahren dennoch bei Brennstoffzellensystemen eingesetzt werden, an welche hohe Sicherheitsanforderungen zu stellen sind, beispielsweise weil Personen häufig im Bereich dieser Brennstoffzellensysteme sind und explosive oder brennbare Gemische daher in jedem Fall zu vermeiden sind.
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Die beiden zuletzt beschriebenen Aspekte eines einfachen und kostengünstigen Brennstoffzellensystems, welches darüber hinaus sehr sicher ist, prädestinieren die erfindungsgemäßen Verfahren zur Verwendung in einem Brennstoffzellensystem, welches in einem Fahrzeug zur Bereitstellung von elektrischer Leistung, insbesondere von elektrischer Antriebsleistung, genutzt wird. Hier gelten spezielle Anforderungen an die Sicherheit und aufgrund der hohen Stückzahlen sind außerdem sehr einfache und kostengünstige Brennstoffzellensysteme von besonderem Vorteil.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich aus den restlichen jeweils abhängigen Unteransprüchen. Ferner ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eines Brennstoffzellensystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform; und
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2 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform.
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In der Darstellung der 1 ist ein Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem 1, wie es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, zu erkennen. Das Brennstoffzellensystem 1 soll in einem prinzipmäßig angedeuteten Fahrzeug 2 angeordnet sein. Es kann dort elektrische Leistung bereitstellen. Diese kann beispielsweise für Nebenverbraucher oder insbesondere als elektrische Antriebsleistung genutzt werden. Der Kern des Brennstoffzellensystems 1 ist dabei eine Brennstoffzelle 3, welche beispielsweise als PEM-Brennstoffzellenstack ausgebildet sein kann. Die Brennstoffzelle 3 verfügt über einen Kathodenraum 4 und einen Anodenraum 5. Dem Kathodenraum 4 wird in an sich bekannter Weise Luft als Sauerstofflieferant zugeführt, Abluft gelangt aus dem Kathodenraum 4 wieder in die Umgebung. Dieser Vorgang ist an sich bekannt und üblich. Er kann über geeignete Kompressoren, Verdichter, elektrische Turbolader oder dergleichen realisiert werden.
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Dem Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 wird Wasserstoff als Brennstoff aus einem Druckgasspeicher 6 zugeführt. In der Darstellung der 1 gelangt dieser Wasserstoff über ein Dosierventil 7 aus dem Druckgasspeicher 6 in den Bereich des Anodenraums 5. Unverbrauchter Restwasserstoff gelangt über eine Rezirkulationsleitung 8 und eine Rezirkulationsfördereinrichtung 9, welche hier beispielsweise als Wasserstoffgebläse und/oder als Gasstrahlpumpe ausgebildet sein kann, zurück zu dem Anodenraum 5 und wird diesem, vermischt mit frischem Wasserstoff, erneut zugeführt. Dieser Aufbau ist auch als sogenannter Anodenkreislauf bekannt. Im Bereich der Rezirkulationsleitung 8 ist beispielhaft ein Wasserabscheider 10 angeordnet. Dieser steht über ein Ablassventil 11 mit einem Bereich, in welchen Wasser und Gas aus dem Anodenkreislauf abgelassen werden kann, in Verbindung. Dies kann beispielsweise die Zuluft zum Kathodenraum 4 oder auch die Abluft aus dem Kathodenraum 4 sein. Auch andere Bereiche, in die Gas und/oder Wasser abgelassen werden, sind bekannt und denkbar. Da dies für die hier vorliegende Erfindung keine wesentliche Rolle spielt, wurde auf eine nähere Darstellung verzichtet. Alternativ zum kombinierten Ablassventil 11 für Wasser und/oder Gas wäre selbstverständlich auch die Aufteilung auf zwei getrennte Ablassventile und -leitungen denkbar.
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Die Brennstoffzelle 3 stellt, wie bereits erwähnt, elektrische Leistung zur Verfügung. Sie ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu einem elektrischen Energiespeicher 12, beispielsweise einer Speicherbatterie, einer Kondensatorbank oder einer Kombination hiervon, ausgebildet. Im Anschluss daran befindet sich eine Leistungselektronik 13, über welche die elektrische Leistung in ein prinzipmäßig angedeutetes Bordnetz 14 eingespeist wird.
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Nun ist es so, dass sich in an sich bekannter Art und Weise in dem Anodenkreislauf des Brennstoffzellensystems 1 mit der Zeit Inertgase ansammeln, insbesondere Stickstoff, welcher durch die Membranen vom Kathodenraum 4 in den Anodenraum 5 diffundiert ist. Außerdem sammelt sich Wasser an, welches typischerweise in den Wasserabscheider 10 abgeschieden wird. Um die Wasserstoffkonzentration in dem Anodenkreislauf auf einem für die Funktionalität der Brennstoffzelle 3 geeigneten Niveau zu halten, ist es notwendig, die Inertgase und/oder das Wasser gelegentlich abzulassen. Hierfür ist das bereits erwähnte Ablassventil 11 vorgesehen. Das Ablassen kann dabei von Zeit zu Zeit, in Abhängigkeit der Wasserstoff- und/oder der Stickstoffkonzentration oder durch vergleichbare und an sich bekannte Verfahren ausgelöst werden. Dabei ist die Kenntnis des Schaltzustands des Ablassventils 11 wichtig, um sicherzustellen, dass nicht zu viel Wasserstoff mit den Inertgasen und/oder dem Wasser abgelassen wird. Zum einen ist dies aus Effizienzgründen entscheidend, zum anderen, je nach Verschaltung, auch aus Sicherheitsgründen, um keine kritischen Wasserstoffemissionen in der Umgebung des Brennstoffzellensystems 1 zu verursachen.
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Bei dem in 1 beschriebenen Brennstoffzellensystem 1 soll nun ein über einen Drucksensor 15 erfasster Druck beziehungsweise seine Veränderung über die Zeit in dem Anodenkreislauf genutzt werden, um dadurch zu detektieren, ob das Ablassventil 11 offen oder geschlossen ist. Da der im Bereich des Drucksensors 15 gemessene Anodendruck in der Regel lastabhängig ist, sollte eine Überprüfung der Ventilstellung des Ablassventils 11 bevorzugt bei konstanter Last der Brennstoffzelle 3 erfolgen. Die Überprüfung ist jedoch innerhalb weniger Sekunden möglich, sodass über die Energiespeichereinrichtung 12 in dem Brennstoffzellensystem 1 beziehungsweise dem Fahrzeug 2 zumindest kurzzeitig während der Überprüfung der Ventilstellung des Ablassventils 11 ein konstanter Lastzustand eingestellt werden kann. Die tatsächlich von dem Bordnetz 14 benötigte Last kann dann solange über die Energiespeichereinrichtung 12 bereitgestellt werden. Die Überprüfung der Ventilstellung des Ablassventils 11 über eine Messung des zeitlichen Verlaufs des Drucks im Bereich des Drucksensors 15 kann so also bei konstanter Last erfolgen. Ideal wäre dabei ein Lastpunkt, in dem keine Last vorliegt, also Nulllast herrscht. Dies ist beispielsweise in Brennstoffzellensystemen 1 mit einem Start/Stopp-Betrieb während der Stopp-Phase möglich. Auch ansonsten ist es möglich, die Brennstoffzelle 3 kurzzeitig in den Leerlauf zu schalten, da, wie bereits erwähnt, die Energiespeichereinrichtung 12 solange die elektrische Energieversorgung des Bordnetzes 14 alleine übernehmen könnte.
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Wird bei einem stationären Lastpunkt nun der Druck im Bereich des Drucksensors 15 für eine gewisse Zeitspanne von wenigen Sekunden gemessen und fällt der Druck schneller als mit der aus der Bilanz von Durchfluss durch das Dosierventil 7 und Verbrauch in der Brennstoffzelle 3 erwarteten Rate, so kann davon ausgegangen werden, dass das Ablassventil 11 geöffnet ist. Eine sonstige Leckage des Anodenkreislaufs kann hier typischerweise ausgeschlossen werden, da diese im Allgemeinen nicht mit einer so hohen Durchströmung einhergeht, wie das geöffnete Ablassventil 11. Der über die Zeit gemessene Druckverlauf, also der Druckgradient, kann also mit einem Referenzwert verglichen werden, welcher lastabhängig jeweils für den aktuellen Fall neu errechnet wird. Alternativ dazu kann der gemessene Druckgradient auch mit einem in vorhergehenden Messungen oder unabhängig vom Brennstoffzellensystem 1 vorab berechneten Referenzwerten, welche dann in einem Steuergerät 16 entsprechend gespeichert sind, verglichen werden. Sobald das Steuergerät 16 feststellt, dass die erfasste Druckänderung von dem errechneten oder gespeicherten Referenzwert abweicht, kann über das Steuergerät 16 eine Geöffnet-Stellung oder eine Geschlossen-Stellung des Ablassventils 11 erkannt werden. Diese Kenntnis kann dann beispielsweise zum Ansteuern des Ablassventils 11 genutzt werden.
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Wird das Ablassen wie bei dem in 1 dargestellten Brennstoffzellensystem 1 über nur ein Ablassventil 11, welches insbesondere im Bereich des Wasserabscheiders 10 angeordnet ist, durchgeführt, dann kann bei erkannter Geöffnet-Stellung des Ablassventils außerdem durch eine Änderung des Druckgradienten erfasst werden, ob das Ablassventil 11 noch von Flüssigkeit oder schon von Gas durchströmt wird. Da Flüssigkeit typischerweise inkompressibel ist, geht der Druckgradient unmittelbar mit der Durchflussrate der Flüssigkeit durch das Ablassventil 11 einher. Aufgrund der Kompressibilität von Gas und dem unter einem Überdruck stehenden Anodenkreislauf fällt der Druck in dem Augenblick deutlich stärker ab, in dem nur noch Gas des Ablassventil 11 passiert, da es zusätzlich zum Abströmen zu einer Ausdehnung des Gases kommt. Dieser Zeitpunkt kann erfasst und genutzt werden, um das Ablassventil 11 so anzusteuern, dass nur eine minimale Menge an Wasserstoff abgelassen wird.
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Das Verfahren lässt sich bei einem Brennstoffzellensystem 1 mit einer Steuerung der Wasserstoffzufuhr in den Anodenkreislauf über des Dosierventil 17 realisieren. Die Steuerung erfolgt dabei typischerweise lastabhängig, und, wie es für eine Steuerung typisch ist, ohne eine Rückkopplung des tatsächlich dosierten Werts. In diesem Fall erlaubt die Erfassung eines Druckgradienten dann die charakteristische Auswertung, welche Rückschlüsse auf die Ventilstellung des Ablassventils 11 ermöglicht. Nun ist es häufig so, dass bei Brennstoffzellensystemen 1 eine Betriebsführung vorgesehen ist, welche eine Regelung des Anodenkreislaufs vorsieht, bei der der Druck im Anodenkreislauf über ein Druckregelventil 17, wie es in 2 dargestellt ist, durch Einflussnahme auf die Wasserstoffzufuhr auf einen konstanten Wert geregelt wird. Ein solcher Aufbau ist am Beispiel eines Brennstoffzellensystems 1 in der Darstellung der 2 zu erkennen. Hierbei sind lediglich die Unterschiede im Vergleich zur 1 dargestellt. Auf die Darstellung der elektrischen Anbindung der Brennstoffzelle 3 sowie des Fahrzeugs wurde hier verzichtet, diese sollen jedoch selbstverständlich ebenso vorhanden sein.
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Das Druckregelventil 17 ist über den Drucksensor 15 mit der Anode beziehungsweise dem Anodenkreislauf gekoppelt. Über ein wiederum mit dem Bezugszeichen 16 versehenes Steuergerät soll eine Regelung des Anodenkreislaufs auf einen konstanten Druck erfolgen.
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Bei einem solchen Aufbau des Brennstoffzellensystems mit geregeltem Druck des Anodenkreislaufs gibt es nun zwei Möglichkeiten, die Ventilstellung des Ablassventils 11 zu überprüfen. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass während der Überprüfung, also während der Zeitspanne, während der der Druckverlauf gemessen wird, die Regelung des Drucks im Anodenkreislauf ausgesetzt wird. Bei der vorzugsweise konstanten Last wird dann über das Druckregelventil 17 in der Art einer Steuerung ein vorgegebener Volumenstrom an Wasserstoff eingestellt, beziehungsweise beim Idealfall der Nulllast die Zufuhr von Wasserstoff gänzlich unterbunden. In dieser Situation kann die Messung dann in der oben bereits beschriebenen Art und Weise durchgeführt werden. Nach der Zeitspanne von wenigen Sekunden, innerhalb welcher die Messung durchgeführt wird, kann dann die Regelung des Drucks im Anodenkreislauf wieder aktiviert werden.
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Eine alternative Möglichkeit zum Erfassen der Ventilstellung des Ablassventils 11 sieht es dagegen vor, dass die Überprüfung im geregelten Betrieb erfolgt. Dazu wird im geregelten Betrieb überprüft, ob das resultierende Ansteuersignal und damit letztlich der Durchfluss durch das Druckregelventil 17 bei dem vorliegenden lastabhängigen Verbrauch durch die Reaktionen der Brennstoffzelle 3 dem bei der jeweiligen Last zu erwartenden Wert entspricht. Dieser Wert kann beispielsweise aktuell berechnet oder aus der elektrischen Last der Brennstoffzelle 3 abgeleitet werden. Ist das Ansteuersignal als mit dem Durchfluss durch das Druckregelventil 17 korrespondierende Größe dabei um einen vorgegebenen Referenzwert größer als das Soll-Signal, welches sich aus dem erwarteten Wert des Brennstoffverbrauchs ergibt, so kann davon ausgegangen werden, dass das Ablassventil 11 geöffnet ist. Der Referenzwert, um welchen die Abweichung über dem Soll-Signal liegen muss, lässt sich dabei wiederum aktuell in Abhängigkeit der Last errechnen oder im Vorfeld messen oder errechnen und in dem Steuergerät 16 speichern.
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Das Verfahren lässt sich dabei sowohl für gasdurchströmte Ablassventile 11 als auch für flüssigkeitsdurchströmte Ablassventile 11 anwenden. Das Verfahren ist in beiden möglichen Ausgestaltungen sehr einfach und effizient. Es erlaubt die Überwachung der Ventilstellung des Ablassventils 11 sicher und zuverlässig, ohne dass hierfür aufwändige Ventiltechnik und/oder aufwändige Gassensoren eingesetzt werden müssten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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