DE102015208405A1 - Verfahren und System zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

Verfahren und System zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Es werden ein Verfahren und ein System zur Erkennung eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, ob ein mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug gestartet worden ist, und ein Berechnen einer Zeit, bis erstes Kondenswasser durch ein in dem Brennstoffzellensystem bereitgestelltes Kondenswasser-Ausstoßventil nach Start des Fahrzeuges ausgestoßen worden ist. Dann wird eine Durchschnittszeit berechnet, bis das erste Kondenswasser nach Start des Fahrzeuges ausgestoßen worden ist, und zwar bei einer vorbestimmten Anzahl von Zeitpunkten des vorherigen Startens des Fahrzeuges. Die zwei berechneten Zeiten werden zur Bestimmung des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems verglichen, und zwar ohne das Erfordernis zusätzlicher separater Komponenten.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem, und insbesondere ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem, wobei das Verfahren in der Lage ist, einen Trockenzustand oder einen Nasszustand innerhalb eines Stacks oder einer Kathode zu erkennen, und zwar durch Verwenden eines Dauerbetriebs oder eines Wechselbetriebs eines innerhalb eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges angeordneten Kondenswasser-Ausstoßventiles, und zwar ohne Hinzufügen separater Komponenten bzw. ohne Auswertung von Daten mit Hilfe eines vorab durchgeführten Tests.
  • Hintergrund
  • Eine Brennstoffzelle ist allgemein eine Art von Einrichtung, welche durch elektrochemische Reaktion chemischer Energie des Kraftstoffes (bzw. Brennstoffes) in einem Brennstoffzellenstack (bzw. Brennstoffzellen-„Stapel”) durch Umwandlung in elektrische Energie Elektrizität erzeugt, wobei die Brennstoffzelle Energie für industriellen Bedarf, privaten Bedarf und zum Betreiben eines Fahrzeuges bereitstellt. In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik weist ein Fahrzeug ein solches hierin bereitgestelltes Brennstoffzellensystem auf.
  • Zur Messung der Feuchtigkeit innerhalb der Brennstoffzelle in dem bestehenden Brennstoffzellensystem des Standes der Technik ist ein Feuchtigkeitssensor verbaut, um einen Momentanwert einer Stromabnahme oder einer Widerstandswertänderung zu messen, wobei die Feuchtigkeit durch Datenauswertung mittels einer Vorbestimmung von Temperatur/Druck/Feuchtigkeit eines peripheren Teiles des Brennstoffzellensystems bestimmt wird. Hierdurch kann sich hinsichtlich des Standes der Technik zur Erkennung des Inneren des Stacks des Brennstoffzellensystems eine Leistung und Genauigkeit verschlechtert haben, da das Auswerten von Daten ein Hinzufügen separater Komponenten oder ein Durchführen eines Vor-Tests erfordert.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Erkennung eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem bereit, welches in der Lage ist, einen Trockenzustand oder einen Nasszustand innerhalb eines Stacks oder einer Kathode zu erkennen, und zwar durch Verwenden eines Dauerbetriebs oder eines Wechselbetriebs eines innerhalb eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges angeordneten Kondenswasser-Ausstoßventils, während die Notwendigkeit für ein Hinzufügen separater Komponenten oder ein Durchführen einer Datenauswertung mittels eines Vor-Tests wegfällt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem umfassen: Starten eines mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Fahrzeuges; Berechnen einer Zeit, bis erstes Kondenswasser durch ein in dem Brennstoffzellensystem angeordnetes Kondenswasser-Ausstoßventil nach dem Fahrzeugstart ausgestoßen wird; Berechnen einer Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser während des vorherigen Startens des Fahrzeuges während einer vorbestimmten Anzahl von Zeitpunkten ausgestoßen wird; und Bestimmen eines Zustandes eines Stacks oder einer Kathode des Brennstoffzellensystems.
  • Das Erkennungsverfahren kann weiterhin umfassen: Bestimmen des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Trockenzustand, wenn die Zeit des Ausstoßens von erstem Kondenswasser größer als die Durchschnittszeit ist, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird; und Bestimmen des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Nasszustand, wenn die Zeit der Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die Zeit ist, wenn erstes Kondenswasser ausgestoßen wird. Eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck können auf Basis des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems verändert werden.
  • Bei Bestimmung des Zustandes des Stacks oder der Kathode als den Trockenzustand kann eine Wassermenge erhöht werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems. Bei Bestimmung des Zustandes des Stacks oder der Kathode als den Nasszustand kann eine Wassermenge verringert werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem umfassen: Starten eines mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Fahrzeugs; Berechnen einer Zeitdauer, bis Kondenswasser durch ein im Brennstoffzellensystem angeordnetes Kondenswasser-Ausstoßventil während der Fahrt nach dem Start des Fahrzeuges ausgestoßen wird; Berechnen einer durchschnittlichen Zeitdauer, bis das Kondenswasser während der Fahrt bei vorherigem Starten des Fahrzeuges für eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten ausgestoßen wird; und Bestimmen eines Zustandes eines Stacks oder einer Kathode des Brennstoffzellensystems.
  • Das Erkennungsverfahren kann weiterhin umfassen: Bestimmen des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Trockenzustand, wenn die Zeitdauer, bis Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die durchschnittliche Zeitdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird; und Bestimmen des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Nasszustand, wenn die durchschnittliche Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die Zeitdauer ist, bis Kondenswasser ausgestoßen wird. Eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck können auf Basis des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems verändert werden.
  • Bei Bestimmung des Zustandes des Stacks oder der Kathode als den Trockenzustand kann eine Wassermenge erhöht werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems. Bei Bestimmung des Zustandes des Stacks oder der Kathode als den Nasszustand kann eine Wassermenge verringert werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich.
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 2 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem zeigt, und zwar in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 3 zeigt die erste beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 4 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
  • 5 zeigt die zweite beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug” bzw. „zu einem Fahrzeug gehörend” oder ein weiterer ähnlicher Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge bzw. Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie zum Beispiel Passagierfahrzeuge, einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und mit einem anderen alternativen Kraftstoff betriebene Fahrzeuge umfasst (zum Beispiel Kraftstoffe, welche nicht aus Erdöl gewonnen werden). Entsprechend der vorliegenden Bezeichnung ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches zwei oder mehrere Energiequellen aufweist, beispielsweise sowohl mit Benzin betriebene Fahrzeuge als auch mit Strom betriebene Fahrzeuge.
  • Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wird, welche zur Durchführung des beispielhaften Verfahrens eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, wird davon ausgegangen, dass die beispielhaften Verfahren auch mit einem oder einer Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass sich der Begriff „Steuerung/Steuereinheit” auf eine Hardwareeinrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist als Speichereinrichtung für die Module ausgebildet und der Prozessor ist insbesondere zum Ausführen der Module ausgebildet, das heißt, zum Durchführen eines oder mehrerer Verfahren bzw. Vorgänge, welche im Folgenden beschrieben werden.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Nach vorliegender Beschreibung sollen die Singular-Formen „ein, eine, eines” und „der, die, das” auch die Plural-Formen umfassen, es sei denn, dass sich in eindeutiger Weise aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt. Es sei weiterhin davon ausgegangen, dass die Ausdrücke „umfasst” und/oder „umfassend” bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von aufgeführten Merkmalen, ganzzahligen Vielfachen, Schritten, Betriebszuständen, Elementen und/oder Komponenten bezeichnen, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, ganzzahliger Vielfache, Schritte, Betriebszustände, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Nach vorliegender Beschreibung umfasst der Begriff „und/oder” alle Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten zugeordneten Gegenstände.
  • Im Folgenden wird eine erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann umfassen: (S10) Starten eines Fahrzeuges; (S20) Berechnen eines Zeitpunktes, bis erstes Kondenswasser ausgestoßen wird; (S30) Berechnen einer Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser zum Zeitpunkt eines vorherigen Startens des Fahrzeuges ausgestoßen wird; (S40) Vergleichen der Zeit, bis erstes Kondenswasser ausgestoßen wird, mit der Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird; (S50) Bestimmen eines Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Trockenzustand, wenn die Zeit, bis erstes Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die Durchschnittszeit ist, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird; und (S60) Bestimmen des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Nasszustand, wenn die Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die Zeit ist, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, und war wie es in 1 bis 3 gezeigt ist. Die Vorgänge des Erkennungsverfahrens können durch eine Steuerung innerhalb des Brennstoffzellensystems ausgeführt werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Offenbarung eine grundlegende Struktur eines allgemeinen Brennstoffzellensystems auf, bei welchem, wenn ein Wasserniveau, bei welchem Kondenswasser eine vorbestimmte Menge oder mehr beträgt, durch einen Sensor 10 erkannt wird, dass Kondenswasser durch Öffnen eines Kondenswasser-Ausstoßventiles 20 für eine vorbestimmte Zeit ausgestoßen werden kann, wie es der Stand der Technik lehrt. Zusätzlich zu der grundlegenden Struktur kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Offenbarung den Trockenzustand und den Nasszustand erkennen, und zwar durch Erzeugen eines AN-AUS-Signals für das Kondenswasser-Ausstoßventil 20, und zwar ohne das Erfordernis zusätzlicher separater Komponenten.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt ist, kann ein Zustand, ob ein mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug startet, bestimmt werden, wobei dann ein Zeitpunkt berechnet werden kann, bis erstes Kondenswasser durch das in dem Brennstoffzellensystem angeordnete Kondenswasser-Ausstoßventil 20 ausgestoßen wird. Zusätzlich kann eine durchschnittliche Zeit berechnet werden, bis das erste Kondenswasser zum Zeitpunkt eines vorherigen Startens des Fahrzeuges während einer vorbestimmten Anzahl von Zeitpunkten nach Start des Fahrzeuges ausgestoßen wird.
  • Weiterhin kann die Zeit, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, mit der Durchschnittszeit, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, verglichen werden, um den Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems zu bestimmen. Insbesondere kann eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck auf Grundlage des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems eingestellt werden.
  • Wenn die Zeit, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die der Durchschnittszeit ist, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, dann kann der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als ein Trockenzustand bestimmt werden. Insbesondere, da der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als der Trockenzustand bestimmt werden kann, kann die Wassermenge erhöht werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder durch Einstellen/Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems zum Ändern des Zustandes.
  • Wenn die Durchschnittszeit, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die Zeit ist, bis das erste Kondenswasser ausgestoßen wird, dann kann der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als ein Nasszustand bestimmt werden. Insbesondere, da der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als der Nasszustand bestimmt werden kann, kann die Wassermenge verringert werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder durch Einstellen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems zum Ändern des Zustandes.
  • Somit können in dem Stack zwei Wassermoleküle (H2O) an einer Schnittstelle der Kathode erzeugt werden, und zwar durch eine elektrochemische Reaktion von zwei Wasserstoffmolekülen mit einem Sauerstoffmolekül. Eine vorbestimmte Menge von erzeugtem H2O kann einer Anode zugeführt werden, wobei, wenn kondensiertes H2O sich zu einer vorbestimmten Menge angesammelt hat, das kondensierte H2O ausgestoßen werden kann, und zwar in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand und einer Konfiguration des Systems. Mit anderen Worten, wenn die Kathode, welche einen Einfluss auf Leistung und Verschlechterung des Stacks hat, sich in einem Trockenzustand befindet, und zwar im Hinblick auf das erforderliche Wasser, dann kann eine Menge des durch die Anode ausgestoßenen Kondenswassers verringert werden, wobei, wenn sich die Kathode nicht in einem Trockenzustand befindet, und zwar im Hinblick auf das erforderliche Wasser, die Menge des durch die Anode ausgestoßenen Kondenswassers erhöht werden kann.
  • Eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Ein Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann umfassen: (S11) Starten eines Fahrzeuges; (S21) Berechnen einer Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird; (S31) Berechnen einer durchschnittlichen Zeitdauer, bis das Kondenswasser zum Zeitpunkt eines vorherigen Startens des Fahrzeuges ausgestoßen wird; (S41) Vergleichen der berechneten Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, mit der durchschnittlichen Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird; (S51) Bestimmen des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Trockenzustand, wenn die berechnete Ausstoß-Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, größer als die durchschnittliche Zeitdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird; und (S61) Bestimmen des Zustandes des Stacks oder Kathode des Brennstoffzellensystems als einen Nasszustand, wenn die durchschnittliche Ausstoßzeitdauer größer als die berechnete Zeitdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird, wie es in 4 und 5 gezeigt ist.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Offenbarung eine grundlegende Struktur eines allgemeinen Brennstoffzellensystems auf, bei welchem das Kondenswasser durch Öffnen eines Kondenswasser-Ausstoßventils 20 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgestoßen werden kann, wie es der Stand der Technik lehrt, wenn ein Wasserniveau, bei welchem Kondenswasser einer vorbestimmten Menge oder mehr entspricht, mit Hilfe eines Sensors 10 erkannt wird. Zusätzlich zu der grundlegenden Struktur kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Offenbarung in der Lage sein, den Trockenzustand und den Nasszustand zu erkennen, und zwar durch Erzeugen eines AN-AUS-Signals für das Kondenswasser-Ausstoßventil 20 ohne das Erfordernis des Hinzufügens separater Komponenten. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, kann ein Zustand bestimmt werden, ob das mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattete Fahrzeug gestartet worden ist.
  • Die Zeitdauer, bis das Kondenswasser durch das in dem Brennstoffzellensystem angeordnete Kondenswasser-Ausstoßventil 20 ausgestoßen wird, kann nach dem Fahrzeugstart berechnet werden. Zusätzlich kann eine durchschnittliche Zeitdauer, bis das Kondenswasser während der Fahrt zu einem Zeitpunkt bei vorherigem Starten des Fahrzeuges ausgestoßen worden ist, nach dem Fahrzeugstart berechnet werden.
  • Zusätzlich kann die Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, mit der durchschnittlichen Zeitdauer verglichen werden, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, um den Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems zu bestimmen. Insbesondere können eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck auf Basis des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems eingestellt werden.
  • Wenn die Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, größer als die Zeitdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, dann kann der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als ein Trockenzustand bestimmt werden (S51). Da der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als der Trockenzustand bestimmt werden kann, kann insbesondere die Wassermenge erhöht werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder durch Einstellen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems zum Ändern des Zustandes.
  • Wenn die durchschnittliche Zeitdauer, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, größer als die Zeitdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen worden ist, dann kann der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als ein Nasszustand (S61) bestimmt werden. Da der Zustand des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems als der Nasszustand bestimmt werden kann, kann insbesondere die Wassermenge verringert werden, und zwar durch Betreiben des Stacks oder durch Einstellen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems zum Ändern des Zustands.
  • Somit können in dem Stack zwei H2O-Moleküle an einer Schnittstelle der Kathode durch eine elektrochemische Reaktion von zwei Molekülen Wasserstoff mit einem Molekül Sauerstoff erzeugt werden. Eine vorbestimmte Menge des erzeugten H2O kann einer Anode zugeführt werden, wobei das kondensierte H2O ausgestoßen werden kann, wenn kondensiertes H2O in einer vorbestimmten Menge angereichert ist, und zwar in Übereinstimmung eines Betriebszustandes und einer Konfiguration des Systems. Mit anderen Worten, wenn die Kathode, welche einen Einfluss auf Leistung und Verschlechterung des Stacks hat, sich in einem Trockenzustand im Hinblick auf das erforderliche Wasser befindet, dann kann eine Menge des durch die Anode ausgestoßenen Kondenswassers verringert werden, wobei die Menge des durch die Anode ausgestoßenen Kondenswassers erhöht werden kann, wenn sich die Kathode nicht in einem Trockenzustand im Hinblick auf das erforderliche Wasser befindet.
  • Wie oben beschrieben, kann mit dem Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem in Übereinstimmung mit den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die „Offen-Zeitdauer” (d. h. Dauerbetrieb) bzw. die Ausstoßrate (d. h. Wechselbetrieb) mit Hilfe des in dem Brennstoffzellensystem angeordneten Kondenswasser-Ausstoßventils durchgeführt werden, ohne das Erfordernis des Hinzufügens separater Komponenten, um so einen Trockenzustand oder einen Nasszustand in dem Stack oder in der Kathode zu erkennen, wodurch eine Leistung verbessert wird, wobei Information bezüglich eines inneren Zustandes des Stackmoduls analysiert werden kann, so dass im Vergleich zu einer Diagnose und einer Steuerung mit einer Einschätzeinrichtung unter Verwendung von Information hinsichtlich des äußeren Bereichs des Stacks eine verbesserte Zuverlässigkeit erzielt werden kann, um einen verbesserten kommerziellen Wert bereitzustellen.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erörtert worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Offenbarung und dem durch die Ansprüche definierten Umfang abzukehren.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Sensor
    20
    Kondenswasser-Ausstoßventil

Claims (15)

  1. Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Kraftstoffzellensystem, umfassend: Bestimmen mittels einer Steuerung, ob ein mit dem Kraftstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug gestartet ist; Berechnen einer Zeit mittels der Steuerung, bis erstes Kondenswasser durch ein Kondenswasser-Ausstoßventil nach dem Fahrzeugstart ausgestoßen wird, wobei das Ventil im Kraftstoffzellensystem angeordnet ist; Berechnen einer Durchschnittszeit mittels der Steuerung, bis das erste Kondenswasser zum Zeitpunkt eines vorherigen Fahrzeugstarts über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten ausgestoßen worden ist; und Bestimmen eines Zustandes eines Stacks oder einer Kathode des Brennstoffzellensystems mittels der Steuerung.
  2. Erkennungsverfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Bestimmen mittels der Steuerung, dass der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Trockenzustand ist, wenn die Zeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers größer als die Durchschnittszeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers ist; und Bestimmen mittels der Steuerung, dass der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Nasszustand ist, wenn die Durchschnittszeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers größer als die Zeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers ist.
  3. Erkennungsverfahren nach Anspruch 2, wobei eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck auf Basis des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems verändert wird.
  4. Erkennungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode in dem Trockenzustand befindet, eine Wassermenge erhöht wird, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  5. Erkennungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode in dem Nasszustand befindet, eine Wassermenge erhöht wird, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  6. Verfahren zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem, umfassend: Bestimmen mittels einer Steuerung, ob ein mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug gestartet ist; Berechnen einer Zeitdauer mittels der Steuerung bis Kondenswasser durch ein im Brennstoffzellensystem angeordnetes Kondenswasser-Ausstoßventil ausgestoßen wird, und zwar während der Fahrt nach dem das Fahrzeug gestartet ist; Berechnen einer Durchschnittsdauer mittels der Steuerung bis das Kondenswasser während der Fahrt ausgestoßen wird, und zwar zum Zeitpunkt eines vorherigen Startens des Fahrzeuges über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten; und Bestimmen eines Zustandes eines Stacks oder einer Kathode des Brennstoffzellensystems mittels der Steuerung.
  7. Erkennungsverfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: Bestimmen mittels der Steuerung, dass sich der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Trockenzustand befindet, wenn die Dauer bis zum Ausstoß von Kondenswasser größer als die Durchschnittsdauer ist, bis das Kondenswasser ausgestoßen wird; und Bestimmen mittels der Steuerung, dass sich der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Nasszustand befindet, wenn die durchschnittliche Dauer bis zum Ausstoß von Kondenswasser größer als die Dauer bis zum Ausstoß von Kondenswasser ist.
  8. Erkennungsverfahren nach Anspruch 7, wobei eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck auf Grundlage des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems verändert wird.
  9. Erkennungsverfahren nach Anspruch 8, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode im Trockenzustand befinden, eine Wassermenge erhöht wird, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  10. Erkennungsverfahren nach Anspruch 8, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode im Nasszustand befinden, eine Wassermenge verringert wird, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
  11. System zum Erkennen eines Zustandes eines Stacks für ein Brennstoffzellensystem, umfassend: einen Speicher, welcher zur Abspeicherung von Programmanweisungen ausgebildet ist; und einen Prozessor, welcher zur Ausführung der Programmanweisungen ausgebildet ist, wobei die Programmanweisungen zur Ausführung ausgebildet sind zu: Bestimmen, ob ein mit dem Brennstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug gestartet ist; Berechnen einer Zeit bis erstes Kondenswasser durch ein im Brennstoffzellensystem angeordnetes Kondenswasser-Ausstoßventil nach Fahrzeugstart ausgestoßen ist; Berechnen einer Durchschnittszeit bis das erste Kondenswasser zum Zeitpunkt eines vorherigen Startens des Fahrzeuges über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten ausgestoßen ist; und Bestimmen eines Zustandes eines Stacks oder einer Kathode, des Brennstoffzellensystems.
  12. Erkennungssystem nach Anspruch 11, wobei die Programmanweisungen bei Ausführung weiterhin dazu ausgebildet sind zu: Bestimmen, dass sich der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Trockenzustand befinden, wenn der Zeitpunkt bis zum Ausstoß von erstem Kondenswasser größer als die Durchschnittszeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers ist; und Bestimmen, dass sich der Stack oder die Kathode des Brennstoffzellensystems in einem Nasszustand befinden, wenn die Durchschnittszeit bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers größer als der Zeitpunkt bis zum Ausstoß des ersten Kondenswassers ist.
  13. Erkennungssystem nach Anspruch 12, wobei eine Luftströmung oder ein Betriebsdruck auf Basis des Zustandes des Stacks oder der Kathode des Brennstoffzellensystems veränderbar ist.
  14. Erkennungssystem nach Anspruch 13, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode im Trockenzustand befinden, eine Wassermenge erhöht ist, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Anpassen der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Kraftstoffzellensystems.
  15. Erkennungssystem nach Anspruch 3, wobei bei Bestimmung, dass sich der Stack oder die Kathode im Nasszustand befinden, eine Wassermenge verringert ist, und zwar durch Betreiben des Stacks oder Einstellens der Luftströmung oder des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems.
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