DE102020213978A1 - Method for calibrating an air mass flow sensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Luftmassenstromsensors (PFM), welcher in einer Zuluftleitung (11) eines Brennstoffzellensystems (100) eines Fahrzeuges (F) anordenbar ist, aufweisend folgende Schritte:1) Erzeugen eines Luftmassenstroms (L1) in der Zuluftleitung (11) durch einen Verdichter (14),2) Erfassen eines Stromwertes (I) durch einen Stromsensor (A) in einem elektrischen Stromnetz (30) des Brennstoffzellensystems (100),3) Berechnen eines entsprechenden Luftmassenstroms (dm/dt) für den erfassten Stromwert (I), wobei zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere des Schrittes 2), ein Kurzschluss im elektrischen Stromnetz (30) des Brennstoffzellensystems (100) erzeugt wird.The invention relates to a method for calibrating an air mass flow sensor (PFM), which can be arranged in an air supply line (11) of a fuel cell system (100) of a vehicle (F), having the following steps: 1) generating an air mass flow (L1) in the air supply line (11 ) by a compressor (14),2) detecting a current value (I) by a current sensor (A) in an electrical power network (30) of the fuel cell system (100),3) calculating a corresponding air mass flow (dm/dt) for the detected current value (I), in order to carry out the method, in particular step 2), a short circuit is produced in the electrical power network (30) of the fuel cell system (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Luftmassenstromsensors, welcher in einem Brennstoffzellensystem verwendet werden kann. Zudem betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einem entsprechend kalibrierten Luftmassenstromsensor.The invention relates to a method for calibrating an air mass flow sensor which can be used in a fuel cell system. In addition, the invention relates to a fuel cell system with a correspondingly calibrated air mass flow sensor.

Stand der TechnikState of the art

Wasserstoffbasierte Brennstoffzellen gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie nur Wasser als Abgas emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen. Brennstoffzellensysteme zum Betreiben von Fahrzeugen brauchen Luft und Wasserstoff für die chemische Reaktion. Die Abwärme eines Brennstoffzellensystems für ein Fahrzeug wird mittels eines Kühlkreises abgeführt und an einem Kühler des Fahrzeuges an die Umgebung abgegeben. Der Wasserstoff wird am häufigsten in Tanks gespeichert. Die Luft wird zumeist durch einen elektrischen Luftverdichter aus der Umgebung eingesaugt. Der Luftmassenstrom durch den Stack wird mittels eines Luftmassenstromsensors gemessen, um einen regelbaren Betrieb des Brennstoffzellensystems zu ermöglichen. Der Luftmassenstromsensor misst den Druck, den Differenzdruck und die Temperatur der Zuluft und ermöglicht dadurch die Errechnung des Luftmassenstroms. Im Vergleich zu anderen, z. B. für den Verbrennungsmotor bekannten, Luftmassenstromsensoren werden die Luftmassenstromsensoren in Brennstoffzellensystemen hohem Druck, hoher Temperatur und ggf. Feuchte ausgesetzt. Bekannte Luftmassenstromsensoren weisen, aufgrund der druckdifferenzbasierten Messmethode, prinzipbedingt eine hohe Messtoleranz bei geringen Luftmassenströmen auf. Das erschwert eine gute Regelung im Teillastbereich des Brennstoffzellensystems. Ferner kann der Luftmassenstromsensor über die Lebensdauer zusätzlich abdriften.Hydrogen-based fuel cells are considered to be the mobility concept of the future because they only emit water as exhaust gas and enable fast refueling times. Fuel cell systems for operating vehicles need air and hydrogen for the chemical reaction. The waste heat from a fuel cell system for a vehicle is dissipated by means of a cooling circuit and given off to the environment at a radiator of the vehicle. The hydrogen is most commonly stored in tanks. The air is usually sucked in from the environment by an electric air compressor. The air mass flow through the stack is measured using an air mass flow sensor in order to enable controllable operation of the fuel cell system. The air mass flow sensor measures the pressure, the differential pressure and the temperature of the supply air and thus enables the air mass flow to be calculated. Compared to others, e.g. B. known for the internal combustion engine, air mass flow sensors, the air mass flow sensors in fuel cell systems are exposed to high pressure, high temperature and possibly humidity. Known air mass flow sensors have a high measurement tolerance at low air mass flows due to the principle of the pressure difference-based measurement method. This makes good control in the partial load range of the fuel cell system more difficult. Furthermore, the air mass flow sensor can also drift over the service life.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung stellt gemäß einem ersten Aspekt bereit: ein Verfahren zur Kalibrierung eines Luftmassenstromsensors, welcher in einer Zuluftleitung eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges angeordnet werden kann, mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches. Die Erfindung stellt gemäß einem zweiten Aspekt bereit: ein entsprechendes Brennstoffzellensystem nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit den einzelnen erfindungsgemäßen Aspekten beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen erfindungsgemäßen Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.According to a first aspect, the invention provides: a method for calibrating an air mass flow sensor, which can be arranged in an air inlet line of a fuel cell system of a vehicle, with the features of the independent method claim. According to a second aspect, the invention provides: a corresponding fuel cell system according to the independent device claim. Features and details that are described in connection with the individual aspects of the invention naturally also apply in connection with the other aspects of the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to reciprocally.

Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt vor: ein Verfahren zur Kalibrieren eines Luftmassenstromsensors und/oder zum Einstellen von Messwerten des Luftmassenstromsensors, welcher in einer Zuluftleitung eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges anordenbar ist. Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf:

  • 1) Erzeugen eines Luftmassenstroms in der Zuluftleitung durch einen Verdichter,
  • 2) Erfassen eines Stromwertes durch einen Stromsensor in einem elektrischen Stromnetz des Brennstoffzellensystems,
  • 3) Berechnen eines entsprechenden Luftmassenstroms für den erfassten Stromwert,
wobei zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere des Schrittes 2), ein Kurzschluss im elektrischen Stromnetz bzw. Kreis des Brennstoffzellensystems erzeugt wird.According to the first aspect, the present invention provides: a method for calibrating an air mass flow sensor and/or for setting measured values of the air mass flow sensor, which can be arranged in an air inlet line of a fuel cell system of a vehicle. The procedure has the following steps:
  • 1) Generation of an air mass flow in the supply air line by a compressor,
  • 2) detecting a current value by a current sensor in an electrical power network of the fuel cell system,
  • 3) calculating a corresponding mass air flow for the sensed current value,
wherein to carry out the method, in particular step 2), a short circuit is generated in the electrical power network or circuit of the fuel cell system.

Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der vorgegebenen oder in einer abgeänderten Reihenfolge durchgeführt werden. Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können simultan und/oder zumindest tlw. nacheinander erfolgen.The steps of the method according to the invention can be carried out in the given order or in a modified order. The steps of the method according to the invention can be carried out simultaneously and/or at least partially one after the other.

Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann vorzugsweise für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, insbesondere brennstoffangetriebenen Fahrzeugen, verwendet werden. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann als Hauptenergielieferant für ein Fahrzeug dienen. Zugleich ist es aber auch denkbar, dass das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung als ein Nebenantrieb und/oder Hilfsantrieb eines Fahrzeuges, bspw. eines Hybridfahrzeugs sein kann. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann zudem für statische Anwendungen, bspw. in Generatoren, verwendet werden.The fuel cell system according to the invention can preferably be used for mobile applications, for example in vehicles, in particular fuel-powered vehicles. The fuel cell system according to the invention can serve as the main energy supplier for a vehicle. At the same time, however, it is also conceivable that the fuel cell system within the meaning of the invention can be used as a secondary drive and/or auxiliary drive of a vehicle, for example a hybrid vehicle. The fuel cell system according to the invention can also be used for static applications, for example in generators.

Das Brennstoffzellensystem kann dabei in Form eines Stacks mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen ausgeführt sein.The fuel cell system can be designed in the form of a stack with a number of stacked fuel cells.

Ein Kurzschluss des Brennstoffzellensystems bedeutet im Sinne der Erfindung, dass das Brennstoffzellensystem vom elektrischen Bordnetz des Fahrzeuges abgeschaltet wird. Die elektrische Energie fließt dabei in einem geschlossenen Kreis durch das Brennstoffzellensystem.A short circuit in the fuel cell system means, within the meaning of the invention, that the fuel cell system is switched off from the vehicle's electrical system. The electrical energy flows in a closed circuit through the fuel cell system.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass zur Kalibrierung des Luftmassenstromsensors bzw. zur Adaption der Messwerte des Luftmassenstromsensors, insbesondere im Teillastbereich des Brennstoffzellensystems, das Brennstoffzellensystem kurzgeschlossen wird. Die Erfindung erkennt, dass der Luftmassenstrom, insbesondere der Sauerstoffmassenstrom, der im Kurzschluss durch das Brennstoffzellensystems fließt, proportional zum gewonnen Strom ist. Wenn der Strom dabei gemessen wird, kann der richtige Messwert für den Luftmassenstromsensor aus dem Stromwert berechnet werden.The idea of the invention is that for the calibration of the air mass flow sensor or for the adaptation of the measured values of the air mass flow sensor, in particular in the partial load range of the Fuel cell system, the fuel cell system is short-circuited. The invention recognizes that the air mass flow, in particular the oxygen mass flow, which flows through the fuel cell system in the short circuit, is proportional to the current obtained. If the current is measured during this process, the correct reading for the mass air flow sensor can be calculated from the current value.

Der erfindungsgemäße Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang kann entweder in Fällen durchgeführt werden, in welchen der Kurzschluss des Stackes sowieso aktiv ist (wie z.B. während des Starts und/oder nach dem Abstellen des Fahrzeuges), oder er kann erzwungen werden. Bei einem erzwungenen Kurzschluss des Brennstoffzellensystems kann die erforderliche elektrische Leistung für das Fahrzeug aus einer Batterie gezogen werden.The calibration or adaptation process according to the invention can either be carried out in cases in which the short circuit of the stack is active anyway (e.g. during the start and/or after the vehicle has been switched off), or it can be forced. In the event of a forced short circuit in the fuel cell system, the electrical power required for the vehicle can be drawn from a battery.

Wenn im Brennstoffzellensystem ein Stack-Bypassventil zwischen der Zuluftleitung und der Abluftleitung vorgesehen ist, kann während des Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorganges das Stack-Bypassventil geschlossen werden oder in einer konstanten Lage gebracht werden. Somit kann der Luftmassenstrom, der durch den Luftmassenstromsensor fließt, möglichst ganz oder zu einem bekannten Teil durch den Stack durchgeführt werden. In den System-Topologien ohne Stack-Bypassventil braucht dieser Schritt nicht durchgeführt werden.If a stack bypass valve is provided between the supply air line and the exhaust air line in the fuel cell system, the stack bypass valve can be closed or brought into a constant position during the calibration or adaptation process. The air mass flow that flows through the air mass flow sensor can thus be carried out as completely or to a known part as possible through the stack. In the system topologies without a stack bypass valve, this step does not need to be performed.

Wenn das Verfahren startet, kann der Luftmassenstrom variiert werden, bspw. indem die Drehzahl des Verdichters variiert wird. Vorzugsweise wird die Drehzahl des Verdichters reduziert, da der zu kalibrierende Messbereich des Luftmassenstromsensors eher im unteren Bereich liegt. Der vom Stack gezogene Strom wird durch den Stromsensor erfasst. Da im Kurzschluss der Strom proportional zum Sauerstoffmassenstrom ist, kann der Luftmassenstrom, bspw. mithilfe der Faraday-Gleichung, aus dem Strom berechnet werden. Somit ist der Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang für diese Strom- bzw. Luftmassestromstufe abgeschlossen. Der Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang kann für verschiedene Stromstufen wiederholt werden, damit eine Kennlinie des Luftmassenstromsensors erstellt werden kann.When the method starts, the air mass flow can be varied, for example by varying the speed of the compressor. The rotational speed of the compressor is preferably reduced since the measuring range of the air mass flow sensor to be calibrated tends to be in the lower range. The current drawn from the stack is detected by the current sensor. Since the current is proportional to the oxygen mass flow in the short circuit, the air mass flow can be calculated from the current, for example using the Faraday equation. The calibration or adaptation process for this flow or air mass flow stage is thus completed. The calibration or adaptation process can be repeated for different current levels so that a characteristic curve of the air mass flow sensor can be created.

Der Kalibrierungsvorgang kann vorzugsweise zumindest im Neuzustand durchgeführt werden, um fertigungsbedingte Toleranzen des Luftmassenstromsensors auszugleichen. Der Adaptionsvorgang kann immer wieder (z. B. 1 Mal in der Woche) wiederholt werden, um Sensorendrifte über die Lebensdauer zu kompensieren.The calibration process can preferably be carried out at least when it is new, in order to compensate for production-related tolerances in the air mass flow sensor. The adaptation process can be repeated again and again (e.g. once a week) in order to compensate for sensor drifts over the service life.

Vorteilhafterweise kann mithilfe der Erfindung der Luftmassenstromsensor mit einfachen Mitteln, schnell und genau kalibriert werden. Insbesondere bei geringen Luftmassenströmen, bspw. im Teillastbereich des Brennstoffzellensystems, in welche die Messtoleranzen des Luftmassenstromsensors hoch sind, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft sein, um den Luftmassenstromsensor genau zu kalibrieren. Vorteilhafterweise erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzlichen Komponenten im System. Auf diese Weise kann besonders stabil und gut regelbar unterbrechungsfreie Stromversorgung für Fahrzeuge bereitgestellt werden, auch wenn das Brennstoffzellensystem nicht auf Hochlast betrieben wird.Advantageously, with the help of the invention, the air mass flow sensor can be calibrated quickly and precisely using simple means. In particular in the case of low air mass flows, for example in the partial load range of the fuel cell system, in which the measurement tolerances of the air mass flow sensor are high, the method according to the invention can be advantageous in order to calibrate the air mass flow sensor precisely. Advantageously, the method according to the invention does not require any additional components in the system. In this way, an uninterruptible power supply for vehicles can be provided in a particularly stable and easily controllable manner, even when the fuel cell system is not being operated at high load.

Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweist:

  • 4) Einstellen eines Messwerts des Luftmassenstromsensors auf den berechneten Luftmassenstrom und/oder Justieren des Luftmassenstromsensors.
Advantageously, it can be provided within the scope of the invention that the method has at least one further step:
  • 4) setting a reading of the mass air flow sensor to the calculated mass air flow and/or adjusting the mass air flow sensor.

Auf diese Weise kann ein fertig eingestellter bzw. justierter Luftmassenstromsensor bereitgestellt werden. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass nach dem Einstellen des Messwerts des Luftmassenstromsensors im Schritt 4) der Luftmassenstromsensor mithilfe des Verfahrens, insbesondere der Schritte 1) bis 3) erneut kalibriert wird. Dies kann vorteilhaft sein, wenn durch die Änderung am Luftmassenstromsensor eine vorher durchgeführte Kalibrierung ungültig geworden ist.In this way, a fully set or adjusted air mass flow sensor can be provided. It is also conceivable within the scope of the invention for the air mass flow sensor to be recalibrated using the method, in particular steps 1) to 3), after the measured value of the air mass flow sensor has been set in step 4). This can be advantageous if a previously performed calibration has become invalid due to the change in the air mass flow sensor.

Ferner kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems zum Durchführen des Verfahrens während mindestens eines, mehrerer oder jeden Starts des Fahrzeuges erzeugt wird. Zudem ist es denkbar, dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems zum Durchführen des Verfahrens nach einem, mehreren oder jedem Abstellen des Fahrzeuges erzeugt wird. Ferner ist es möglich, dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems zum Durchführen des Verfahrens während des Betriebes des Fahrzeuges erzwungen wird, wobei insbesondere bei einem erzwungenen Kurzschluss, eine Traktionsbatterie zum Antreiben des Fahrzeuges genutzt wird. Auf diese Weise können stets geeignete Zeitpunkte gefunden werden, wann der Luftmassenstromsensor kalibriert werden kann, die nach Wunsch eines Benutzers und nach Möglichkeiten im System ausgewählt werden können.Furthermore, in a method within the scope of the invention it can be provided that the short circuit of the fuel cell system for carrying out the method is generated during at least one, several or every start of the vehicle. In addition, it is conceivable that the short circuit of the fuel cell system for carrying out the method is generated after one, several or each parking of the vehicle. Furthermore, it is possible that the short circuit of the fuel cell system for carrying out the method is enforced while the vehicle is in operation, with a traction battery being used to drive the vehicle, in particular in the case of an enforced short circuit. In this way, suitable points in time can always be found when the air mass flow sensor can be calibrated, which can be selected according to a user's wishes and depending on the possibilities in the system.

Vorteilhafterweise kann das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), zumindest einmal nach der Fertigung des Luftmassenstromsensors durchgeführt werden. Auf diese Weise kann der Luftmassenstromsensor, der in Betrieb genommen wird, von Anfang an genaue Messergebnisse liefern.The method, in particular steps 1) to 3), can advantageously be carried out at least once after the production of the air mass flow sensor. In this way, the air mass flow sensor that is put into operation can deliver precise measurement results right from the start.

Weiterhin kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), regelmäßig, in bestimmten Zeitabständen und/oder nach bestimmten durch das Fahrzeug zurückgelegten Strecken bzw. gefahrenen Kilometern, wiederholt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Luftmassenstromsensor immer wieder neu kalibriert werden kann, um mögliche Abweichungen aufgrund von Alterung des Sensors anzupassen.Furthermore, in a method within the scope of the invention it can be provided that the method, in particular steps 1) to 3), is repeated regularly, at certain time intervals and/or after certain distances or kilometers driven by the vehicle. In this way it can be ensured that the air mass flow sensor can be recalibrated again and again in order to adjust possible deviations due to aging of the sensor.

Des Weiteren kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere der Schritte 1) bis 3), ein Bypass-Ventil zwischen der Zuluftleitung des Brennstoffzellensystems und einer Abluftleitung geschlossen oder in eine konstante Lage gebracht wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Luftmassenstrom, der durch den Luftmassenstromsensor fließt, auch durch den Stack fließt. Folglich kann die Berechnung des Luftmassenstroms genau erfolgen.Furthermore, in a method within the scope of the invention it can be provided that to carry out the method, in particular steps 1) to 3), a bypass valve between the air supply line of the fuel cell system and an exhaust air line is closed or brought into a constant position. In this way it can be ensured that the air mass flow that flows through the air mass flow sensor also flows through the stack. Consequently, the calculation of the mass air flow can be done accurately.

Zum Erzeugen eines Luftmassenstroms in der Zuluftleitung im Schritt 1) kann eine Drehzahl des Verdichters eingestellt werden. Die Drehzahl des Verdichters ist eine einfache einstellbare Größe, die unterschiedliche Luftmassenstromwerte bewirken kann, die wiederum entsprechende messbare Stromwerte liefern können.To generate an air mass flow in the supply air line in step 1), a speed of the compressor can be adjusted. The speed of the compressor is a simple variable that can be set, which can cause different air mass flow values, which in turn can supply corresponding measurable current values.

Außerdem kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Schritt 1) der Luftmassenstrom variiert, vorzugsweise reduziert, wird, und/oder dass im Schritt 1) eine Drehzahl des Verdichters variiert, vorzugsweise reduziert, wird. Auf diese Weise kann sich der Luftmassenstrom dem Bereich nähern, wo mit Messtoleranzen des Luftmassenstromsensors zu rechnen ist, um den Luftmassenstromsensor in diesen kritischen Bereichen genau kalibrieren zu können.In addition, in a method within the scope of the invention it can be provided that in step 1) the air mass flow is varied, preferably reduced, and/or that in step 1) a speed of the compressor is varied, preferably reduced. In this way, the air mass flow can approach the range where measurement tolerances of the air mass flow sensor are to be expected, in order to be able to precisely calibrate the air mass flow sensor in these critical ranges.

Zudem kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), für unterschiedliche Drehzahlen des Verdichters und/oder für unterschiedliche Stromwerte des Stromsensors durchgeführt wird. Auf diese Weise kann eine Kennlinie für den Luftmassenstromsensor bereitgestellt werden, um die richtige Kalibrierung sowie Einstellung des Luftmassenstromsensors in unterschiedlichen Messbereichen zu ermöglichen.In addition, in a method within the scope of the invention, it can be provided that the method, in particular steps 1) to 3), is carried out for different speeds of the compressor and/or for different current values of the current sensor. In this way, a characteristic curve for the air mass flow sensor can be provided in order to enable correct calibration and adjustment of the air mass flow sensor in different measurement ranges.

Ferner kann bei einem Verfahren im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Schritt 3) ein Dampfmassenstrom und/oder ein Stickstoffmassenstorm (durch die Zuluftleitung) berücksichtigt werden/wird. Somit können bei dem Berechnen des Luftmassenstroms im Schritt 3) die Anteile des Dampfes und/oder des Stickstoffes in dem Luftmassenstrom berücksichtigt werden.Furthermore, in a method within the scope of the invention it can be provided that in step 3) a steam mass flow and/or a nitrogen mass flow (through the air inlet line) is/is taken into account. Thus, when calculating the air mass flow in step 3), the proportions of vapor and/or nitrogen in the air mass flow can be taken into account.

Weiterhin ist es denkbar, dass zum Erfassen des Dampfmassenstroms eine Umgebungsfeuchte berücksichtigt wird. Hierzu kann die Umgebungsfeuchte mithilfe eines Feuchtesensors erfasst, bspw. aktiv gemessen, und/oder mithilfe eines, bspw. cloudbasierten, Wetterdienstes erhalten, bspw. passiv abgefragt, werden. Auf diese Weise kann die vorhandene Sensorik im System berücksichtigt werden.Furthermore, it is conceivable that an ambient humidity is taken into account for detecting the vapor mass flow. For this purpose, the ambient humidity can be detected using a humidity sensor, e.g. actively measured, and/or obtained, e.g. passively queried, using a weather service, e.g. cloud-based. In this way, the existing sensors in the system can be taken into account.

Zum bestimmen des Anteils des Stickstoffs in dem Luftmassenstrom kann der gravimetrische Anteil des Stickstoffes bzw. des Sauerstoffes in der trockenen Luft benutzt werden.The gravimetric proportion of nitrogen or oxygen in the dry air can be used to determine the proportion of nitrogen in the air mass flow.

Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem zweiten Aspekt vor: ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug, aufweisend:

  • - einen Luftmassenstromsensor, welcher in einer Zuluftleitung der Brennstoffzellensystems angeordnet ist,
  • - einen Verdichter zum Erzeugen eines Luftmassenstroms in der Zuluftleitung
  • - einen Stromsensor zum Erfassen eines Stromwertes in einem elektrischen Stromnetz des Brennstoffzellensystems,
  • - eine Steuereinheit,
wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehen Ansprüche durchzuführen, um den Luftmassenstromsensor zu kalibrieren.According to the second aspect, the present invention provides: a fuel cell system for a vehicle, comprising:
  • - an air mass flow sensor, which is arranged in an air supply line of the fuel cell system,
  • - A compressor for generating an air mass flow in the supply air line
  • - a current sensor for detecting a current value in an electrical power network of the fuel cell system,
  • - a control unit,
wherein the control unit is designed to carry out a method according to one of the preceding claims in order to calibrate the air mass flow sensor.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.With the aid of the fuel cell system according to the invention, the same advantages can be achieved that were described above in connection with the method according to the invention. Reference is made in full to these advantages here.

Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung und
  • 2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens im Sinne der Erfindung.
The invention and its developments as well as its advantages are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
  • 1 an exemplary fuel cell system within the meaning of the invention and
  • 2 an exemplary flow chart of a method according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts of the invention are always provided with the same reference symbols, which is why they are usually only described once.

Die 1 zeigt ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem 100 für einen Einsatz in einem, bspw. brennstoffangetriebenen, Fahrzeug F.the 1 shows an exemplary fuel cell system 100 for use in a vehicle F, for example fuel-powered.

Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst zum einen einen Kathodenpfad 10 mit einer Zuluftleitung 11 zum Brennstoffzellensystem 100 und einer Abluftleitung 12 vom Brennstoffzellensystem 100. Am Eingang der Zuluftleitung 11 wird zumeist ein Luftfilter 13 angeordnet, um die Qualität und/oder die Zusammensetzung der Umgebungsluft zu untersuchen. Nach dem Luftfilter 13 kann in manchen System-Topologien ein Feuchtesensor FS angeordnet sein, um die Feuchte der Zuluft L1 zu untersuchen. Ein Verdichter 14 wird benutzt, um die Umgebungsluft anzusaugen und die Zuluft L1 für das Brennstoffzellensystem 100 bereitzustellen. Stromabwärts nach dem der Verdichter 14 kann ein Wärmetauscher 15 vorgesehen sein, um die verdichtete und erwärmte Zuluft L1 auf eine geeignete Temperatur zum Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 abzukühlen.The fuel cell system 100 comprises, on the one hand, a cathode path 10 with an air supply line 11 to the fuel cell system 100 and an exhaust air line 12 from the fuel cell system 100. An air filter 13 is usually arranged at the inlet of the air supply line 11 in order to examine the quality and/or the composition of the ambient air. In some system topologies, a humidity sensor FS can be arranged after the air filter 13 in order to examine the humidity of the supply air L1. A compressor 14 is used to suck in the ambient air and to provide the supply air L1 for the fuel cell system 100 . A heat exchanger 15 can be provided downstream of the compressor 14 in order to cool the compressed and heated supply air L1 to a suitable temperature for operating the fuel cell system 100 .

Ferner ist in der Zuluftleitung 11 zum Brennstoffzellensystem 100 ein Luftmassenstromsensor PFM vorgesehen, um den Luftmassenstrom dm/dt der Zuluft L1 zu erfassen. Die Kenntnis des Luftmassenstroms dm/dt kann für einen regelbaren Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 wichtig sein. Hierzu kann die Drehzahl des Verdichters 14 als eine einfach einstellbare Größe für die Regelung des Stroms I genutzt werden, der durch das Brennstoffzellensystem 100 gewonnen wird.Furthermore, an air mass flow sensor PFM is provided in the supply air line 11 to the fuel cell system 100 in order to detect the air mass flow dm/dt of the supply air L1. Knowing the air mass flow dm/dt can be important for controllable operation of the fuel cell system 100 . For this purpose, the speed of the compressor 14 can be used as an easily adjustable variable for controlling the current I, which is obtained by the fuel cell system 100.

Vor und nach dem Brennstoffzellensystem 100 können Absperrventile 17, 18 vorgesehen sein. Zudem kann in der Abluftleitung 12 ein weiteres Ventil 19 als Druckregler vorgesehen sein. Am Ende der Abluftleitung 12 kann ein Wasserstoffsensor HS vorgesehen sein, um die Präsenz von Wasserstoff in der Abluft L2 zu überwachen, der durch Purge- und/oder Drain-Vorgänge aus einem Anodenpfad 20 in die Abluftleitung 12 gelangen kann.Before and after the fuel cell system 100 shut-off valves 17, 18 can be provided. In addition, a further valve 19 can be provided as a pressure regulator in the exhaust air line 12 . A hydrogen sensor HS can be provided at the end of the exhaust air line 12 in order to monitor the presence of hydrogen in the exhaust air L2, which hydrogen can enter the exhaust air line 12 from an anode path 20 as a result of purge and/or drain processes.

In manchen System-Topologien kann zwischen der Zuluftleitung 11 und der Abluftleitung 12 eine Bypass-Leitung mit einem Bypass-Ventil 16 vorgesehen sein. Die Bypass-Leitung kann bspw. zur Drucksteuerung im Kathodenpfad 10 und/oder zur Verdünnung der, ggf. wasserstoffhaltigen, Abluft L2 genutzt werden.In some system topologies, a bypass line with a bypass valve 16 can be provided between the supply air line 11 and the exhaust air line 12 . The bypass line can be used, for example, to control the pressure in the cathode path 10 and/or to dilute the exhaust air L2, which may contain hydrogen.

Wasserstoff wird über einen Anodenpfad 20 zum Brennstoffzellensystem 100 bereitgestellt. Im Anodenpfad 20 kann mindestens ein Tank 21 für den Wasserstoff vorgesehen sein.Hydrogen is provided to the fuel cell system 100 via an anode path 20 . At least one tank 21 for the hydrogen can be provided in the anode path 20 .

Die Abwärme des Brennstoffzellensystems 100 wird über einen Kühlkreis 40 zumeist an einen Fahrzeugkühler 41 abgeführt.The waste heat from the fuel cell system 100 is usually dissipated to a vehicle cooler 41 via a cooling circuit 40 .

Im elektrischen Stromnetz 30 bzw. Kreis des Brennstoffzellensystems 100 kann ein Kurzschluss-Schalter K vorgesehen sein. Ein Kurzschluss des Brennstoffzellensystems 100 kann beim Abstellen des Systems gewollt sein, um die Restreaktanten im System zu verbrauchen. Auch kann beim Start des Systems ein Kurzschluss des Brennstoffzellensystems 100 gewollt sein, um das Brennstoffzellensystem 100 auf den Betrieb des Fahrzeuges F vorzubereiten.A short-circuit switch K can be provided in the electrical power network 30 or in the circuit of the fuel cell system 100 . A short-circuit of the fuel cell system 100 may be intentional when the system is shut down in order to consume the residual reactants in the system. A short-circuit of the fuel cell system 100 can also be intentional when the system is started, in order to prepare the fuel cell system 100 for the operation of the vehicle F.

Das elektrische Stromnetz 30 des Brennstoffzellensystems 100 wird an ein elektrisches Bordnetz BN des Fahrzeuges F, zumeist über mindestens einen Vorladeschalter S1, S2, S3, angeschlossen. Im elektrischen Bordnetz BN des Fahrzeuges F werden zumeist eine Traktionsbatterie B und eine LV-Batterie BLV vorgesehen. Die elektrische Energie des Brennstoffzellensystems 100 wird über mindestens einen Wandler an einem Elektromotor EM bereitgestellt, welcher ein Getriebe G des Fahrzeuges F antreibt.The electrical power network 30 of the fuel cell system 100 is connected to an electrical system BN of the vehicle F, usually via at least one pre-charging switch S1, S2, S3. In the on-board electrical system BN of the vehicle F, a traction battery B and an LV battery B LV are usually provided. The electrical energy of the fuel cell system 100 is made available to an electric motor EM, which drives a transmission G of the vehicle F, via at least one converter.

Das elektrische Stromnetz 30 des Brennstoffzellensystems 100 wird gemäß der Erfindung mithilfe des Kurzschluss-Schalters K kurzgeschlossen, um einen Kalibriervorgang des Luftmassenstromsensors PFM durchzuführen.According to the invention, the electrical power network 30 of the fuel cell system 100 is short-circuited using the short-circuit switch K in order to carry out a calibration process for the air-mass flow sensor PFM.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mithilfe der 2 in Verbindung mit der 1 beschrieben. Das Verfahren dient im Sinne der Erfindung zur Kalibrieren des Luftmassenstromsensors PFM und ggf. zum Einstellen von Messwerten des Luftmassenstromsensors PFM. Wie oben bereits im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurde, wird der Luftmassenstromsensor PFM in der Zuluftleitung 11 des Brennstoffzellensystems 100 angeordnet.The inventive method is using the 2 in connection with the 1 described. According to the invention, the method serves to calibrate the air mass flow sensor PFM and, if necessary, to adjust measured values of the air mass flow sensor PFM. As above in connection with the 1 was described, the air mass flow sensor PFM is arranged in the supply air line 11 of the fuel cell system 100 .

Das Verfahren sieht folgende Schritte vor:

  • 1) Erzeugen eines Luftmassenstroms L1 in der Zuluftleitung 11 durch den Verdichter 14,
  • 2) Erfassen eines Stromwertes I durch den Stromsensor A in dem elektrischen Stromnetz 30 des Brennstoffzellensystems 100,
  • 3) Berechnen eines entsprechenden Luftmassenstroms dm/dt für den erfassten Stromwert I,
wobei zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere des Schrittes 2, ein Kurzschluss im elektrischen Stromnetz 30 des Brennstoffzellensystems 100 erzeugt wird.The procedure includes the following steps:
  • 1) generation of an air mass flow L1 in the supply air line 11 by the compressor 14,
  • 2) detection of a current value I by the current sensor A in the electrical power network 30 of the fuel cell system 100,
  • 3) calculating a corresponding air mass flow rate dm/dt for the detected current value I,
wherein for carrying out the method, in particular step 2, a short circuit is generated in the electrical power network 30 of the fuel cell system 100.

Beim Kurzschluss des Brennstoffzellensystems 100 wird das Brennstoffzellensystem 100 vom elektrischen Bordnetz BN des Fahrzeuges F abgeschaltet. Wie es die 2 andeutet, wird hierzu der Kurzschluss-Schalter K geschlossen. Der Strom I fließt danach in einem geschlossenen Kreis durch das Brennstoffzellensystem 100.When the fuel cell system 100 is short-circuited, the fuel cell system 100 is switched off by the electrical system BN of the vehicle F. Like it the 2 indicates that the short-circuit switch K is closed for this purpose. The stream I then flows in a closed circuit through the fuel cell system 100.

Der erfindungsgemäße Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang kann entweder in Fällen durchgeführt werden, in welchen der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems 100 sowieso aktiv ist (wie z.B. während des Starts und/oder nach dem Abstellen des Fahrzeuges F), oder er kann erzwungen werden. Dafür wird währenddessen die erforderliche elektrische Leistung aus der Traktionsbatterie B genutzt.The calibration or adaptation process according to the invention can either be carried out in cases in which the short circuit of the fuel cell system 100 is active anyway (e.g. during the start and/or after the vehicle F has been switched off), or it can be forced. Meanwhile, the required electrical power from the traction battery B is used for this purpose.

Wie es die 2 andeutet, kann das Bypass-Ventil 16 zwischen der Zuluftleitung 11 und der Abluftleitung 12, sofern vorgesehen, während des Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorganges geschlossen werden oder in einer konstanten Lage gebracht werden. Somit kann der Luftmassenstrom dm/dt, der durch den Luftmassenstromsensor PFM fließt, möglichst ganz oder zu einem bekannten Teil durch das Brennstoffzellensystem 100 durchgeführt werden. In den Brennstoffzellensystemen 100 ohne Bypass-Ventil 16 braucht dieser Schritt nicht beachtet werden.Like it the 2 indicates, the bypass valve 16 between the supply air line 11 and the exhaust air line 12, if provided, can be closed during the calibration or adaptation process or can be brought into a constant position. The air mass flow dm/dt, which flows through the air mass flow sensor PFM, can thus be carried out as far as possible entirely or to a known part through the fuel cell system 100 . In the fuel cell systems 100 without a bypass valve 16, this step need not be considered.

Wenn das Verfahren startet, kann im Schritt 1) der Luftmassenstrom dm/dt variiert werden, bspw. indem die Drehzahl des Verdichters 14 variiert wird. Vorzugsweise wird die Drehzahl des Verdichters 14 reduziert, da der zu kalibrierende Messbereich des Luftmassenstromsensors PFM eher im unteren Bereich bei niedrigen Luftmassenströmen dm/dt liegt.When the method starts, the air mass flow dm/dt can be varied in step 1), for example by varying the speed of the compressor 14 . The speed of the compressor 14 is preferably reduced since the measuring range of the air mass flow sensor PFM to be calibrated is more in the lower range at low air mass flows dm/dt.

Im Schritt 2) wird der vom Brennstoffzellensystem 100 gezogene Strom I durch den Stromsensor A erfasst. Da im Kurzschluss der Strom I proportional Sauerstoffmassenstrom dmO2/dt ist, kann der Luftmassenstrom dm/dt im Schritt 3), bspw. mithilfe der Faraday-Gleichung, aus dem Strom I berechnet werden.In step 2), the current I drawn by the fuel cell system 100 is detected by the current sensor A. Since the current I is proportional to the oxygen mass flow dm O2 /dt in a short circuit, the air mass flow dm/dt can be calculated from the current I in step 3), for example using the Faraday equation.

Die Faraday-Gleichung besagt: dm O2 / dt = ( l*n cells * M O2 ) / ( 4 F )

Figure DE102020213978A1_0001
wobei ncells die Anzahl von Zellen im Brennstoffzellensystem 100 ist, wobei MO2 die Molarmasse vom Sauerstoff ist und wobei F die Faraday'sche Konstante ist.The Faraday equation states: dm O2 / German = ( l*n cells * M O2 ) / ( 4 f )
Figure DE102020213978A1_0001
 where n cells is the number of cells in the fuel cell system 100, where MO2 is the molar mass of oxygen, and where F is Faraday's constant.

Der gesamte Luftmassenstrom ist: dm/dt=dm O2 / dt+dm N2 / dt+dm vapour / dt ,

Figure DE102020213978A1_0002
The total air mass flow is: dm/dt=dm O2 / dt+dm N2 / dt+dm vapor / German ,
Figure DE102020213978A1_0002

Der Stickstoff-Massenstrom dmN2/dt liegt im Verhältnis zum SauerstoffMassenstrom dmO2/dt für trockene Luft als: dm N2 / dt= ( x N2 * dm O2 / dt ) x O2 ,

Figure DE102020213978A1_0003
mit x als der gravimetrische Anteil von Stickstoff N2 bzw. Sauerstoff O2 in trockener Luft.The nitrogen mass flow dm N2 /dt is in relation to the oxygen mass flow dm O2 /dt for dry air as: dm N2 / dt= ( x N2 * dm O2 / German ) x O2 ,
Figure DE102020213978A1_0003
 with x as the gravimetric fraction of nitrogen N2 or oxygen O2 in dry air.

Für die Ermittlung des Dampf-Massenstroms dmvapour/dt gibt es verschiedene Möglichkeiten.There are various options for determining the vapor mass flow dmvapour/dt.

In Systemen ohne Befeuchter, wie es in der 1 gezeigt ist, kann der Dampf-Massenstrom dmvapour/dt aus der Umgebungsfeuchte ermittelt werden, bspw.:

  1. a. durch einen im Eingangsbereich (z.B. hinter dem Luftfilter 13) platzierten Feuchtesensor FS und/oder
  2. b. aus Wetterinformationen aus der Umgebung (Cloud-Funktion)
In systems without a humidifier, as in the 1 is shown, the vapor mass flow dm vapor /dt can be determined from the ambient humidity, e.g.:
  1. a. by a humidity sensor FS placed in the entrance area (eg behind the air filter 13) and/or
  2. b. from weather information from the area (cloud function)

In Systemen mit einem Befeuchter kann der Dampf-Massenstrom dmvapour/dt ebenfalls aus der Umgebungsfeuchte ermittelt werden, bspw.:

  1. a. durch einen hinter dem Befeuchter platzierten Feuchtesensor (falls vorhanden) und/oder
  2. b. durch einen vollständigen Bypass des Befeuchters, in ähnlicher Weise wie in Systemen ohne Befeuchter.
In systems with a humidifier, the vapor mass flow dm vapor /dt can also be determined from the ambient humidity, e.g.:
  1. a. by a humidity sensor placed behind the humidifier (if present) and/or
  2. b. by completely bypassing the humidifier, in a manner similar to systems without a humidifier.

Durch die Kombination der oben gezeigten Gleichungen kann aus dem elektrischen Strom I im Kurzschluss des Brennstoffzellensystems 100 der LuftMassenstrom dm/dt berechnet werden.By combining the equations shown above, the air mass flow dm/dt can be calculated from the electric current I in the short circuit of the fuel cell system 100 .

Mithin ist der Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang für diese Strom- bzw. Luftmassestromstufe abgeschlossen.The calibration or adaptation process for this current or air mass flow stage is therefore complete.

Der Kalibrierungs- bzw. Adaptionsvorgang kann für verschiedene Stromstufen wiederholt werden, damit eine Kennlinie des Luftmassenstromsensors PFM entsteht.The calibration or adaptation process can be repeated for different current levels so that a characteristic curve of the air mass flow sensor PFM is created.

Der Kalibrierungsvorgang kann vorzugsweise zumindest im Neuzustand durchgeführt werden, um fertigungsbedingte Toleranzen des Luftmassenstromsensors PFM auszugleichen. Der Adaptionsvorgang kann immer wieder (z.B. 1 Mal in der Woche) wiederholt werden, um Sensorendrifte über die Lebensdauer zu kompensieren.The calibration process can preferably be carried out at least when it is new, in order to compensate for production-related tolerances of the air mass flow sensor PFM. The adaptation process can be repeated again and again (e.g. once a week) to compensate for sensor drifts over the service life.

Ferner kann das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen:

  • 4) Einstellen eines Messwerts des Luftmassenstromsensors PFM auf den berechneten Luftmassenstrom dm/dt bzw. Justieren Luftmassenstromsensors PFM.
Furthermore, the method can have at least one further step:
  • 4) Setting a measured value of the air mass flow sensor PFM to the calculated air mass flow dm/dt or adjusting the air mass flow sensor PFM.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die schematisch in der 1 gezeigt ist.To carry out the method according to the invention, a control unit can be provided which is shown schematically in FIG 1 is shown.

Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above description of the figures describes the present invention exclusively within the framework of examples. It goes without saying that individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as this makes technical sense, without departing from the scope of the invention.

Claims (10)

Verfahren zum Kalibrieren eines Luftmassenstromsensors (PFM), welcher in einer Zuluftleitung (11) eines Brennstoffzellensystems (100) eines Fahrzeuges (F) anordenbar ist, aufweisend folgende Schritte: 1) Erzeugen eines Luftmassenstroms (L1) in der Zuluftleitung (11) durch einen Verdichter (14), 2) Erfassen eines Stromwertes (I) durch einen Stromsensor (A) in einem elektrischen Stromnetz (30) des Brennstoffzellensystems (100), 3) Berechnen eines entsprechenden Luftmassenstroms (dm/dt) für den erfassten Stromwert (I), wobei zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere des Schrittes 2), ein Kurzschluss im elektrischen Stromnetz (30) des Brennstoffzellensystems (100) erzeugt wird.Method for calibrating an air mass flow sensor (PFM), which can be arranged in an air supply line (11) of a fuel cell system (100) of a vehicle (F), having the following steps: 1) generating an air mass flow (L1) in the supply air line (11) by a compressor (14), 2) detection of a current value (I) by a current sensor (A) in an electrical power network (30) of the fuel cell system (100), 3) Calculation of a corresponding air mass flow (dm/dt) for the detected current value (I), a short circuit being generated in the electrical power network (30) of the fuel cell system (100) in order to carry out the method, in particular step 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweist: 4) Einstellen eines Messwerts des Luftmassenstromsensors (PFM) auf den berechneten Luftmassenstrom (dm/dt).procedure after claim 1 , characterized in that the method comprises at least one further step: 4) setting a measured value of the air mass flow sensor (PFM) to the calculated air mass flow (dm/dt). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems (100) zum Durchführen des Verfahrens während mindestens eines, mehrerer oder jeden Starts des Fahrzeuges (F) erzeugt wird, und/oder dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems (100) zum Durchführen des Verfahrens nach einem, mehreren oder jedem Abstellen des Fahrzeuges (F) erzeugt wird, und/oder dass der Kurzschluss des Brennstoffzellensystems (100) zum Durchführen des Verfahrens während des Betriebes des Fahrzeuges (F) erzwungen wird, wobei insbesondere bei einem erzwungenen Kurzschluss, eine Traktionsbatterie (B) zum Antreiben des Fahrzeuges (F) genutzt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the short circuit of the fuel cell system (100) for performing the method during at least one, several or each start of the vehicle (F) is generated, and / or that the short circuit of the fuel cell system (100) for performing the method according to one, several or each parking of the vehicle (F) is generated, and / or that the short circuit of the fuel cell system (100) for carrying out the method during operation of the vehicle (F) is forced, in particular in the case of a forced short circuit, a traction battery (B) is used to drive the vehicle (F). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), zumindest einmal nach der Fertigung des Luftmassenstromsensors (PFM) durchgeführt wird, und/oder dass das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), regelmäßig, in bestimmten Zeitabständen und/oder nach bestimmten durch das Fahrzeug (F) zurückgelegten Strecken, wiederholt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method, in particular steps 1) to 3), is carried out at least once after the production of the air mass flow sensor (PFM), and/or that the method, in particular steps 1) to 3 ), is repeated regularly, at specific time intervals and/or after specific distances covered by the vehicle (F). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere der Schritte 1) bis 3), ein Bypass-Ventil (16) zwischen der Zuluftleitung (11) des Brennstoffzellensystems (100) und einer Abluftleitung (12) geschlossen oder in eine konstante Lage gebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to carry out the method, in particular steps 1) to 3), a bypass valve (16) between the air supply line (11) of the fuel cell system (100) and an exhaust air line (12) is closed or brought into a constant position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 1) der Luftmassenstrom (L1) variiert, vorzugsweise reduziert, wird, und/oder dass im Schritt 1) eine Drehzahl des Verdichters (14) variiert, vorzugsweise reduziert, wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 1) the air mass flow (L1) is varied, preferably reduced, and/or that in step 1) a speed of the compressor (14) is varied, preferably reduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, insbesondere die Schritte 1) bis 3), für unterschiedliche Drehzahlen des Verdichters (14) und/oder für unterschiedliche Stromwerte (I) des Stromsensors (A) Durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method, in particular steps 1) to 3), is carried out for different speeds of the compressor (14) and/or for different current values (I) of the current sensor (A). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 3) ein Dampfmassenstrom (dmvapour/dt) und/oder ein Stickstoffmassenstorm (dmN2/dt) berücksichtigt werden/wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 3) a vapor mass flow (dm vapor /dt) and/or a nitrogen mass flow (dm N2 /dt) is/is taken into account. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des Dampfmassenstroms (dmvapour/dt) eine Umgebungsfeuchte berücksichtigt wird, wobei insbesondere die Umgebungsfeuchte durch einen Feuchtesensor (FS) erfasst und/oder mithilfe eines Wetterdienstes erhalten wird.Method according to the preceding claim, characterized in that ambient humidity is taken into account to detect the vapor mass flow (dm vapor /dt), the ambient humidity being detected by a humidity sensor (FS) and/or obtained using a weather service. Brennstoffzellensystem (100) für ein Fahrzeug (F), aufweisend: - einen Luftmassenstromsensor (PFM), welcher in einer Zuluftleitung (11) der Brennstoffzellensystems (100) angeordnet ist, - den Verdichter (14) zum Erzeugen eines Luftmassenstroms (L1) in der Zuluftleitung (11) - einen Stromsensor (A) zum Erfassen eines Stromwertes (I) in einem elektrischen Stromnetz (30) des Brennstoffzellensystems (100), - eine Steuereinheit (101), wobei die Steuereinheit (101) dazu ausgeführt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehen Ansprüche durchzuführen, um den Luftmassenstromsensor (PFM) zu kalibrieren.Fuel cell system (100) for a vehicle (F), comprising: - a mass air flow sensor (PFM), which is arranged in an air supply line (11) of the fuel cell system (100), - the compressor (14) for generating an air mass flow (L1) in the supply air line (11) - a current sensor (A) for detecting a current value (I) in an electrical power network (30) of the fuel cell system (100), - a control unit (101), wherein the control unit (101) is designed to carry out a method according to any one of the preceding claims in order to calibrate the air mass flow sensor (PFM).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6488837B1 (en) 2000-12-04 2002-12-03 The Regents Of The University Of California Methanol sensor operated in a passive mode
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