AT524731A1 - Verfahren für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts und/oder eines Drucksensors in einem Anodenzuführabschnitt - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts (122) und/oder eines Drucksensors (140) in einem Anodenzuführabschnitt (122) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend die folgenden Schritte:  Einbringen eines Anodenzuführgases mit betriebsbedingt über die Zeit variierendem Einbringdruck (EP) über einen Anodenzuführabschnitt (122) in einen Anodenabschnitt (120) eines Brennstoffzellenstapels (110) des Brennstoffzellensystems (100),  Erfassen des Anodendruckes (AP) über die Zeit,  Vergleich des erfassten Anodendrucks (AP) als erfasstes Antwortsignal (AS) mit einem erwartenden Anodendruck (EAP) als erwartetes Antwortsignal (EAP) auf den Einbringdruck (EP),  Erkennen einer Vereisung bei einer erkannten Abweichung zwischen dem erfassten Anodendruck (AP) und dem erwarteten Anodendruck (EAP).

Description

Verfahren für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts

und/oder eines Drucksensors in einem Anodenzuführabschnitt

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts und/oder eines Drucksensors in einem Anodenzuführabschnitt, ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines solchen Verfahrens, eine Erkennungsvorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens so-

wie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Erkennungsvorrichtung.

Es ist bekannt, dass bei Brennstoffzellensystemen Betriebssituationen auftreten können, in welchen eine Vereisungsgefahr besteht. Findet beispielsweise ein Startbetrieb unter kalten Umgebungsparametern statt, so kann entstehendes Kondensationswasser, auch Produktwasser genannt, zu Tropfen gefrieren. Je nach Position im Brennstoffzellensystem, kann es dadurch zum Vereisen einzelner Abschnitte, Blockieren von Sensoren oder Ähnlichem kommen. Für eine sichere Betriebsweise des Brennstoffzellensystems sind insbesondere Druckinformationen für die einzelnen Abschnitte im Brennstoffzellensystem wichtig. Insbesondere gilt dies für den Druck im Anodenabschnitt. Um diesen zu erfassen, sind üblicherweise ein oder mehrere Drucksensoren vorgesehen. Beispielsweise kann ein Drucksensor im Anodenzuführabschnitt angeordnet sein, um den Anodendruck zu erfassen. Unter kalten Witterungsbedingungen kann es nun dazu kommen, dass durch die entsprechende Gefrierproblematik von Produktwasser ein Vereisen eines solchen Drucksensors im Anodenzuführabschnitt erfolgt. Auch eine Blockade des Drucksensors durch vereiste Tropfen kann entstehen. In beiden Fällen kann dies zu einer starken Beeinträchtigung der Betriebsweise des Brennstoffzellensystems führen. Im schlimmsten Fall wird dies zu einem Defekt oder sogar zu einem zumindest teilweisen Zerstören des

Anodenzuführabschnitts und damit des Brennstoffzellensystems führen.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass diese zur Vermeidung der Vereisungsproblematik mit hoher Komplexität und/oder mit redundanten Drucksensoren arbeiten. Auch ist es bekannt, dass die Drucksensoren eigene elektrische Heizvorrichtungen aufweisen, um dem Problem und dem Risiko der Vereisung entgegenzuwirken. Auch dies führt zu einer erhöhten Komplexität, zusätzlichem Bauraum und

durch die benötigten zusätzlichen technischen Bauteile, auch gesteigerten Kosten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nach-

teile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden

Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise, eine Vereisung eines Druck-

sensors zu erkennen, um anschließend auf eine solche Vereisung zu reagieren.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 9, eine Erkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, der erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, beziehungs-

weise werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts und/oder eines Drucksensors in einem Anodenzuführabschnitt eines Brennstoffzellensystems, aufweisend die folgenden Schritte:

— Einbringen eines Anodenzuführgases mit betriebsbedingt über die Zeit varlierendem Einbringdruck über ein Anodenzuführabschnitt in einen Anodenabschnitt eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellen-

systems, — Erfassen des Anodendrucks über die Zeit,

— Vergleich des erfassten Anodendrucks als erfasstes Antwortsignal mit einem erwarteten Anodendruck als erwartetes Antwortsignal auf den

Einbringdruck,

— Erkennen einer Vereisung bei einer erkannten Abweichung zwischen

dem erfassten Anodendruck und dem erwarteten Anodendruck.

erfindungsgemäße Verfahren nicht notwendig sind.

Das Brenngas für das Anodenzuführgas wird also dem Anodenzuführabschnitt unter einem definierten Einbringdruck zugeführt. Dieser Einbringdruck ist dabei üblicherweise nicht statisch, sondern wird pulsweise variiert, sodass die Einbringung des Anodenzuführgases ebenfalls pulsweise erfolgt. Diese Variation ist vorzugsweise unabhängig von der Betriebssituation oder einem Wechsel der Betriebssituation des Brennstoffzellensystems. Auch bei statischer Betriebsweise des Brennstoffzellensystems, beispielsweise bei einem konstanten Lastpunkt, erfolgt die Einbringung des Anodenzuführgases pulsartig, sodass der Einbringdruck auch bei einer solchen statischen Betriebssituation pulsiert und damit über die Zeit variiert wird. Somit variiert der Einbringdruck über die Zeit. Somit kann es sich um eine kurzfristige, wiederholende Variation handeln. Auch kombinierte Variationen des Einbringdrucks über die

Zeit, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung beruht nun darauf, dass ein Wissen über den Einbringdruck und dessen Variation über einen Anodenzuführabschnitt vorliegt. Dies kann beispielsweise durch einen separaten Sensor gewährleistet werden. Üblicherweise kann der Einbringdruck jedoch aktiv kontrolliert werden, sodass das Wissen über den Einbringdruck bereits über die vorausgehende Kontrolle des Einbringdrucks, beispielsweise durch die Kontrolle einer entsprechenden Ventilvorrichtung und/oder einer entsprechenden Verdichtungs- oder Expansionsvorrichtung, vorhanden ist. Somit ist der Einbringdruck in seinem Variationsverlauf über die Zeit be-

kannt und kann einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde gelegt werden.

hersagbar.

Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese Abhängigkeit des Anodendrucks vom Einbringdruck zu verwenden, um bei unerwarteten Abweichungen eine Vereisung detektieren zu können. So wird im Regelbetrieb der Einbringdruck und die Variation des Einbringdrucks ein Antwortsignal in Form des Anodendrucks zur Verfügung stellen. Dabei kann dieser erfasste Anodendruck als erfasstes Antwortsignal auf den variierten Einbringdruck verglichen werden mit einem erwarteten Anodendruck, in Form eines erwarteten Antwortsignals. Mit anderen Worten kann vorhergesagt werden, welche Variation des Einbringdrucks mit welchem erwarteten Antwortsignal zu welchem erwarteten Anodendruck führen würde. Der Vergleich des erfassten Anodendrucks mit einem solchen erwarteten Anodendruck erlaubt es nun, einen Unterschied zwischen dem erwarteten Anodendruck und einem erfassten Anodendruck zu erkennen. Eine solche erkannte Abweichung zwischen dem erwarteten Anodendruck und dem erfassten Anodendruck wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Vereisung im Anodenabschnitt und/oder am Drucksensor erkannt. Dabei wird insbesondere nicht der Absolutwert des Anodendruckes, sondern dessen Variation über die Zeit, also die Pulsvariation, welche auf der Pulsvariation des Einbringdrucks basiert. Diese Pulsvariation wird beispielsweise durch einen Injektor erzeugt, welcher einen konstanten Versorgungsdruck durch pulsierendes Öffnen und SchlieRen auf den gewünschten Anodendruck reduziert. Liegt die Pulsfrequenz beispielsweise bei 25Hz, so entspricht dies einer Öffnungsdauer von 40ms pro Periode. Wie bereits erläutert worden ist, besteht diese Pulsvariation auch bei statischen Betriebssituationen des Brennstoffzellensystems und ist damit unabhängig von einer Soll-

druckänderung des Anodendrucks.

gen.

Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren ohne separate Heizung und ohne Redundanz eines Drucksensors durchführbar. Somit kann die Sicherheit beim Betrieb des Brennstoffzellensystems erhöht werden, ohne dass zusätzliche Komplexität, zusätzliche Bauteile, zusätzlicher Bauraum und/oder zusätzliche Kosten notwendig wären. Vielmehr kann ein erfindungsgemäßes Verfahren sogar bei bereits bestehenden Brennstoffzellensystemen mit vorhandenem Injektor für ein pulsierendes Einbringen des Anodenzuführgases nachgerüstet werden, da es auf der Interpretation und der Plausibilitätsprüfung bereits vorhandener Daten möglich ist. Dies gilt sowohl bei Brennstoffzellensystemen, welche einen einzigen Drucksensor aufweisen als auch bei Brennstoffzellensystemen, welche mehrere Drucksensoren an unterschiedlichen Leitungsabschnitten, insbeson-

dere vor und/oder nach einem Brennstoffzellenstapel aufweisen.

gung gestellt werden.

Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Abweichung vom erwarteten Anodendruck in Form einer Unterschreitung eines Grenzwertes erkannt wird. So ist es möglich, dass tatsächlich die einzelnen Kurven des erwarteten Anodendrucks in Form der erwarteten Pulsfrequenz und des erfassten Anodendrucks in Form der erfassten Pulsfrequenz miteinander verglichen werden. Besonders einfach und kostengünstig ist es jedoch, wenn ein einzelner Grenzwert vorgegeben wird, bei dessen Unterschreitung eine entsprechende Ausgabe eines Vereisungssignals erfolgt. Bei der Verwendung eines einzelnen Grenzwertes ist keine Mustererkennung notwendig, sondern vielmehr ausschließlich der Vergleich mit diesem einen Grenzwert. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die erfassten Werte für den Anodendruck nachbearbeitet werden, wie dies später noch anhand eines Beispiels für die Erstellung der ersten Ableitung und damit der Betrachtung des Gradienten und/oder für die Anwendung eines Tiefpassfilters näher erläu-

tert werden.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der erwartete Anodendruck einen definierten Druckverlauf aufweist. Ein solcher definierter Druckverlauf ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Mustererkennung dieses

Druckverlaufs erfolgen soll. Dieser Druckverlauf bezieht sich dabei auf den

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Druckverlauf der Variation des Einbringdruckes. Insbesondere ist dies von Vorteil,

wenn eine detailliertere qualitative und/oder quantitative Analyse der Art der Verei-

sung und/oder des Grades der Vereisung gewünscht ist.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer erkannten Vereisung ein Vereisungssignal erzeugt und insbesondere ausgegeben wird. Die Ausgabe kann als reines Warnsignal erfolgen und dem Betriebspersonal des Brennstoffzellensystems auf diese Weise einen Hinweis auf die aktuelle Vereisungsgefahr geben. Auch ist es möglich, dass das Vereisungssignal an eine Kontrollfunktionalität des Brennstoffzellensystems übergeben wird. So wird es möglich, beispielsweise über ein Aufheizen des Anodenzuführgases, dieser Vereisung entgegenzuwirken. Auch ist es möglich, dass rechtzeitig ein Herunterfahren des Brennstoffzellensystems aktiviert wird, um eine Beschädigung der einzelnen Brennstoffzellen wirksam zu vermeiden. Dies beruht insbesondere auf der Tatsache, dass das Vereisungssignal durch die erkannte Abweichung vom erwarteten Anodendruck bereits sehr frühzeitig zur Verfügung steht und auf diese Weise eine frühzeitige Reaktion eines Kontrollverfahrens zur Vermeidung unerwünschter Beschädigungen des Brenn-

stoffzellensystems möglich wird.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer erkannten Vereisung eine Betriebsweise des Brennstoffzellensystems angepasst wird. Wie bereits im voranstehenden Absatz erläutert worden ist, kann hier ein gezieltes Heizen eines Anodenzuführabschnitts, des Anodenzuführgases und/oder des Drucksensors selbst die Folge sein. Auch die Anpassung des Start-up-Verfahrens oder ein aktives Herunterfahren des Brennstoffzellensystems sind mögliche

Kontrolleinflüsse.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der erfasste Anodendruck für den Vergleich bearbeitet wird, insbesondere mittels we-

nigstens einem der folgenden Bearbeitungsschritte: — Ausbilden einer Ableitung des Anodendrucks,

— Ausbilden eines Absolutwertes der Ableitung

und/oder eines Hochpasstfilters.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Insbesondere sind auch 2 oder mehr Bearbeitungsschritte miteinander kombinierbar. Die Anwendung einer Nachbearbeitung, beispielsweise durch Ausbilden der Ableitung und/oder Anwenden eines Tiefpassfilters, führt dazu, dass in der anschließenden Auswertung in Form des Vergleichs, der Aufwand für diese Schritte reduziert werden kann. Insbesondere wird es dann möglich, den bereits erläuterten einfachen, insbesondere statischen Grenzwert, für den Abgleich und die Vereisungserkennung

einzusetzen.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte des Einbringens und des Erfassens, insbesondere die Schritte des Vergleichs und der Erkennung, in Abhängigkeit einer Temperatur durchgeführt werden. Bevorzugt wird das vollständige Verfahren nur dann durchgeführt, wenn eine definierte Temperatur vorliegt beziehungsweise unterschritten wird. Diese Temperatur kann beispielsweise die Temperatur im Anodenabschnitt sein. Auch ist es möglich,

dies auf die Außentemperatur um das Brennstoffzellensystem zu beziehen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die glei-

chen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Ver-

fahren erläutert worden sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Erkennungsvorrichtung für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts und/oder eines Drucksensors in einem Anodenzuführabschnitt eines Brennstoffzellensystems. Eine solche Erkennungsvorrichtung weist ein Erfassungsmodul zum Erfassen eines Anodendrucks über die Zeit, ein Vergleichsmodul zum Vergleich des erfassten Anodendrucks als erfasstes Antwortsignal mit einem erwarteten Anodendruck als erwartetes Antwortsignal auf den Einbringdruck auf. Weiter ist ein Erkennungsmodul zum Erkennen einer Vereisung bei einer erkannten Abweichung zwischen dem erfassten Ano-

dendruck und dem erwarteten Anodendruck vorgesehen. Das Erfassungsmodul, das

Vergleichsmodul und/oder das Erkennungsmodul sind dabei zur Ausführung eines

erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Somit bringt eine erfindungsgemäße Er-

kennungsvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf

ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem, aufweisend einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt. Der Anodenabschnitt weist einen Anodenzuführabschnitt und einen Anodenabführabschnitt auf. Der Kathodenabschnitt weist einen Kathodenzuführabschnitt und einen Kathodenabführabschnitt auf. Im Anodenzuführabschnitt ist ein Drucksensor angeordnet. Weiter ist eine Erkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erkennung einer Vereisung des Drucksensors im Anodenzuführabschnitt vorgesehen. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsge-

mäßes Verfahren erläutert worden sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann es von Vorteil sein, wenn der Anodenabführabschnitt frei von einem separaten Drucksensor ausgebildet ist. Damit ist der Drucksensor ausschließlich im Anodenzuführabschnitt vorgesehen. Alternativ dazu kann es auch vorteilhaft sein, wenn Im Anodenabführabschnitt ein separater Drucksensor angeordnet ist. Dies erlaubt es, den Anodendruck durch die Bestimmung eines Differenzdrucks zwischen dem Anodenzuführabschnitt und dem Anodenabführabschnitt zu ermitteln. Auch bei Vereisung im Anodenzuführabschnitt können in einem solchen Fall die Parameterwerte des separaten Drucksensors wei-

ter verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schema-

tisch:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoff-

zellensystems,

10

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung,

Fig. 4 ein möglicher Verlauf ohne Vereisung,

Fig. 5 ein möglicher Druckverlauf mit Vereisung,

Fig. 6 ein möglicher Kurvenverlauf mit einem ersten Grenzwert und

Fig. 7 ein möglicher Kurvenverlauf mit zwei unterschiedlichen Grenzwerten.

Figur 1 zeigt schematisch, wie ein Brennstoffzellensystem 100 aufgebaut sein kann. Hier ist ein Brennstoffzellenstapel 110 mit einer Vielzahl, nicht näher dargestellt, einzelner Brennstoffzellen ausgebildet und teilt sich auf diese Weise in einen Anodenabschnitt 120 und einen Kathodenabschnitt 130 auf. Anodenzuführgas wird, insbesondere als Brenngas in Form von Wasserstoff, über den Anodenzuführabschnitt 122 dem Anodenabschnitt 120 zugeführt. Nach Umsetzung im Brennstoffzellenstapel 110 wird das Anodenabgas über den Anodenabführabschnitt 124 abgeführt. In ähnlicher Weise kann Kathodenzuführgas, beispielsweise Luftsauerstoff, über den Kathodenzuführabschnitt 132 dem Kathodenabschnitt 130 zugeführt werden, sodass nach der Umsetzung im Brennstoffzellenstapel 110 das Kathodenabgas über den Kathoden-

abführabschnitt 134 abgeführt werden kann.

In dieser Betriebsweise wird das Anodenzuführgas über den Anodenzuführabschnitt 122 mit varliertem Einbringdruck EP eingebracht. Der Druck im Anodenabschnitt 120 wird hier im Anodenzuführabschnitt 122 durch den Drucksensor 140 erfasst. Das bereits erläuterte erfindungsgemäße Verfahren wird in der Erkennungsvorrichtung 10 durchgeführt. Dieses ist hier in der Lage, Eingriff zu nehmen in die Kontrolle des Brennstoffzellensystems 100 und gleichzeitig die Information über die Variation des

Einbringdrucks EP aufzunehmen.

Figur 2 zeigt eine alternative Variante zur Ausführungsform der Figur 1, wobei hier im

Anodenabführabschnitt 124 ein separater Drucksensor 150 angeordnet ist. Im Falle

150 weiter verwendet werden.

Die Figur 3 zeigt schematisch, wie eine Erkennungsvorrichtung 10 aufgebaut sein kann. Diese ist hier signalkommunizierend mit dem Drucksensor 140 verbunden. Der Anodendruck AP wird von diesem Drucksensor 140 erfasst und dem Erfassungsmodul 20 zugeführt. Im Vergleichsmodul 30 geht eine Information über den Einbringdruck EP ein, sodass ein Vergleich zwischen dem zu erwartenden Anodendruck EAP und dem erfassten Anodendruck AP durchgeführt werden kann. Im Ergebnis kann, im Falle einer Abweichung, im Erkennungsmodul 40 nun ein Vereisungssignal VS erzeugt und ausgegeben werden. Wie bereits erläutert worden ist, kann dieses Vereisungssignal VS als reines Warnsignal ausgegeben werden. Jedoch ist es auch möglich, dass dieses Vereisungssignal VS an die Kontrollfunktionalität des Brennstoffzel-

lensystems 100 übergeben wird und dort Kontrolleingriffe auslöst.

Die Figuren 4 und 5 zeigen schematisch im Vergleich wie Druckverläufe im Rahmen eines vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens unterschieden werden können. Die Figur 4 zeigt einen Druckverlauf des Einbringdrucks EP mit steigender Tendenz. Zeitlich nachgelagert ist davon auszugehen, dass der Anodendruck als erwarteter Anodendruck EAP und dem entsprechend als erwartetes Antwortsignal EAS zeitversetzt in gleicher oder ähnlicher Weise ansteigt. Dieser reguläre Verlauf ist in der Figur 4 dargestellt. In der Figur 5 ist nun dargestellt, dass der real erfasste Anodendruck AP und das entsprechend real erfasste Antwortsignal AS über eine gewisse Zeitspanne diesem erwarteten Anodendruck EAP als erwartetem Antwortsignal EAS folgt. Zu einem Zeitpunkt (senkrechte Strichlinie) entsteht jedoch ein Knick in der Kurve, ab welchem der tatsächlich erfasste Anodendruck AP von dem erwarteten Anodendruck EAP abweicht. Diese Abweichung wird erkannt und als Vereisung der Ausgabe eines Vereisungssignals VS zugrunde gelegt. Dabei kann selbstverständlich der Grad der Abweichung noch näher definiert werden. So kann beispielswiese eine Mindestabweichung vorgesehen werden, um sicherzustellen, dass nicht unnötig

früh oder in fälschlicher Weise eine Vereisung erkannt wird.

Die Figur 6 zeigt schematisch, wie durch Nachbearbeitung des erfassten Anodendrucks AP, beispielsweise durch Ausbilden einer Ableitung und einer Anwendung ei-

nes Tiefpassfilters, eine weiter vereinfachte Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens möglich ist. So muss hier keine Mustererfassung und Mustervergleich

durchgeführt werden, sondern vielmehr nur der Vergleich mit einem, bei der Figur 6

statischen, Grenzwert GW. Der Gesamtverlauf der nachbearbeiteten Kurve des Ano-

dendrucks AP ist hier für das erfindungsgemäße Verfahren so lange irrelevant, bis

der Grenzwert GW unterschritten wird. Beim Unterschreiten wird die Vereisung er-

kannt und das Vereisungssignal VS entsprechend ausgegeben.

Die Figur 7 basiert auf der Ausführungsform der Figur 6. Jedoch sind hier zwei unterschiedliche Grenzwerte GW (1) und GW (2) eingesetzt. Hier ist gut zu erkennen, welchen Einfluss unterschiedliche Grenzwerte auf ein erfindungsgemäßes Verfahren haben. Somit kann durch die Vorgabe eines Grenzwertes beispielsweise die Sicherheit bei der Durchführung des Verfahrens erhöht werden, indem das Vereisungssignal zu

einem frühen Zeitpunkt ausgegeben wird.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelIne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander

kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

10 Erkennungsvorrichtung 20 Erfassungsmodul 30 Vergleichsmodul

40 Erkennungsmodul

100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel 120 Anodenabschnitt

122 Anodenzuführabschnitt 124 Anodenabführabschnitt 130 Kathodenabschnitt

132 Kathodenzuführabschnitt 134 Kathodenabführabschnitt 140 Drucksensor

150 separater Drucksensor

EP Einbringdruck

AP Anodendruck

AS _ Antwortsignal

EAP erwartenden Anodendruck EAS erwartetes Antwortsignal GE Grenzwert

VS —Vereisungssignal

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts (122) und/oder eines Drucksensors (140) in einem Anodenzuführabschnitt

   (122) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend die folgenden Schritte:

   — Einbringen eines Anodenzuführgases mit betriebsbedingt über die Zeit varlierendem Einbringdruck (EP) über einen Anodenzuführabschnitt (122) in einen Anodenabschnitt (120) eines Brennstoffzellenstapels

   (110) des Brennstoffzellensystems (100), — Erfassen des Anodendruckes (AP) über die Zeit,

   — Vergleich des erfassten Anodendrucks (AP) als erfasstes Antwortsignal (AS) mit einem erwartenden Anodendruck (EAP) als erwartetes Antwortsignal (EAP) auf den Einbringdruck (EP),

   — Erkennen einer Vereisung bei einer erkannten Abweichung zwischen dem erfassten Anodendruck (AP) und dem erwarteten Anodendruck (EAP).

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbringdruck (EP) wenigstens teilweise ein Druckmuster aufweist, insbesondere ein

   gepulstes Druckmuster.

   3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung vom erwarteten Anodendruck (EAP) in Form

   einer Unterschreitung eines Grenzwertes (GW) erkannt wird.

   4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erwartete Anodendruck (EAP) einen definierten Druckver-

   lauf aufweist.

   5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Vereisung ein Vereisungssignal (VS) er-

   zeugt und insbesondere ausgegeben wird.

   stoffzellensystems (100) angepasst wird.

   7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Anodendruck (AP) für den Vergleich bearbeitet wird, insbesondere mittels wenigstens einem der folgenden Bearbeitungs-

   schritte: — Ausbilden einer Ableitung des Anodendrucks (AP) — Ausbilden eines Absolutwertes der Ableitung

   — Anwenden eines Filters, insbesondere in Form eines Tiefpassfilters

   und/oder eines Hochpasstfilters

   8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Einbringens und des Erfassens, insbesondere die Schritte des Vergleichs und der Erkennung in Abhängigkeit einer Tempe-

   ratur durchgeführt werden.

   9. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen die Schritte eines Ver-

   fahrens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.

   10. Erkennungsvorrichtung (10) für eine Erkennung einer Vereisung eines Anodenzuführabschnitts (122) und/oder eines Drucksensors (140) in einem Anodenzuführabschnitt (122) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend Erfassungsmodul (20) zum Erfassen des Anodendruckes (AP) über die Zeit, ein Vergleichsmodul (30) zum Vergleich des erfassten Anodendrucks (AP) als erfasstes Antwortsignal (AS) mit einem erwartenden Anodendruck (EAP) als erwartetes Antwortsignal (EAS) auf den Einbringdruck (EP) und ein Erkennungsmodul (40) zum Erkennen einer Vereisung bei einer erkannten Abweichung zwischen dem erfassten Anodendruck (AP) und dem erwarteten Anodendruck (EAP), wobei das Erfassungsmodul (20), das Vergleichsmodul (30) und/oder das Erkennungsmodul (40) zur Ausführung eines Verfahrens mit den Merkma-

   len eines der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind.

   11. Brennstoffzellensystem (100), aufweisend einen Brennstoffzellenstapel (110) mit einem Anodenabschnitt (120) und einem Kathodenabschnitt (130), der Anodenabschnitt (120) aufweisend einen Anodenzuführabschnitt (122) und einen Anodenabführabschnitt (124), der Kathodenabschnitt (130) aufweisend einen Kathodenzuführabschnitt (132) und einen Kathodenabführabschnitt (134), wobei im Anodenzuführabschnitt ein Drucksensor (140) angeordnet ist, weiter aufweisend eine Erkennungsvorrichtung (10) mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zur Erkennung einer Vereisung des Drucksensors (140) im Anodenzuführabschnitt (122).

   12. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenabführabschnitt (124) frei von einem separaten Drucksensor (150) ist.

   13. Brennstoffzellensystem () nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Anodenabführabschnitt (124) ein separater Drucksensor (150) angeordnet

   ist.