AT525894B1

AT525894B1 - Control method for controlling an actual anode inlet pressure in an anode supply section for an anode section of a fuel cell system

Info

Publication number: AT525894B1
Application number: ATA50487/2022A
Authority: AT
Inventors: Satheesh Pranav; Velayudhan Radhika
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2023-09-15
Also published as: AT525894A4; DE102023117571A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Kontrolle eines Ist-Anodeneingangsdrucks (IAE) in einem Anodenzuführabschnitt (122) für einen Anodenabschnitt (120) eines Brennstoffzellensystems (100), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: ‐ Erfassen eines Soll-Kathodeneingangsdrucks (SKE) in einem Kathodenzuführabschnitt (132) für einen Kathodenabschnitt (130) des Brennstoffzellensystems (100), ‐ Bestimmen eines Soll-Anodeneingangsdrucks (SAE) auf Basis des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks (SKE), ‐ Vorgabe des bestimmten Soll-Anodeneingangsdrucks (SAE) für eine Druckkontrollvorrichtung (140) im Anodenzuführabschnitt (122).The present invention relates to a control method for controlling an actual anode inlet pressure (IAE) in an anode supply section (122) for an anode section (120) of a fuel cell system (100), characterized by the following steps: ‐ Detecting a target cathode inlet pressure (SKE). a cathode supply section (132) for a cathode section (130) of the fuel cell system (100), - determining a target anode inlet pressure (SAE) based on the detected target cathode inlet pressure (SKE), - specifying the specific target anode inlet pressure (SAE) for a pressure control device (140) in the anode supply section (122).

Description

KONTROLLVERFAHREN FÜR EINE KONTROLLE EINES IST-ANODENEINGANGSDRUCKS IN EINEM ANODENZUFÜHRABSCHNITT FÜR EINEN ANODENABSCHNITT EINES BRENNSTOFFZELLENSYSTEMS CONTROL METHOD FOR CONTROLLING AN ACTUAL ANODE INPUT PRESSURE IN AN ANODE FEED SECTION FOR AN ANODE SECTION OF A FUEL CELL SYSTEM

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Kontrolle eines Ist-Anodeneingangsdrucks in einem Anodenzuführabschnitt für einen Anodenabschnitt eines Brennstoffzellensystems, ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Kontrollverfahrens, eine Kontrollvorrichtung zur Durchführung eines solchen Kontrollverfahrens sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Kontrollvorrichtung. The present invention relates to a control method for checking an actual anode inlet pressure in an anode supply section for an anode section of a fuel cell system, a computer program product for carrying out such a control method, a control device for carrying out such a control method and a fuel cell system with such a control device.

[0002] Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von Parametern für den Betrieb von Brennstoffzellen gemessen werden. Unter anderem gilt dies auch für die Drücke in den einzelnen Medienpfaden. Besonders entscheidend ist dabei die Druckkontrolle im Anodenabschnitt und im Kathodenabschnitt eines Brennstoffzellenstapels, da hier die mechanische Belastung bei zu großen Druckunterschieden zu Beschädigungen führen kann. Bei bekannten Lösungen wird daher eine gezielte Kontrolle eines Anodeneingangsdrucks, wie auch eines Kathodeneingangsdrucks, durchgeführt. Die Kontrolle erfolgt üblicherweise durch die Vorgabe eines Soll-Anodeneingangsdrucks für den Anodenzuführabschnitt und ein Soll-Kathodeneingangsdruck für den Kathodenzuführabschnitt. It is known that a large number of parameters for the operation of fuel cells are measured. Among other things, this also applies to the pressures in the individual media paths. Pressure control in the anode section and cathode section of a fuel cell stack is particularly crucial, as the mechanical stress can lead to damage if the pressure differences are too large. In known solutions, a targeted control of an anode inlet pressure, as well as a cathode inlet pressure, is therefore carried out. The control is usually carried out by specifying a target anode inlet pressure for the anode feed section and a target cathode inlet pressure for the cathode feed section.

[0003] Konstruktiv ist bei bekannten Brennstoffzellensystemen häufig eine Gebläsevorrichtung für die Ansaugung von Luft für den Kathodenzuführabschnitt vorgesehen. Durch die Regelung der Drehzahl an einer solchen Gebläsevorrichtung ist es möglich, die Vorgabe in Form des SollKathodeneingangsdrucks umzusetzen und einen entsprechend sich darauf einstellenden Ist-Kathodeneingangsdruck zu erhalten. In ähnlicher Weise sind auch Druckbeeinflussungsmittel, zum Beispiel Gebläsevorrichtungen oder Ejektorvorrichtungen, im Anodenzuführabschnitt vorgesehen, um den dort zugeführten Brennstoff mit unterschiedlich hohen Drücken als Anodenzuführgas in den Anodenzuführabschnitt einzubringen. In known fuel cell systems, a blower device is often structurally provided for sucking in air for the cathode supply section. By regulating the speed of such a blower device, it is possible to implement the specification in the form of the target cathode inlet pressure and to obtain an actual cathode inlet pressure that adjusts accordingly. In a similar manner, pressure influencing means, for example blower devices or ejector devices, are also provided in the anode supply section in order to introduce the fuel supplied there into the anode supply section as anode supply gas at different pressures.

[0004] Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die Kontrolle mit hohen Schwankungen, insbesondere für den Anodenzuführabschnitt, einhergeht. Das beruht auf der Tatsache, dass als Ausgangspunkt für das Bestimmen eines Soll-Anodeneingangsdrucks ein sensorisches Messverfahren zum Einsatz kommt, welches den Ist-Kathodeneingangsdruck bestimmt und von diesem ausgehend den Soll-Anodeneingangsdruck ermittelt. Dadurch, dass im laufenden Betrieb eines Brennstoffzellensystems die Messung des Ist-Kathodeneingangsdrucks mit Messfehlern, Messrauschen und anderen Einschränkungen einhergeht, werden diese Messungenauigkeiten auf diese Weise auf die Vorgabe des Soll-Anodeneingangsdrucks übertragen. Dies führt dazu, dass Schwankungen und Messungenauigkeiten eine entsprechende Schwankungsbreite und Ungenauigkeit in der Vorgabe für den Anodenzuführabschnitt mit sich bringen. Dies gilt insbesondere auch für statische Betriebssituationen, also Betriebssituationen des Brennstoffzellensystems ohne oder mit sehr geringen Lastwechseln. [0004] A disadvantage of the known solutions is that the control is accompanied by high fluctuations, particularly for the anode feed section. This is based on the fact that a sensory measurement method is used as the starting point for determining a target anode inlet pressure, which determines the actual cathode inlet pressure and, based on this, determines the target anode inlet pressure. Since the measurement of the actual cathode inlet pressure is accompanied by measurement errors, measurement noise and other limitations during ongoing operation of a fuel cell system, these measurement inaccuracies are transferred to the specification of the target anode inlet pressure. This means that fluctuations and measurement inaccuracies bring with them a corresponding fluctuation range and inaccuracy in the specification for the anode feed section. This applies in particular to static operating situations, i.e. operating situations of the fuel cell system without or with very low load changes.

[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine möglichst stabile Kontrollmöglichkeit für den Ist-Anodeneingangsdruck zur Verfügung zu stellen. It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to provide the most stable possible control option for the actual anode inlet pressure in a cost-effective and simple manner.

[0006] Die vorliegende Erfindung wird gelöst durch ein Kontrollverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 9, eine Kontrollvorrichtung 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 Kontrollverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Brennstoff-The present invention is solved by a control method with the features of claim 1, a computer program product with the features of claim 9, a control device with the features of claim 10 and a fuel cell system with the features of claim 11. Further features and details of The invention emerges from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the control method according to the invention naturally also apply in connection with the computer program product according to the invention, the control device according to the invention and the fuel system according to the invention.

zellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. cell system and vice versa, so that reference to the individual aspects of the invention is or can always be made mutually with regard to the disclosure.

[0007] Erfindungsgemäß wird daher ein Kontrollverfahren vorgeschlagen für eine Kontrolle eines Ist-Anodeneingangsdrucks in einem Anodenzuführabschnitt für einen Anodenabschnitt eines Brennstoffzellensystems. Ein solches Kontrollverfahren zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: According to the invention, a control method is therefore proposed for controlling an actual anode inlet pressure in an anode supply section for an anode section of a fuel cell system. Such a control procedure is characterized by the following steps:

[0008] - Erfassen eines Soll-Kathodeneingangsdrucks in einem Kathodenzuführabschnitt für den Kathodenabschnitt des Brennstoffzellensystems, [0008] - Detecting a target cathode input pressure in a cathode supply section for the cathode section of the fuel cell system,

[0009] - Bestimmen eines Soll-Anodeneingangsdrucks auf Basis des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks, [0009] - determining a target anode inlet pressure based on the detected target cathode inlet pressure,

[0010] - Vorgabe des bestimmten Soll-Anodeneingangsdrucks für eine Druckkontrollvorrichtung im Anodenzuführabschnitt. - Specification of the specific target anode inlet pressure for a pressure control device in the anode feed section.

[0011] Ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren wird also dafür eingesetzt, einen Soll-Anodeneingangsdruck zu bestimmen und anschließend der Regelegung einer Druckkontrollvorrichtung vorzugeben. Im Unterschied zum Stand der Technik wird jedoch ein anderer Ausgangspunkt gewählt. So wird hier nicht von einem gemessenen Parameter in Form eines Ist-Kathodeneingangsdrucks ausgegangen, sondern vielmehr von einem ebenfalls als Vorgabe verwendeten Wert. Diese Vorgabe stellt der Soll-Kathodeneingangsdruck dar, welcher von einem separaten Kontrollverfahren für die Kontrolle des Kathodeneingangsdrucks vorgegebenen wird. Der Soll-Kathodeneingangsdruck ist also gerade kein Messparameter, sondern ein Vorgabewert in der parallelen Kontrolle für den Kathodenzuführabschnitt. A control method according to the invention is therefore used to determine a target anode inlet pressure and then to specify it to the control of a pressure control device. In contrast to the prior art, however, a different starting point is chosen. This is not based on a measured parameter in the form of an actual cathode inlet pressure, but rather on a value that is also used as a default. This specification represents the target cathode inlet pressure, which is specified by a separate control procedure for controlling the cathode inlet pressure. The target cathode inlet pressure is therefore not a measurement parameter, but rather a default value in the parallel control for the cathode feed section.

[0012] Das Brennstoffzellensystem ist gemäß der Erfindung mit Vorteil als PEM-Brennstoffzellensystem ausgebildet. According to the invention, the fuel cell system is advantageously designed as a PEM fuel cell system.

[0013] In einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren erfolgt also die Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks nun nicht mehr auf Basis eines Messparameters, sondern auf Basis eines parallelen Vorgabewertes aus dem Kathodenzuführabschnitt. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen werden durch das Umstellen von einem Messparameter auf einen Vorgabewert alle Nachteile einer Messung vermieden. Wie bereits erläutert, bringen Messungen von Parametern Nachteile in Form von Messungenauigkeiten, Messrauschen oder Messfehlern mit sich. All diese Nachteile liegen jedoch nur bei Messparametern vor und nicht für Vorgabewerte. Der Vorgabewert ist ein Wert, welcher sich im normalen Betrieb, also bei einer statischen Betriebssituation oder einer Betriebssituation mit sehr geringen Lastwechseln (auch Slow Ramp Betriebssituation genannt) kaum ändert. Mit anderen Worten ist es nun möglich, auf Basis eines sich kaum veränderten und damit stabilen Soll-Kathodeneingangsdrucks den Soll-Anodeneingangsdruck zu bestimmen. Dabei können unterschiedlichste Bestimmungsverfahren eingesetzt werden, insbesondere algorithmische Zusammenhänge. In a control method according to the invention, the determination of the target anode inlet pressure is no longer based on a measurement parameter, but rather on the basis of a parallel specified value from the cathode feed section. This has several advantages. On the one hand, by switching from a measurement parameter to a default value, all disadvantages of a measurement are avoided. As already explained, measurements of parameters bring disadvantages in the form of measurement inaccuracies, measurement noise or measurement errors. However, all of these disadvantages only apply to measurement parameters and not to default values. The default value is a value that hardly changes during normal operation, i.e. in a static operating situation or an operating situation with very low load changes (also called slow ramp operating situation). In other words, it is now possible to determine the target anode inlet pressure on the basis of a target cathode inlet pressure that has hardly changed and is therefore stable. A wide variety of determination methods can be used, especially algorithmic relationships.

[0014] Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, wird durch die Verwendung eines Vorgabewertes an Stelle eines Messparameters nun die Basis im Vergleich zu den bekannten Kontrollmöglichkeiten deutlich stabiler. Durch das Ausschließen von Messungenauigkeiten, Messfehlern oder Messrauschen wird damit die Stabilität in der Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks und damit in der entsprechenden Vorgabe sowie der daraus folgenden Kontrolle der Druckkontrollvorrichtung ebenfalls deutlich stabiler. Unerwünschte Kontrollschwankungen, welche sich insbesondere in unerwünschter Weise aufschaukeln können, werden auf diese Weise wirkungsvoll vermieden. As can be seen from the above explanation, the use of a default value instead of a measurement parameter now makes the basis significantly more stable compared to the known control options. By eliminating measurement inaccuracies, measurement errors or measurement noise, the stability in the determination of the target anode inlet pressure and thus in the corresponding specification and the resulting control of the pressure control device also becomes significantly more stable. In this way, undesirable control fluctuations, which can escalate in an undesirable manner, are effectively avoided.

[0015] Die verbesserte Stabilität der Druckkontrolle und eine besonders glatte Sollvorgabe für den Soll-Anodeneingangsdruck können hier die Folge sein. Nicht zuletzt kann auf Basis eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens die tatsächliche Durchführung der Kontrolle an der Druckkontrollvorrichtung ebenfalls einfacher ausgestaltet werden, zum Beispiel mittels des später noch näher erläuterten PID-Reglers. The improved stability of the pressure control and a particularly smooth target specification for the target anode inlet pressure can be the result here. Last but not least, on the basis of a control method according to the invention, the actual implementation of the control on the pressure control device can also be made simpler, for example by means of the PID controller, which will be explained in more detail later.

[0016] Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren [0016] There can be advantages when using a control method according to the invention

die Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks erfolgt, indem der Soll-Kathodeneingangsdruck mit einer Soll-Druckdifferenz beaufschlagt wird. Diese Soll-Druckdifferenz kann zum Beispiel definiert werden durch einen idealen Druckzusammenhang innerhalb der Brennstoffzellen im Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems. Ublicherweise sind Druckbereiche vorgesehen, welche zum einen die mechanische Belastungsgrenze der einzelnen Brennstoffzellen, zum Beispiel der Membranen der Brennstoffzellen, nicht überschreiten. Zum anderen sollen die Druckverhältnisse so eingestellt sein, dass eine kontinuierliche Zufuhr und Abfuhr der Gase innerhalb des Brennstoffzellenstapels mit hoher Sicherheit gewährleistet wird. Dies kann insbesondere in sehr einfacher Weise durch die Vorgabe einer Druckdifferenz gewährleistet sein. Dadurch, dass in einer separaten Kontrollschleife für den Kathodenabschnitt des Brennstoffzellenstapels bereits der Soll-Kathodeneingangsdrucks als Basiswert vorgegeben wird, kann sich die erfindungsgemäße Kontrolle für den Soll-Anodeneingangsdruck nun auf diesem Vorgabewert aufsetzen lassen und an diesem orientieren. Das Verwenden der Soll-Druckdifferenz ist also eine besonders einfache und kostengünstige Lösung für die Durchführung der Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks. The target anode inlet pressure is determined by applying a target pressure difference to the target cathode inlet pressure. This target pressure difference can be defined, for example, by an ideal pressure relationship within the fuel cells in the fuel cell stack of a fuel cell system. Pressure ranges are usually provided which, on the one hand, do not exceed the mechanical load limit of the individual fuel cells, for example the membranes of the fuel cells. On the other hand, the pressure conditions should be set in such a way that a continuous supply and removal of gases within the fuel cell stack is guaranteed with a high level of security. This can be ensured in particular in a very simple manner by specifying a pressure difference. Because the target cathode inlet pressure is already specified as a base value in a separate control loop for the cathode section of the fuel cell stack, the control according to the invention for the target anode inlet pressure can now be based on this specified value and be based on it. Using the target pressure difference is therefore a particularly simple and cost-effective solution for determining the target anode inlet pressure.

[0017] Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Soll-Druckdifferenz kleiner ist als eine Maximal-Druckdifferenz der Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems. Wie bereits erläutert worden ist, sind die einzelnen Komponenten der Brennstoffzellen, insbesondere die Membranen, welche die Anodenabschnitte und die Kathodenabschnitte der einzelnen Brennstoffzellen voneinander trennen, mechanisch sensible Bauteile. Ein zu hoher Druckunterschied kann zu einer zu hohen mechanischen Belastung und damit zu mechanischer Beschädigung führen. Dadurch, dass beim Verwenden der Soll-Druckdifferenz diese nun als Teilbestandteil des Kontrollverfahrens mit absoluter Sicherheit kleiner als diese Maximal-Druckdifferenz gewählt wird, kann eine mechanische Sicherungsmöglichkeit vorgesehen werden, welche die mechanischen Beschädigungen auf Basis von Unterdrücken oder Überdrücken quasi ausschließen kann. [0017] It can have advantages if, in a control method according to the invention, the target pressure difference is smaller than a maximum pressure difference of the fuel cells of the fuel cell system. As has already been explained, the individual components of the fuel cells, in particular the membranes that separate the anode sections and the cathode sections of the individual fuel cells from one another, are mechanically sensitive components. A pressure difference that is too high can lead to excessive mechanical stress and thus to mechanical damage. Because when using the target pressure difference, it is now selected as a partial component of the control method with absolute certainty to be smaller than this maximum pressure difference, a mechanical safety option can be provided which can virtually exclude mechanical damage based on negative pressures or overpressures.

[0018] Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Dynamik der aktuellen Betriebssituation des Brennstoffzellensystems erfasst und mit einem Dynamikgrenzwert verglichen wird, wobei dabei nur im Falle eines Unterschreitens eines Dynamikgrenzwerts der Soll-Anodeneingangsdruck auf Basis des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks bestimmt wird. Mit anderen Worten wird das erfindungsgemäße Kontrollverfahren nur für bestimmte Betriebssituationen des Brennstoffzellensystems eingesetzt. Dabei handelt es sich um möglichst wenig dynamische und insbesondere stabile beziehungsweise konstante Betriebsweisen des Brennstoffzellensystems. Dies beruht auf der Tatsache, dass bei sehr dynamischen und mit hohen Lastwechseln versehenen Betriebssituationen des Brennstoffzellensystems der Soll-Kathodeneingangsdruck ebenfalls dynamischen Vorgabeveränderungen unterworfen ist. Diese dynamischen Veränderungen des Vorgabewertes auf der Kathodenseite würden, mit entsprechender Kontrollverzögerung, ebenfalls dynamische Schwankung auf der Anodenseite und damit für den Soll-Anodeneingangsdruck mit sich bringen. Dies könnte dazu führen, dass das erfindungsgemäße Kontrollverfahren für hochdynamische Betriebssituationen im Vergleich zu den bekannten Lösungen sehr langsam reagieren kann. Um dies zu vermeiden, kann bei dieser Ausführungsform das erfindungsgemäße Kontrollverfahren einfach und kostengünstig durch die Erfassung der Dynamik der aktuellen Betriebssituation auf statische oder wenig dynamische Betriebssituationen eingeschränkt werden. Die Abgrenzung zwischen erlaubter und unerlaubter Dynamik wird dabei durch einen einfachen Grenzwertvergleich, nämlich den Vergleich der erfassten Dynamik mit dem vorgegebenen Dynamikgrenzwert, gewährleistet. Die Dynamik kann dabei, wie dies nachfolgend für unterschiedliche Ausführungsvarianten noch erläutert wird, selbstverständlich in unterschiedlichster Weise erfasst und bewertet werden. [0018] Further advantages can be achieved if, in a control method according to the invention, the dynamics of the current operating situation of the fuel cell system are recorded and compared with a dynamic limit value, with the target anode inlet pressure being determined on the basis of the detected target cathode inlet pressure only in the event that a dynamic limit value is undershot becomes. In other words, the control method according to the invention is only used for certain operating situations of the fuel cell system. This involves operating modes of the fuel cell system that are as dynamic as possible and, in particular, stable or constant. This is based on the fact that in very dynamic operating situations of the fuel cell system with high load changes, the target cathode inlet pressure is also subject to dynamic default changes. These dynamic changes in the default value on the cathode side would, with a corresponding control delay, also bring about dynamic fluctuations on the anode side and thus for the target anode inlet pressure. This could result in the control method according to the invention reacting very slowly for highly dynamic operating situations compared to the known solutions. In order to avoid this, in this embodiment the control method according to the invention can be limited simply and cost-effectively to static or less dynamic operating situations by detecting the dynamics of the current operating situation. The distinction between permitted and prohibited dynamics is ensured by a simple limit value comparison, namely the comparison of the recorded dynamics with the specified dynamic limit value. The dynamics can of course be recorded and evaluated in a variety of ways, as will be explained below for different embodiment variants.

[0019] So kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Dynamik der aktuellen Betriebssituation auf Basis der Dynamik des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks erfasst wird. So können beispielsweise die Auswertung des Vorgabewertes in Form des Soll-Kathodeneingangsdrucks entsprechende Dynamikinformationen liefern. Dabei kann es sich zum Beispiel um die Steigung des Soll-Kathodeneingangsdrucks über die Zeit oder dessen [0019] So it can be advantageous if, in a control method according to the invention, the dynamics of the current operating situation is recorded on the basis of the dynamics of the detected target cathode input pressure. For example, the evaluation of the default value in the form of the target cathode inlet pressure can provide corresponding dynamic information. This can be, for example, the slope of the target cathode inlet pressure over time or that

Varianz- und Schwankungsbreite über einen definierten Zeitabschnitt handeln. Auch andere Bewertungen über den Soll-Kathodeneingangsdruck sind hier grundsätzlich für die Bewertung der Dynamik im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. Trade variance and fluctuation range over a defined period of time. Other evaluations of the target cathode inlet pressure are also fundamentally conceivable for evaluating the dynamics within the scope of the present invention.

[0020] Vorteile bringt es weiter mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren zusätzlich der Ist-Kathodeneingangsdruck mittels eines Drucksensors erfasst wird. Dabei wird die Kathodeneingangs-Druckdifferenz zwischen dem Soll-Kathodeneingangsdruck und dem Ist-Kathodeneingangsdruck bestimmt und anschließend mit dem Dynamikgrenzwert in Form eines Druckgrenzwerts verglichen. Mit anderen Worten stellt hier die Kathodeneingangs-Druckdifferenz die Bewertung der Dynamik dar, welche für den anschließenden Vergleich mit dem Dynamikgrenzwert, nun ebenfalls in Form eines Druckwerts, durchgeführt werden kann. In statischen oder im Wesentlichen statischen und damit undynamischen Betriebssituationen eines Brennstoffzellensystems ist die Schwankungsbreite zwischen dem sich tatsächlich einstellenden Ist-Kathodeneingangsdruck und dem Vorgabewert in Form des Soll-Kathodeneingangsdruck üblicherweise gering. Bei vollständig statischen Betriebssituationen beträgt die Kathodeneingangs-Druckdifferenz normalerweise im Wesentlichen 0 mbar. Beispielsweise kann nun ein exakter Druckgrenzwert festgesetzt werden, zum Beispiel bei circa 10 mbar, ab welchem die Dynamikschwelle und damit der Dynamikgrenzwert greift. Wenn ein Brennstoffzellensystem aus einem kontinuierlichen und einem stabilen Betriebszustand in einen dynamischen Betriebszustand überführt wird, so führt dies zu starken Kontrolleingriffen in den Kathodeneingangsdruck. Dies führt dazu, dass in einem ersten Schritt das Kontrollverfahren für die Kathodenseite den Soll-Kathodeneingangsdruck stark ändert, um entsprechen den Ist-Kathodeneingangsdruck durch diese Vorgabe zur Veränderung zu führen. Für diesen dynamischen Teil, also die Uberführung von dem statischen Betriebszustand in den dynamischen Betriebszustand, weicht also durch die Veränderung der Kontrollvorgabe der Soll-Kathodeneingangsdruck stark vom Ist- Kathodeneingangsdruck ab. Dies bleibt auch solange der Fall, bis wieder eine statische oder im Wesentlichen statische Situation erreicht ist, sich also ein gleichmäßiges Verhältnis zwischen dem Soll-Kathodeneingangsdruck und dem Ist- Kathodeneingangsdruck eingestellt hat, also die Kathodeneingangs-Druckdifferenz wieder 0 oder im Wesentlichen 0 beträgt. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit die Dynamik eines Brennstoffzellensystems zu erfassen und in einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren einzusetzen. [0020] There are further advantages if, in a control method according to the invention, the actual cathode input pressure is additionally detected by means of a pressure sensor. The cathode inlet pressure difference between the target cathode inlet pressure and the actual cathode inlet pressure is determined and then compared with the dynamic limit value in the form of a pressure limit value. In other words, the cathode input pressure difference represents the evaluation of the dynamics, which can be carried out for the subsequent comparison with the dynamic limit value, now also in the form of a pressure value. In static or essentially static and therefore non-dynamic operating situations of a fuel cell system, the fluctuation range between the actual cathode inlet pressure that actually occurs and the default value in the form of the target cathode inlet pressure is usually small. In completely static operating situations, the cathode inlet pressure difference is normally essentially 0 mbar. For example, an exact pressure limit can now be set, for example at around 10 mbar, from which the dynamic threshold and thus the dynamic limit takes effect. If a fuel cell system is transferred from a continuous and a stable operating state to a dynamic operating state, this leads to strong control interventions in the cathode inlet pressure. This means that, in a first step, the control method for the cathode side greatly changes the target cathode inlet pressure in order to change the actual cathode inlet pressure by this specification. For this dynamic part, i.e. the transfer from the static operating state to the dynamic operating state, the target cathode inlet pressure deviates greatly from the actual cathode inlet pressure due to the change in the control specification. This remains the case until a static or essentially static situation is reached again, i.e. a uniform ratio between the target cathode inlet pressure and the actual cathode inlet pressure has been established, i.e. the cathode inlet pressure difference is again 0 or essentially 0. This is a particularly simple and cost-effective way to record the dynamics of a fuel cell system and to use it in a control method according to the invention.

[0021] Vorteile bringt es weiter mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren im Falle eines Uberschreitens des Dynamikgrenzwerts der Soll-Anodeneingangsdruck auf Basis eines erfassten Ist-Kathodeneingangsdrucks bestimmt wird. Da in hochdynamischen Betriebssituationen des Brennstoffzellensystems ein erfindungsgemäßes Verfahren nicht mehr mit der gewünschten Genauigkeit durchgeführt werden kann, ist bei diesen dynamischen Betriebssituationen durch den Dynamikvergleich ein automatisches Umschalten vom erfindungsgemäßen Kontrollverfahren mittels eines Vorgabewerts auf ein Kontrollverfahren mittels eines gemessenen Druckparameters der Fall. Mit anderen Worten kann nun ein Kontrollverfahren auf zwei unterschiedliche Vorgabemöglichkeiten zurückgreifen, welche entweder in erfindungsgemäßer Weise für statische Betriebszustände oder für hochdynamische Betriebssituationen die Bestimmung und die Vorgabe des Soll-Anodeneingangsdrucks durchführen. [0021] There are further advantages if, in a control method according to the invention, if the dynamic limit value is exceeded, the target anode inlet pressure is determined on the basis of a detected actual cathode inlet pressure. Since a method according to the invention can no longer be carried out with the desired accuracy in highly dynamic operating situations of the fuel cell system, in these dynamic operating situations the dynamic comparison results in an automatic switch from the control method according to the invention using a default value to a control method using a measured pressure parameter. In other words, a control method can now rely on two different specification options, which carry out the determination and specification of the target anode inlet pressure either in the manner according to the invention for static operating states or for highly dynamic operating situations.

[0022] Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Vorgabe des bestimmten Soll-Anodeneingangsdrucks eine PID-Regelung eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung einer solchen Kontrollmöglichkeit. Dabei kann ein solcher PID-Regler in klassischer Weise, insbesondere jedoch als Softwareprodukt, ausgeführt sein. Further advantages can be achieved if a PID control is used in a control method according to the invention for specifying the specific target anode inlet pressure. This is a particularly simple and cost-effective design of such a control option. Such a PID controller can be designed in a classic manner, but in particular as a software product.

[0023] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, welche bei der Ausführung des Programms auf einem Computer diesen veranlassen, die Schritte eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens durchzuführen. Damit bringt ein erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren erläutert worden sind. The present invention also provides a computer program product comprising commands which, when the program is executed on a computer, cause the computer to carry out the steps of a control method according to the invention. A computer program product according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control method according to the invention.

[0024] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kontrollvorrichtung zur Durch-[0024] Another subject of the present invention is a control device for the

führung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens. Eine solche Kontrollvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Erfassungsmodul zum Erfassen eines Soll-Kathodeneingangsdrucks in einem Kathodenzuführabschnitt für einen Kathodenabschnitt des Brennstoffzellensystems aufweist. Weiter ist die Kontrollvorrichtung mit einem Bestimmungsmodul zum Bestimmen eines Soll-Anodeneingangsdrucks auf Basis des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks ausgestattet. Darüber hinaus weist die Kontrollvorrichtung ein Vorgabemodul auf, zur Vorgabe des bestimmten Soll-Anodeneingangsdrucks für eine Druckkontrollvorrichtung im Anodenzuführabschnitt. Das Erfassungsmodul, das Bestimmungsmodul und/oder das Vorgabemodul sind insbesondere für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens ausgebildet. Damit bringt auch eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren erläutert worden sind. carrying out a control method according to the invention. Such a control device is characterized in that it has a detection module for detecting a target cathode input pressure in a cathode supply section for a cathode section of the fuel cell system. Furthermore, the control device is equipped with a determination module for determining a target anode inlet pressure based on the detected target cathode inlet pressure. In addition, the control device has a specification module for specifying the specific target anode inlet pressure for a pressure control device in the anode supply section. The detection module, the determination module and/or the specification module are designed in particular to carry out a control method according to the invention. A control device according to the invention therefore also brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control method according to the invention.

[0025] Ein weitergehender Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem, aufweisend einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt. Der Anodenabschnitt weist einen Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas und einen Anodenabführabschnitt zum Abführen von Anodenabgas auf. Der Kathodenabschnitt ist mit einem Kathodenzuführabschnitt für ein Zuführen von Kathodenzuführgas und einem Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas ausgestattet. Weiter zeichnet sich dieses Brennstoffzellensystem durch eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung aus, welche der Kontrolle des Ist-Anodeneingangsdrucks im Anodenzuführabschnitt dient. Auf dieses Weise bringt auch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren sowie mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung erläutert worden sind. A further subject of the present invention is a fuel cell system, comprising a fuel cell stack with an anode section and a cathode section. The anode section has an anode supply section for supplying anode supply gas and an anode discharge section for discharging anode exhaust gas. The cathode section is equipped with a cathode supply section for supplying cathode supply gas and a cathode discharge section for discharging cathode exhaust gas. This fuel cell system is further characterized by a control device according to the invention, which serves to control the actual anode inlet pressure in the anode supply section. In this way, a fuel cell system according to the invention also brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control method according to the invention and with reference to a control device according to the invention.

[0026] 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. Es zeigen schematisch: Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. It shows schematically:

[0027] Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, [0028] Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung, 1 shows an embodiment of a fuel cell system according to the invention, FIG. 2 shows an embodiment of a control device according to the invention,

[0029] Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung, [0030] Fig. 4 ein möglicher Verlauf der unterschiedlichen Sollvorgaben, 3 shows a further embodiment of a control device according to the invention, FIG. 4 shows a possible course of the different target specifications,

[0031] Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung, [0032] Fig. 6 unterschiedliche Dynamiksituationen in einem Brennstoffzellensystem, [0033] Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung, [0034] Fig. 8 ein möglicher Verlauf eines Kathodeneingangsdruckunterschieds. 5 shows a further embodiment of a control device according to the invention, [0032] FIG. 6 shows different dynamic situations in a fuel cell system, [0033] FIG. 7 shows a further embodiment of a control device according to the invention, [0034] FIG.

[0035] Die Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Brennstoffzellensystems 100. Dieser ist mit wenigstens einem Brennstoffzellenstapel 110 ausgestattet, in welchen eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Brennstoffzellen gestapelt angeordnet sind. Dieser Brennstoffzellenstapel 110 teilt sich demnach in einen Anodenabschnitt 120 und einen Kathodenabschnitt 130 auf. Anodenzuführgas AZG, zum Beispiel in Form von Brennstoff, wird über den Anodenzuführabschnitt 122 dem Anodenabschnitt 120 zugeführt. Beim Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 entstehendes Anodenabgas AAG wird über den Anodenabführabschnitt 124 zum Beispiel an die Umgebung abgeführt oder anderweitiger Nutzung, zum Beispiel einem Rezirkulationsabschnitt, zugeführt. Auf der Seite des Kathodenabschnitts 130 dient ein Kathodenzuführabschnitt 132 der Zuführung von Kathodenzuführgas KZG, zum Beispiel in Form von Umgebungsluft, zum Kathodenabschnitt 130. Ebenfalls bei der Umsetzung im Brennstoffzellenstapel 110 entstehendes Kathodenabgas KAG wird wiederum über den Kathodenabführabschnitt 134, zum Beispiel an die Umgebung, abgeführt. 1 shows schematically the structure of a fuel cell system 100. This is equipped with at least one fuel cell stack 110, in which a large number of fuel cells, not shown, are arranged stacked. This fuel cell stack 110 is therefore divided into an anode section 120 and a cathode section 130. Anode supply gas AZG, for example in the form of fuel, is supplied to the anode section 120 via the anode supply section 122. Anode exhaust gas AAG produced during operation of the fuel cell system 100 is discharged via the anode discharge section 124, for example to the environment, or supplied for other use, for example to a recirculation section. On the side of the cathode section 130, a cathode supply section 132 serves to supply cathode supply gas KZG, for example in the form of ambient air, to the cathode section 130. Cathode exhaust gas KAG, which is also produced during the implementation in the fuel cell stack 110, is in turn fed via the cathode discharge section 134, for example to the environment. removed.

[0036] Um die Druckverhältnisse im Brennstoffzellenstapel 110 kontrollieren zu können, ist für die Ansaugung von Umgebungsluft als Kathodenzuführgas KZG hier eine Gebläsevorrichtung 160 vorgesehen. Je höher die Drehzahl für diese Gebläsevorrichtung 160 in diesem Fall einge-In order to be able to control the pressure conditions in the fuel cell stack 110, a blower device 160 is provided here for the suction of ambient air as cathode supply gas KZG. The higher the speed for this blower device 160 in this case

stellt wird, umso höher ist der Druck der sich entsprechend auch im Kathodenzuführabschnitt 132 einstellt. Der jeweilige Ist-Kathodeneingangsdruck IKE wird hier von einem Drucksensor 150 gemessen. is set, the higher the pressure that is set in the cathode feed section 132. The respective actual cathode input pressure IKE is measured here by a pressure sensor 150.

[0037] Auf der Seite des Anodenzuführabschnitts 122 ist eine Druckkontrollvorrichtung 140 als Ejektorvorrichtung ausgebildet, welche ebenfalls dazu dient, eine Druckkontrolle für den Anodeneingangsdruck aufseiten des Anodenzuführabschnitts 122 durchzuführen. Die Kontrolle der Druckvorrichtung 140 erfolgt mittels der Vorgabe eines Soll-Anodeneingangsdrucks SAE von einer Kontrollvorrichtung 10, wie sie später noch näher erläutert wird. Der für das erfindungsgemäße Kontrollverfahren benötigte Soll-Kathodeneingangsdruck SKE wird hier entweder von der Kontrollvorrichtung 10 selbst ermittelt oder aber zum Beispiel von der Gebläsevorrichtung 160 erfasst. On the side of the anode feed section 122, a pressure control device 140 is designed as an ejector device, which also serves to carry out a pressure control for the anode inlet pressure on the side of the anode feed section 122. The printing device 140 is controlled by specifying a target anode inlet pressure SAE from a control device 10, as will be explained in more detail later. The target cathode inlet pressure SKE required for the control method according to the invention is here either determined by the control device 10 itself or, for example, by the blower device 160.

[0038] Die Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Kontrollvorrichtung 10 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens. Hier wird mithilfe eines Erfassungsmoduls 20 der Soll-Kathodeneingangsdruck SKE erfasst und an ein Bestimmungsmodul 30 weitergegeben. Im Bestimmungsmodul 30 kann nun auf Basis des erfassten Soll-Kathodeneingangsdrucks SKE ein Soll-Anodeneingangsdruck SAE bestimmt werden, welcher wiederum über ein Vorgabemodul 40 an die in der Figur 2 nicht mehr dargestellte Druckkontrollvorrichtung 40 weitergegeben wird. Damit ist der Kerngedanke eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens in einer solchen Kontrollvorrichtung 10 umgesetzt. 2 shows schematically the structure of a control device 10 when carrying out a control method according to the invention. Here, the target cathode inlet pressure SKE is recorded using a detection module 20 and passed on to a determination module 30. In the determination module 30, a target anode input pressure SAE can now be determined based on the detected target cathode inlet pressure SKE, which in turn is passed on via a specification module 40 to the pressure control device 40, no longer shown in FIG. This means that the core idea of a control method according to the invention is implemented in such a control device 10.

[0039] Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Weiterbildung, welche sich insbesondere mit der Art der Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks SAE befasst. Hier wird bei der Bestimmung zusätzlich noch eine Soll-Druckdifferenz SDD berücksichtigt, welche insbesondere in der Kontrollvorrichtung 10, vorzugsweise in dem Bestimmungsmodul 30, als algorithmischer Zusammenhang hinterlegt ist. Die Figur 4 zeigt hierzu im Beispiel wie der Soll-Anodeneingangsdruck SAE durch den Zusammenhang mittels der Soll-Druckdifferenz SDD dem Soll-Kathodeneingangsdruck SKE folgt. Hier ist zusätzlich noch als Sicherheit eine Korrelation zu einer Maximaldruckdifferenz MDD dargestellt. Diese basiert auf der maximalen Belastbarkeit mechanischer Bauteile des Brennstoffzellenstapels 110, zum Beispiel der Membranen. Figures 3 and 4 show a further development which deals in particular with the type of determination of the target anode inlet pressure SAE. Here, a target pressure difference SDD is also taken into account in the determination, which is stored in particular in the control device 10, preferably in the determination module 30, as an algorithmic relationship. Figure 4 shows the example of how the target anode inlet pressure SAE follows the target cathode inlet pressure SKE through the connection using the target pressure difference SDD. As a safety measure, a correlation to a maximum pressure difference MDD is also shown here. This is based on the maximum load capacity of mechanical components of the fuel cell stack 110, for example the membranes.

[0040] In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Kontrollvorrichtung 10 dargestellt. Diese erfasst nun zusätzlich noch eine aktuelle Dynamik D der Betriebsweise des Brennstoffzellensystems 100. Damit können statische oder im Wesentlichen statische Situation von hochdynamischen Betriebssituationen unterschieden werden. Diese erfasste Dynamik D wird anschließend bei der Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks SAE mit einem Dynamikgrenzwert DG verglichen. Insbesondere kann auf diese Weise die Art der Bestimmung von der aktuellen Dynamik D abhängen. So ist es möglich, dass die Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks SAE auf Basis des Soll-Kathodeneingangsdrucks SKE nur bei wenig dynamischen Betriebssituation, also unterhalb des Dynamikgrenzwerts DG erfolgt. Die Figur 6 zeigt zwei unterschiedliche Dynamiksituationen. Dabei ist eine flache Kurve für eine statische oder im Wesentlichen statische Situation dargestellt. In einer hochdynamischen Situation wird sich auch der SollKathodeneingangsdruck SKE stark ändern, wie dies die alternative, steile Kurve in der Figur 6 zeigt. Hier ist also als Beispiel die Steigung des Soll-Kathodeneingangsdrucks SKE als zu erfassende Dynamik D ausgebildet. A further embodiment of a control device 10 is shown in FIGS. 5 and 6. This now additionally records a current dynamic D of the operating mode of the fuel cell system 100. This makes it possible to distinguish between static or essentially static situations and highly dynamic operating situations. This recorded dynamic D is then compared with a dynamic limit value DG when determining the target anode inlet pressure SAE. In particular, in this way the type of determination can depend on the current dynamic D. It is therefore possible for the target anode inlet pressure SAE to be determined on the basis of the target cathode inlet pressure SKE only in a slightly dynamic operating situation, i.e. below the dynamic limit value DG. Figure 6 shows two different dynamic situations. A flat curve is shown for a static or essentially static situation. In a highly dynamic situation, the target cathode inlet pressure SKE will also change significantly, as the alternative, steep curve in Figure 6 shows. Here, as an example, the slope of the target cathode inlet pressure SKE is designed as a dynamic D to be recorded.

[0041] Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Alternative zur Verwendung der erfassten Dynamik D. Diese wird hier durch die Kathodeneingangs-Druckdifferenz KDD definiert, also die Differenz zwischen dem Soll-Kathodeneingangsdruck SKE und dem Ist-Kathodeneingangsdruck IKE. Liegt diese Differenz unterhalb eines vorgegebenen Druckwertes, welcher bei dieser Ausführungsform den Dynamikgrenzwert DG ausbildet, kann von einer statischen oder wenig dynamischen Betriebssituation ausgegangen werden. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung des Sollanodeneingangsdrucks SAE auf Basis der Soll-Kathodeneingangsdrucks SKE. Ist diese erfasste Druckdifferenz jedoch größer als der Dynamikgrenzwert DG erfolgt ein Umschalten der Art der Bestimmung. In diesem Fall wird dann als Basis für die Bestimmung des Soll-Anodeneingangsdrucks SAE der gemessene Ist-Kathodeneingangsdruck IKE verwendet. Figures 7 and 8 show a further alternative to using the recorded dynamics D. This is defined here by the cathode input pressure difference KDD, i.e. the difference between the target cathode input pressure SKE and the actual cathode input pressure IKE. If this difference is below a predetermined pressure value, which forms the dynamic limit value DG in this embodiment, a static or less dynamic operating situation can be assumed. In this case, the target anode inlet pressure SAE is determined based on the target cathode inlet pressure SKE. However, if this detected pressure difference is greater than the dynamic limit value DG, the type of determination is switched. In this case, the measured actual cathode inlet pressure IKE is then used as the basis for determining the target anode inlet pressure SAE.

[0042] Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung nur im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention only in the context of examples.

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST

10 Kontrollvorrichtung 20 Erfassungsmodul 30 Bestimmungsmodul 10 control device 20 detection module 30 determination module

40 Vorgabemodul 40 default module

100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel 120 Anodenabschnitt 100 fuel cell system 110 fuel cell stack 120 anode section

122 Anodenzuführabschnitt 124 Anodenabführabschnitt 130 Kathodenabschnitt 122 anode supply section 124 anode discharge section 130 cathode section

132 Kathodenzuführabschnitt 134 Kathodenabführabschnitt 140 Druckkontrollvorrichtung 150 Drucksensor 132 cathode supply section 134 cathode discharge section 140 pressure control device 150 pressure sensor

160 Gebläsevorrichtung 160 blower device

AZG Anodenzuführgas AAG Anodenabgas AZG anode feed gas AAG anode exhaust gas

KZG Kathodenzuführgas KAG Kathodenabgas KZG cathode feed gas KAG cathode exhaust gas

IAE Ist-Anodeneingangsdruck IAE actual anode inlet pressure

SAE Soll-Anodeneingangsdruck SAE target anode inlet pressure

IKE Ist-Kathodeneingangsdruck IKE Actual cathode input pressure

SKE Soll-Kathodeneingangsdruck SDD Soll-Druckdifferenz SKE target cathode inlet pressure SDD target pressure difference

MDD Maximal-Druckdifferenz MDD maximum pressure difference

KDD Kathodeneingangs-Druckdifferenz D Dynamik KDD cathode input pressure difference D dynamics

DG Dynamikgrenzwert DG dynamic limit value

Claims

Patent claims

1. Control method for checking an actual anode inlet pressure (IAE) in an anode supply section (122) for an anode section (120) of a fuel cell system (100), characterized by the following steps:

- Detecting a target cathode input pressure (SKE) in a cathode supply section (132) for a cathode section (130) of the fuel cell system (100),

- determining a target anode inlet pressure (SAE) based on the recorded target cathode inlet pressure (SKE),

- Specification of the specific target anode inlet pressure (SAE) for a pressure control device (140) in the anode supply section (122).

2. Control method according to claim 1, characterized in that the determination of the target anode inlet pressure (SAE) is carried out by applying a target pressure difference (SDD) to the target cathode inlet pressure (SKE).

3. Control method according to claim 2, characterized in that the target pressure difference (SDD) is smaller than a maximum pressure difference (MDD) of the fuel cells of the fuel cell system (100).

4. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamics (D) of the current operating situation of the fuel cell system (100) is recorded and compared with a dynamic limit value (DG), the target being only in the event of the dynamic limit value (DG) being undershot -Anode inlet pressure (SAE) is determined based on the recorded target cathode inlet pressure (SKE).

5. Control method according to claim 4, characterized in that the dynamics of the current operating situation is recorded based on the dynamics (D) of the detected target cathode input pressure (SKE).

6. Control method according to claim 4 or 5, characterized in that the actual cathode inlet pressure (IKE) is additionally detected by means of a pressure sensor (150), the cathode inlet pressure difference (KDD) between the target cathode inlet pressure (SKE) and the actual Cathode inlet pressure (IKE) is determined and compared with the dynamic limit (DG) in the form of a pressure limit.

7. Control method according to one of claims 4 to 6, characterized in that if the dynamic limit value (DG) is exceeded, the target anode inlet pressure (SAE) is determined on the basis of a recorded actual cathode inlet pressure (IKE).

8. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that a PID control is used to specify the specific target anode inlet pressure (SAE).

9. Computer program product, comprising commands which, when the program is executed on a computer, cause it to carry out the steps of a control method with the features of one of claims 1 to 8.

10. Control device (10) for carrying out a control method for checking an actual anode inlet pressure (IAE) in an anode supply section (122) for an anode section (120) of a fuel cell system (100), characterized by a detection module (20) for detecting a target value cathode inlet pressure (SKE) in a cathode supply section (132) for a cathode section (130) of the fuel cell system (100), a determination module (30) for determining a target anode inlet pressure (SAE) based on the detected target cathode inlet pressure (SKE) and a default module ( 40) for specifying the specific target anode inlet pressure (SAE) for a pressure control device (140) in the anode supply section (122), the detection module (20), the determination module (30) and / or the specification module (40) for carrying out a control method the features of one of claims 1 to 8 are formed.

11. Fuel cell system (100), comprising at least one fuel cell stack (110) with an anode section (120) and a cathode section, (130), wherein the anode section (120) has an anode supply section (122) for supplying anode supply gas (AZG) and an anode discharge section (124) for discharging anode exhaust gas (AAG), and wherein the cathode section (130) has a cathode supply section (132) for supplying cathode supply gas (KZG) and a cathode discharge section (134) for discharging cathode exhaust gas (KAG), characterized in that that a control device (10) with the features of claim 10 is provided for monitoring the actual anode inlet pressure (IAE) in the anode supply section (122).

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