CN117642894A - 用于控制燃料电池系统的干燥过程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在用于尤其在关断燃料电池系统(100)时、优选在为所述燃料电池系统(100)的启动、尤其是冷启动做准备时控制燃料电池系统(100)的干燥过程的方法，所述方法具有下述步骤：引入所述燃料电池系统(100)的干燥过程；将所述燃料电池系统(100)的至少一个功能系统(1，2，3，4)中的至少一个运行参数(i，ii，iii)调整到恒定的水平；在所述燃料电池系统(100)的至少一个功能系统(1，2，3，4)中监控所述燃料电池系统(100)的堆垛(101)的至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)；分析处理所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)；根据所述分析处理，确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)。

Description

用于控制燃料电池系统的干燥过程的方法
技术领域
本发明涉及一种根据独立方法权利要求所述的用于尤其在关断燃料电池系统时、优选在为燃料电池系统的启动、尤其是冷启动做准备时控制燃料电池系统的干燥过程的方法。此外，本发明涉及一种相应的控制单元和一种相应的计算机程序产品。
背景技术
在车辆、所谓的燃料电池车辆中，驱动能量主要通过一个或者多个燃料电池系统提供，在所述车辆中，通常将来自环境空气的氧气用作氧化剂并且将氢气用作还原剂或燃料，以便在燃料电池中反应成水并且因此通过电化学转换来提供电功率。通常，燃料电池系统包括多个燃料电池，所述燃料电池合并成堆垛。在移动式燃料电池系统中，具有挑战性的是，在世界范围相关的所有条件下并且在车辆的不同长度的停机时间的情况下，系统的启动应当：
在功能方面实现，并且
在此达到对系统的使用寿命的要求。
在所谓的冷启动(也被称为冻结启动)的情况下，尤其是如下目标成为焦点：尽可能快速地将堆垛从冻结区中带出(温度>0℃)，以便产生的水在堆垛中的关键部位处不冻结。在有故障的冻结启动的情况下，不仅堆垛可能受到严重不可逆的损伤，而且系统可能不能启动，即在冻结启动的情况下，必须尽可能快速地将车辆带到“温暖的”环境中。通常重要的是，在启动之前或在启动开始时，该堆垛包含多少水。有利地，水的该量应位于误差范围内，以便堆垛一方面可以使在启动时产生的水仍然存入到该堆垛的能够存储的部件中(例如膜片、气体扩散层等)中，而不由于冻结的水造成阻塞。另一方面，该堆垛也不应被完全干燥，使得不能够实现膜片的质子传导能力并且该膜片由于过于干燥的状态而受到损伤。因此，相对于启动前置的状态和运行类型是至关重要的，以便保证用于再次启动的已经做出准备的措施，例如：
在关断系统时对堆垛的干燥方法，和/或
在系统的停机状态中的清扫过程。
对阴极路径的干燥可以例如借助空气压缩系统(用于对堆垛的“吹扫”)在限定的时间内执行。
发明内容
本发明提出：一种具有根据独立方法权利要求的特征的用于尤其在关断燃料电池系统时、优选在为燃料电池系统的启动、尤其是冷启动或冻结启动做准备时控制燃料电池系统的干燥过程的方法。此外，本发明提出具有并列权利要求的特征的相应的控制单元和相应的计算机程序。在此，在本发明的不同实施方式和/或方面的背景下描述的特征和细节，当然也在根据本发明的其他实施方式和/或方面的背景下适用，相应地反之亦然，从而在对各个实施方式和/或方面的公开内容方面始终相互援引或能够相互援引。
根据第一方面，本发明提出：用于尤其在关断燃料电池系统时、优选在为燃料电池系统的启动、尤其是冷启动做准备时控制燃料电池系统的干燥过程的方法。
该方法具有下述步骤：
引入燃料电池系统的干燥过程，或者换言之，接通空气压缩系统，用于对燃料电池系统的阴极系统(包括在堆垛中的阴极路径和/或阴极空间)和/或阳极系统(包括在堆垛中的阳极路径和/或阳极空间)的吹扫，
将燃料电池系统的至少一个功能系统中的至少一个运行参数调整到恒定的水平或调整为恒定值，
在燃料电池系统的至少一个功能系统中、尤其是在燃料电池系统的阴极系统和/或阳极系统中监控燃料电池系统的堆垛的至少一个排出温度，
分析处理所述至少一个排出温度、尤其是所述至少一个排出温度的梯度，
根据所述分析处理，确定用于结束干燥过程的终止时间点，
并且尤其是，在所确定的终止时间点结束干燥过程。
根据本发明的方法的步骤可以以预给定的顺序或者以改变的顺序执行。根据本发明的方法的步骤可以同步地、至少部分同时地和/或相继地进行。
优选地，在本发明的意义上的燃料电池系统可以用于移动应用，例如在车辆、尤其是燃料驱动的车辆中使用。在本发明意义上的燃料电池系统可以用作用于车辆的主能量供应装置。但是，同时也能够考虑，在本发明意义上的燃料电池系统可以是车辆的、例如混合动力车辆的辅助驱动器和/或助力驱动器。此外，在本发明意义上的燃料电池系统可以用于静止应用、例如在发电机中使用。
在此，在本发明意义上的燃料电池系统可以具有一个或者多个堆垛，所述堆垛分别具有多个堆叠的燃料电池和与此相关的功能系统，所述功能系统包括：介质系统(空气系统或阴极系统、燃料系统或阳极系统、冷却系统)以及电系统。优选地，在本发明意义上的燃料电池系统可以包括多个模块，所述模块呈具有多个堆叠的燃料电池的单个堆垛的形式。
在本发明意义上的至少一个功能系统可以包括介质系统(包含：空气系统或阴极系统、燃料系统或阳极系统、冷却系统)以及电系统。
本发明提出，以优化的方式控制燃料电池系统的干燥过程并且尤其在匹配的时间窗口中结束该干燥过程，以便可以实现下述优点，优选使得：
堆垛不在过于潮湿的状态下被关断，
由此可以减少、甚至完全避免在冷启动和/或冻结启动的情况下的问题，所述问题可能导致系统部件的退化、损坏和/或功能性故障的危险；
堆垛的膜片不变得过于干燥，
由此可以降低、甚至完全避免例如由于膜片的收缩和/或稀疏化造成的膜片的退化、从阳极到阴极的燃料扩散、在阴极中的燃料浓度增加和/或不必要的燃料消耗的危险；
燃料电池系统的关断的持续时间不过长，即以时间优化的方式实现燃料电池系统的关断，
由此可以实现对后驱动时间(Postdrive-Zeit)的优化和在关断该系统时的不期望的振动的减少、所谓的NVH。
在此，本发明的构思在于，根据在阳极路径中的、尤其是在堆垛输出端上的温度和/或在阴极路径中的、尤其是在堆垛输出端上的温度，控制干燥过程的持续时间。
优选地，本发明可以设置对燃料电池系统的功能系统中的恒定的堆垛运行条件的调整，所述功能系统包括：
空气系统或阴极系统，
冷却系统，
燃料系统或阳极系统，和/或
电系统。
尤其是，该监控可以包括：
可以随着时间的推移检测在阴极路径中的和/或在阳极路径中的温度(尤其是指输出温度)，并且可以根据时间将所述温度表示为函数或轨迹。
尤其是，该分析处理可以包括：
可以在一阶导数或梯度方面分析处理在阴极路径中的和/或在阳极路径中的温度、尤其是所述温度的函数或轨迹，其中，尤其是，可以将所述分析处理至少部分地或者完全地转移到外部计算单元、例如云上。
尤其是，对终止时间点的确定可以包括：
根据所述分析处理选择当前的干燥过程的匹配的持续时间。
此外，可以通过结合另外的标准，例如对阻抗和/或电压的(一个或者多个轨迹的)分析处理，对该方法进行细化和/或可信度检验。
此外，在该方法中可以设置，在调整至少一个运行参数时，将下述参数中的至少一个参数调整到恒定的水平或调整为恒定的值：
燃料电池系统的阴极系统中的至少一个运行参数，
其中，尤其是，阴极系统中的至少一个运行参数至少具有空气质量流、在阴极路径中的压力水平和/或阴极入口温度；
燃料电池系统的冷却系统中的至少一个运行参数，
其中，尤其是，冷却系统中的至少一个运行参数至少具有在堆垛入口上的冷却剂的温度和/或在堆垛入口与堆垛出口之间的冷却剂的温度差；
燃料电池系统的阳极系统中的至少一个运行参数，
其中，尤其是，阳极系统中的至少一个运行参数至少具有在阳极路径中的压力水平；
和/或
燃料电池系统的电系统中的至少一个运行参数，
其中，尤其是，电系统中的至少一个运行参数至少具有电流和/或电流密度。
通过这种方式，可以在堆垛上和/或在堆垛中调设尽可能恒定的条件，使得在阴极路径中和/或在阳极路径中的输出温度、尤其是所述输出温度的导数或梯度可以对于干燥过程的进展或对于系统中的剩余湿气进行说明。在干燥过程中或在对阴极系统和/或阳极系统吹扫时，在阴极路径中并且也在阳极路径中排出湿气或水滴，并且因此也到达在堆垛下游的温度传感器。通过该湿气的汽化，产生冷却效果(在相关范围中，水的蒸发焓为41至45KJ/mol)，由此，传感器显示温度的下降。在此，在堆垛输入端上的温度大于在堆垛输出端上的温度。如果输入条件不改变或者不明显改变，并且如果只有少量燃料或者只有经预调温的燃料被配量到阳极回路中，则冷却剂又可以具有比在堆垛输出端上的温度更高的温度，在堆垛输出端上的温度也会趋向于接近该更高的温度。在干燥过程开始时，给膜片、气体扩散层、通道或双极板的完整的表面良好地供给湿气或以水润湿。随着干燥的进展，未结合的并且因此能够容易运走的水越来越多地减少。在阴极路径和阳极路径中的气体质量流将越来越少的水滴从堆垛中导出，并且在堆垛下游的湿气减少。由此，汽化也减弱，并且在堆垛输出端上的温度梯度也随之减小。因此，如果在堆垛输出端上的温度梯度下降、例如下降到小于能够应用的阈值，或如果输出温度再次升高，则该干燥过程已充分执行。继续干燥会过分强烈地干燥膜片，可能会导致增加的退化、导致从阳极到阴极的不期望的燃料运输、导致不必要的燃料消耗、导致不必要的时间需求并且导致在关断系统时的不必要的颤动。
有利地，在调整至少一个运行参数时，可以同时地、至少部分地在相同时间或者相继地调整不同功能系统的至少一个运行参数，通过这种方式，可以以灵活的方式实现对干燥过程的控制。
优选地，在引入干燥过程之前，可以执行至少一个准备步骤，以便尤其将燃料电池系统的至少一个功能系统中的至少一个运行参数调设到期望的水平或者使所述至少一个运行参数至少接近期望的水平。通过这种方式，在引入干燥过程之后，可以在系统中相对快速地调设恒定的条件并且可以以节省时间的方式执行所述方法。
另外能够考虑，在执行所述方法时，使用至少一个运行参数的不同参数组，和/或在执行所述方法时，尤其按顺序地、优选在具有瞬时过渡的情况下、在不进行分析处理的情况下使用至少一个运行参数的不同值。通过这种方式，可以实现干燥过程的逐级的执行，该干燥过程可以以对于该堆垛温和的方式运行。
如上所述，在监控至少一个排出温度时，可以检测：
燃料电池系统的阴极系统中的排出温度和/或
阳极系统中的排出温度。
在阴极系统(包括通向和/或穿过堆垛的阴极路径)中的和/或在阳极系统(包括通向和/或穿过堆垛的阳极路径)中的温度、尤其是输出温度可以对于干燥过程的进展进行说明，以便确定干燥过程的改进的终止时间点。
有利地，在分析处理至少一个排出温度时，可以至少对温度函数的一阶导数和/或对温度函数的至少两个点之间的温度差进行分析处理。下降的且随着干燥过程的时间推移而接近零值的梯度，可以是用于干燥过程的充分进展的标志并且因此是用于干燥过程的匹配的终止时间点的标志。通过监控温度差，可以将该方法的结果细化。
优选地，在分析处理至少一个排出温度时，可以监控下降到低于至少一个阈值，所述阈值尤其是用于温度函数的梯度的阈值。这可以构成在计算方面简单且可靠的方法，以便确定干燥过程的充分进展并且因此确定干燥过程的匹配的终止时间点。
另外可以设置，如果在监控至少一个排出温度时检测燃料电池系统的阴极系统中的排出温度和阳极系统中的排出温度(在堆垛输出端上的反应物路径的两个排出温度)，
则在确定用于结束干燥过程的终止时间点时，考虑在时间上晚些的下降到低于阈值作为中止条件，和/或
在首个下降到低于阈值之后，调设直到干燥过程结束为止最多允许经过的、用于等待在时间上晚些的下降到低于阈值的预限定的等待时间。
因此，该干燥过程可以以可变的方式执行，提供经细化的结果，并且以匹配或及时的方式结束。
此外能够考虑，在确定用于结束干燥过程的终止时间点时，根据所述分析处理使用理论上确定的时间点，其中，优选的是：
将终止时间点确定为理论上确定的时间点，或者
将终止时间点确定为具有另外的(或加上另外的)补偿时间的理论上确定的时间点。
在第一种情况下，可以实现该方法的快速的执行。在后一种情况下，还可以补偿来自对在堆垛中的热动力参量的分析处理和/或三维分布的可能的不确定性。
此外能够考虑，在终止时间点结束干燥过程之后，执行至少一个另外的关断过程，所述至少一个另外的关断过程包括例如：
泄放(Bleed-Down)过程和/或
清扫过程。
通过这种方式，除了经优化的干燥过程之外，可以将燃料电池系统的关断过程与另外的有利措施组合。
为了还进一步细化该方法，可以设置，除了监控和分析处理至少一个排出温度之外，监控并且分析处理燃料电池系统的至少一个另外的运行参数，所述至少一个另外的运行参数包括：
阻抗，
燃料电池系统的电压，和/或
燃料电池系统的电池单体的电压。
因此，该方法可以与另外的触发器或诊断或监控功能组合。通过将多个标准组合，还可以更稳健地适配该干燥方法的持续时间。
此外能够考虑，如果监控并且分析处理燃料电池系统的多个运行参数，
则在确定用于结束干燥过程的终止时间点时，考虑至少两个、优选四个运行参数，或者
在确定用于结束干燥过程的终止时间点时，使用运行参数的品质函数，该品质函数尤其将运行参数的值标准化、加权和/或根据可用性相关联。
在第一种情况下，可以实现该方法的经细化的且同时相对快速的执行。在后一种情况下，该方法可以提供特别稳健且可靠的结果。
有利地，可以以如上所述的方式运行的方法，可以至少部分地、尤其是对于：分析处理和/或确定的部分，通过外部计算单元、尤其是云执行。
另外，该方法可以至少部分地通过燃料电池系统的控制单元执行，所述部分包括引入、调整和/或监控。
相应的控制单元提供本发明的另一方面。在控制单元的存储器单元中可以保存有呈代码形式的计算机程序，在通过控制单元的计算单元实施所述代码时，该计算机程序执行可以以如上所述的方式运行的方法。借助该控制单元，可以实现与在上文中在根据本发明的方法的背景下所描述的优点相同的优点。在当前情况下，完全援引这些优点。
控制单元可以与在阴极系统的和/或阳极系统的堆垛输出端上的温度传感器通信连接，以便例如查询和/或获得输出温度。控制单元可以相应地操控在燃料电池系统的功能系统中的执行器，以便相应地执行该方法。
此外，控制单元可以与外部计算单元通信连接，以便将一些方法步骤和/或计算完全地或者部分地转移到外部计算单元上。
根据另一方面，本发明提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，所述指令在通过计算机(例如控制单元的计算单元)实施该计算机程序产品时促使该计算机执行以如上所述的方式运行的方法。借助该计算机程序产品，可以实现与在上文中在根据本发明的方法和/或根据本发明的控制单元的背景下所描述的优点相同的优点。在当前情况下，完全援引这些优点。
附图说明
下面，根据附图更详细地阐述本发明和其扩展方案以及其优点。附图分别示意性地示出：
图1示出在本发明意义上的示例性的燃料电池系统，
图2示出在阴极系统的阴极路径中和在阳极系统的阳极路径中的输出温度的示例性时间变化曲线以及在燃料电池系统的冷却剂路径中的冷却剂的输入温度的示例性时间变化曲线，用以解释根据本发明的方法，
图3示出根据本发明的方法的示例性流程。
在不同的附图中，本发明的相同部件始终设有相同的附图标记，因此，这些部件通常只描述一次。
具体实施方式
图1示出在本发明框架中的示例性的燃料电池系统100。燃料电池系统100通常包括多个燃料电池，所述燃料电池组合成堆垛101。此外，燃料电池系统100包括至少四个功能系统1、2、3、4，所述至少四个功能系统包括：阴极系统1，以便给堆垛101的阴极空间或阴极路径K供给气体混合物；阳极系统3，以便给堆垛101的阳极空间或阳极路径A供给含燃料的气体混合物；冷却系统2，以便对堆垛101进行调温；和电系统4，以便从堆垛101导出所产生的电功率。
燃料电池系统100包括阴极系统1，该阴极系统具有通向堆垛101的进气管路11和从堆垛101出发的废气管路12。在进气管路11的输入端上，通常布置空气过滤器AF，以便过滤有害的化学物质和颗粒或防止它们进入到系统100中。
阴极系统1中的气体输送机V可以实施为压缩机的形式，以便从环境U中抽吸空气并且以进气的形式提供给堆垛101。在经过堆垛101之后，来自系统100的废气被再次排放给环境U。
如图1所示，在压缩机后方下游可以设置进气冷却器IC并且必要时设置未示出的加湿器。
在燃料电池堆叠或堆垛101的前方或后方，可以设置截止阀SV1、SV2。此外，在废气管路12中可以设置阀CVexh作为压力调节器。
在进气管路11中和/或在废气管路12中，也可以设置多个传感器，例如湿气传感器、温度传感器、压力传感器、质量传感器和/或体积传感器等。在图1中，仅出于简单化的原因而未示出所有传感器。
在进气管路11与废气管路12之间，可以设置具有旁通阀ByCath的旁通管路13。旁通管路13可以例如用于在阴极系统1中的质量流控制和/或用于稀释来自燃料电池堆叠或堆垛101的可能含燃料的废气。
阳极系统3具有多个部件。用于燃料供给的部件包括燃料罐31和至少一个压力调节器32。此外，该压力调节器32可以具有截止功能。如果压力调节器32不具有截止功能，则可以在到阳极系统或阳极路径A中的输入端上设置单独的截止阀。
阳极系统3中的另外的部件是喷射泵33和再循环泵34。此外，在阳极系统3中可以设置清扫阀和/或排泄阀35。
借助图2和3描述在本发明意义上的方法，该方法用于尤其在关断燃料电池系统100时、优选在为燃料电池系统100的启动、尤其是冷启动做准备时控制燃料电池系统100的干燥过程，该燃料电池系统可以例如如图1所示地实施。
在此，该方法包括下述方法步骤：
开始引入燃料电池系统100的干燥过程，或者换言之，引入对燃料电池系统100的阴极系统1、尤其是阴极路径K和/或阳极系统3、尤其是阳极路径A的吹扫，
P1将燃料电池系统100的至少一个功能系统1、2、3、4中的至少一个运行参数i、ii、iii调整到恒定的水平或调整为恒定值，
P2在燃料电池系统100的至少一个功能系统1、2、3、4中，尤其是在燃料电池系统的阴极系统1和/或阳极系统3中，监控堆垛101的至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut，
P3分析处理尤其是第一排出管路的至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut或至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut的梯度，
P4根据所述分析处理，确定用于结束干燥过程的终止时间点tdryEnd，
和，尤其是：
结束在所确定的终止时间点tdryEnd结束干燥过程。
因此，本发明能够实现，以优化的方式控制燃料电池系统100的干燥过程并且尤其是在匹配的终止时间点tdryEnd结束该干燥过程。
借助本发明可以实现下述优点：
堆垛101不在过于潮湿的状态下被关断，
这降低并且几乎最小化系统部件的退化、损坏和/或功能性故障的危险；
堆垛101的膜片不变得过于干燥，
这降低、甚至完全避免例如由于膜片的收缩和/或稀疏化造成的膜片的退化、从阳极空间A到阴极空间K的燃料扩散、在阴极空间K中的燃料浓度增加和/或不必要的燃料消耗的危险；
燃料电池系统的关断的持续时间不比所需要的持续时间长，即以时间优化的方式实现燃料电池系统的关断，
这带来对后驱动时间的优化和在关断该系统时的不期望的振动的减少、所谓的NVH。
有利地，根据在阳极系统3中的、尤其是在堆垛输出端上的温度TAnodOut和/或在阴极系统1中的、尤其是在堆垛输出端上的温度TCathOut，控制干燥过程的持续时间。
如图3示意性所示，本发明可以在步骤P1中设置对燃料电池系统100的功能系统1、2、3、4中的恒定的堆垛运行条件的调整，所述功能系统包括：
P1-1空气系统或阴极系统1，
P1-2冷却系统，
P1-3燃料系统或阳极系统3，和/或
P1-4电系统4。
在此，该方法可以设置，在调整至少一个运行参数i、ii、iii时，将下述参数中的至少一个参数调整到恒定的水平或调整为恒定的值：
P1-1燃料电池系统100的阴极系统1中的至少一个运行参数P1-1i、P1-1ii、P1-1iii，
其中，尤其是，阴极系统1中的至少一个运行参数P1-1i、P1-1ii、P1-1iii至少具有空气质量流、在阴极路径中的压力水平和/或阴极入口温度；
P1-2燃料电池系统100的冷却系统2中的至少一个运行参数P1-2i、P1-2ii、P1-2iii，
其中，尤其是，冷却系统2中的至少一个运行参数P1-2i、P1-2ii、P1-2iii至少具有在堆垛入口上的冷却剂的温度和/或在堆垛入口与堆垛出口之间的冷却剂的温度差；
P1-3燃料电池系统100的阳极系统3中的至少一个运行参数P1-3i、P1-3ii、P1-3iii，
其中，尤其是，阳极系统3中的至少一个运行参数P1-3i、P1-3ii、P1-3iii至少具有在阳极路径中的压力水平；
和/或
P1-4燃料电池系统100的电系统4中的至少一个运行参数P1-4i、P1-4ii、P1-4iii，
其中，尤其是，电系统4中的至少一个运行参数P1-4i、P1-4ii、P1-4iii至少具有电流和/或电流密度。
通过这种方式，可以在堆垛101上和/或在堆垛中调设尽可能恒定的条件，以便可以监控和分析处理在阴极路径K中和/或在阳极路径A中的输出温度TCathOut、TAnodOut、尤其是所述输出温度的导数dT(t)/dt或梯度。
因此，在阴极路径K中和/或在阳极路径A中的输出温度TCathOut、TAnodOut、尤其是所述输出温度的导数dT(t)/dt或梯度可以作为用于对干燥过程的进展或用于对系统101中的剩余湿气进行说明的因素。
在干燥过程中或在对阴极系统1和/或阳极系统3吹扫时，从阴极路径K中并且也从阳极路径A中排出湿气或水滴，并且因此也到达在堆垛101下游的温度传感器S1、S3。通过该湿气的汽化，在传感器S1、S3上产生冷却效果，由此传感器值显示温度T的下降(dT(t)/dt<0)。在此，在堆垛输入端上的温度大于在堆垛输出端上的温度TCathOut、TAnodOut。冷却剂又可以具有比在堆垛输出端上的温度TCathOut、TAnodOut更高的温度，如图2所示。如果输入条件不改变或者不明显改变，并且如果只有少量燃料或者只有经预调温的燃料被配量到阳极回路中，则在堆垛输出端上的温度TCathOut、TAnodOut会趋向于接近冷却剂的温度TCoolIn。
在干燥过程开始时，给膜片、气体扩散层、通道或双极板的完整的表面良好地供给湿气或以水润湿。随着干燥过程的进展，未结合的并且因此能够容易运走的水越来越多地减少。在阴极路径K和阳极路径A中的气体质量流将越来越少的水滴从堆垛101中导出，并且在堆垛101下游的湿气减少。由此，汽化也减弱，并且在堆垛输出端上的温度梯度dTCathOut(t)/dt、dTAnodOut(t)/dt也随之减小，如图2所示。
如果在堆垛输出端上的温度梯度dTCathOut(t)/dt、dTAnodOut(t)/dt下降、例如下降到小于能够应用的阈值tdryEndEvalAnod、tdryEndEvalCath，或如果温度TCathOut、TAnodOut再次升高，则该干燥过程已充分执行。
继续干燥会过分强烈地干燥膜片，可能会导致增加的退化、导致从阳极空间A到阴极空间K的燃料运输、导致不必要的燃料消耗、导致不必要的时间需求并且导致在关断系统100时的不必要的颤动。
不同功能系统1、2、3、4的参数可以同时地、至少部分地在相同时间或者相继地被调整。
如图3此外示意性所示，在引入干燥过程之前，可以执行至少一个准备步骤P0，以便将燃料电池系统100的至少一个功能系统1、2、3、4中的至少一个运行参数i、ii、iii调设到期望的水平。
另外能够考虑，在执行该方法时，使用至少一个运行参数i、ii、iii的不同参数组P1-A、P1-B或使用至少一个运行参数i、ii、iii的不同值P1-A、P1-B。在此，有利地，所述不同值P1-A、P1-B可以按顺序地、优选在具有瞬时过渡的情况下、尤其在不进行分析处理的情况下被引入。因此，可以实现干燥过程的逐级的执行。
如图3另外示意性所示，在步骤P2中或在监控至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut时，检测燃料电池系统100的阴极系统1中的排出温度TCathOut和/或阳极系统3中的排出温度TAnodOut。
如图3另外示意性所示，在分析处理至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut时，至少对温度函数T(t)的梯度dT(t)/dt和/或对温度函数T(t)的至少两个点之间的温度差dT进行分析处理。
如图2借助温度函数的侧边所示，所述梯度随着干燥过程的时间推移接近于零值，这可以被评估为用于干燥过程的充分进展的标志并且因此被评估为用于干燥过程的匹配的终止时间点的标志。
如图2此外所示，在分析处理排出温度TCathOut、TAnodOut时，可以监控下降到低于阈值tdryEndEvalAnod、tdryEndEvalCath，所述阈值尤其是用于温度函数T(t)的梯度dT(t)/dt的阈值。
如图3此外示意性所示，如果在监控至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut时检测在阴极系统1中和在阳极系统3中的两个排出温度TCathOut、TAnodOut，则可以设置：
在确定用于结束干燥过程的终止时间点tdryEnd时，考虑在时间上晚些的下降到低于阈值tdryEndEvalAnod、tdryEndEvalCath作为中止条件，和/或
在首个下降到低于阈值tdryEndEvalAnod、tdryEndEvalCath之后，调设直到干燥过程结束为止最多允许经过的、用于等待在时间上晚些的下降到低于阈值tdryEndEvalAnod、tdryEndEvalCath的预限定的等待时间twaitforSecond。
此外，图3示意性地示出，在确定用于结束干燥过程的终止时间点tdryEnd时，可以根据所述分析处理使用理论上确定的时间点tdryEndEval，其中，优选：
将终止时间点tdryEnd确定为理论上确定的时间点tdryEndEval，或者
将终止时间点tdryEnd确定为具有另外的补偿时间dtadditional的理论上确定的时间点tdryEndEval。
此外，图3示意性地示出，在终止时间点tdryEnd结束干燥过程之后，可以执行至少一个另外的关断过程P5，所述至少一个另外的关断过程包括例如：
泄放过程和/或
清扫过程。
除此之外，图3示出，除了监控和分析处理至少一个排出温度TCathOut、TAnodOut之外，该方法还可以具有进一步的细化，其中，燃料电池系统100的至少一个另外的运行参数Z1、Z2、Z3(或标准K1、K2、K3、K4、K5)在步骤P2中被监控并且在步骤P3中被分析处理，
所述另外的运行参数包括：
阻抗Z1，
燃料电池系统100的电压Z2，和/或
燃料电池系统100的电池单体的电压Z3。
如果监控和分析处理燃料电池系统100的多个运行参数TCathOut、TAnodOut、Z1、Z2、Z3，则该方法可以设置：
在确定用于结束干燥过程的终止时间点tdryEnd时，在步骤P3中，考虑至少两个、优选四个运行参数TCathOut、TAnodOut、Z1、Z2、Z3，
或者，如图3示意性所示：
在确定用于结束干燥过程的终止时间点tdryEnd时，在步骤P3中，使用运行参数TCathOut、TAnodOut、Z1、Z2、Z3的品质函数G，所述品质函数尤其将运行参数TCathOut、TAnodOut、Z1、Z2、Z3的值标准化、加权和/或根据可用性相关联。
用于品质函数G的示例可以表示为如下：
G＝(g1*K1*b1+g2*K2*b2+g3*K3*b3+g4*K4*b4+g5*K5*b5)/(b1+b2+b3+b4-b5)。
在品质函数G的情况下，标准K1、K2、K3、K4、K5(即运行参数TCathOut、TAnodOut、Z1、Z2、Z3)可以用作连续的参量或者换算为标准化参量(例如满足度k，％)。此外，可以对标准K1、K2、K3、K4、K5加权(g)。参数b可以代表可信的确定(和可用性)(b＝0或者b＝1)，使得只使用如下标准：所述标准可供使用并且在当前的分析处理期间是可信的。例如，传感器可能冻结并且变得不可信。在这种情况下，参数b＝0。
如果品质函数G>Glim，则干燥过程直接结束或者在另外的时间dtadditional之后结束。
对附图的上述描述仅在示例的框架中描述本发明。当然，实施方式的各个特征只要在技术上合理都能够自由地相互组合，而不离开本发明的框架。

Claims (12)

1.一种用于控制燃料电池系统(100)的干燥过程的方法，尤其在关断燃料电池系统(100)时、优选在为所述燃料电池系统(100)的启动、尤其是冷启动做准备时，
所述方法具有下述步骤：
引入所述燃料电池系统(100)的干燥过程，
将所述燃料电池系统(100)的至少一个功能系统(1，2，3，4)中的至少一个运行参数(i，ii，iii)调整到恒定的水平，
在所述燃料电池系统(100)的至少一个功能系统(1，2，3，4)中监控所述燃料电池系统(100)的堆垛(101)的至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)，
分析处理所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)，
根据所述分析处理，确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在调整所述至少一个运行参数(i，ii，iii)时，将下述参数中的至少一个参数调整到恒定的水平：
-所述燃料电池系统(100)的阴极系统(1)中的至少一个运行参数(P1-1i，P1-1ii，P1-1iii)，
其中，尤其是，所述阴极系统(1)中的至少一个运行参数(P1-1i，P1-1ii，P1-1iii)至少具有空气质量流、在阴极路径中的压力水平和/或阴极入口温度；
-所述燃料电池系统(100)的冷却系统(2)中的至少一个运行参数(P1-2i，P1-2ii，P1-2iii)，
其中，尤其是，所述冷却系统(2)中的至少一个运行参数(P1-2i，P1-2ii，P1-2iii)至少具有在堆垛入口上的冷却剂的温度和/或在堆垛入口与堆垛出口之间的冷却剂的温度差；
-所述燃料电池系统(100)的阳极系统(3)中的至少一个运行参数(P1-3i，P1-3ii，P1-3iii)，
其中，尤其是，所述阳极系统(3)中的至少一个运行参数(P1-3i，P1-3ii，P1-3iii)至少具有在阳极路径中的压力水平；
和/或
-所述燃料电池系统(100)的电系统(4)中的至少一个运行参数(P1-4i，P1-4ii，P1-4iii)，
其中，尤其是，所述电系统(4)中的至少一个运行参数(P1-4i，P1-4ii，P1-4iii)至少具有电流和/或电流密度。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，
其特征在于，
在调整所述至少一个运行参数(i，ii，iii)时，同时地、至少部分地在相同时间或者相继地调整不同功能系统(1，2，3，4)的至少一个运行参数，
和/或，在引入所述干燥过程之前，执行至少一个准备步骤，以便尤其是将所述燃料电池系统(100)的至少一个功能系统(1，2，3，4)中的至少一个运行参数(i，ii，iii)调设到期望的水平。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在执行根据上述权利要求中任一项所述的方法时，使用所述至少一个运行参数(i，ii，iii)的不同参数组(P1-A，P1-B)，
和/或，在执行根据上述权利要求中任一项所述的方法时，尤其按顺序地、优选在具有瞬时过渡的情况下、优选在不进行分析处理的情况下使用所述至少一个运行参数(i，ii，iii)的不同值(P1-A，P1-B)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在监控所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)时，检测所述燃料电池系统(100)的阴极系统(1)中的排出温度(TCathOut)和/或阳极系统(3)中的排出温度(TAnodOut)，
和/或，在分析处理所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)时，至少对温度函数(T(t))的一阶导数(dT(t)/dt)和/或对温度函数(T(t))的至少两个点之间的温度差(dT)进行分析处理，
和/或，在分析处理所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)时，监控下降到低于至少一个阈值(tdryEndEvalAnod，tdryEndEvalCath)，所述阈值尤其是用于温度函数(T(t))的梯度(dT(t)/dt)的阈值。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
如果在监控所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)时检测所述燃料电池系统(100)的阴极系统(1)中的排出温度(TCathOut)和阳极系统(3)中的排出温度(TAnodOut)，
-则在确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)时，考虑在时间上晚些的下降到低于阈值(tdryEndEvalAnod，tdryEndEvalCath)作为中止条件，和/或
-在首个下降到低于阈值(tdryEndEvalAnod，tdryEndEvalCath)之后，调设直到所述干燥过程结束为止最多允许经过的、用于等待在时间上晚些的下降到低于阈值(tdryEndEvalAnod，tdryEndEvalCath)的预限定的等待时间(twaitforSecond)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)时，根据所述分析处理使用理论上确定的时间点(tdryEndEval)，
其中，优选地，将所述终止时间点(tdryEnd)确定为理论上确定的时间点(tdryEndEval)，
或者将所述终止时间点(tdryEnd)确定为具有另外的补偿时间(dtadditional)的理论上确定的时间点(tdryEndEval)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在所述终止时间点(tdryEnd)结束所述干燥过程之后，执行至少一个另外的关断过程(P5)，所述至少一个另外的关断过程包括：
-泄放过程，和/或
-清扫过程。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
除了监控和分析处理所述至少一个排出温度(TCathOut，TAnodOut)之外，监控并且分析处理所述燃料电池系统(100)的、尤其是所述燃料电池系统(100)的电系统(4)的至少一个另外的运行参数(Z1，Z2，Z3)，所述至少一个另外的运行参数包括：
-阻抗(Z1)，
-所述燃料电池系统(100)的电压(Z2)，和/或
-所述燃料电池系统(100)的电池单体的电压(Z3)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
如果监控并且分析处理所述燃料电池系统(100)的多个运行参数(TCathOut，TAnodOut，Z1，Z2，Z3)，
-则在确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)时，考虑至少两个、优选四个运行参数(TCathOut，TAnodOut，Z1，Z2，Z3)，或者
-在确定用于结束所述干燥过程的终止时间点(tdryEnd)时，使用所述运行参数(TCathOut，TAnodOut，Z1，Z2，Z3)的品质函数(G)，所述品质函数尤其将所述运行参数(TCathOut，TAnodOut，Z1，Z2，Z3)的值标准化、加权和/或根据可用性相关联。
11.一种控制单元，所述控制单元具有存储器单元和计算单元，在所述存储器单元中保存有代码，其中，在通过所述计算单元实施所述代码时，实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
12.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，所述指令在通过计算机实施所述计算机程序产品时促使所述计算机执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
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