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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern
eines Abblasens von Anodenabgas und insbesondere ein System und Verfahren
zum Steuern eines Abblasens von Anodenabgas während Leistungsaufwärtstransienten und
eines Kathodenpulsierens.
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2. Erörterung des Standes der Technik
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Wasserstoff
ist ein sehr interessanter Brennstoff, da er sauber ist und zum
effizienten Erzeugen von Strom in einer Brennstoffzelle verwendet
werden kann. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische
Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt
dazwischen umfasst. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf und die Kathode
nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode
gespalten, um freie Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die Protonen
wandern durch den Elektrolyt zur Kathode. Die Protonen reagieren
mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser
zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt
treten und werden daher durch eine Last geleitet, um Arbeit zu verrichten,
bevor sie zur Kathode geschickt werden.
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Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen
(PEMFC, kurz vom engl. Proton Exchange Membrane Fuel Cells) sind
eine beliebte Brennstoffzelle für
Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst im Allgemeinen eine Protonen leitende
Festpolymerelektrolytmembran, beispielsweise eine Perfluorsulfonsäure-Membran. Die Anode
und die Kathode umfassen typischerweise fein verteilte katalytische
Partikel, für
gewöhnlich
Platin (Pt), die auf Kohlenstoffpartikeln gelagert sind und mit
einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung ist auf gegenüberliegenden
Seiten der Membran aufgebracht. Die Kombination aus katalytischer
Mischung der Anode, katalytischer Mischung der Kathode und der Membran
definiert eine Membranelektrodeneinheit (MEA, kurz vom engl. Membrane
Electrode Assembly). MEAs sind relativ teuer in der Fertigung und
erfordern für
effektiven Betrieb bestimmte Bedingungen.
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Typischerweise
werden mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel
kombiniert, um die Sollleistung zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein
typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert
oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel
nimmt ein Kathodeneingangsreaktantgas auf, typischerweise einen
von einem Verdichter durch den Stapel gedrückten Luftstrom. Es wird nicht
der gesamte Sauerstoff von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der
aus dem Stapel kommenden Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben,
das Wasser als Stapelnebenprodukt umfassen kann. Der Brennstoffzellenstapel
nimmt auch ein Anoden-Wasserstoffreaktantgas auf, das in die Anodenseite
des Stapels strömt.
Der Stapel umfasst auch Strömkanäle, durch
die ein Kühlfluid strömt.
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Der
Brennstoffzellenstapel umfasst eine Reihe von Bipolarplatten, die
zwischen den mehreren MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei
die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert
sind.
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Die
Bipolarplatten umfassen eine Anodenseite und eine Kathodenseite
für benachbarte
Brennstoffzellen in dem Stapel. An der Anodenseite der Bipolarplatten
sind Anodengas-Strömkanäle vorgesehen,
die das Anodenreaktantgas zu der jeweiligen MEA strömen lassen.
Kathodengas-Strömkanäle sind
an der Kathodenseite der Bipolarplatten vorgesehen, die das Kathodenreaktantgas
zu der jeweiligen MEA strömen
lassen. Eine Endplatte umfasst Anodengas-Strömkanäle, und die andere Endplatte umfasst
Kathodengas-Strömkanäle. Die
Bipolarplatten und die Endplatten bestehen aus einem leitfähigen Material,
beispielsweise Edelstahl oder einem leitfähigen Verbundstoff. Die Endplatten
leiten den von den Brennstoffzellen erzeugten elektrischen Strom
aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten umfassen auch Strömkanäle, durch
die ein Kühlfluid strömt.
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Bei
Kraftfahrzeuganwendungen sind typischerweise etwa 400 Brennstoffzellen
erforderlich, um die Sollleistung bereitzustellen. Da für den Stapel in
Brennstoffzellensystemauslegungen für Kraftfahrzeuge so viele Brennstoffzellen
erforderlich sind, wird der Stapel manchmal in zwei Unterstapel
unterteilt, die jeweils etwa 200 Brennstoffzellen umfassen, da es
schwierig ist, ein gleichmäßiges Strömen von Wasserstoffgas
durch so viele Brennstoffzellen parallel in effektiver Weise vorzusehen.
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Es
wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, in einem Brennstoffzellensystem,
das geteilte Stapel nutzt, ein Wechseln der Stapelreihenfolge oder
ein Umschalten der Anodenströmung
vorzusehen. Insbesondere werden geeignete Ventile und Installationen
in dem System so vorgesehen, dass während eines Umschaltens der
Strömung
in zyklischer Weise das aus einem ersten Unterstapel austretende
Anodengas zur Anodenseite eines zweiten Unterstapels geschickt wird
und das aus dem zweiten Unterstapel austretende Anodengas zu der
Anodenseite des ersten Unterstapels geschickt wird. Während eines
Abblasens von Anodenabgas wird das aus dem zweiten Unterstapel austretende
Anodengas zu dem Systemabgas geleitet.
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Die
MEAs sind porös
und ermöglichen
somit, dass Stickstoff in der Luft von der Kathodenseite des Stapels
durch diese dringt und sich in der Anodenseite des Stapels sammelt,
was in der Branche als Stickstoffdurchtritt bezeichnet wird. Stickstoff
in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verdünnt den Wasserstoff,
so dass bei einem Anstieg der Stickstoffkonzentration über einen
bestimmten Prozentsatz hinaus der Brennstoffzellenstapel instabil
wird und ausfallen kann. Im Stand der Technik ist es bekannt, ein
Abblaseventil zum Entfernen von Stickstoff von der Anodenseite des
Stapels zu verwenden.
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Das
Anodenabgas, das regelmäßig abgeblasen
wird, umfasst typischerweise eine erhebliche Menge an Wasserstoff.
Da sich der Wasserstoff mit Luft mischt, wenn er an die Umgebung
abgelassen wird, kann ein potentielles brennbares Gemisch entstehen,
das offensichtliche Sicherheitsprobleme mit sich bringt. Im Stand
der Technik ist es bekannt, das abgeblasene Gas zu einem Brenner
zu leiten, um den Großteil
oder den gesamten Wasserstoff darin zu verbrennen, bevor das abgeblasene
Gas an die Umgebung abgelassen wird. Der Brenner steigert aber Kosten,
Gewicht und Komplexität
des Brennstoffzellensystems erheblich, was unerwünscht ist.
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Im
Stand der Technik ist es auch bekannt, auf den Brenner zu verzichten
und das abgeblasene Gas direkt mit dem Kathodenabgas zu mischen. Wenn
das abgeblasene Gas ohne eine Steuerung direkt mit dem Kathodenabgas
gemischt wird, ist die Wasserstoffmenge in dem abgeblasenen Gas
unbekannt. Ein Wasserstoffkonzentrationssensor kann in der Kathodenabgasleitung
nach dem Mischpunkt mit dem abgeblasenen Gas vorgesehen sein, um
die Wasserstoffkonzentration zu detektieren. Der Wasser stoffkonzentrationssensor
wird dem Steuergerät während des
Abblasens ein Signal liefern, das die Wasserstoffkonzentration in
dem gemischten Abgas anzeigt. Wenn die Wasserstoffkonzentration
zu hoch ist, wird das Steuergerät
die Drehzahl des Verdichters anheben, um zum Senken der Wasserstoffkonzentration
mehr Kathodenabgas bereitzustellen. Wenn der Verdichter die Wasserstoffkonzentration nicht
effektiv unter dem sicheren Grenzwert für die Stapellast halten kann,
dann muss das Steuergerät das
Abblaseventil schließen
oder den Anodendruck verringern. Der Wasserstoffsensor muss aber
kostengünstig
sein und gegenüber
der Feuchtigkeit des Abgases beständig sein. Derzeit können bekannte Wasserstoffkonzentrationssensoren
diese Bedingungen nicht erfüllen.
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Typischerweise
werden Algorithmen genutzt, um die Stickstoffkonzentration in der
Anodenseite des Stapels zu schätzen,
wobei mehrere auf den Betriebsbedingungen des Systems beruhende
Eingabeparameter verwendet werden, und um ein Anodenabgasabblasen
auszulösen,
wenn die geschätzte Stickstoffkonzentration
einen vorbestimmten Pegel erreicht. Während eines Anodengasabblasens
wird der Druck über
dem Abblasesteuerventil gesteuert.
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Das
Steuern der Wasserstoffkonzentration in dem Systemabgas während eines
Anodenabgasabblasens ist während
Leistungsaufwärtstransienten des
Stapels und eines Kathodenpulsierens besonders mühselig. Vor einer Leistungsaufwärtstransiente oder
einem Kathodenpulsieren wird das Anodenabgas typischerweise in kurzen
Pulsen in das Kathodenabgas stromaufwärts eines Kathodenumleitventils
abgeblasen, das es der Kathodenluft ermöglicht, den Brennstoffzellenstapel
zu umgehen. Bei niedriger Stromdichte reicht die Kathodenabgasströmung nicht
aus, um den Wasserstoff des Anodenabgases auf einen Wert unter einer
Sollkonzentration zu verdünnen,
und daher wird dem Kathodenabgas von dem Verdichter durch das Umleitventil
Luft zugegeben. Während
Leistungsaufwärtstransienten
oder eines Kathodenpulsierens wird Luft von dem Umleitventil zu
dem Kathodeneinlass umgeleitet, so dass die maximale Luftmenge zum
Bereitstellen der Leistungsaufwärtstransiente
zum Stapel geschickt wird. Während
dieses Zeitraums kann ein Anodenabblasen angeordnet werden, um die
Stickstoffkonzentration zu reduzieren, wobei die Luft des Kathodenabgases
zum Verdünnen
des Wasserstoffs eventuell nicht ausreicht. Ferner ist der Verdichter
nicht in der Lage, durch das Umleitventil zusätzliche Luft bereitzustellen,
da seine Kapazität
für das
Erfüllen
der Leistungsaufwärtstransienten
erforderlich ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Nach
der erfindungsgemäßen Lehre
wird ein Brennstoffzellensystem offenbart, das ein Abblasen von
Anodenabgas während
Leistungsaufwärtstransienten
und eines Kathodenpulsierens steuert. Das Brennstoffzellensystem
umfasst ein Umleitventil, das es einer Verdichterluft erlaubt, den
Brennstoffzellenstapel zu umgehen und direkt in den Kathodenabgasstrom
abgegeben zu werden. Das System detektiert eine Leistungsaufwärtstransiente
durch Überwachen der
Rate des Schließens
des Umleitventils und der Änderungsrate
eines Anstiegs des Sollwerts des Verdichterluftstroms. Wenn sowohl
die Rate des Schließens
des Umleitventils als auch die Änderungsrate des
Sollwerts des Verdichterluftstroms einen bestimmten Schwellenwert überschreiten,
dann ermittelt das System, dass eine Leistungsaufwärtstransiente
vorliegt, und verhindert einen vorbestimmten Zeitraum lang ein Abblasen
von Anodenabgas. Wenn ein Kathodenpulsieren auftritt, wobei Leistungsaufwärtstransienten
nacheinander kommen, dann setzt das System den Zeitraum ständig zurück, um das
Abblasen des Anodenabgases bis zum Erreichen eines zweiten Zeitgrenzwerts
zu verhindern, bei dem das Abblasen dann erzwungen wird.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
und den beigefügten
Ansprüchen
in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems, das
nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
einen Algorithmus zum Steuern eines Abblasens von Anodenabgas während Leistungsaufwärtstransienten
und eines Kathodenpulsierens verwendet.
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Eingehende Beschreibung der
Ausführungsformen
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Die
folgende Erörterung
der Ausführungsformen
der Erfindung, die auf ein Brennstoffzellensystem gerichtet ist,
das einen Algorithmus zum Steuern eines Abblasens von Anodenabgas
während
Leistungsaufwärtstransienten
und eines Kathodenpulsierens verwendet, ist lediglich beispielhafter
Natur und soll in keiner Weise die Erfindung oder ihren Anwendungen
oder Gebrauchsmöglichkeiten
beschränken.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 10 mit
einem ersten geteilten Brennstoffzellenstapel 12 und einem
zweiten geteilten Brennstoffzellenstapel 14. Ein Verdichter 16 liefert
an einer Kathodeneingangsleitung 18 Kathodeneingangsluft
durch ein normalerweise geschlossenes Kathodeneingangsventil 20 an
die geteilten Stapel 12 und 14. Ein Kathodenabgas
wird von dem geteilten Stapel auf einer Leitung 24 ausgegeben
und ein Kathodenabgas wird von dem geteilten Stapel 14 auf
einer Leitung 26 ausgegeben, wobei das Kathodenabgas in
einer einzigen Kathodenausgangsleitung 28 vereint wird.
Ein normalerweise geschlossenes Kathodengegendruckventil 30 steuert das
Strömen
des Kathodenabgases durch die Leitung 28. Eine zwischen
der Eingangsleitung 18 und der Ausgangsleitung 28 vorgesehene
Kathodenumgehungsleitung 32 ermöglicht es der Kathodeneingangsluft,
die Stapel 12 und 14 zu umgehen. Ein normalerweise
geschlossenes Umleitventil 34 steuert, ob die Kathodenluft
die Stapel 12 und 14 umgeht. Wenn das Ventil 34 offen
ist, dann umgeht Luft von dem Verdichter 16 die Stapel 12 und 14.
Das Ventil 34 kann so gesteuert werden, dass ein Teil der
Verdichterluft die Stapel 12 und 14 umgeht und
ein Teil der Verdichterluft durch die Stapel 12 und 14 strömt.
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In
dieser nicht einschränkenden
Ausführungsform
nutzen die geteilten Stapel 12 und 14 ein Umschalten
der Anodenströmung,
wobei das Anodenreaktantgas mit einem vorbestimmten Zyklus in einer
Weise durch die geteilten Stapel 12 und 14 vor und
zurück
strömt,
die dem Fachmann gut bekannt ist. In abwechselnder Folge spritzt
ein Injektor 38 Wasserstoffgas aus einer Wasserstoffgasquelle 40 durch
eine Anodenleitung 42 zu dem geteilten Stapel 12 ein
und ein Injektor 44 spritzt Wasserstoffgas von einer Wasserstoffquelle 46 durch
eine Anodenleitung 48 zu dem geteilten Stapel 14 ein.
Das Umschalten der Anodenströmung
wird mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus zyklisch vor und zurück ausgeführt, wobei
nur einer der Injektoren 38 oder 44 zu einem beliebigen
gegebenen Zeitpunkt Wasserstoff in den Stapel 12 oder 14 einspritzt.
In den Stapel 12 strömendes
Wasserstoffgas strömt
durch eine Verbindungsleitung 54 zu dem Stapel 14 und
in die Anodenleitung 48. Analog strömt in den Stapel 14 strömendes Wasserstoffgas
durch die Verbindungsleitung 54 zu dem Stapel 12 und
in die Anodenleitung 42.
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Wie
vorstehend erläutert
verdünnt
ein Stickstoffdurchtritt von der Kathodenseite der Brennstoffzellenstapel 12 und 14 das
Wasserstoffgas in der Anodenseite, was die Leistung des Stapels
beeinflusst. Daher ist es erforderlich, das Anodenabgas regelmäßig abzublasen,
um die Stickstoffmenge in der Anodenseite der Stapel 12 und 14 zu
verringern. Wenn das System 10 ermittelt, dass ein Stickstoffabblasen erforderlich
ist, öffnet
es abhängig
davon, welcher Injektor 38 oder 44 gerade in Betrieb
ist, entweder ein Abblaseventil 50 oder ein Abblaseventil 52.
Wenn insbesondere der Injektor 38 ein ist, dann wird das Ventil 52 geöffnet und
das Ventil 50 geschlossen, so dass durch die Leitung 48 strömendes Anodenabgas durch
das Ventil 52 und in die Kathodenabgasleitung 28 strömt. Wenn
analog der Injektor 44 ein ist, wird das Ventil 50 geöffnet und
das Ventil 52 geschlossen, so dass das aus dem Stapel 12 auf
die Leitung 42 strömende
Anodenabgas durch das Ventil 50 und in die Kathodenabgasleitung 28 strömt. Bei
bestimmten Brennstoffzellensystemauslegungen ist es wünschenswert,
den Prozentsatz an Wasserstoff in dem gemischten Anoden- und Kathodenabgas
bei unter 2 Volumenprozent, nur für ein paar Sekunden zwischen
2 und 4 Volumenprozent und nie über
mehr als 4 Volumenprozent zu halten.
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Während Betriebsbedingungen
niedriger Leistung oder niedriger Stapellast ist das Umleitventil 34 typischerweise
geöffnet
oder teilweise geöffnet, so
dass ein Teil des Luftstroms von dem Verdichter 16 durch
das Ventil 34 strömt
und die Stapel 12 und 14 umgeht. Das zumindest
teilweise Offenhalten des Ventils 34 ist erwünscht, um
eine Verdichterdruckschwankung zu verhindern. Daher befindet sich
typischerweise genügend
Luft in der Kathodenabgasleitung 28, um irgendwelchen Wasserstoff
auf einen Wert unter dem Sollprozentsatz zu verdünnen, der aus der Anodenseite
der Stapel 12 und 14 durch die Ventile 50 und 52 abgeblasen
werden kann. Während
einer Leistungsaufwärtstransiente,
beispielsweise von Leerlauf zu 20 KW, wird die gesamte Verdichterluft
jedoch von den Stapeln 12 und 14 zum Erreichen
der Leistungsforderung benötigt.
Eine Leistungsaufwärtstransiente
kann in einer beliebigen geeigneten Weise als vorbestimmter Anstieg
der Stapellast bei einer bestimmten Rate festgelegt werden. Daher
ist das Umleitventil 34 während der Leistungsaufwärtstransiente
geschlossen. Zum Zeitpunkt der Leistungsaufwärtstransiente wird aber irgendwelcher Wasserstoff,
der zuvor in die Leitung 28 abgeblasen wurde, nicht verdünnt, da
Luft zu den Stapeln 12 und 14 umgeleitet wurde.
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Das
System 10 umfasst ein Steuergerät 60, das die verschiedenen
Ventile, Injektoren, den Verdichter, etc. in dem System 10 steuert.
Das Steuergerät 60 empfängt ein
Leistungsausgangssignal von den Stapeln 12 und 14.
Das Steuergerät 60 nutzt
die verschiedenen Eingaben und im Allgemeinen die Fahrergaspedaleingabe
als Eingaben an einen komplexen Algorithmus, um einen Luftstrom-Sollwert
des Kathodenluftstroms zu den Stapeln 12 und 14 von dem
Verdichter 16 zu ermitteln. Weiterhin überwacht das Steuergerät 60 die
Rate, mit der das Umleitventil 34 schließt.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
einen Algorithmus vor, der ein Kathodenpulsieren und Leistungsaufwärtstransienten
detektiert und den Anodenabgas-Abblasebefehl einen kurzen Zeitraum
lang aussetzt, um Wasserstoff in dem Abgas zu beschränken. Zum
Detektieren von Leistungsaufwärtstransienten
oder eines Kathodenpulsierens überwacht
der Algorithmus die Rate des Schließens des Umleitventils 34 und
die Rate des Anstiegs des Luftstrom-Sollwertbefehls zu dem Verdichter 16.
Wenn das Steuergerät 60 ermittelt,
dass das Umleitventil 34 mit einer Rate über einem
vorbestimmten Schwellenwert schließt und der Luftstrom-Sollwert
des Verdichters mit einer Rate über
einem vorbestimmten Schwellenwert steigt, dann weiß das Steuergerät 60,
dass eine Leistungsaufwärtstransiente
auftritt, bei der in dem Kathodenabgas nicht genügend Luft vor handen sein kann,
um den Wasserstoff während
eines anodenseitigen Abblasens zu verdünnen. Daher verhindert das Steuergerät 60 ein
Anodenabgasabblasen einen vorbestimmten Zeitraum lang nach dem Detektieren
der Leistungsaufwärtstransiente,
so dass die Wasserstoffmenge in dem Abgas nicht den maximalen Grenzwert überschreitet.
In einem nicht einschränkenden
Beispiel beträgt
die Zeit, für
die das Abblasen von Anodenabgas verhindert wird, etwa drei Sekunden.
Nach Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums sollte die Leistungsaufwärtstransiente
erfüllt sein,
wobei das Umleitventil 34 nun offen genug ist, so dass
ein Abgasabblasen sicher erfolgen kann. Selbst wenn der Algorithmus,
der zum Ermitteln, dass ein Anodenabgasabblasen erforderlich ist,
verwendet wird, verhindert das System 10 somit das Abblasen
für den
vorbestimmten Zeitraum.
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Während bestimmter
Betriebsbedingungen können
die Stapel 12 und 14 auf ein Kathodenpulsieren
reagieren, wobei Leistungsaufwärtstransienten infolge
des Gasgebens, des Gaswegnehmens, des Gasgebens etc. des Fahrers
des Fahrzeugs mit regelmäßigen Intervallen
auftreten. Wenn das System 10 detektiert, dass sich das
Umleitventil 34 erneut mit einer vorbestimmten Rate über einem
gewissen Schwellenwert schließt
und der Luftstrom-Sollwert mit einer vorbestimmten Rate während des
Abblaseverhinderungszeitraums steigt, dann weiß das Steuergerät 60,
dass eine weitere Leistungsaufwärtstransiente
vorliegt, und setzt die Zeit zum Verhindern des Abblasens von Anodenabgas
auf die vorbestimmte Zeit zurück.
Dieser Prozess kann bis zum Verstreichen eines zweiten vorbestimmten
Zeitraums, beispielsweise 20 Sekunden, fortgesetzt werden, wobei danach
ein Abblasen von Anodenabgas ausgeführt werden muss, um eine Beschädigung der
Stapel 12 und 14 zu verhindern. Die zweite Zeit
wird von der von den Stapeln 12 und 14 erzeugten
Stromdichte abhängen,
wobei niedrige Stapelstromdichten eine längere Zeit ohne Anodenabgasabblasen
ohne Beschädigung
des Stapels akzeptieren können
als höhere
Stromdichten.
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Wie
voranstehend erwähnt
werden Algorithmen zum Ermitteln der Rate des Stickstoffdurchtritts durch
die Membranen von der Kathodenseite zu der Anodenseite eingesetzt.
Diese Algorithmen werden dann zum Berechnen verwendet, wann zuviel
Stickstoff an der Anodenseite der Stapel 12 und 14 vorliegt,
so dass ein Anodenabgasabblasen ausgeführt werden kann. Dies wird
als proaktives Stickstoffabblasen bezeichnet. Das Steuergerät 60 überwacht die
Zellenspannungen der einzelnen Zellen in den Stapeln 12 und 14,
und eine Differenz zwischen einer Mindest-Zellenspannung und einer
Höchst-Zellenspannung
in jedem Stapel 12 und 14 wird regelmäßig berechnet.
Ferner wird eine mittlere Zellenspannung für die Zellen in beiden Stapeln 12 und 14 berechnet. Wenn
die Differenz zwischen der Mindest-Zellenspannung und der Höchst-Zellenspannung
für einen der
Stapel 12 und 14 groß genug ist, oder wenn die Differenz
zwischen der mittleren Zellenspannung zwischen den beiden Stapeln 12 und 14 groß genug ist,
ist dies ein Indiz, dass eine Stapelinstabilität vorliegt. Eine Hauptursache
für eine
Stapelinstabilität
ist ein Stickstoffdurchtritt in die Anodenseite der Brennstoffzellenstapel 12 und 14.
Daher werden Algorithmen eingesetzt, um ein Anodenabgasabblasen
anzuordnen, wenn der Schwellenwert von der Mindest- zu der Höchst-Zellenspannung überschritten
wird oder der Schwellenwert zwischen den Mittelwerten der Zellenspannungen
zwischen den Stapeln 12 und 14 überschritten
wird. Dies wird als reaktives Anodenabgasabblasen bezeichnet. Das
Verfahren der Erfindung verzögert
das Anodenabgasabblasen sowohl für
das reaktive als auch das proaktive Abblasen.
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Durch
Experimentieren wurde festgestellt, dass aufgrund einer Fahrereingabe,
z. B. Treten des Gaspedals, oder eines Fahrens über eine holprige Straße oder
einer Maßnahme
des Steuergeräts
an den verschiedenen Signalen ein Rauschen vorliegen kann. Daher
ist es erforderlich, diese Signale zu filtern, da ein Signalrauschen
fälschlicherweise
die Bedingung der Aufwärtstransienten
aktivieren kann, was ein Aussetzen des Abblasens bewirken kann. Ein
zu langes Aussetzen des Abblasebefehls würde einen Aufbau von Stickstoff
in der Anodenseite der Stapel 12 und 14 ermöglichen,
was eine Instabilität der
Stapelzellenspannung bewirken würde.
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Die
vorstehende Erörterung
offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird dieser Erörterung
und den Begleitzeichnungen sowie den Ansprüchen mühelos entnehmen, dass verschiedene Änderungen,
Abwandlungen und Veränderungen
darin vorgenommen werden können,
ohne von dem in den folgenden Ansprüchen dargelegten Wesen und
Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.