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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Volumenstroms nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem umfasst die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Erfassung eines Massenstroms. Außerdem umfasst die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem. Letztlich umfasst die Erfindung außerdem die Verwendung des Brennstoffzellensystems und/oder des Verfahrens zur Luftversorgung.
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Luftmassenstromsensoren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie arbeiten üblicherweise mit einem kalorischen Messprinzip, bei dem in der Luftströmung ein angeströmtes beheiztes elektrisches Element, beispielsweise ein Halbleiterelement, ein Widerstand oder dergleichen, angeordnet ist. Geregelt wird bei den meisten Luftmassenstromsensoren auf eine definierte Temperaturdifferenz. Der Luftmassenstrom kann dann aus der dazu benötigten Leistung über eine Kennlinie bestimmt werden. Alternativ dazu sind Sensoren bekannt, welche über Ultraschall die Strömungsgeschwindigkeit messen und den so gemessenen Volumenstrom dann mit Hilfe von Druck und Temperatur in einen Massenstrom umrechnen. Unabhängig vom Messprinzip ist es bei diesem Stand der Technik immer notwendig, eine möglichst gleichverteilte und über den ganzen Mess- bzw. Lastbereich gleichbleibende Strömungsverteilung zu haben. Eine Änderung in der Strömungsverteilung, beispielsweise durch in der Ein- und/oder Ausströmstrecke befindliche Regelklappen oder Ventile, führt bereits zu erheblichen Ungenauigkeiten in der Messung.
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Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik sind außerdem Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem bekannt.
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Typischerweise wird dafür eine regelbare Luftfördereinrichtung verwendet, welche beispielsweise in ihrer Drehzahl so geregelt werden kann, dass sich dadurch die benötigte Luftmasse für die Brennstoffzelle einstellen lässt. Naheliegend wäre es nun, die aus der Fahrzeugtechnik bekannten Luftmassenstromsensoren bzw. Luftmassenmesser auch in Brennstoffzellensystemen, insbesondere wenn diese in Fahrzeugen eingesetzt werden, zu verwenden. Allerdings ist es so, dass die aus der Fahrzeugtechnik bekannten Luftmassenstromsensoren typischerweise für Verbrennungsmotoren konzipiert sind. Sie sind aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen eines Verbrennungsmotors und einer Brennstoffzelle also nicht auf die zur Luftversorgung der Brennstoffzelle benötigten Zwecke hin optimiert. Da bei Brennstoffzellensystemen andere Bedingungen in der Luftversorgung vorherrschen als bei einem Verbrennungsmotor, kommt es in der Folge zu einer hohen Ungenauigkeit der Messung über weite Lastbereiche der Brennstoffzelle hinweg und, so hat es sich in der Praxis gezeigt, zu einem sehr häufigen verfrühten Ausfall der Luftmassenstromsensoren.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Erfassung eines Volumenstroms eines durch eine Messstrecke strömenden Mediums mittels eines Ultraschallsensors anzugeben. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, eine bevorzugte Verwendung und ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Vorrichtung anzugeben. Letztlich ist es außerdem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bevorzugte Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems darzulegen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Die bevorzugte Verwendung der Vorrichtung ist in Anspruch 6 angegeben. Anspruch 8 beschreibt ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Vorrichtung. Anspruch 11 beschreibt ein Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung und Anspruch 12 beschreibt schließlich die Verwendung des Brennstoffzellensystems und/oder des Verfahrens zur Luftversorgung in einem Fahrzeug.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Messstrecke vor, welche in Strömungsrichtung des Volumenstroms vor der Messstrecke wenigstens ein Umlenkelement aufweist, durch welches dem Volumenstrom eine Drallbewegung aufgeprägt wird. Diese Drallbewegung des Volumenstroms in der Messtrecke der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht durch das erfindungsgemäße Messprinzip, dass die Messwerte einen Mittelwert bzw. ein Integral der Messstrecke darstellen. Ohne dass eine Gleichverteilung des Volumenstroms in der Messstrecke notwendig ist, kann so ein exakter Mittelwert gemessen werden, welcher weitgehend unabhängig von Einflussfaktoren vor und nach der Messstrecke und einer eventuellen ungleichmäßigen Verteilung des Volumenstroms in der Messstrecke ist.
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In einer sehr günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass der Ultraschallsensor einen Ultraschallsender auf der einen Seite der Messtrecke und einen Ultraschallempfänger auf der anderen Seite der Messstrecke aufweist, wobei eine Verbindungslinie zwischen dem Ultraschallsensor und dem Ultraschallempfänger die zentrale Achse der Messstrecke in einem von 90° abweichenden Winkel schneidet. Eine solche Anordnung von Ultraschallsensor und Ultraschallempfänger schräg zur zentralen Achse der Messstrecke, insbesondere so, dass der kleinere zwischen der zentralen Achse und der Verbindungslinie eingeschlossene Winkel jeweils ca. 10–70°, vorzugsweise 20–50° beträgt, ermöglicht eine schräge Messung durch einen vergleichsweise großen axialen Bereich. Zusammen mit dem Drall, welcher dem Volumenstrom aufgeprägt wird, lässt sich so ein sehr gutes Messergebnis erzielen, welches durch das erfindungsgemäße Messprinzip automatisch ein Integral und damit einen Mittelwert des gesamten zweidimensionalen Strömungsprofils ist.
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Um dies in idealer Weise zu gewährleisten, ist es gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass das wenigstens eine Umlenkelement so ausgebildet ist, dass der Volumenstrom sich innerhalb der Messstrecke um mindestens 180° dreht. Hierdurch wird sichergestellt, dass der gesamte Volumenstrom erfasst werden kann. Diese Forderung sollte nach Möglichkeit über den gesamten Strömungsgeschwindigkeitsbereich des Volumenstroms gelten. Der gesamte Querschnitt des Strömungsprofils wird innerhalb der Messlänge somit mindestens einmal in der Messebene des Ultraschallpfads, also der Verbindung zwischen Ultraschallsender und Ultraschallempfänger liegen und infolgedessen im Ergebnis einem Integral des gesamten zweidimensionalen Strömungsprofils entsprechen. Größere Verdrehwinkel haben dabei keinen negativen Einfluss auf das Messergebnis.
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Ein Umlenkelement kann dabei so ausgestaltet werden, dass innerhalb der Messstrecke bei allen Strömungsgeschwindigkeiten mindestens eine Drehung des Volumenstroms um 180° erfolgt, um sichere, zuverlässige und einfache Messungen zu erzielen. Ein solches Umlenkelement ist dabei sehr viel weniger aufwändig als es beispielsweise Strömungsgleichrichter wären und es stellt dem Volumenstrom insbesondere einen sehr viel geringeren Druckverlust entgegen, als ein Strömungsgleichrichter. Der Aufbau ist dabei sicher, zuverlässig und energieeffizient in der Anwendung. Er kann insbesondere unabhängig von vorgeschalteten oder nachgeschalteten Abzweigungen des Volumenstroms oder dergleichen sicher und zuverlässig messen.
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Eine besonders bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht es dabei vor, dass über die Vorrichtung der Volumenstrom erfasst wird, wobei dann zur Erfassung eines Massenstroms die Temperatur und der Druck des Volumenstroms in der Messstrecke erfasst werden. Bei bekannter Zusammensetzung des Volumenstroms, beispielsweise als Luftstrom, wird dann der Volumenstrom unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur in den Massenstrom umgerechnet. Hierdurch lässt sich die beschriebene Vorrichtung zur Erfassung eines Volumenstroms sehr einfach und effizient als zuverlässiger und von Umgebungsausgestaltungen und Systembedingungen weitgehend unabhängig arbeitender Massenstromsensor verwenden, welcher sehr präzise Messungen bei einem einfachen, effizienten und energieoptimierten Aufbau ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser bevorzugten Verwendung ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich zur Erfassung der Feuchtigkeit des Volumenstroms eingesetzt wird. Über die Messung wird zusätzlich die Feuchtigkeit bestimmt, welche einerseits zur Optimierung der Bestimmung des Massenstroms eingesetzt werden kann, und welche andererseits als eigenständiger Wert wertvoll ist, da sie einen entsprechenden Einfluss auf die nachgeschalteten Komponenten aufweisen kann. Um die Feuchte entsprechend zu bestimmen, wird die Schallgeschwindigkeit innerhalb der Messstrecke der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelt, deren Länge ohnehin bekannt ist. Diese wird sich dann signifikant mit der Feuchtigkeit des Volumenstroms ändern, sodass neben dem Massenstrom auch dessen Feuchte bestimmt werden kann.
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Neben dem denkbaren Einsatz bei Verbrennungsmotoren eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auch um in Brennstoffzellensystemen angeordnet zu werden, in welche der Volumenstrom an Zuluft zu einem Kathodenraum der Brennstoffzelle bzw. der Massenstrom erfasst werden soll. Dementsprechend ist es gemäß Anspruch 8 vorgesehen, dass ein Brennstoffzellensystem eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, wobei die Zuluft die Messstrecke durchströmt.
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Bei einem solchen Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung mit einer derartigen Vorrichtung kann es insbesondere so sein, dass ein Befeuchter, typischerweise ein Gas/Gas-Befeuchter, im Bereich der Zuluft zu dem Kathodenraum der Brennstoffzelle angeordnet ist. Die Feuchtigkeit der Zuluft nach dem Befeuchter, bevor diese in den Kathodenraum einströmt, ist dabei eine wertvolle Messgröße, da sie hilft, beispielsweise über einen Bypass um den Befeuchter die Feuchtigkeit zu steuern beziehungsweise zu regeln und so in bestimmten Betriebssituationen, insbesondere beim Starten und Stoppen des Brennstoffzellensystems, eine übergroße Feuchte mit dem damit verbundenen Feuchteeintrag in die Brennstoffzelle selbst zu verhindern. Dadurch, dass über die erfindungsgemäße Vorrichtung neben dem Massenstrom zusätzlich die Feuchte des Volumenstroms erfasst werden kann, ermöglicht sie daher einen Synergieeffekt, da sie in einem einzigen Aufbau der Vorrichtung zwei relevante Sensortypen für das Brennstoffzellensystem in sich vereint.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem sehr gut geeignet, um ein Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem zu realisieren, wobei der Brennstoffzelle in an sich bekannter Art und Weise über eine regelbare Luftfördereinrichtung Luft als Sauerstofflieferant zugeführt wird. Der der Brennstoffzelle bzw. ihrem Kathodenraum zugeführte Luftmassenstrom muss entsprechend exakt gemäß den Anforderungen, beispielsweise gemäß der von der Brennstoffzelle geforderten elektrischen Leistung eingeregelt werden. Hierfür eignet sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere in der Verwendung als Luftmassenstromsensor besonders gut, wobei die Luftfördereinrichtung dann anhand der Messwerte der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des daraus ermittelten Luftmassenstroms so eingestellt wird, dass der erfasste Luftmassenstrom auf einen vorgegebenen Luftmassenstrom eingeregelt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für vielfältige Anwendungen, insbesondere für Anwendungen in einem Brennstoffzellensystem bzw. in einem Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems. Stationär betriebene Brennstoffzellensysteme. sind dabei vergleichsweise einfach in ihrer Regelung, da diese im Wesentlichen konstant in einem optimalen Lastbereich betrieben werden. Die Messung eines der Brennstoffzelle zugeführten Luftmassenstroms hat hier keine so hohe Bedeutung. Nun ist es jedoch so, dass insbesondere bei Brennstoffzellensystemen in Fahrzeugen, und hier insbesondere bei Brennstoffzellen, welche elektrische Antriebsleistung für ein Fahrzeug liefern, hochdynamische Anforderungen an das Brennstoffzellensystem zu richten sind. Entsprechend der geforderten Leistung durch den Fahrer muss sehr schnell und präzise eine Anpassung der von der Brennstoffzelle bzw. dem Brennstoffzellensystem abgegebenen Leistung erfolgen. Hierdurch ist es notwendig, über sehr exakte Sensoren, welche, wie bei Fahrzeuganwendungen üblich, besonders einfach, effizient und kostengünstig aufgebaut sein sollten, möglichst gute Messwerte zu erzielen. Sowohl das Brennstoffzellensystem als auch das Verfahren zur Luftversorgung sind daher insbesondere dafür geeignet, in einem Fahrzeug eingesetzt zu werden, in welchem das Brennstoffzellensystem elektrische Antriebsleistung bereitstellt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ihrer Verwendung, des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, des Verfahrens zur Luftversorgung sowie deren Verwendung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 ein prinzipmäßig angedeutetes Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine Draufsicht auf ein mögliches Umlenkelement in der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 eine Prinzipdarstellung der Messstrecke der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erläuterung des Messprinzips; und
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5 eine Darstellung analog 4 in einem prinzipmäßigen Querschnitt.
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In der Darstellung der 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 in einem prinzipmäßig angedeuteten Fahrzeug 2 zu erkennen. Das Fahrzeug 2 kann dabei als gleisloses Landfahrzeug, als Schienenfahrzeug oder als Wasserfahrzeug, jeweils mit oder ohne einen Fahrzeugführer ausgebildet sein. Das Brennstoffzellensystem 1 soll für das Fahrzeug 2 elektrische Antriebsleistung liefern.
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Das Brennstoffzellensystem 1 ist dabei nur sehr stark schematisiert und mit einigen wesentlichen Komponenten dargestellt. Den Kern des Brennstoffzellensystems 1 bildet eine Brennstoffzelle 3, welche als Stapel von Einzelzellen aufgebaut ist. Dieser sogenannte Brennstoffzellenstack, welcher vorzugsweise mit Einzelzellen in PEM-Technologie ausgebildet sein soll, umfasst in jeder der Einzelzellen einen Anodenraum und einen Kathodenraum, wobei exemplarisch in der Darstellung der 1 jeweils ein Anodenraum 4 und ein Kathodenraum 5 beispielhaft angedeutet sind. Dem Anodenraum 4 wird Wasserstoff (H2) beispielsweise aus einem Druckgasspeicher zugeführt. In der Darstellung der 1 ist dies sehr stark vereinfacht dargestellt. Restwasserstoff und Abgase aus dem Anodenraum 4 gelangen in der Darstellung der 1 in die Umgebung. Genauso gut wäre es denkbar, diese entsprechend nachzuverbrennen, im Kreislauf zurückzuführen oder ähnliches. Dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 wird Luft über eine Luftfördereinrichtung 6 zugeführt. Die Luftfördereinrichtung 6 fördert die Zuluft in an sich bekannter Art und Weise zu dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3. Dabei können in der Zuluftstrecke weitere Komponenten vorhanden sein, welche hier zur Vereinfachung der Darstellung nicht alle gezeigt sind. Neben dem als optional dargestellten Befeuchter 19 in Form eines Gas/Gas-Befeuchters, welcher über die in der Abluft enthaltene Feuchtigkeit die Zuluft zu dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 entsprechend befeuchtet, kann es sich dabei beispielsweise um einen Ladeluftkühler, einen Luftfilter oder dergleichen handeln. Die Abluft aus dem Kathodenraum 5 gelangt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an die Umgebung. Sie könnte genauso gut zuvor über eine Turbine entspannt werden, um Druckenergie und thermische Energie in der Abluft zumindest teilweise zurückzugewinnen.
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In dem Brennstoffzellensystem 1 und insbesondere auf der Kathodenseite des Brennstoffzellensystems 1 ist es nun entscheidend, den über die Luftfördereinrichtung 6 geförderten Luftmassenstrom exakt zu kennen und einregeln zu können. Aufgrund der Tatsache, dass dieser ausschließlich über die Luftfördereinrichtung 6 gefördert wird, ist der Massenstrom bzw. Volumenstrom der Luft deutlich schwerer zu bestimmen, als beispielsweise der Massenstrom bzw. Volumenstrom an Wasserstoff, welcher über ein Druckregel- und Dosierventil dem Anodenraum 4 zugeführt wird. Problematisch auf der Luftseite ist es darüber hinaus, dass beispielsweise Leckagen vorhanden sein können, welche in der Darstellung der 1 durch eine Blende 7 und ein Leckageleitungselement 8 symbolisiert sind. Außerdem kann beispielsweise ein Systembypass 9 mit einem Bypassventil 10 vorhanden sein, welcher in bestimmten Situationen Zuluft ganz oder teilweise um den Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 herumführt. All dies macht eine Abschätzung des dem Kathodenraum 5 zugeführten Luftmassenstroms vergleichsweise schwierig, sodass dieser im Allgemeinen gemessen wird. In der Darstellung der 1 ist hierfür eine Messstrecke 11 in Strömungsrichtung vor dem Kathodenraum 5 angedeutet. Sie ist idealerweise unmittelbar vor dem Kathodenraum 5 angeordnet, sodass keine weiteren Komponenten zwischen der Messstrecke 11 und dem Kathodenraum 5 liegen, und dass möglichst wenig Leitungselemente und damit möglichst wenig Möglichkeiten für eventuelle Leckagen zwischen der Messstrecke 11 und dem Kathodenraum 5 angeordnet sind.
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Die Messstrecke 11 bildet bei dem hier dargestellten Brennstoffzellensystem 1 dabei einen Teil einer Vorrichtung 12 zur Erfassung des durch die Messstrecke 11 strömenden Volumenstroms, wobei die Vorrichtung 12 in ihrer Gesamtheit in der Darstellung der 2 angedeutet ist. Den Kern der Vorrichtung 12 bildet die Messstrecke 11, welche im Inneren einer Rohrleitung ausgebildet ist. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und damit des Volumenstroms sind ein Ultraschallsender 13 und ein Ultraschallempfänger 14 auf jeweils einer Seite der Messstrecke 11 bzw. der die Messstrecke 11 aufnehmenden Rohrleitung angeordnet. Die Verbindungslinie 15 zwischen dem Ultraschallsender 13 und dem Ultraschallempfänger 14. stellt dabei gleichzeitig den Weg der Ultraschallmessimpulse dar. Die Luftströmung strömt bei der Darstellung in 2 nun von rechts durch ein Umlenkelement 16 in die Messstrecke 11 ein und durchströmt diese von rechts nach links. Das Umlenkelement 16 ist dabei so ausgebildet, dass der Volumenstrom im Bereich der Messstrecke 11 eine Drallbewegung erfährt. Das Umlenkelement kann beispielsweise über einzelne gebogene Blechschaufeln realisiert sein, wie es in der Draufsicht der 3 prinzipmäßig angedeutet ist.
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Dieser Aufbau gewährleistet eine sehr gute und zuverlässige Messung und liefert prinzipbedingt immer ein Integral und damit einen Mittelwert über dem zweidimensionalen in der Messstrecke 11 auftretenden Strömungsgeschwindigkeitsprofil des Volumenstroms. Hierfür ist es notwendig, dass der Volumenstrom zumindest einmal von den Ultraschallmessimpulsen auf der Verbindungslinie 15 zwischen dem Ultraschallsender 13 und dem Ultraschallempfänger 14 erfasst wird. In der Prinzipdarstellung der 4 und 5 ist dies nochmals im Detail erläutert. Der Volumenstrom kommt wiederum von rechts und wird durch das hier nicht mehr dargestellte Umlenkelement 16 in einen entsprechenden Drall versetzt. In der Darstellung der 5 ist dieser Drall nochmals prinzipmäßig angedeutet, wobei durch die senkrecht zu einer zentralen Achse 17 stehenden Linien in der Darstellung der 4 gezeigt ist, wie weit der Volumenstrom sich bereits um die zentrale Achse 17 gedreht hat. Am Ende der Messstrecke sollte diese Drehung 180° oder mehr betragen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der gesamte Querschnitt des Strömungsprofils innerhalb der Messlänge mindestens einmal in der Messebene, also der Verbindungslinie 15, des Ultraschallpfads liegt und infolgedessen im Ergebnis der physikalisch gemessene Wert einem Integral und damit einen Mittelwert, der gesamten zweidimensionalen Strömung entspricht. Größere Verdrehwinkel haben dabei keinen negativen Einfluss auf das Messergebnis. Über das Umlenkelement 16 sollte also konstruktiv in jedem Fall sichergestellt werden, dass bei allen auftretenden Strömungsgeschwindigkeiten eine Verdrehung innerhalb der Messstrecke 11 um mindestens 180° realisiert wird.
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Aus der erfassten Strömungsgeschwindigkeit ist dann in jedem Fall der Volumenstrom bekannt. Zusätzlich wird über eine Messung von Temperatur T und Druck P, welche in der Darstellung der 2 durch entsprechende Sensoren 18 angedeutet sind, kann bei bekannter Zusammensetzung des Volumenstroms, in diesem Fall der Luft, wobei hier von einer standardisierten Luftzusammensetzung ausgegangen werden kann, der Massenstrom berechnet werden. Dieser Massenstrom dient dann zur exakten Regelung der Luftfördereinrichtung 6, um so dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 immer den benötigten Massenstrom möglichst exakt zur Verfügung stellen zu können.
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Die erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung 12 zur Erfassung des Volumenstroms bzw. mittelbar des Massenstroms ermöglicht eine hohe Messgenauigkeit, bei welcher das gemessene Signal sehr robust gegenüber geometrischen Änderungen in der Zuluftstrecke vor und/oder nach der Messstrecke 11 der Vorrichtung 12 ist. Außerdem können Einflüsse über Störgrößen, wie beispielsweise lastabhängige Abzweige über die Bypassleitung 9 und das Bypassventil 10, Leckagen, sich öffnende und schließende Klappen, verschiedene Gegendrücke, beispielsweise beim Einsatz einer Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie in der Abluftströmung, und dergleichen, einfach und effizient ausgeglichen werden. Durch die prinzipbedingte Erfassung eines Mittelwerts ist immer eine sichere und zuverlässige Messung mit einfachen Mitteln möglich.
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Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung 12 besteht darin, dass eine baureihen- bzw. modellspezifische Adaption an der Vorrichtung 12 bzw. an der Einlauf- und Auslaufstrecke der Messstrecke 11 nicht erforderlich ist und damit eine einfache Standardisierung der Vorrichtung 12 für verschiedene Anwendungszwecke und insbesondere verschiedene Modelle und Baureihen von Brennstoffzellensystemen 1 bzw. Fahrzeugen 2 möglich wird. Hierdurch ergeben sich entsprechende Synergieeffekte mit den hierbei bekannten Vorteilen hinsichtlich der Kosten, der Ersatzteilversorgung und dergleichen.
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Neben der Erfassung des Massenstroms über die Vorrichtung 12 ist es außerdem möglich, die in der Messtrecke 11 vorliegende Feuchtigkeit in dem Volumenstrom der Zuluft über dessen von der Feuchte abhängigen Schaltgeschwindigkeit zu erfassen. Dafür ist die Anordnung zwischen dem optionalen Befeuchter 19 und dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3, wie in der Darstellung der 1 angedeutet, von besonderem Vorteil. Über die Kenntnis der Feuchte der Zuluft, welche dann unmittelbar in den Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 einströmt, lassen sich entsprechende Einstellungen vornehmen, beispielsweise eine Beeinflussung der Feuchte über einen an sich bekannten um den Befeuchter 19 verlaufenden Bypass, welcher zur Vereinfachung der Darstellung hier nicht gezeigt ist.
