DE102014224290A1

DE102014224290A1 - Verfahren, Vorrichtung und System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102014224290A1
Application number: DE102014224290.8A
Authority: DE
Inventors: Sangbok Won; Kwi Seong Jeong
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-02-25
Also published as: CN105372500A; US20160054391A1; KR101610118B1; KR20160023469A

Abstract

Offenbart sind ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle. Beispielsweise umfasst das Verfahren: Einspeisen, mittels einer Impedanzmessungsvorrichtung, eines Stroms einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle; Empfangen, mittels der Impedanzmessungsvorrichtung, einer Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle; und Messen, mittels der Impedanzmessungsvorrichtung, einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung. Insbesondere ist die in dem Verfahren, der Vorrichtung und dem System verwendete zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle. Insbesondere kann eine Impedanz einer Brennstoffzelle unter Verwendung einer nicht-sinusförmigen periodischen Welle, wie etwa einer Rechteckwelle, gemessen werden.
HINTERGRUND
Eine Brennstoffzelle ist eine Stromerzeugungsvorrichtung, welche chemische Energie, welche durch Oxidieren eines Brennstoffs erzeugt wird, direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Brennstoffzelle ist das gleiche wie eine chemische Batterie insofern, als sie im Wesentlichen eine Oxidations- und Reduktionsreaktion verwendet, weist aber auch Unterschiede zur chemischen Batterie auf. Beispielsweise werden bei der Brennstoffzelle Reaktionsmittel kontinuierlich von der Außenseite eines Systems bereitgestellt, und Reaktionsprodukte werden kontinuierlich an die Außenseite des Systems entfernt, wobei im Gegensatz dazu eine Batteriereaktion der chemischen Batterie in einem geschlossenen System ausgeführt wird. Gegenwärtig wird, da die Reaktionsnebenprodukte der Brennstoffzelle pures Wasser sind, Forschung zum Verwenden der Brennstoffzelle als einer Leistungsquelle eines umweltfreundlichen Fahrzeugs aktiv betrieben.
Die oben beschriebene Brennstoffzelle kann verwendet werden, um Strom für kleine elektrische und elektronische Produkte sowie Industrie-, Haushalts und Fahrzeugantriebsstrom bereitzustellen.
Beispielsweise wurde als eine Stromversorgungsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs im Wesentlichen eine Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (engl. ”polymer electrolyte membrane fuel cell”, PEMFC) entwickelt, welche unter Brennstoffzellen die größere Energiedichte aufweist. Die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle benötigt eine geringere Startzeit aufgrund ihrer geringen Betriebstemperatur und geringerer Energieumwandlungs-Reaktionszeit.
Die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle kann eine Membran-Elektroden-Einheit (engl. ”membrane electrode assembly”, MEA) umfassen, welche katalytische Elektrodenschichten, die an beiden Seiten einer Feststoff-Polymer-Elektrolyt-Membran angebracht sind, in der ein Wasserstoffion bewegt wird, und welche eine elektrochemische Reaktion durchführen, eine Gasdiffusionsschicht, welche dazu ausgebildet ist, Reaktionsgase einheitlich zu verteilen und die generierte elektrische Energie zu übermitteln, und eine zweipolige Platte umfasst, welche dazu ausgebildet ist, Flusspfade für die Reaktionsgase und Kühlmittel bereitzustellen.
Die Brennstoffzelle ist als Stapelanordnung ausgebildet, in welcher Einheitszellen kontinuierlich angeordnet sind, und welche als Brennstoffzellenstapel bezeichnet wird. Die elektrische Energie wird erzeugt, wenn Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidierungsstoff in den Einheitszellen des Zellenstapels reagieren. Wenn eine Leistungsverschlechterung oder ein Ausfall in irgendeiner der Einheitszellen auftritt, welche in dem Brennstoffzellenstapel umfasst sind, kann sich die Gesamtleistung des Brennstoffzellenstapels verschlechtern, wodurch ein Ausfallen eines stabilen Betriebs verursacht wird.
Eine Leistung des Brennstoffzellenstapels wird durch Messen einer Spannungsausgabe von jeder Einheitszelle des Brennstoffzellenstapels diagnostiziert, und ein beispielhaftes Diagnoseverfahren kann ein Verfahren zur Analyse der gesamten harmonischen Verzerrung (engl. ”total harmonic distortion analysis”, THDA) sein. Das THDA-Verfahren berechnet eine Verzerrungsrate mittels Analysieren einer Frequenz einer Stapelspannung, um dadurch eine Zellenspannung zu diagnostizieren. Mit dem THDA-Verfahren kann der Zellenspannungsabfall einfach detektiert werden, aber Gründe des Abfalls in der Zellenspannung können nicht quantitativ gemessen werden.
Des Weiteren wurde ein Verfahren zum Messen einer Impedanz des Brennstoffzellenstapels unter Verwendung einer elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) entwickelt. Gemäß dem EIS-Verfahren wird ein Strom oder eine Spannung einer Sinuswelle an den Brennstoffzellenstapel angelegt, dann werden ein Strom I und eine Spannung V des Brennstoffzellenstapels gemessen, und eine Impedanz wird basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung berechnet.
Die obigen, in dem Abschnitt zum Hintergrund offenbarten Informationen dienen lediglich zum Verbessern des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen beinhalten, welche nicht einen Teil des Standes der Technik bilden, welcher hierzulande einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem bevorzugten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle unter Verwendung einer nicht-sinusförmigen periodischen Welle, wie etwa einer Rechteckwelle, bereit.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Verfahren zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle umfassen: Einspeisen, mittels einer Impedanzmessungsvorrichtung, eines Stroms einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle; Empfangen, durch die Impedanzmessungsvorrichtung, einer Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle; und Messen, durch die Impedanzmessungsvorrichtung, einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung.
Insbesondere kann die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle sein. Beispielsweise kann der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle sein.
Die Rechteckwelle kann ein Tastverhältnis von ungefähr 1% oder mehr und von ungefähr 10% oder weniger aufweisen, unter der Bedingung, dass eine Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle die gleiche oder unter einer konstanten Leistung ist. Die Rechteckwelle kann ein Tastverhältnis von ungefähr 50%, ungefähr 25%, ungefähr 20% oder ungefähr 5% aufweisen.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Vorrichtung zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle umfassen: eine Signalerzeugungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, einen Strom einer zugehörigen Welle, welcher an die Brennstoffzelle angelegt wird, zu erzeugen; eine Signalempfangseinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle zu empfangen; und eine Impedanzmessungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung zu messen.
Insbesondere kann die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle sein. Beispielsweise kann der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle umfassen: die Brennstoffzelle, welche mit einer elektrischen Last verbunden ist; eine Impedanzmessungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen Strom einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle einzuspeisen, eine Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle zu empfangen, und dann eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung zum Messen; und eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Impedanzmessungs-Ergebnisinformation von der Impedanzmessungsvorrichtung zu empfangen.
Insbesondere kann die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle sein. Wie oben beschrieben, kann der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle sein.
Die Rechteckwelle kann ein Tastverhältnis von ungefähr 1% oder größer und ungefähr 10% oder weniger aufweisen, unter der Bedingung, dass eine Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle die gleiche ist. Die Rechteckwelle kann ein Tastverhältnis von ungefähr 50%, ungefähr 25%, ungefähr 20% oder ungefähr 5% aufweisen.
Weiterhin werden Fahrzeuge, inklusive automobile Fahrzeuge, bereitgestellt, welche die hierin beschriebene Vorrichtung, das Verfahren und das System zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle verwenden oder beinhalten.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann, da das Verfahren, die Vorrichtung und das System zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung einer einzelnen, nicht-sinusförmigen periodischen Welle, wie etwa der Rechteckwelle (Quadratwelle), messen, eine Impedanz der Brennstoffzelle effizienter gemessen werden als mit konventionellen Verfahren zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung von Wechselströmen einer Vielzahl von Sinuswellen.
Außerdem kann, da das Verfahren, die Vorrichtung und das System zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung der nicht-sinusförmigen periodischen Welle, wie etwa der Rechteckwelle, messen, eine Impedanzmessung der Brennstoffzelle vereinfacht und eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
Beispielsweise kann eine Mess-Wechselstrom-Steuerung vereinfacht werden, indem eine Wellenform des Mess-Wechselstroms von der Sinuswelle zu der nicht-sinusförmigen periodischen Welle geändert wird, welche einen Hochfrequenz-Wechselstrom erzeugen und umfassen kann.
Außerdem kann die nicht-sinusförmige periodische Welle durch eine Fourier-Transformation oder eine Fourier-Reihe definiert werden und kann somit als eine Summe einer Vielzahl von Sinuswellen dargestellt werden. Da eine einzige nicht-sinusförmige periodische Welle als der Messstrom verwendet wird, kann die Zahl von Mess-Wechselströmen reduziert werden. Als ein Ergebnis davon können eine Amplitude des Mess-Wechselstroms und eine Robustheit einer Phasensteuerung verbessert sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine einfache Beschreibung der Zeichnungen wird bereitgestellt, so dass die Zeichnungen, welche in der detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ausreichender verstanden werden.
1 zeigt einen Wechselstrom, welcher in eine Brennstoffzelle zum Messen einer Wechselstromimpedanz in einer Zeitdomäne und einer Frequenzdomäne im Stand der Technik eingespeist wird.
2 zeigt einen Wechselstrom zum Messen einer Impedanz, welcher in einem beispielhaften Verfahren zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle verwendet wird, und ein Frequenzspektrum, welches dem Wechselstrom gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht.
3 zeigt eine beispielhafte Standardabweichung von gemessenen Impedanzwerten gemäß einer Anpassung eines Tastverhältnisses einer Rechteckwelle, wie sie in 2 gezeigt ist.
4 ist eine beispielhafte Tabelle, welche die Standardabweichung der gemessenen Impedanzwerte gemäß der Anpassung des Tastverhältnisses der Rechteckwelle, wie sie in 2 gezeigt ist, beschreibt.
5 ist eine beispielhafte Tabelle, welche Frequenzbereichswerte der Rechteckwelle gemäß der Anpassung des Tastverhältnisses der Rechteckwelle beschreibt.
6 ist ein beispielhafter Graph, welcher Frequenzbereichswerte einer Sinuswelle im Vergleich zu der Anpassung des Tastverhältnisses der Rechteckwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 bis 17 sind beispielhafte Graphen, welche die Frequenzbereichswerte der Rechteckwelle in Abhängigkeit von Tastverhältniswerten der Rechteckwelle gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der folgenden Erfindung zeigen.
18 illustriert ein beispielhaftes System, auf welches ein beispielhaftes Verfahren zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
19 ist ein Graph, welcher ein Beispiel eines gemessenen Impedanzwertes zeigt, wenn Wechselströme der Rechteckwelle und der Sinuswelle in das beispielhafte System von 18 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingegeben werden.
20 ist ein Graph, welcher ein Beispiel des gemessenen Impedanzwertes zeigt, wenn die Wechselströme der Rechteckwelle und der Sinuswelle in das System von 18 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingespeist werden.
21 veranschaulicht eine beispielhafte Impedanzmessungsvorrichtung, wie sie in 18 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 veranschaulicht eine beispielhafte Brennstoffzelle, wie sie in 18 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den 1–22 dargelegte Bezugszeichen umfassen Bezüge zu den folgenden Elementen, wie weiter unten erläutert:
Bezugszeichenliste

105: Brennstoffzelle
110: elektrische Last
115: Steuereinrichtung
200: Impedanzmessungsvorrichtung
205: Signalerzeugungseinheit
210: Signalempfangseinheit
215: Impedanzmessungseinheit

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Zum Zweck eines ausreichenden Verständnisses der vorliegenden Erfindung und der durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelösten Aufgabe wird auf die beiliegenden Zeichnungen, welche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und auf in den beiliegenden Zeichnungen beschriebene Inhalte Bezug genommen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch Beschreiben von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben werden. Bei dem Beschreiben der vorliegenden Erfindung werden wohlbekannte Funktionen oder Funktionen nicht im Detail beschrieben, da sie den Tenor der vorliegenden Erfindung unnötigerweise verschleiern könnten. Das gleiche in den entsprechenden Zeichnungen vorhandene Bezugszeichen kann die gleiche Komponente indizieren.
In der vorliegenden Beschreibung verwendete Bezeichnungen werden lediglich zum Beschreiben einer konkreten beispielhaften Ausführungsform verwendet und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Hierin verwendete Einzahlformen sollen Pluralformen umfassen, es sei denn, es ist explizit etwas anderes beschrieben. Es soll verstanden werden, dass die Ausdrücke ”umfassen” oder ”aufweisen”, welche in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von erwähnten Merkmalen, Ziffern, Schritten, Arbeitsabläufen, Komponenten, Teilen oder einer Kombination davon spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder ein Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ziffern, Schritten, Arbeitsabläufen, Komponenten, Teilen oder einer Kombination davon im Voraus ausschließen.
Es soll verstanden werden, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”eines Fahrzeugs” oder andere ähnliche Ausdrücke, wie sie hierin verwendet werden, motorisierte Fahrzeuge im Allgemeinen umfassen, wie etwa Passagierautomobile umfassend Geländewagen (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge umfassend eine Palette von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und so weiter, und auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-hybridelektrische Fahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen (z. B. Brennstoffe, welche von anderen Ressourcen als Erdöl abgeleitet sind) umfassen. Ein Hybridfahrzeug, auf welches hierin Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Solange nichts Spezifisches geschrieben oder aus dem Kontext heraus offensichtlich ist, soll der Ausdruck ”ungefähr” als innerhalb einer Spanne von normaler Toleranz in der Technik, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwertes verstanden werden. ”Ungefähr” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Solange sich nichts Anderweitiges klar aus dem Kontext ergibt, sind alle hierin bereitgestellten numerischen Werte durch den Ausdruck ”ungefähr” modifiziert.
Der Ausdruck ”zugehörige Welle”, welcher hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Wellenform, welche als eine Summe der Sinuswellen dargestellt werden kann.
Obgleich eine beispielhafte Ausführungsform als eine Vielzahl von Einheiten zum Durchführen des beispielhaften Prozesses verwendend beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem einzigen oder einer Vielzahl von Modulen durchgeführt werden können. Außerdem soll verstanden werden, dass sich der Ausdruck Steuereinrichtung auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist dazu ausgebildet, die Module zu speichern, und der Prozessor ist spezifisch dazu ausgebildet, die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse, welche weiter unten beschrieben werden, auszuführen.
Die Komponenten, oder ”-einheit” oder Block oder Modul, wie sie in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, können in Software implementiert werden, etwa in einem Task, einer Klasse, einer Subroutine, einem Prozess, einem Objekt, einem Ausführungspfad oder einem Programm, welches in einer vorbestimmten Region des Speichers ausgeführt wird, oder als Hardware, wie etwa als ein Field Programmable Gate Array (FPGA), oder als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (engl. application-specific integrated circuit (ASIC) implementiert sein, und können in einer Kombination der Software und der Hardware ausgeführt werden. Die Komponenten, ”-teil” oder Ähnliches, können in einem computerlesbaren Speichermedium eingebettet werden, und einige davon können in einer Vielzahl von Computern verstreut verteilt werden.
Wenn nichts anderes angegeben wird, soll verstanden werden, dass alle in der Beschreibung verwendeten Bezeichnungen, inklusive technische und wissenschaftliche Bezeichnungen, die gleiche Bedeutung haben wie diejenigen, die von Fachleuten verstanden werden. Es muss verstanden werden, dass die von dem Wörterbuch definierten Bezeichnungen mit den Bedeutungen im Kontext des Standes der Technik identisch sind, und sie sollten nicht idealisiert oder exzessiv formal definiert werden, es sei denn, dass der Kontext auf klare Weise etwas anderes vorgibt.
Leistung und Lebensdauer einer Brennstoffzelle, wie etwa einer Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC), können signifikant durch Betriebsbedingungen der Brennstoffzelle beeinflusst werden. Die Betriebsbedingungen der Brennstoffzelle können einen Strom, eine Temperatur, eine Menge von Reaktionsmaterial, einen Druck des Reaktionsmaterials, eine Menge eines Kühlmaterials, einen Wasseranteil und so weiter umfassen.
Dementsprechend wurden in der Technik verschiedene Zustandsdiagnoseverfahren der Brennstoffzelle entwickelt, um die oben beschriebenen Betriebsbedingungen der Brennstoffzelle basierend auf einem gegenwärtigen Zustand der Brennstoffzelle optional zu steuern. Beispielsweise kann das Diagnoseverfahren der Brennstoffzelle eine Wechselstrom-Impedanzmessung, eine Strom- und Spannungskurvenmessung (Messung einer Kurve von Strom über Spannung), eine Katalysatorflächenmessung oder Ähnliches umfassen.
Die Wechselspannung-Impedanzmessung ist dazu konfiguriert, Wechselstromsignale von einigen wenigen bis hin zu mehreren zehn von Frequenzbereichen in die Brennstoffzelle einzuspeisen oder an sie anzulegen, die entsprechenden Spannungsantworten zu messen und daraufhin eine Impedanz zu berechnen. Die Wechselstrom-Impedanzmessung kann aufgrund von benötigten Messbedingungen, wie etwa einer komplexen Vorrichtung, Kosten und Zeit, in einem Labor durchgeführt werden, wenn die alternierenden Signale von einigen wenigen bis hin zu mehreren zehn von Frequenzbereichen, welche zum Messen der Impedanz nötig sind, erzeugt und analysiert werden.
Weiterhin werden in einem Verfahren, welches eine Vielzahl von Wechselströmungen beim Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle verwendet, zwei oder mehr Wechselströme erzeugt und in die Brennstoffzelle eingespeist. Dementsprechend kann es sein, dass eine komplexe und präzise Energie-Halbleitersteuerung benötigt wird. Da eine Impedanztheorie selbst auf einer Sinuswelle basiert, verwendet das Verfahren zum Messen einer Wechselstromimpedanz nicht eine zugehörige Welle, wie etwa eine Rechteckwelle.
1 zeigt einen Wechselstrom, welcher gemäß einem Verfahren zum Messen einer Wechselstromimpedanz in einer Zeitdomäne und einer Frequenzdomäne im Stand der Technik in eine Brennstoffzelle eingespeist wird.
In dem Verfahren zum Messen einer Wechselstromimpedanz, wie in 1 gezeigt, kann es sein, dass eine komplexe Stromsteuerung benötigt wird, um den Wechselstrom zu erzeugen, dass sich eine Komplexität einer Impedanzmessung erhöht, wenn sich eine Zahl von eingespeisten Strömen erhöht, und dass eine Robustheit einer Messung verschlechtert wird.
Eine Impedanz hat einen Betrag und eine Phase als Komponenten. Um eine Impedanz der Brennstoffzelle zu messen, wobei verschiedene Frequenzen der eingespeisten Wechselströme verwendet werden, kann es sein, dass eine verbesserte Rechenleistung benötigt wird, um den Betrag und die Phase zu berechnen.
Außerdem werden Beträge eines Realteils und eines Imaginärteils einer Impedanz auf empfindliche Weise abhängig von der Phase ermittelt. Wenn die Impedanz in einem Fahrzeug mit beträchtlichem Rauschen gemessen wird, kann es sein, dass eine Robustheit der Messung signifikant reduziert ist. Dementsprechend kann es sein, dass die Robustheit der Messung verschlechtert ist, wenn bei dem Messverfahren zum Einspeisen einer Vielzahl von Wechselströmen verschiedene Wechselströme verwendet werden.
2 zeigt einen Graphen, welcher einen Wechselstrom zum Messen einer Impedanz zeigt, wie er in einem beispielhaften Verfahren zum Messen einer Impedanz einer beispielhaften Brennstoffzelle verwendet wird und welcher ein Frequenzspektrum zeigt, welches dem Wechselstrom gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung einer einzelnen zugehörigen Welle, wie etwa einer Rechteckwelle (Quadratwelle), einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle, welche eine Amplitude von 1 aufweist, wie in 2 gezeigt, gemessen werden. Da die Impedanztheorie selbst auf der Sinuswelle basiert, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Problem in dem Verfahren zum Messen einer Wechselstromimpedanz gelöst werden, indem eine nicht-sinusförmige periodische Welle, wie etwa die Rechteckwelle (Quadratwelle), verwendet wird. Dementsprechend kann die Messung einer Impedanz der Brennstoffzelle vereinfacht werden, und eine Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
Zusätzlich wird die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug angewendet, welches die Brennstoffzelle umfasst, wodurch eine Impedanz der Brennstoffzelle effizient gemessen werden kann.
Insbesondere muss es nicht der Fall sein, dass der Wechselstrom zum Messen einer Impedanz in einer Sinuswellenform erzeugt wird, sondern er kann in einer Summe der Sinuswellen in der Frequenzdomäne, wie etwa der Rechteckwelle, der Dreieckwelle, der Sägezahnwelle oder Ähnlichem erzeugt werden.
Wenn die Rechteckwelle als der Mess-Wechselstrom verwendet wird, kann der gleiche Effekt erzielt werden, als wenn ein Sinuswellen-Wechselstrom verwendet wird, welcher eine Basisfrequenz zusammen mit Sinuswellen-Wechselströmen, welche ungeradzahlige Vielfache der Basisfrequenz sind, aufweist, welche alle die Rechteckwelle repräsentieren. Die oben stehende Tatsache kann durch die nachfolgende Gleichung mittels einer Fourier-Reihe (oder einer Fourier-Transformation) der Rechteckwelle bestätigt werden.
[Gleichung]
In der obigen Gleichung können a_k und a₀ Koeffizienten einer Fourier-Reihe indizieren. Die obige Gleichung kann die Koeffizienten einer Fourier-Reihe der Rechteckwelle indizieren, welche einen Betrag aufweist, welcher zu 0 und 1 geändert wird.
Wie in 2 bestätigt werden kann, kann die Rechteckwelle, welche eine vorbestimmte Frequenz in der Zeitdomäne aufweist, als die Summe der Sinuswellen von mehreren Frequenzen in der Frequenzdomäne interpretiert werden. Dementsprechend kann ein Benutzen einer einzigen Rechteckwelle als ein Signal zum Messen einer Impedanz den gleichen Effekt haben wie ein Verwenden von mehreren Sinuswellen als das Signal zum Messen einer Impedanz.
Die Impedanzmessung der Brennstoffzelle kann ein Messsignal benötigen, welches einen substantiellen Betrag aufweist, um eine Zuverlässigkeit der Messung zu verbessern. Wenn das Messsignal aber erhöht wird, kann eine zum Ausführen der Messung verbrauchte Energie erhöht sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Anpassen eines Tastverhältnisses der Rechteckwelle, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Zuverlässigkeit der Messung verbessert werden, ohne dass eine Leistungsverbrauchsmenge erhöht oder eine für dieselbe Messzuverlässigkeit verwendete Energie reduziert wird. Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann eine Zuverlässigkeit der Impedanzmessung verbessert werden, wenn eine Amplitude des Messsignals vergrößert wird. Das Tastverhältnis kann ein Verhältnis eines Signalwerts 0 und eines Signalwerts 1, welche innerhalb einer Periode enthalten sind, bedeuten.
3 ist eine Zeichnung (ein Graph), welche eine Standardabweichung von gemessenen Impedanzwerten gemäß einer Anpassung eines Tastverhältnisses einer Rechteckwelle, wie sie in 2 gezeigt ist, beschreibt, und 4 ist eine Tabelle, welche die Standardabweichung der gemessenen Impedanzwerte gemäß der Anpassung des Tastverhältnisses der Rechteckwelle, wie sie in 2 gezeigt ist, beschreibt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, kann, wenn die konstante Leistung verwendet wird, eine Standardabweichung gemessener Impedanzwerte eines Tastverhältnisses von ungefähr 5%, 0 bis 10 (A), aufgrund einer Amplitudendifferenz eines in der Rechteckwelle enthaltenen sinus-äquivalenten Stroms kleiner sein als eine Standardabweichung von gemessenen Impedanzwerten eines Tastverhältnisses von ungefähr %, 0 bis 1 (A).
Gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung kann das Tastverhältnis eines idealen Messsignals zum Minimieren einer Impedanzmessungszuverlässigkeit und einer Verbrauchsleistung zwischen ungefähr 1 und ungefähr 10% liegen. Ein allgemeines Tastverhältnis der Rechteckwelle kann ungefähr 50% sein.
Insbesondere kann eine Zuverlässigkeit der Impedanzmessung verbessert sein, wenn die Menge an verbrauchter Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle einer Vorrichtung zum Messen einer Impedanz konstant ist und das Tastverhältnis der Rechteckwelle reduziert wird. Alternativ kann, wenn eine Zuverlässigkeit der Impedanzmessung konstant ist und das Tastverhältnis verringert wird, die Menge an verbrauchter Leistung der Vorrichtung zum Messen einer Impedanz verringert sein.
Außerdem können, gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in den 5 und 7 bis 17 gezeigt, durch ein Anpassen des Tastverhältnisses der Rechteckwelle Beträge von Frequenzen, welche zusätzlich zu der Basisfrequenz erzeugt werden, angepasst werden. Das Tastverhältnis des Messsignals kann auf ungefähr 50%, ungefähr 25%, ungefähr 20% oder ungefähr 5% eingestellt werden. Beispielsweise hat das Tastverhältnis von ungefähr 50% die größte Amplitude der Basisfrequenz, die Tastverhältnisse von ungefähr 25% und ungefähr 20% können eine Region mit niedriger Frequenz und eine Region mit hoher Frequenz durch Vergleichen miteinander beobachten, und das Tastverhältnis von ungefähr 5% kann gleichförmig Regionen mit Frequenzen beobachten, welche ein 1- bis 10-faches der Basisfrequenz sind.
18 ist ein Blockdiagramm, welches ein beispielhaftes System beschreibt, auf welches ein beispielhaftes Verfahren zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Wie in 18 gezeigt, kann ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle 105, eine elektrische Last 110, eine Impedanzmessungsvorrichtung 200 und eine Steuereinrichtung 115 umfassen.
Die Brennstoffzelle 105 kann eine Einheitszelle sein oder ein Brennstoffzellenstapel, in welchem eine Vielzahl von Einheitszellen in Reihe miteinander geschaltet sind.
Eine elektrische Last 110 kann eine elektronische Last umfassen, kann mit der Brennstoffzelle 105 verbunden sein und kann ein Motor oder etwas Ähnliches sein.
Die Impedanzmessungsvorrichtung 200 kann einen Wechselstrom (CUR) einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle 105 einspeisen und kann eine Wechselspannung (VOL) messen. Insbesondere kann eine zugehörige Welle die nicht-sinusförmige periodische Welle sein. Die Impedanzmessungsvorrichtung 200 kann den Strom der zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle 105 einspeisen, eine Antwortspannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle 105 empfangen und daraufhin eine Impedanz der Brennstoffzelle 105 unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung messen oder berechnen.
Die Impedanz kann berechnet werden, indem eine Laplace-Transformation (oder Fourier-Transformation) der Antwortspannung durch eine Laplace-Transformation (oder Fourier-Transformation) des Stroms der zugehörigen Welle geteilt wird, und sowohl die Antwortspannung als auch der Strom der zugehörigen Welle können eine Zeitfunktion sein. Der Strom der zugehörigen Welle kann ein Strom der Rechteckwelle, der Dreieckwelle oder der Sägezahnwelle sein, welche in den 2 oder 7 bis 17 gezeigt sind.
Unter den Bedingungen, in welchen eine Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle konstant ist, kann das Tastverhältnis der Rechteckwelle ungefähr 1% oder mehr und ungefähr 10% oder weniger sein, wie in der Beschreibung der 3 und 4 erwähnt. Das Tastverhältnis der Rechteckwelle kann ungefähr 50% sein, wobei es die größte Amplitude der Basisfrequenz aufweist, kann ungefähr 25% und ungefähr 20% sein, wobei es dazu in der Lage ist, eine Region mit niedriger Frequenz und einer Region mit hoher Frequenz durch deren Vergleichen miteinander zu beobachten, oder kann ungefähr 5% sein, dazu geeignet, Regionen mit Frequenzen, welche zwischen einem 1- und 10-fachen der Basisfrequenz sind, zu beobachten.
Die Steuereinrichtung 115 kann eine Steuervorrichtung sein, welche dazu konfiguriert ist, Impedanzmessungs-Ergebnisinformationen von der Impedanzmessungsvorrichtung 200 zu empfangen. Die Steuereinrichtung 115 kann dazu konfiguriert sein, Betriebswerte der Brennstoffzelle 105 mittels der Impedanzmessungs-Ergebnisinformationen zu ermitteln. Der Betriebswert kann einen internen Feuchtigkeitsanteil der Brennstoffzelle 105, ob eine Gasversorgung abnormal ist, oder Ähnliches beinhalten.
Die Steuereinrichtung 115 kann dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, ob die Brennstoffzelle normal oder abnormal ist, indem sie die Impedanzmessungs-Ergebnisinformation mit einer vorbestimmten Referenzimpedanz vergleicht. Die Referenzimpedanz kann ein Impedanzschwellenwert für einen Feuchtigkeitszustand sein, in welchem eine Elektrolytmembran der Brennstoffzelle 105 üblicherweise betrieben werden kann, oder ein Impedanzschwellenwert gemäß einer Katalysatoraktivität der Brennstoffzelle 105 sein. Die Referenzimpedanz kann, basierend auf einer Benutzereinstellung, unterschiedlich ermittelt werden. Wenn ein Membranwiderstand der Elektrolytmembran der Brennstoffzelle 105 oder ein Aktivitätswiderstand, welcher die Katalysatoraktivität in der Brennstoffzelle 105 indiziert, mit der Referenzimpedanz verglichen wird und der Membranwiderstand größer als die Referenzimpedanz ist, kann bestimmt werden, dass die Brennstoffzelle 105 Abnormalität aufweist.
Die Steuereinrichtung 115 kann dazu konfiguriert sein, eine Funktion eines Prozessors (engl. central processing unit, CPU) auszuführen, und kann den gesamten Betrieb der Impedanzmessungsvorrichtung 200 steuern. Die Steuereinrichtung 115 kann ein Programm umfassen, welches eine Reihe von Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Impedanz, welche eine Mehrzahl von Frequenzantworten ist, durch Eingeben des Wechselstroms der zugehörigen Welle, welche die nicht-sinusförmige periodische Welle, wie etwa eine einzige Rechteckwelle ist, in die Brennstoffzelle 105 gemessen werden. Die nicht-sinusförmige periodische Welle kann die Rechteckwelle oder die Sägezahnwelle umfassen. Wie hierin beschrieben, bezieht sich die zugehörige Welle auf eine Wellenform, welche als eine Summe der Sinuswellen dargestellt werden kann.
Wie in den 10 und 20 gezeigt, kann ein Versuchsergebnis, welches durch ein Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung einer einzigen Rechteckwelle und einer Vielzahl von Sinuswellen erlangt wurde, eine Tendenz aufweisen, welche dem Absolutwert ähnlich ist, aber kann innerhalb eines Messungsfehlers einen Unterschied aufweisen. Dementsprechend kann, wenn die Versuchsdaten der vorliegenden Erfindung mit Versuchsdaten des Verfahrens zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung der Mehrzahl von Sinuswellen verglichen werden, da Impedanzmessungsergebnisse von der Mehrzahl der Sinuswellen und von einer einzigen Sinuswelle die gleichen sind, das System zum Messen einer Impedanz der Brennstoffzelle wesentlich vereinfacht werden, und ein verwendeter Strom kann reduziert werden, wenn die Rechteckwelle verwendet wird, um eine Impedanz der Brennstoffzelle zu messen.
Wie in 19 gezeigt, können bei der Rechteckwelle Impedanzen, welcher ungefähr 22 Hz, ungefähr 66 Hz, ungefähr 110 Hz, ungefähr 154 Hz und ungefähr 198 Hz entsprechen, welches Frequenzen eines ungefähr 1-, ungefähr 3-, ungefähr 5-, ungefähr 7- und ungefähr 9-fachen der Basisfrequenz sind, unter Verwendung eines einzigen Signals gemessen werden, welches die Basisfrequenz von 22 Hz aufweist. Für die Sinuswelle aber können die Impedanzen der entsprechenden Frequenzen in derselben Weise nur gemessen werden, wenn alle 5 Signale von ungefähr 22 Hz, ungefähr 66 Hz, ungefähr 110 Hz, ungefähr 154 Hz und ungefähr 198 Hz verwendet werden.
Außerdem, wie in 20 gezeigt, können bei der Rechteckwelle Impedanzen, welche ungefähr 22 Hz bis ungefähr 220 Hz entsprechen, welches Frequenzen von ungefähr einem 1- bis ungefähr einem 10-fachen der Basisfrequenz sind, gemessen werden, wobei nur ein einziges Signal verwendet wird, welches die Basisfrequenz von ungefähr 22 Hz aufweist. Mit der Sinuswelle können die Impedanzen der entsprechenden Frequenzen aber nur gemessen werden, wenn alle 10 Signale von ungefähr 22 Hz bis ungefähr 220 Hz verwendet werden.
Dementsprechend kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Mehrzahl von Sinuswellen durch die nicht-sinusförmige periodische Welle, wie etwa die Rechteckwelle, ersetzt werden, wodurch eine Impedanzmessungsfunktion verbessert wird.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung einer einzigen nicht-sinusförmigen periodischen Welle gemessen wird, eine Teilstruktur des Impedanzmessungssystems oder der Impedanzmessungsvorrichtung vereinfacht werden, so dass die Produktionskosten des Systems verringert werden können und eine Robustheit der Impedanzmessung verbessert werden kann.
21 veranschaulicht eine beispielhafte Impedanzmessungsvorrichtung, wie sie in 18 gezeigt ist.
Wie in 21 gezeigt, kann die Impedanzmessungsvorrichtung 200 eine Signalerzeugungseinheit 205, eine Signalempfangseinheit 210 und eine Impedanzmessungseinheit 215 umfassen.
Die Signalerzeugungseinheit 205 kann den Strom der zugehörigen Welle, welcher an die Brennstoffzelle (105 in 18) angelegt (eingespeist) wird, produzieren (erzeugen). Die Signalerzeugungseinheit 205 kann einen Funktionsgenerator umfassen, welcher in der Lage ist, den Strom der zugehörigen Welle zu erzeugen. Insbesondere kann der Strom der zugehörigen Welle die nicht-sinusförmige periodische Welle, wie etwa die Rechteckwelle (Quadratwelle), die Dreieckwelle oder die Sägezahnwelle sein.
Die Empfangseinheit 210 kann eine Antwortspannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle empfangen.
Die Impedanzmessungseinheit 215 kann eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung messen oder berechnen. Die Impedanz kann durch Teilen einer Laplace-Transformation (oder Fourier-Transformation) der Antwortspannung durch eine Laplace-Transformation (oder Fourier-Transformation) des Stroms der zugehörigen Welle berechnet werden, was eine Zeitfunktion ist. Hierin können die Antwortspannung und der Strom der zugehörigen Welle eine Zeitfunktion sein.
22 veranschaulicht eine beispielhafte Brennstoffzelle, wie sie in 18 gezeigt ist.
Ein longitudinaler Querschnitt einer einzigen Einheits-Brennstoffzelle 105 ist auf einer linken Seite von 22 gezeigt. Die Brennstoffzelle 105, wie etwa eine Wasserstoff-Brennstoffzelle, kann eine Wasserstoffionen-Austauschmembran 305, welche eine Elektrolytmembran ist, Platinkatalysatorschichten 310, welche auf beiden externen Seiten oder Oberflächen der Wasserstoff-Austauschmembran 305 angeordnet sind, Gasdiffusionsschichten 315, welche an beiden externen Seiten der Platinkatalysatorschicht 310 angeordnet sind, und metallene zweipolige Platten 320, welche an beiden externen Seiten der Gasdiffusionsschicht 315 angeordnet sind, umfassen. Die Gasdiffusionsschicht 315 und die metallene zweipolige Platte 320 können einen (nicht gezeigten) Gasdurchgang, welcher dazwischen angeordnet ist, aufweisen.
Die Brennstoffzelle 105 kann als ein auf einer rechten Seite von 22 gezeigter elektrischer Schaltkreis dargestellt werden. Rm in dem elektrischen Schaltkreis kann einen Ohm'schen Widerstand indizieren, welcher der Elektrolytmembran-Widerstand der Brennstoffzelle 105 ist, Rct kann einen Aktivierungswiderstand der Brennstoffzelle indizieren und Cdl kann eine elektrische Doppelschichtkapazität der Brennstoffzelle indizieren.
Werte für Rm, Rct und Cdl können geschätzt oder durch Messen der Wechselstromimpedanz der Brennstoffzelle berechnet werden, und ein interner Zustand der Brennstoffzelle 105 kann anhand der oben genannten Werte ermittelt werden.
Wie oben dargelegt, wurden die Zeichnungen und die Beschreibung offenbart. Hierin wurden konkrete Ausdrücke verwendet, welche aber lediglich zum Zweck des Beschreibens der vorliegenden Erfindung verwendet wurden und welche nicht zum Abschwächen der Bedeutung oder zum Einschränken des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden, welche in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist. Daher werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifikationen und gleichwertige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Dementsprechend muss der tatsächliche technische Schutzbereich der vorliegenden Erfindung anhand des Geistes der angehängten Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzeile mit: Einspeisen, mittels einer Steuereinrichtung, eines Stroms einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle; Empfangen, durch die Steuereinrichtung, einer Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle; und Messen, mittels der Steuereinrichtung, einer Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung, wobei die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Rechteckwelle ein Tastverhältnis von ungefähr 1% oder größer und ein Tastverhältnis von ungefähr 10% oder weniger unter einer konstanten Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle hat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Rechteckwelle einen Tastverhältnis von ungefähr 50%, ungefähr 25%, ungefähr 20% oder ungefähr 5% hat.
Vorrichtung zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle mit: einem Speicher, dazu konfiguriert, Programmanweisungen zu speichern; und einem Prozessor, welcher dazu konfiguriert ist, die Programmanweisungen auszuführen, wobei die Programmanweisungen dazu konfiguriert sind, wenn sie ausgeführt werden: einen Strom einer zugehörigen Welle, welche an die Brennstoffzelle angelegt wird, zu erzeugen; eine Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle zu empfangen; und eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung zu messen, wobei die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle ist.
System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle mit: der Brennstoffzelle, welche mit einer elektrischen Last verbunden ist; einer Impedanzmessungsvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, einen Strom einer zugehörigen Welle in die Brennstoffzelle einzuspeisen, eine Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle zu empfangen und daraufhin eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung zu messen; und einer Steuereinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine Impedanzmessung von der Impedanzmessungsvorrichtung zu empfangen, wobei die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle ist.
System nach Anspruch 7, wobei der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle ist.
System nach Anspruch 8, wobei die Rechteckwelle ein Tastverhältnis von ungefähr 1% oder mehr und ungefähr 10% oder weniger unter einer konstanten Leistung zum Erzeugen der Rechteckwelle aufweist.
System nach Anspruch 8, wobei die Rechteckwelle ein Tastverhältnis von ungefähr 50%, von ungefähr 25%, von ungefähr 20% oder von ungefähr 5% aufweist.
Fahrzeug, welches ein Verfahren zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle nach Anspruch 1 verwendet.
Fahrzeug, welches eine Vorrichtung zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle nach Anspruch 5 aufweist.
Fahrzeug, welches ein System zum Messen einer Impedanz einer Brennstoffzelle nach Anspruch 7 aufweist.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Medium, welches von einer Steuereinrichtung ausgeführte Programmanweisungen aufweist, wobei das computerlesbare Medium aufweist: Programmanweisungen, welche einen Strom einer zugehörigen Welle, welcher an die Brennstoffzelle angelegt wird, erzeugen; Programmanweisungen, welche eine Spannung als Antwort auf den Strom der zugehörigen Welle von der Brennstoffzelle empfangen; und Programmanweisungen, welche eine Impedanz der Brennstoffzelle unter Verwendung des Stroms der zugehörigen Welle und der Antwortspannung messen, wobei die zugehörige Welle eine nicht-sinusförmige periodische Welle ist.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei der Strom der zugehörigen Welle ein Strom einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle ist.