DE102015224333A1 - Verfahren zum Bestimmen der Anodenintegrität während eines Brennstoffzellenfahrzeugbetriebs - Google Patents

Abstract

Es werden ein System und Verfahren zum Testen der Anodenintegrität während des Fahrzeugbetriebs bereitgestellt. In einem beschriebenen Beispiel ermöglichen das System und die Verfahren Anodenlecktests während des Fahrzeugbetriebs auf der Grundlage einer Wasserstoffströmung in eine Brennstoffzelle, wobei die Wasserstoffströmung in die Brennstoffzelle die Fahrzeugleistung aufrechterhält, während der Lecktest ausgeführt wird. Ferner ermöglichen die Verfahren Betriebseinstellungen in Reaktion auf den Lecktest, die in einigen Fällen das Steuern der Fahrzeugleistung zum Managen der Fahrzeugoperationen in Anwesenheit eines Wasserstofflecks enthalten können.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Ausführen von Anodenlecktests in Wasserstoffbrennstoffzellen-Fahrzeugen.
• In Brennstoffzellenfahrzeugen können Wasserstofflecktests ausgeführt werden, um die Anodenintegrität zu bestimmen. Als eine Brennstoffquelle für Brennstoffzellen, die miteinander verbunden sind, um einem Brennstoffzellenstapel zu bilden, kann Wasserstoff verwendet werden. In den Brennstoffzellenstapel wird auf der Anodenseite Wasserstoff übergeben, während auf der Katodenseite Luft übergeben wird. Der Brennstoffzellenstapel erzeugt in Reaktion auf die elektrochemische Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser elektrischen Strom, der daraufhin verwendet werden kann, um außer dem Fahrzeug selbst verschiedene Vorrichtungen an Bord des Fahrzeugs anzutreiben.
• Aktuelle Vorgehensweisen an die Anodenleckdetektion enthalten das Ausführen eines Anodenlecktests (ALT), während das Fahrzeug bei niedriger Brennstoffzellenleistung betrieben wird, z. B. während sehr dichten Verkehrs oder während das Fahrzeug an einer Ampel im Leerlauf ist. Andere Vorgehensweisen des Detektierens eines Wasserstofflecks auf der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels können darauf beruhen, dass zugelassen wird, dass die Fahrzeugleistung abfällt, ohne dass Leistung zu dem Fahrzeug ergänzt wird, um den Anodenlecktest auszuführen. Allerdings ist ein Problem bei solchen Lecktests, die auf dem Identifizieren von Zeitdauern niedriger Leistung beruhen, dass in Abhängigkeit von der Art des Betriebs, den ein Fahrzeug erfährt, seltene Prüfungen auftreten können. Zum Beispiel offenbart US 8.524.405 das Durchführen eines Anodenlecktests während eines Fahrzeugabschaltprozesses, während US 7942035 einen Lecktest in einem Brennstoffzellenfahrzeug nur durchführt, wenn eine Null-Last-Anforderung erfüllt ist. Eine alternative Vorgehensweise erhöht die Häufigkeit von Anodenlecktests durch Bereitstellen von Zusatzleistung für das Fahrzeug, während der Anodenlecktest stattfindet. Allerdings gibt es in dem Fahrzeugzyklus immer noch Zeitdauern, wenn keine Anodenlecktests ausgeführt werden können (z. B. beim Fahren unter hoher Last und/oder bei niedrigem Batterieladezustand usw.). Wenn Brennstoffzellenfahrzeuge mit einer Leistungsquelle zum Zuführen von Zusatzleistung konfiguriert sind, können sie zusätzliche Ausrüstung wie etwa einen Elektromotor enthalten, der die Fahrzeugkosten erhöht.
• Die Erfinder haben die obigen Probleme erkannt und offenbaren Verfahren zum Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs. In einer beschriebenen Ausführungsform wird ein Anodenlecktest ausgeführt, während das Fahrzeug mit einer Last betrieben wird, indem ein durch die Brennstoffzelle erzeugter Strom mit einem Strom verglichen wird, der für eine Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagt wird, wobei die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle während des Anodenlecktests eine Fahrzeugleistung aufrechterhält. Wenn mit dieser Anordnung konfiguriert ist, ermöglicht das Verfahren ferner das Verringern der Fahrzeugleistung in Reaktion auf das Identifizieren des Anodenlecks, während es immer noch ausreichend Leistung bereitstellt, um das Fahrzeug über die Wasserstoffströmung zu betreiben. Wie beschrieben ist, findet das Einstellen der Fahrzeugleistung in Reaktion auf die Betätigung eines Tankventils statt, das einem Brennstofflagertank zugeordnet ist, der zum Lagern von Wasserstoffbrennstoff an Bord des Fahrzeugs enthalten ist. Das Schließen des Tankventils kann zu einer Verringerung der Wasserstoffbrennstoffströmung führen, die die Fahrzeugleistung während des Betriebs verringert. Der Vorteil des offenbarten Verfahrens ist, dass der Anodenlecktest während des Fahrzeugbetriebs, z. B., während das Fahrzeug betrieben wird und entlang einer Straße fährt, ausgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil der offenbarten Verfahren ist, dass Prüfungen auf Anodenlecks während des Betriebs mit höherer Häufigkeit für eine Bestimmung des Qualitätsminderungsstatus des Brennstoffzellensystems im Wesentlichen in Echtzeit ausgeführt werden können. Auf diese Weise wird das technische Ergebnis erzielt, dass die Durchführung des Anodenlecktests erweitert werden kann, um für eine häufigere Prüfung von Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs, z. B., während das Fahrzeug auf der Straße fährt, während mehr Fahrzeugbetriebsbedingungen stattzufinden.
• In einem Beispiel kann das Verfahren einen statistischen Vergleich umfassen, der einen Zweistichproben-Student-Test enthält, der einen durchschnittlichen Strom und eine Einhüllende davon berücksichtigt, um eine Spanne der Differenz zwischen dem durch die Wasserstoffbrennstoffzelle erzeugten Strom und dem für die Wasserstoffströmung in die Brennstoffzelle vorhergesagten Strom zu bestimmen.
• Der Vorteil eines statistischen Vergleichs auf der Grundlage eines Stroms und/einer davon während des Betriebs erzeugten Leistung ist, dass auf der Grundlage der Spanne der identifizierten Differenz ein Schätzwert der Größe des Lecks erzeugt werden kann. Somit umfasst das Verfahren in einigen Ausführungsformen ferner das Bestimmen einer Größe des Lecks während des Betriebs in Reaktion auf die Identifizierung des Anodenlecks, während die Fahrzeugleistung auf der Grundlage der Strömung von Wasserstoff zu der Brennstoffzelle aufrechterhalten wird. Der Vorteil der Aufnahme solcher Verfahren ist die Aufnahme alternativer Fahrzeugbetriebsarten in Anwesenheit eines Anodenlecks. Zur Einfachheit ist das System hier hinsichtlich der Wasserstoffbrennstoffzelle beschrieben, obwohl die beschriebenen Verfahren ebenfalls in Hybridfahrzeugen enthalten sein können, die dafür konfiguriert sind, Zusatzleistung bereitzustellen, während die Wasserstoffbrennstoffzelle abgeschaltet ist.
• Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder zusammen mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
• Die hier beschriebenen Vorteile gehen umfassender hervor aus der folgenden Beschreibung und den Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen, in denen:
• 1 ein beispielhaftes Brennstoffzellenstapelsystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung darstellt;
• 2 einen beispielhaften Ablaufplan zeigt, der eine Routine zum Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs darstellt;
• 3 schematisch beispielhafte Datenerhebungszyklen zum Identifizieren der Anwesenheit und des Ausmaßes eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs darstellt; und
• 4 schematisch eine beispielhafte Betriebsfolge darstellt, in der der Anodenlecktest in Übereinstimmung mit der vorliegenden Beschreibung während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt wird;
• 5 einen Blockschaltplan zum Festsetzen eines ersten und eines zweiten vorgegebenen impulsbreitenmodulierten Werts, wie er in Übereinstimmung mit Anodenlecktests des ersten und des zweiten Pegels verwendet wird, veranschaulicht;
• 6 einen Blockschaltplan zum Ausführen eines Anodenlecktests des ersten Pegels darstellt;
• 7 einen Blockschaltplan zum Ausführen eines Anodenlecktests des zweiten Pegels darstellt; und
• 8 einen schematischen Blockschaltplan darstellt, um ein Verfahren zum Einstellen von Kraftmaschinenoperationen in Reaktion auf den Anodenlecktest zu zeigen.
• Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren zum Detektieren von Anodenlecks in einem Wasserstoffbrennstoffzellensystem während des Fahrzeugbetriebs. Zur Einfachheit sind die Verfahren hier hinsichtlich eines Wasserstoffbrennstoffzellen-Fahrzeugs beschrieben, das dafür konfiguriert sein kann, die beschriebenen Verfahren zu nutzen, um Lecks während des Fahrzeugbetriebs zu identifizieren und Fahrzeugoperationen in Reaktion auf die identifizierten Lecks einzustellen. Aus diesem Grund stellt 1 ein beispielhaftes Brennstoffzellenstapelsystem dar, das in einem Brennstoffzellenfahrzeug-Vortriebssystem enthalten ist. In einigen Fällen kann das Brennstoffzellenfahrzeug-Vortriebssystem ebenfalls in einem Hybridfahrzeug enthalten sein, das eine alternative Leistungsquelle wie etwa einen Elektromotor, der während des Fahrzeugbetriebs Zusatzleistung bereitstellt, enthält. 2 und 3–4 stellen ferner eine beispielhafte Routine und schematische Betriebsfolgen zum Ausführen des Anodenlecktests während des Fahrzeugbetriebs dar. Die beschriebenen Verfahren enthaltenen das Vornehmen statistischer Vergleiche, z. B. unter Verwendung eines Zweistichproben-Student-t-Tests (gelegentlich als der Zweistichproben-T²-Test oder als der mehrdimensionale Zweistichproben-Test bezeichnet), auf der Grundlage von Dateneingaben, die während des Fahrzeugbetriebs erhoben werden. Somit stellt 3 schematisch einen beispielhaften Datenerhebungszyklus dar, der zum Identifizieren von Anodenlecks verwendet werden kann, während 4 eine beispielhafte Betriebsfolge zeigt, die den statistischen Vergleich nutzen kann, um ein Verfahren zum Identifizieren von Lecks zu zeigen, während das Fahrzeug auf der Grundlage der Wasserstoffströmung während des Betriebs gehalten wird. 5–7 sind enthalten, um beispielhafte Leerlauflecktests darzustellen, die in Reaktion auf den beschriebenen Anodenlecktest ausgeführt werden können. Wie hier beschrieben ist, kann ein Leerlauflecktest einen Bestätigungstest repräsentieren, der verwendet wird, um in Reaktion auf den beschriebenen Echtzeit-Anodenlecktest ein Leck zu identifizieren. Da ein Bestätigungstest auf der Grundlage eines stabilen Leerlaufs enthalten ist, können sich die Verfahren ebenfalls auf das Einstellen von Fahrzeugoperationen in Reaktion auf den statistischen Anodenlecktest stützen, um den Bestätigungslecktest auszuführen. Aus diesem Grund bietet 8 einen schematischen Blockschaltplan zur Darstellung eines Verfahrens zum Einstellen von Kraftmaschinenoperationen in Reaktion auf den Anodenlecktest.
• 1 stellt ein beispielhaftes Brennstoffzellenumwälzsystem 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung dar. Das System 100 kann in einem Wasserstoffbrennstoffzellen-Fahrzeug implementiert werden oder kann in einigen Ausführungsformen in einem Elektrofahrzeug oder in irgendeiner anderen solchen Vorrichtung auf der Grundlage einer Hybridbrennstoffzelle, das bzw. die elektrischen Strom verwendet, der durch eine Wasserstoffbrennstoffzelle erzeugt wird, um verschiedene Vorrichtungen anzutreiben, während über eine Wasserstoffströmung von einem Brennstoffzellentank an Bord des Fahrzeugs Fahrzeugleistung bereitgestellt wird, implementiert werden. Wenn es in einem Hybridfahrzeug implementiert wird, kann ebenfalls eine alternative Energiequelle vorhanden sein, die Fahrzeugleistung ergänzt, wenn die Brennstoffzellenleistung während des Fahrzeugbetriebs verringert oder abgeschaltet ist.
• Einem Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor) 102 wird ein erster Fluidstrom (oder Katodenstrom) zugeführt, der aus Luft besteht. Die durch den MAF-Sensor 102 gehende Luft ist Atmosphärenluft. Der MAF-Sensor 102 misst die Menge der Luftströmung in dem Fluidstrom. Ein Luftkompressor 104 beaufschlagt den Luftstrom mit Druck und fördert den Luftstrom an einen Brennstoffzellenstapel 106. Der Brennstoffzellenstapel 106 enthält einen ersten Einlass 107 zum Empfangen des Luftstroms. Zu dem System 100 kann ein Befeuchter (nicht gezeigt) hinzugefügt sein, um Wasserdampf zu dem Luftstrom hinzuzufügen. Falls die Luft einen hohen Wassergehalt enthält, kann ein Feuchtigkeitssensor (nicht gezeigt) enthalten sein, um z. B. den Feuchtigkeitsgehalt der nassen Luft zu messen. Das Wasser kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass Membranen (nicht gezeigt) in dem Brennstoffzellenstapel 106 befeuchtet bleiben, um einen optimalen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 106 bereitzustellen.
• Ein Brennstofflagertank (oder eine Brennstofflagerversorgung) 108 bietet einen Versorgungsbrennstoffstrom (oder einen Anodenstrom) in Form von Wasserstoff. Der Versorgungsanodenstrom umfasst komprimierten Wasserstoff. Obwohl in dem System 100 komprimierter Wasserstoff verwendet werden kann, kann in dem System 100 irgendeine Wasserstoffbrennstoffquelle implementiert sein. Anstelle des komprimierten Gases kann z. B. flüssiger Wasserstoff, Wasserstoff, der in verschiedenen Chemikalien wie etwa Natriumborhydrid oder Alanaten gespeichert ist, oder Wasserstoff, der in Metallhydriden gespeichert ist, verwendet werden.
• Ein Tankventil 110 steuert die Strömung des Versorgungswasserstoffs. Eine Druckreglervorrichtung 112 regelt die Strömung des Versorgungswasserstoffs. Die Druckreglervorrichtung 112 kann irgendeinen Typ einer Vorrichtung enthalten, die verwendet wird, um den Druck oder den Durchfluss eines Fluids zu steuern. Die Druckreglervorrichtung 112 kann z. B. als ein Druckregler oder als ein variabler oder mehrstufiger Ejektor implementiert sein. Die Druckreglervorrichtung 112 ist dafür konfiguriert, den Versorgungsanodenstrom (z. B. von den Tank 108 empfangenen Wasserstoff) mit dem ungenutzten Anodenstrom (z. B. umgewälztem Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 106) zu kombinieren, um einen Eingangsanodenstrom (oder Stapelwasserstoff) zu erzeugen. Es kann ein Befeuchter (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um Wasserdampf zu dem Eingangsanodenstrom hinzuzufügen. Der befeuchtete Wasserdampf in dem Eingangsanodenstrom kann enthalten sein, um sicherzustellen, dass die Membranen in dem Brennstoffzellenstapel 106 befeuchtet bleiben, um einen optimalen Betrieb des Brennstoffzellenstapels 106 bereitzustellen.
• Die Druckreglervorrichtung 112 steuert die Strömung des Eingangsanodenstroms zu dem Brennstoffzellenstapel 106. Der Brennstoffzellenstapel 106 enthält einen zweiten Einlass 109, der dafür ausgelegt ist, den Eingangsanodenstrom von der Druckreglervorrichtung 112 zu empfangen. Der Brennstoffzellenstapel 106 erzeugt in Reaktion auf das elektrochemische Umwandeln des Wasserstoffs aus dem Eingangsanodenstrom und des Sauerstoffs aus der Luft in dem ersten Fluidstrom einen Stapelstrom.
• Mit dem Brennstoffzellenstapel 106 sind verschiedene elektrische Vorrichtungen 120 gekoppelt, um diese Leistung zu verbrauchen, damit sie arbeiten. Falls das System 100 zusammen mit einem Fahrzeug verwendet wird, können die Vorrichtungen 120 einen Motor oder mehrere elektrische Fahrzeugkomponenten, die jeweils Leistung verbrauchen, um für einen bestimmten Zweck zu fungieren, enthalten. Zum Beispiel können diese Vorrichtungen 120 einem Fahrzeugantriebsstrang, einer Insassenheizung und Insassenkühlung, einer Innen-/Außenbeleuchtung, Unterhaltungsvorrichtungen und elektrischen Fensterhebern zugeordnet sein, brauchen aber nicht darauf beschränkt zu sein. Die bestimmten in dem Fahrzeug implementierten Typen von Vorrichtungen 120 können auf der Grundlage des Fahrzeuginhalts, des Typs des verwendeten Motors und des bestimmten Typs des implementierten Brennstoffzellenstapels variieren. Ein Stromsensor 122 misst den durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugten Stapelstrom. Der Stromsensor 122 sendet die gemessenen Strommesswerte an einen Controller 122. Der Controller 124 sendet an die Druckreglervorrichtung 112 Steuerwerte, um die Strömung des Eingangsanodenstroms zu dem Brennstoffzellenstapel 106 zu steuern. Zwischen die Druckreglervorrichtung 112 und den Brennstoffzellenstapel 106 ist ein Drucksensor 125 gekoppelt, um den Druck des Wasserstoffs zu messen, bevor der Wasserstoff zu dem Brennstoffzellenstapel 106 gefördert wird. Der Drucksensor 125 sendet ein Rückkopplungssignal (z. B. "Druck"), das den Druck des Wasserstoffs in dem Eingangsanodenstrom angibt.
• Zu dem Brennstoffzellenstapel 106 können überschüssige Mengen von Luft und Wasserstoff gefördert werden, um die Betriebsrobustheit des Brennstoffzellenstapels 106 zu erhöhen. Der Brennstoffzellenstapel kann ungenutzten Wasserstoff in den ungenutzten Anodenstrom ablassen. Ein Auslass 111 des Brennstoffzellenstapels 106 ist dafür ausgelegt, den ungenutzten Anodenstrom abzulassen. Der ungenutzte Anodenstrom kann außer Wasserstoff verschiedene Verunreinigungen wie etwa Stickstoff und Wasser, beide in flüssiger Form und in Dampfform, enthalten.
• Der Brennstoffzellenstapel 106 enthält einen Auslass 115, der dafür konfiguriert ist, überschüssige Luft abzulassen. Der Brennstoffzellenstapel 106 enthält einen Auslass 116, der dafür ausgelegt ist, in Reaktion auf die wegen der chemischen Verarbeitung des Sauerstoffs und des Wasserstoffs (z. B. aus dem Luftstrom) erzeugte Wärme Kühlmittel in Form von entionisiertem Wasser/Ethylenglycol (DIWEG) oder in Form eines anderen geeigneten Kühlmittels zu übergeben. Eine Kühlgrenzfläche 138 kann das DIWEG von dem Brennstoffzellenstapel 106 empfangen. Die Kühlgrenzfläche 138 kann außerdem ein Stapelkühlmittel für einen Einlass 113 des Brennstoffzellenstapels 106 bereitstellen.
• Das Druckregelventil 112 ist dafür ausgelegt, den Druck des Eingangsanodenstroms in den Stapel 106 in Reaktion auf durch den Controller 124 gesendete Steuerwerte zu erhöhen oder zu verringern. Das Druckregelventil 112 ist dafür ausgelegt, den Versorgungsanodenstrom von dem Tankventil 110 mit einem konstanten Druck zu empfangen. Das Druckregelventil 112 kann den ungenutzten Anodenstrom von dem Brennstoffzellenstapel 106 (oder von einer nicht gezeigten Spülanordnung) mit veränderlichen Durchflüssen empfangen.
• Wie oben angemerkt wurde, kann die Druckreglervorrichtung 112 als irgendeine Druckreglervorrichtung, die im Gebiet allgemein bekannt ist, implementiert sein. Allgemein gesagt, stellen solche Druckreglervorrichtungen den Druck eines Fluids in Reaktion auf Steuerwerte (oder Steuersignale) mit verschiedenen Eigenschaften auf elektrischer Grundlage ein. Solche Eigenschaften können impulsbreitenmodulierte Werte (PWM-Werte), analoge Werte oder digitale Werte enthalten, die von dem bestimmten Typ der implementierten Druckreglervorrichtung abhängen. In einem Beispiel kann die Druckreglervorrichtung 112 als ein pulsierendes Ventil oder als eine pulsierende Einspritzeinrichtung, das bzw. die den Druck des zu der Wasserstoffbrennstoffzelle geförderten Fluids regelt, implementiert sein. Der Vorteil der Aufnahme einer pulsierenden Einspritzeinrichtung ist, dass die Brennstoffströmung in den Brennstoffzellenstapel 106 während des Betriebs gefolgert werden kann. Der Controller 124 kann Steuerwerte als PWM-basierte Werte senden, um den Druckregler zum Erhöhen oder Verringern des Durchflusses des Eingangsanodenstroms in den Brennstoffzellenstapel 106 zu steuern. In einem anderen Beispiel kann die Druckreglervorrichtung 112 als ein Ejektor zum Bereitstellen einer Umwälzung des ungenutzten Anodenstroms implementiert sein. Der Ejektor kann mit einem solenoidgesteuerten Nadelaktuator (nicht gezeigt) implementiert sein. Ein solcher solenoidgesteuerter Nadelaktuator ist in dem US-Patent 7.943.260 mit dem Titel "System and Method for Recirculating Unused Fuel in Fuel Cell Application" an Brighton u. a. offenbart, die hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Das Solenoid kann die Nadel in dem Ejektor in Reaktion auf die Steuerwerte bewegen, die analog sind, wodurch eine Erhöhung oder Verringerung des Drucks des an den Brennstoffzellenstapel 106 übergebenen Eingangsanodenstroms ermöglicht wird. Die Bewegung der Nadel ist dem Wesen nach variabel, um zu ermöglichen, dass verschiedenen Durchflüsse des ungenutzten Anodenstroms mit dem Versorgungsanodenstrom von dem Tank 108 kombiniert werden. Eine solche variable Eigenschaft ermöglicht, dass der Ejektor die Gesamtströmung und den Gesamtdruck des an den Brennstoffzellenstapel 106 übergebenen Eingangsanodenstroms einstellt. In einem abermals anderen Beispiel können ebenfalls eine Kombination pulsierender Einspritzeinrichtungen zum Regeln des Drucks des Fluids und Ejektoren zum Bereitstellen einer Umwälzung des ungenutzten Anodenstroms enthalten sein.
• In einigen Ausführungsformen kann das System 100 ferner eine Energiespeichervorrichtung 140 enthalten, die dafür konfiguriert ist, eine andere Energiequelle als den Brennstoffzellenstapel 106 zu nutzen oder zu verbrauchen. Zum Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 140 in einigen Fällen eine Batterie sein, die die Brennstoffzellenleistung während des Fahrzeugbetriebs ergänzt oder ersetzt. Das heißt, die Energiespeichervorrichtung 140 kann während des Fahrzeugbetriebs die gesamte Brennstoffzellenleistung oder einen Teil davon ergänzen. Somit kann das Fahrzeug als ein Hybridbrennstoffzellenfahrzeug oder in einigen Fällen als ein Hybridelektrofahrzeug bezeichnet werden, wenn in einem Fahrzeug mit einem Vortriebssystem wie etwa dem in 1 gezeigten eine alternative Leistungsquelle vorhanden ist. Als ein weiteres Beispiel kann das System 100 zum Ansteuern der Energiespeichervorrichtung 140, die wiederum eine Generatorfunktion bereitstellen kann, betrieben werden, um die Ausgabe in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zur späteren Verwendung in dem System 100 gespeichert werden kann. Weitere Ausführungsformen können z. B. eine oder mehrere nachladbare Batterien, Brennstoffzellen und/oder Kondensatoren enthalten. In solchen Beispielen kann elektrische Energie zur Speicherung vorübergehend in chemische oder potentielle Energie umgewandelt werden. Das Fahrzeugvortriebssystem kann dafür konfiguriert sein, in Reaktion auf die Betriebsbedingungen zwischen zwei oder mehr der hier beschriebenen Betriebsarten überzugehen. Außerdem kann die Energiespeichervorrichtung 140 periodisch elektrische Energie von einer Leistungsquelle, die außerhalb des Fahrzeugs liegt (die z. B. nicht Teil des Fahrzeugs ist), empfangen. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann das Vortriebsystem des Systems 100 in anderen Ausführungsformen als ein Plugin-Hybridfahrzeug konfiguriert sein, wobei der Energiespeichervorrichtung von einer Leistungsquelle über ein Übertragungskabel für elektrische Energie elektrische Energie zugeführt werden kann. Der Controller 124 kann die Menge der elektrischen Energie, die in der Energiespeichervorrichtung 140, wenn vorhanden, gespeichert ist, was als der Ladezustand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern. Somit sollte gewürdigt werden, dass zum Nachladen von Energiespeichervorrichtungen von einer Leistungsquelle, die keinen Teil des Fahrzeugs bildet, (z. B. Laden über ein Kabel, über eine drahtlose Verbindung, bei der die Energiespeichervorrichtung elektrische Energie von einer Leistungsquelle über elektromagnetische Induktion und/oder über Funkwellen und/oder über elektromagnetische Resonanz empfangen kann) irgendeine geeignete Vorgehensweise verwendet werden kann. Die Aufnahme einer alternativen Energiequelle über die Energiespeichervorrichtung 140 ermöglicht den Fahrzeugvortrieb durch Nutzung einer anderen Energiequelle als des Brennstoffzellenstapels 106. Auf diese Weise kann das anhand des Vortriebssystems des Fahrzeugsystems 100 beschriebene Hybridelektrofahrzeug in einigen Betriebsarten dafür konfiguriert sein, die sekundäre Form der Energie (z. B. die elektrische Energie) zu nutzen, um Leistung für den ununterbrochenen Betrieb des Fahrzeugs bereitzustellen.
• Nunmehr übergehend zu einer Beschreibung der Verfahren sind 2–4 zur Darstellung beispielhafter Routinen zum Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs über einen Lecktest, der dafür konfiguriert ist, einen durch die Brennstoffzelle erzeugten Strom mit einem für eine Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Strom zu vergleichen, wobei die Strömung des Wasserstoffs zu der Brennstoffzelle die Fahrzeugleistung aufrechterhält, enthalten. Zum Beispiel zeigt 2 einen beispielhaften Ablaufplan, der eine Routine zum Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs darstellt. 3 und 4 stellen dann schematisch beispielhafte Datenerhebungs- und Betriebsfolgen zum Ausführen des Anodenlecktests in Übereinstimmung mit der Beschreibung während des Fahrzeugbetriebs dar.
• 2 stellt ein beispielhaftes Leckdetektionsverfahren 200 dar, das dafür konfiguriert ist, Lecks durch einen Vergleich des durch die Brennstoffzelle erzeugten Stroms mit einem für eine Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Strom zu identifizieren. Wenn ein Fahrzeug in Anwesenheit eines Lecks in dem Brennstoffzellensystem 100 betrieben wird, kann eine erhöhte Wasserstoffströmung in die Brennstoffzelle geleitet werden, um, z. B. durch Zuführen einer Brennstoffmenge zu der Brennstoffzelle auf der Grundlage eines Fahrzeugbetreiberbedarfs in Anwesenheit des Lecks, Fahrzeugoperationen aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, die Gesamtwasserstoffströmung kann erhöht sein, da ein Teil des Wasserstoffs in dem Brennstoffstapel zur Reaktion gebracht wird, um einen Strom zu erzeugen, der die Fahrzeugleistung bereitstellt, während der verbleibende Anteil des Wasserstoffs aus dem Brennstoffzellenumwälzsystem 100, z. B. in einen Kraftmaschinenraum innerhalb des Fahrzeugs, übermäßig abfließt.
• Bei 202 enthält das Leckdetektionsverfahren 200 das Lesen eines Sensors in dem Brennstoffzellenumwälzsystem. Zum Beispiel können ein System- und/oder ein Tankdruck, ein Stapelstrom, ein Stapeldruck usw. bestimmt werden, während Bedingungen innerhalb des Brennstoffzellenumwälzsystems während des Betriebs überwacht werden. Die Überwachung von Systemparametern und/oder Fahrzeugoperationen kann Indikatoren für die Systemverwendungsfähigkeit bereitstellen, die durch den Controller 124 verarbeitet werden können, um durch Leckidentifizierung innerhalb des Brennstoffzellensystems zu bestimmen, ob eine Qualitätsminderung aufgetreten ist.
• Bei 204 enthält das Verfahren 200 das Bestimmen einer Wasserstoffströmung zu dem Brennstoffzellenstapel 106. Die Bestimmung der zu dem Brennstoffzellenstapel geförderten Wasserstoffströmung ermöglicht eine Vorhersage des potentiellen Stroms, der auf der Grundlage der Wasserstoffströmung über elektrochemische Umwandlung von Wasserstoff in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt werden soll. Aus diesem Grund enthält das Verfahren 200 bei 206 ferner das Berechnen eines Stroms, der auf der Grundlage der bestimmten Wasserstoffströmung unterstützt werden kann. Als ein Beispiel kann der Drucksensor 125 zwischen die Druckreglervorrichtung 112 und den Brennstoffzellenstapel 106 gekoppelt sein und den Druck des Wasserstoffs vor der Förderung des Wasserstoffs an den Brennstoffzellenstapel 106 messen. Ferner kann der Drucksensor 125 ein Rückkopplungssignal (z. B. "Druck"), das den Druck des Wasserstoffs in dem Eingangsanodenstrom angibt, an den Controller 124 senden, der die empfangene Rückkopplung verarbeitet. Der Controller 124 kann daraufhin die Wasserstoffströmung in dem Eingangsanodenstrom berechnen und kann ferner den durch die Wasserstoffströmung in den Brennstoffzellenstapel unterstützten Strom berechnen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, ermöglicht die Vorhersage des durch die Wasserstoffströmung in den Brennstoffzellenstapel unterstützten Stroms die Identifizierung eines Anodenlecks durch Vergleichen des tatsächlich erzeugten Stroms mit dem aus der Wasserstoffströmung in den Eingangsanodenstrom geschätzten Strom.
• Wie hier beschrieben ist, kann der Controller 124 einen Datenablagepuffer enthalten, der dafür konfiguriert ist, während des Fahrzeugbetriebs empfangene Eingangsdaten zu speichern. Die Aufnahme eines Datenablagepuffers ermöglicht, dass eine empfangene Dateneingabe zur weiteren Rechenanalyse der Daten durch die beschriebenen Verfahren gespeichert wird. Als ein Beispiel kann die berechnete Wasserstoffströmung in dem Brennstoffzellenstapel in einem Datenpuffer gespeichert werden, der zum Berechnen eines laufenden Mittelwerts des berechneten Stroms, den diese Brennstoffströmung unterstützt, verwendet wird.
• Außerdem kann ein getrennter Puffer enthalten sein, der den erzeugten tatsächlichen Strom speichert, der ebenfalls zum Berechnen eines laufenden Mittelwerts des erzeugten Stapelstroms verwendet werden kann. Ein Vergleich der zwei Puffer ermöglicht daraufhin durch Ausführen einer statistischen Analyse wie etwa eines Zweistichproben-t-Tests, Lecks während des Fahrzeugbetriebs mit einem gewünschten Vertrauensgrad zu identifizieren. In einem bestimmten Beispiel wird ein Anodenleck auf der Grundlage des statistischen Vergleichs des erzeugten Stroms und des für die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Stroms identifiziert, wobei der statistische Vergleich ein Zweistichproben-t-Test ist.
• In einem solchen Beispiel kann ein Zweistichproben-t-Test zum Vergleichen der gesamten Sätze vorhergesagter und erzeugter Ströme zum Identifizieren eines Anodenlecks ausgeführt werden. Im Allgemeinen kann der Zweistichproben-t-Test genutzt werden, um zu bestimmen, ob die zwei Datensätze zueinander gleich sind. Der Zweistichproben-t-Test ist in "STATISTICS FOR ENGINEERING AND SCIENCE" von W. Mendenhall und T. Sincich, vierte Auflage, S. 422–494, dargelegt, das hier durch Literaturhinweis eingefügt ist. Falls die erzeugten Ströme durch den Durchschnitt und/oder durch die Standardabweichung der Probengröße repräsentiert sind (z. B. N Datenpunkte, die während eines Datenerhebungszyklus empfangen werden), kann der Controller 124 einen Einstichproben-t-Test ausführen. Der Einstichproben-t-Test ist ebenfalls in "STATISTICS FOR ENGINEERING AND SCIENCE" von W. Mendenhall und T. Sincich wie oben dargelegt. Es sollte gewürdigt werden, dass die hier beschriebene Vorgehensweise mehr als die einfache Anwendung eines bekannten statistischen Tests ist. Vielmehr legt sie eine Vorgehensweise zusammen mit verschiedener Hardware und Software, die ein verbessertes technisches Ergebnis ermöglicht, dar.
• Bei 210 enthält das Verfahren 200 das Bestimmen eines Spülzustands des Brennstoffzellenumwälzsystems. Wasserstoff ist eine entflammbare Substanz mit einer Selbstentzündungstemperatur, die innerhalb einer Fahrzeugbetriebstemperatur liegen kann. Es können Vorkehrungen enthalten sein, um zu verhindern, dass der Wasserstoffinhalt mit einem Überdruck beaufschlagt wird. Somit kann ein gelegentliches Spülen des Wasserstoffs aus den Brennstoffzellenumwälzsystem enthalten sein. Das Spülen des Wasserstoffs aus dem System kann z. B. das Öffnen eines Spülventils enthalten. Das Öffnen eines Spülventils kann ein Leck einführen, für das die Datenerhebung und Dateninterpretation eines anderen Lecks schwierig ist. Auf diese Weise kann die Entnahme eines Anteils Wasserstoff aus der Strömung in Anwesenheit des durch Öffnen des Spülventils erzeugten Spüllecks nicht leicht quantifiziert werden. Aus diesem Grund wird kein Versuch unternommen, ein mögliches Leck in dem Brennstoffzellenumwälzsystem 100 zu detektieren, wenn auf der Grundlage eines geöffneten Spülventils ein Spülen stattfindet. Falls der Spülzustand des Brennstoffzellenumwälzsystems 100 auf "ein" eingestellt ist, geht das Verfahren 200 zum Kasten 212 über, wo ein Datenablagepuffer zurückgesetzt wird, um einen neuen Datenerhebungszyklus zu beginnen. Danach wird das Verfahren 200 in der bereits beschriebenen Weise fortgesetzt. Alternativ kann ein problemloser Datenerhebungszyklus stattfinden, der in der im Folgenden beschriebenen Weise die Erhebung zuverlässiger Daten und die statistische Verarbeitung ermöglicht, falls ein Spülzustand des Brennstoffzellensystems "aus" ist.
• Die weitere Datenerhebung ermöglicht, dass in einem Datenpuffer in dem Controller 124 zusätzliche Datenpunkte gespeichert werden, die verwendet werden, um ein Anodenleck während des Fahrzeugbetriebs zu identifizieren. Bei 214 enthält das Verfahren 200 das Speichern des erzeugten Stapelstroms in einem Datenpuffer und ferner das Speichern des auf der Grundlage der Wasserstoffströmung im Kasten 216 vorhergesagten Stapelstroms. In einer Implementierung kann das Verfahren 200 dafür konfiguriert sein, einen Anodenlecktest bei Fertigstellung eines Datensatzes auszuführen, die zeitlich so abgestimmt sein kann, dass sie beim Erreichen eines vollen Datenpuffers stattfindet. Bei dieser Anordnung wirkt der Datenablagepuffer vorteilhaft als eine Zeitgebungsvorrichtung, um das periodische Prüfen der Anodenintegrität während des Betriebs zu ermöglichen. Allerdings ist dies nicht einschränkend und kann die Zeiteinstellung des Anodenlecktests in anderen Implementierungen alternativ auf der Grundlage anderer Kriterien ausgeführt werden. Zum Beispiel kann eine plötzliche Erhöhung der Wasserstoffströmung ohne Erhöhung des Betreiberbedarfs bedeuten, dass in dem System ein potentielles Leck aufgetreten ist. Auf diese Weise können alternative Konfigurationen des Verfahrens das Analysieren einer Teilmenge der in einem Datenablagepuffer gespeicherten Daten z. B. in Reaktion auf eine Spitze in der Wasserstoffströmung während des Betriebs enthalten. Allerdings wird der Lecktest zur Einfachheit der Beschreibung ausgeführt, wenn der Datenpuffer eine volle Kapazität erreicht, was in einigen Fällen durch einen einer Speicherkapazität des Puffers zugeordneten Schwellenwert angegeben werden kann. Mit anderen Worten, der Anodenlecktest kann ausgeführt werden, wenn der den gespeicherten Daten zugeordnete Rechenspeicher einen Speicherschwellenwert erreicht. Alternativ kann das Verfahren 200, wie durch die Antwort nein auf einen vollen Puffer bei 220 angegeben ist, weitere Daten ansammeln, die zum Identifizieren eines Datenlecks in dem Brennstoffzellenumwälzsystem verwendet werden, während der Puffer unter den Speicherschwellenwert fällt.
• Bei 230 kann der Controller 124 dafür konfiguriert sein, in Reaktion auf den vollen Puffer den Anodenlecktest auszuführen. Falls der Anodenlecktest stattfinden soll, schreitet das Verfahren 200 durch Ausführen des Vergleichs der vorhergesagten Stromdaten relativ zu den erzeugten Stromdaten unter Verwendung des statistischen Verfahrens wie etwa des Zweistichproben-t-Tests fort. In einigen Fällen können zusätzliche oder alternative statistische Tests ausgeführt werden, um die Anwesenheit eines Anodenlecks in dem Brennstoffzellenumwälzsystem zu identifizieren. Falls kein Lecktest ausgeführt wird, kann das Verfahren zum Überwachen des Brennstoffzellensystems während des Fahrzeugbetriebs übergehen. Obwohl dies in 2 nicht gezeigt ist, kann der Puffer zurückgesetzt werden, um die weitere Erhebung von Eingangsdaten zu ermöglichen, während die Anodenintegrität an Bord des Brennstoffzellenfahrzeugs überwacht wird, falls kein Lecktest ausgeführt wird, während ein Datenpuffer voll ist. Wie hier beschrieben ist, enthält der statistische Vergleich das Ausführen des Zweistichproben-t-Tests, der einen durchschnittlichen Strom und eine Einhüllende davon berücksichtigt, um ein Ausmaß der Differenz zwischen dem erzeugten Strom und dem vorhergesagten Strom zu bestimmen.
• Da in dem beispielhaften Verfahren 200 ein statistischer Datenvergleich enthalten ist, kann die Identifizierung eines Anodenlecks auf der Grundlage eines dem statistischen Vergleich zugeordneten p-Werts vorgenommen werden. Der p-Wert kann den Vertrauensgrad des Erhaltens eines Testergebnisses (z. B. des vorhergesagten Stroms) auf der Grundlage des tatsächlich beobachteten Testergebnisses (z. B. des erzeugten Stroms) repräsentieren. Ferner kann sich der Vertrauensgrad auf eine Einhüllende beziehen, die den während des Datenzyklus erhobenen laufenden Durchschnitt umgibt. Somit kann der Vergleich des Verfahrens 200 ferner das Verarbeiten einer Dateneinhüllenden enthalten, die einem oder mehreren der vorhergesagten und erzeugten Ströme zugeordnet ist, wobei der Vergleich ferner einen t-Test enthält, der auf der Grundlage der Dateneinhüllenden die Anodenintegrität bestimmt. Aus diesem Grund kann das Verfahren 200 ferner das Identifizieren eines Lecks wenigstens auf der Grundlage eines Grads der Differenz zwischen dem vorhergesagten und dem erzeugten Strom und der ihnen zugeordneten Dateneinhüllenden umfassen.
• Weiter mit einer Beschreibung des p-Werts wird ein Schwellenwert häufig verwendet, um einen vorgegebenen Vertrauensgrad für die Daten oder einen Vertrauensgrad, dass sich die erhobenen Daten wahrscheinlich von einer Referenzkurve unterscheiden, anzugeben. Zum Beispiel kann der vorgegebene Vertrauensgrad durch einen p-Wert von 0,05 oder von 0,01 repräsentiert werden, der als ein Schwellenwert zum Identifizieren statistischer Differenzen der erfassten Daten oder der Anwesenheit eines Anodenlecks verwendet wird. Falls der unterstützte geschätzte Strom daraufhin den erzeugten Strom übersteigt, kann das Fahrzeug mehr Brennstoff verbrauchen, als tatsächlich für die Leistungserzeugung des Fahrzeugs verwendet wird. Wenn dies auftritt, kann eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Lecks in dem Brennstoffumwälzsystem, z. B. in der Anodenschleife des Brennstoffzellensystems, vorliegen. Wie bei 240 angegeben ist, kann das Leck dadurch identifiziert werden, dass ein p-Wert unter den Schwellenwert, der das Leck angibt, fällt. Beim Detektieren eines Lecks geht das Verfahren 200 durch Setzen eines Merkers, der die Anwesenheit eines Lecks angibt, und durch Mitteilen der Nachricht an einen Fahrzeugbetreiber z. B. durch Leuchtenlassen einer Armaturenbrettlampe, die das Anodenleck mitteilt, zu 242 über. Auf diese Weise umfasst das Verfahren ferner das Mitteilen des Anodenlecks an einen Fahrzeugbetreiber während des Fahrzeugbetriebs in Reaktion auf das Identifizieren der Anwesenheit des Anodenlecks. Wie im Folgenden beschrieben ist, können allerdings zusammen mit der Leckübermittlung auch eine oder mehrere Fahrzeugeinstellungen vorgenommen werden. Falls kein Leck detektiert wird, da der bestimmte p-Wert den Schwellenwert übersteigt, wird das Verfahren 200 durch Zurücksetzen des Puffers fortgesetzt, um einen neuen Datenerhebungszyklus zu ermöglichen, der die Anodenintegrität an Bord des Brennstoffzellenfahrzeugs bestimmt.
• Zur Einfachheit stellt 2 schematisch eine Routine zum Identifizieren des Lecks über einen Vergleich des vorhergesagten Stroms und des tatsächlich erzeugten Stroms dar. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, können in Reaktion auf den Anodenlecktest und/oder auf seine Ergebnisse eine oder mehrere Betriebseinstellungen vorgenommen werden, um den Fahrzeugbetrieb auf Wunsch, insbesondere in Anwesenheit eines Wasserstofflecks an Bord des Fahrzeugs, fortzusetzen.
• Da die Verfahren statistische Vergleiche zwischen zwei Datensätzen von Daten in Anwesenheit einer Dateneinhüllenden enthalten, kann die Verarbeitung in einem anderen beispielhaften Verfahren ferner das Schätzen eines Ausmaßes des Anodenlecks auf der Grundlage der Entfernung, um die ein Datenpunkt außerhalb der Dateneinhüllenden liegt, enthalten. Auf diese Weise übersteigt der vorhergesagte Strom den erzeugten Strom, wenn ein Leck vorhanden ist, wobei das Ausmaß des vorhergesagten Stroms relativ zu dem erzeugten Strom ferner zum Bestimmen der Größe des Lecks verwendet wird. Zum Beispiel kann ein verhältnismäßig hoher vorhergesagter Strom, der außerhalb der Dateneinhüllenden des erzeugten Stroms liegt, wie z. B. unter Verwendung der Varianz oder des Rauschens in den Daten des erzeugten Stroms für einen Datenerhebungszyklus bestimmt wird, angeben, dass in dem Brennstoffzellensystem ein größeres Leck vorhanden ist, während ein verhältnismäßig kleiner vorhergesagter Strom, der um einen kleinen Betrag außerhalb der Dateneinhüllenden des erzeugten Stroms liegt, angeben kann, dass ein kleineres Leck vorhanden ist. Somit kann es ebenfalls einen relativen Gradienten geben, der auf dem statistischen Vergleich beruht, der vorteilhaft verwendet werden kann, um Betriebseinstellungen wie etwa eine Notlaufbetriebsart in Anwesenheit eines Lecks zu ermöglichen. Alternativ kann ein kleines Leck in einigen Fällen den vorübergehenden Fahrzeugbetrieb auf der Grundlage des Betreiberbedarfs ohne Verringerung der Leistung ermöglichen. 3 stellt schematisch eine beispielhafte Fahrzeugbetriebsfolge dar, um die Erhebung von Daten zum Identifizieren der Anwesenheit eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs darzustellen. Zur Einfachheit sind die gezeigten schematischen Daten vergrößert, um die Vergleiche detaillierter darzustellen.
• In der oberen Figur ist ein zeitliches Stromdiagramm 300 gezeigt, das ein beispielhaftes Diagramm der Stromdaten (z. B. den vorhergesagten und den erzeugten Strom) enthält, die zur Leistungsversorgung eines Fahrzeugs während des Betriebs verwendet werden. In der mittleren Figur ist die ALT-Aktivität 350 dargestellt, wobei sie aktive Perioden zeigt, wenn Anodenlecktests ausgeführt werden. Daraufhin sind in der unteren Figur ALT-Ergebnisse 360 gezeigt, die verwendet werden, um den Status von Anodenlecks innerhalb des Systems anzugeben. Solche Ergebnisse können verwendet werden, um Anodenlecks in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Verfahren zu identifizieren, die ferner Betriebseinstellungen auf der Grundlage der Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs ermöglichen. Die Zeit nimmt von links nach rechts zu.
• Das Stromdiagramm 300 zeigt einen durchschnittlichen erzeugten Strom 302, der vorhanden sein kann, z. B. den Stapelstrom, der in Reaktion auf die elektrochemische Umwandlung des Wasserstoffs aus dem Eingangsanodenstrom und des Sauerstoffs aus der Luft in dem ersten Fluidstrom während des Fahrzeugbetriebs erzeugt wird. Zur Einfachheit ist das Rauschen des durchschnittlichen erzeugten Stroms 302 als die erzeugte Stromeinhüllende 310 gezeigt, die durch eine Spanne oder Varianz 312 innerhalb der Messdaten definiert sein kann. Auf der Grundlage der durchschnittlichen Eingangsdaten und der Dateneinhüllenden davon ist das erzeugte Stromfenster 314 gezeigt, um ein den durchschnittlichen Pufferdaten zugeordnetes Fenster darzustellen, das ein Mittel bereitstellt, um auf der Grundlage der Vergleiche mit einem vorhergesagten Strom 320 (zur Einfachheit ohne eine Dateneinhüllende gezeigt) ein Mittel zum Identifizieren von Anodenlecks bereitzustellen. Wenn der vorhergesagte Strom 320 während eines Datenerhebungszyklus das erzeugte Stromfenster 314 übersteigt und außerhalb von ihm liegt, kann innerhalb des Systems ein potentielles Leck vorhanden sein. Das gezeigte Diagramm enthält zwei solcher Bereiche, um darzustellen, wie der vorhergesagte Strom den erzeugten Strom übersteigt, wenn ein Anodenleck vorhanden ist.
• Das Diagramm der ALT-Aktivität 350 zeigt Gebiete, in denen der Puffer eine Speicherkapazität erreicht hat und somit die statistischen Vergleiche (z. B. Zweistichproben-t-Test) ausgelöst hat, die zum Identifizieren der Anodenlecks verwendet werden. Es wird ein erster beispielhafter aktiver ALT 352 identifiziert. Nachdem der Test ausgeführt worden ist, kann der Datenerhebungszyklus 354 einen neuen Datensatz zu erheben beginnen und während der Erhebung einen laufenden Durchschnitt der Stromdaten zu halten beginnen. Beim Erreichen einer Speicherablagekapazität kann ein weiterer Anodenlecktest ausgelöst werden, der durch einen zweiten aktiven ALT dargestellt ist. Danach kann der Prozess in derselben Weise fortfahren.
• Zurückkehrend zu den in dem Stromdiagramm 300 gezeigten beispielhaften Vergleichen ist durch einen Abschnitt des vorhergesagten Stroms, der gerade außerhalb des erzeugten Stromfensters 314 liegt, aber durch einen statistischen Vergleich wie etwa den hier beschriebenen Zweistichproben-t-Test detektierbar ist, ein kleines Leck 330 dargestellt. Wie oben angegeben wurde, können die beschriebenen Verfahren das Ausmaß des Lecks auf der Grundlage der nahen Entfernung 332 zwischen den zwei Kurven innerhalb des Gebiets des Datenerhebungszyklus, für das Daten verwendet wurden, um den Test auszuführen, als ein kleines Leck identifizieren. In Übereinstimmung mit den beschriebenen Verfahren kann ein solcher Vergleich das erste ALT-Leck 362 auslösen, das in den ALT-Ergebnissen 360 gezeigt ist.
• Gleichfalls ist ein verhältnismäßig großes Leck 340 durch einen Abschnitt des vorhergesagten Stroms dargestellt, der im Vergleich zu dem kleinen Leck 330 über eine größere Entfernung außerhalb des erzeugten Stromfensters 314 liegt. Wie oben angegeben wurde, können die beschriebenen Verfahren das Ausmaß des Lecks auf der Grundlage der großen Entfernung 342 zwischen den zwei Kurven als ein großes Leck identifizieren. Solche Verfahren können das gezeigte zweite ALT-Leck 364 auslösen.
• 4 stellt schematisch eine beispielhafte Betriebsfolge dar, bei der der Anodenlecktest während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt wird. Darin ist der erzeugte Strom 400 in dem oberen Diagramm zusammen mit dem vorhergesagten Strom 410 gezeigt. Zur Einfachheit sind die schematischen Daten zur Klarheit der Darstellung ohne Dateneinhüllende gezeigt. Allerdings können die vorliegenden statistischen Verfahren immer noch die Dateneinhüllenden der Stromkurven erklären, wenn Anodenlecks in dem Brennstoffzellensystem identifiziert werden. Das zweite Diagramm von oben stellt die Spülventilposition 420 dar, die den Öffnen/Schließen-Zustand eines Spülventils während des Fahrzeugbetriebs repräsentieren kann. Obwohl der Ein/Aus-Zustand des Spülventils für die Systemspülung während der in 4 gezeigten Datenerhebungszyklen intermittierend eingestellt wird, kann der Puffer des Controllers 124 in einigen Fällen weiter Daten erheben, auch wenn eine Systemspülung aufgetreten ist. Wenn die zum Identifizieren der Anwesenheit eines Lecks verwendeten Daten auf diese Weise angeordnet sind, können sie aneinandergrenzende Datenelemente umfassen, die sich nahe beieinander befinden, aber auf verschiedenen Seiten der Spülventileinstellung liegen. Auf diese Weise können die Verfahren in einigen Fällen selbst in Anwesenheit einer Spülung vorteilhaft ununterbrochene Datenerhebungszyklen für eine Leckdetektion mit hoher Frequenz ermöglichen.
• Das dritte Diagramm stellt die ALT-Aktivität 430 dar, die Gebiete enthält, in denen der Anodenlecktest aktiv ausgeführt wird, um ein Anodenleck zu identifizieren, während das vierte Diagramm das ALT-Ergebnis 440 zeigt, das das Ergebnis der ausgeführten Anodenlecktests graphisch darstellt. In 4 ist der Zustand des ALT-Ergebnisses in dem Ein-Zustand (z. B. 1) oder in dem Aus-Zustand (z. B. 0) gezeigt. Zum Beispiel kann der Zustand des Systems in einigen Fällen wie dargestellt über den gesamten nächsten Datenerhebungszyklus aufrechterhalten werden. In anderen Fällen kann das ALT-Ergebnis den gemessenen p-Wert angeben. In 4 geben Gebiete, in denen ein ALT-Merker auf 1 gesetzt worden ist, eine übermäßige Brennstoffnutzung an, die weiter Anodenlecks und eine Systemqualitätsminderung angeben kann. Obwohl in 4 keine beispielhaften Kraftmaschineneinstellungen dargestellt sind, können in einigen Fällen in Reaktion auf die Identifizierung eines Anodenlecks eine oder mehrere Betriebseinstellungen vorgenommen werden.
• Als ein Beispiel veranschaulichen 5–7 beispielhafte Kraftmaschineneinstellungen, die in Reaktion auf ein identifiziertes Leck ausgeführt werden. Bei Detektion eines Lecks können Fahrzeugeinstellungen vorgenommen werden, um die Anwesenheit des Lecks zu bestätigen. Als ein Beispiel kann der Bestätigungstest ein Druckabfalltest sein, bei dem das System mit Druck beaufschlagt und ferner überwacht wird, um Druckänderungen darin zu detektieren. Zum Beispiel kann die WO 2008071402 mit dem Titel "LEAKAGE TEST IN A FUEL CELL SYSTEM", die hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, als ein beispielhaftes Leckdetektionsverfahren enthalten sein. Ein Abfall des Drucks kann das Leck in dem Brennstoffzellenumwälzsystem angeben. Als ein weiteres Beispiel kann ein Leerlauflecktest ausgeführt werden, wobei an dem Brennstoffzellenstapel Betriebseinstellungen für eine stabile Last vorgenommen werden. Zum Beispiel kann US 7.942.035 mit dem Titel "ANODE LEAK TEST IMPLEMENTATION", die hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, als ein Beispiel des zum Bestimmen der Anodenintegrität ausgeführten Leckdetektionsverfahrens enthalten sein. Wie hier beschrieben und wiedergegeben ist, nutzt das System 100 eine Reihe von Anodenlecktests, die allgemein ausgeführt werden, wenn die Last an dem Brennstoffzellenstapel 106 stabil ist. In einigen Fällen können die Verfahren eine alternative Energiequelle zum Ergänzen der Brennstoffzellenleistung, während der Bestätigungstest ausgeführt wird, und um so zu ermöglichen, dass die Bestätigungstests während Fahrzeugoperationen ausgeführt werden, enthalten. Allerdings können in anderen Fällen Betriebseinstellungen vorgenommen werden, um z. B. den Bestätigungslecktest bei niedrigen Brennstoffzellen-Leerlauflasten auszuführen.
• Betriebseinstellungen, die in Reaktion auf den Anodenlecktest ausgeführt werden, können in Übereinstimmung mit einem Funktionssicherheitsmerkmalprotokoll implementiert werden. Zum Beispiel können die zusätzlichen Tests und die Fahrzeugeinstellungen davon gemäß der Funktionssicherheitsnorm ISO 26262 implementiert werden, die als Leitfaden für die Kraftfahrzeug-Produktentwicklungsphase verwendet werden kann. Die Richtlinien der Norm ISO 26262 können von der Spezifikations- bis zur Entwurfs-, Implementierungs-, Integrations-, Überprüfungs-, Validierungs- und Produktphase reichen. Die Norm ISO 26262 ist eine Anpassung der Funktionssicherheitsnorm IEC 61508 für Kraftfahrzeugelektrik-/Kraftfahrzeugelektroniksysteme und definiert die Funktionssicherheit für Kraftfahrzeugausrüstung, die über den gesamten Lebenszyklus aller elektronischen und elektrischen sicherheitsrelevanten Systeme des Kraftfahrzeugs anwendbar ist.
• Beim Erreichen einer stabilen Last kann ein Anodenlecktest des ersten Pegels ausgeführt werden. In einem Anodenlecktest des ersten Pegels bestimmt der Controller 124, ob der Brennstoffzellenstapel 106 unter eine angeforderte Leistung, die in einem Beispiel ein Brennstoffzellen-Leerlaufzustand ist, der auf der Menge des durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugten Stroms beruht, verringert worden ist. In Reaktion auf die Bestimmung, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in dem Leerlaufzustand ist, steuert der Controller 124 die Druckreglervorrichtung 112, um den Druck des Eingangsanodenstroms in Reaktion auf verschiedene Steuerwerte auf einem ersten vorgewählten Druckpegel zu steuern. Wie oben erwähnt wurde, kann ein solcher Steuerwert oder können solche Steuerwerte PWM-basiert, analog oder digital sein. Der Drucksensor 125 sendet den tatsächlichen Druckbetrag auf dem Signal "Druck" an den Controller 124 zurück, um zu bestimmen, ob der tatsächliche Druckbetrag äquivalent dem ersten vorgewählten Druckpegel ist. Der Controller 124 misst die dem Ansteuern der Druckreglervorrichtung 112 zugeordneten Werte und zeichnet sie auf, um zu bestimmen, ob diese Werte gleich einem oder mehreren vorgegebenen Steuerwerten sind. Falls die Steuerwerte nicht gleich den ersten vorgegebenen Steuerwerten sind, kann der Controller 124 in Reaktion darauf, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in einem Leerlaufzustand ist, einen Anodentest des zweiten Pegels ausführen. Abgesehen davon, dass anstelle des ersten vorgewählten Druckpegels ein zweiter vorgewählter Druckpegel genutzt wird, kann der Anodentest des zweiten Pegels ähnlich dem Anodentest des ersten Pegels sein. Außerdem werden ein oder mehrere zweite vorgegebene Werte festgesetzt, die dem zweiten vorgewählten Druckpegel entsprechen. Der zweite vorgewählte Druckpegel kann einem höheren Druckpegel als der erste vorgewählte Druckpegel entsprechen. In 6 und 7 sind ein beispielhafter Anodenlecktest des ersten und des zweiten Pegels ausführlicher gezeigt. Vor Ausführung der Anodenlecktests des ersten und des zweiten Pegels wird das System 100 kalibriert, um die vorgegebenen Steuerbereiche für den ersten bzw. für den zweiten vorgewählten Druckpegel zu definieren. Eine solche Kalibrierung kann bei einem Fertigungsendtest (EOL-Test) ausgeführt werden, während das Fahrzeug hergestellt oder gefertigt wird.
• 5 veranschaulicht einen Blockschaltplan 500 zum Festsetzen eines oder mehrerer erster und zweiter vorgegebener Steuerwerte, wie sie in Übereinstimmung mit den Anodenlecktests des ersten bzw. des zweiten Pegels verwendet werden.
• Im Block 502 wird die Druckreglervorrichtung 112 (über den Controller 124 mit den Steuerventilen) zum Verteilen von Wasserstoff (z. B. in dem Eingangsanodenstrom) auf dem ersten vorgewählten Druckpegel gesteuert. Der erste vorgewählte Druckpegel entspricht allgemein einem niedrigen Druckpegel. Der erste vorgewählte Druckpegel kann der Druckdifferenz zwischen der Anode und der Katode entsprechen.
• Im Block 504 misst der Stromsensor 122 die Menge des durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugten Stroms, um zu bestimmen, ob der Stapelstrom gleich einer vorgegebenen Strommenge ist, die allgemein der Tatsache entspricht, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in einem Leerlaufzustand ist. In einem Beispiel kann ein Stapelstrom von 3 A der Tatsache entsprechen, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in dem Leerlaufzustand ist. Der bestimmte Betrag des Stapelstroms, der verwendet wird, um anzugeben, ob der Brennstoffzellenstapel 106 in dem Leerlaufzustand ist, kann auf der Grundlage des Typs des implementierten Brennstoffzellenstapels, verschiedener Fahrzeuglasten und anderer Schwankungen von System zu System variieren. Falls der gemessene Stapelstrom nicht gleich der vorgegebenen Strommenge ist, bleibt das Diagramm 500 in dem Block 504, bis die vorgegebene Strommenge erreicht ist. Falls der gemessene Stapelstrom gleich der vorgegebenen Strommenge ist, geht das Diagramm 500 zum Block 506.
• Im Block 506 wird eine Zählervariable (z. B. i) initialisiert. Im Block 508 erhält der Controller 124 den entsprechenden Steuerwert, der verwendet wird, um die Druckreglervorrichtung 112 anzusteuern, um den im Block 502 erreichten ersten vorgewählten Druckpegel zu erzielen. Der Controller 124 speichert den Steuerwert im flüchtigen Speicher.
• Im Block 510 wird die Zählervariable i in Reaktion auf das Speichern des Steuerwerts inkrementiert.
• Im Block 512 bestimmt das Diagramm 500, ob der Zählerwert i gleich einer vorgegebenen Stichprobengröße (z. B. N1) ist. Allgemein gesagt erfährt das System 100 Rauschen, was veranlassen kann, dass eine Anzahl von Steuerwerten gemessen werden, während der erste vorgewählte Druckpegel erlangt wird. Wegen einer solchen Bedingung wird N1 zum Erzielen einer Stichprobengröße, die einen hohen Vertrauensgrad sicherstellt, gewählt. In einem Beispiel kann N1 eine Stichprobengröße von 120 Messwerten von Steuerwerten entsprechen, die zum Erzielen des ersten vorgewählten Druckpegels verwendet werden. Die Stichprobengröße kann auf der Grundlage der gewünschten Kriterien einer bestimmten Implementierung variieren. Falls i gleich N1 ist, geht das Diagramm 500 zum Block 514. Falls i nicht gleich N1 ist, geht das Diagramm 500 zum Block 508, um zusätzliche Messwerte zu erhalten.
• Im Block 514 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Druckreglervorrichtung 112 über den Controller 124 mit einem anderen Satz von Steuerwerten gesteuert werden soll, um Wasserstoff in dem Eingangsanodenstrom auf einem zweiten vorgewählten Druckpegel zu verteilen. Der zweite vorgewählte Druckpegel ist auf einen Druck eingestellt, der höher als der erste vorgewählte Druckpegel ist. Falls der zweite vorgewählte Druckpegel nicht festgesetzt worden ist, geht das Diagramm 500 zum Block 502 zurück. Falls der zweite vorgewählte Druckpegel festgesetzt worden ist, geht das Verfahren 500 zum Block 516.
• Im Block 516 bestimmt der Controller 124 die ersten vorgegebenen Werte und speichert er die ersten vorgegebenen Werte in einem nichtflüchtigen Speicher (z. B. in einem EEPROM). In einem Beispiel können die ersten vorgegebenen Werte einem Bereich gemessener Steuerwerte zum Erzielen des ersten vorgewählten Druckpegels entsprechen. Ein solcher Bereich kann die Stichprobengröße N1 enthalten. Wie oben angemerkt wurde, kann die Stichprobengröße in einem Beispiel 120 Steuerwertmesswerte enthalten. In diesem Fall kann ein Bereich von 120 Steuerwerten in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. In einem abermals anderen Beispiel kann der Controller 124 einen Durchschnitt und eine Standardabweichung der Messwerte, die die Stichprobengröße N1 umfassen, berechnen. In einem solchen Beispiel können der Durchschnitt und/oder die Standardabweichung als ein oder mehrere erste vorgegebene Werte definiert sein.
• Der Block 502 wird erneut ausgeführt, um den zweiten vorgewählten Druckpegel festzusetzen. Im Block 502 wird die Druckreglervorrichtung 112 (über den Controller 124 mit Steuerwerten) zum Verteilen von Wasserstoff auf dem zweiten vorgewählten Druckpegel gesteuert.
• Der Block 504 wird erneut ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Stapelstrom gleich einer vorgegebenen Strommenge ist, die allgemein der Tatsache entspricht, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in einem Leerlaufzustand ist. Falls der gemessene Stapelstrom nicht gleich der vorgegebenen Strommenge ist, bleibt das Diagramm 500 in dem Block 504, bis die vorgegebene Strommenge erreicht ist. Falls der gemessene Stapelstrom gleich der vorgegebenen Strommenge ist, geht das Diagramm 500 zum Block 506.
• Der Block 506 wird erneut ausgeführt, um i erneut zu initialisieren. Der Block 508 wird erneut ausgeführt, so dass der Controller 124 den entsprechenden Steuerwert erhält, der verwendet wird, um die Druckreglervorrichtung 112 anzusteuern, um den in dem erneut ausgeführten Block 502 erlangten zweiten vorgewählten Druckpegel zu erzielen. Der Controller 124 speichert den entsprechenden Steuerwert in dem nichtflüchtigen Speicher.
• Der Block 510 wird erneut ausgeführt, um i in Reaktion auf das Speichern des Steuerwerts zu erhöhen.
• Der Block 512 wird erneut ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Zählerwert i gleich N1 ist. Wie oben erwähnt wurde, erfährt das System 100 Rauschen, was erforderlich machen kann, dass eine Anzahl von Steuerwerten gemessen werden, während der zweite vorgewählte Druckpegel erlangt wird. Wegen einer solchen Bedingung wird N1 zum Erzielen einer Stichprobengröße gewählt, die ausreicht, um einen hohen Vertrauensgrad festzusetzen. Falls i nicht gleich N1 ist, kehrt das Diagramm 500 zum Block 508 zurück, um zusätzliche Messwerte zu erhalten.
• Der Block 514 wird erneut ausgeführt, um zu bestimmen, ob der zweite vorgewählte Druckpegelsteuerwert festgesetzt worden ist. Das Diagramm geht zum Block 516.
• Im Block 516 bestimmt der Controller 124 die zweiten vorgegebenen Werte und speichert die zweiten vorgegebenen Werte in dem nichtflüchtigen Speicher. In einem Beispiel können die zweiten vorgegebenen Steuerwerte einem Bereich gemessener Steuerwerte zum Erzielen des zweiten vorgewählten Druckpegels entsprechen. Ein solcher Bereich kann die Stichprobengröße N1 enthalten. Wie oben erwähnt wurde, kann die Stichprobengröße in einem Beispiel 120 Steuerwertmesswerte enthalten. In diesem Fall kann in dem nichtflüchtigen Speicher ein Bereich von 120 Steuerwerten gespeichert werden. In einem abermals anderen Beispiel kann der Controller 124 einen Durchschnitt und eine Standardabweichung der Messwerte, die die Stichprobengröße N1 umfassen, berechnen. In diesem Fall können der Durchschnitt und/oder die Standardabweichung als ein oder mehrere erste vorgegebene Werte definiert werden.
• 6 veranschaulicht einen Blockschaltplan 600 zum Ausführen des Anodenlecktests des ersten Pegels. Im Block 602 misst der Stromsensor 122 die durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugte Strommenge, um zu bestimmen, ob der Stapelstrom gleich der vorgegebenen Strommenge ist. Eine solche Bedingung gibt an, ob der Brennstoffzellenstapel 106 auf den Leerlauf oder auf einen stabilen Zustand verringert worden ist. Falls der gemessene Stapelstrom nicht gleich der vorgegebenen Strommenge ist, kann der erste Anodenlecktest nicht ausgeführt werden. Falls der gemessene Stapelstrom gleich der vorgegebenen Strommenge ist, geht das Diagramm 600 zum Block 604.
• Im Block 604 wird eine Zählervariable (z. B. j) initialisiert. Im Block 606 liest und speichert der Controller 124 einen bestimmten Betriebssteuerwert, der verwendet wird, um die Druckreglervorrichtung 112 anzusteuern, um den Druck des Eingangsanodenstroms zum Erreichen des ersten vorgewählten Druckpegels einzustellen.
• Im Block 608 bestimmt der Controller 124, ob der Brennstoffzellenstapel 106 aus dem Leerlaufzustand kommt. Zum Beispiel kann der Controller 124 die Stromablesungen beurteilen, die durch den Stromsensor gesendet werden, oder eine Nachrichtenaktivität auf einem multiplexierten Busprotokoll (z. B. einem Steuerbereichsnetz (CAN)) lesen, um zu bestimmen, was der Fahrer fordert (z. B. Drosselposition, Bremsenposition usw.). Falls der Brennstoffzellenstapel 106 aus dem Leerlaufzustand kommt, hört das Diagramm 600 auf, den ersten Anodenpegeltest auszuführen und setzt es die Ausführung des Tests aus.
• Im Block 610 wird j inkrementiert. Im Block 612 bestimmt das Diagramm 600, ob die Zählervariable j gleich einer vorgegebenen Stichprobengröße (z. B. N2) ist. Wie oben erwähnt wurde, kann es auf der Grundlage des gewünschten Vertrauensgrads angesichts von Rauschbetrachtungen notwendig sein, dass der Controller 124 mehrere Ablesungen der Steuerwerte erhält. Falls die Zählervariante j gleich N2 ist, geht das Diagramm 600 zum Block 614. Falls die Zählervariante j nicht gleich N2 ist, geht das Diagramm 600 zum Block 606 zurück. Im Allgemeinen kann es Sekunden dauern, dass die Blöcke 606, 608, 610 und 612 ausgeführt werden (wobei z. B. 5 Sekunden der Zeitdauer entsprechen können, die notwendig ist, um die PWM-Wert-Messwerte zu erhalten). Die bestimmte Zeitdauer zum Ausführen der Blöcke 606, 608, 610 und 612 kann in Abhängigkeit von dem Controllerentwurf, von der Software und von dem gewünschten Testvertrauensgrad variieren.
• Im Block 614 vergleicht der Controller 124 die Betriebssteuerwerte, die gespeichert oder gemessen wurden, aus dem Block 606 mit den ersten vorgegebenen Steuerwerten, wie sie in dem Diagramm 500 festgesetzt wurden. Zum Beispiel kann der Controller 124 die Betriebssteuerwerte des Blocks 606 mit den ersten vorgegebenen Steuerwerten (z. B. dem gesamten Satz von 120 Messwerten der ersten vorgegebenen Steuerwerte, wie sie im Block 506 erhalten wurden) vergleichen. In einem solchen Beispiel kann ein Zweistichproben-t-Test ausgeführt werden, um den gesamten Satz von Betriebssteuerwerten des Blocks 606 mit dem gesamten Satz der ersten vorgegebenen Steuerwerte zu vergleichen. Wie oben beschrieben wurde, kann ein Stichproben-t-Test genutzt werden, um zu bestimmen, ob die zwei Datensätze zueinander gleich sind.
• Im Block 616 bestimmt der Controller 124, ob die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 606 den ersten vorgegebenen Steuerwerten gleich sind. Falls die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 616 den zweiten vorgegebenen Steuerwerten nicht gleich sind, geht das Diagramm 600 zum Block 618 zurück. Falls die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 606 den ersten vorgegebenen Steuerwerten gleich sind, geht das Diagramm 600 zum Block 602. Es wird gewürdigt werden, dass der Controller 124 eine Anzahl von Verfahren auf statistischer Grundlage nutzt, um zu bestimmen, ob die Werte zueinander gleich sind. Zum Beispiel können die Werte statistisch zueinander gleich sein, um als gleich angesehen zu werden. Gleichfalls können die Werte nicht als gleich angesehen werden, falls die Werte nicht innerhalb desselben vordefinierten statistischen Bereichs liegen.
• Im Block 618 setzt der Controller 124 einen Merker, um anzugeben, dass der zweite Anodenlecktest ausgeführt werden soll.
• Falls die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 606 von den ersten vorgegebenen Steuerwerten verschieden sind, kann eine solche Bedingung im Allgemeinen ein Anodenleck in dem System 100 angeben. Zum Beispiel kann ein Leck gefolgert werden, da der Controller 124 die Druckreglervorrichtung 112 auf Betriebssteuerwerte anzusteuern hat, die von den zum Festsetzen der ersten vorgegebenen Steuerwerte zum Erzielen des ersten vorgewählten Druckpegels verwendeten Steuerwerten verschieden sind. Die Betriebssteuerwerte, die notwendig sind, um den Druck des Wasserstoffs auf dem ersten vorgewählten Druckpegel zu halten, werden als ein Fehlerzustand oder Fehlerindikator unterscheidbar, falls solche Steuerwerte nicht gleich den ersten vorgegebenen Steuerwerten sind.
• 7 veranschaulicht einen Blockschaltplan 700 zum Ausführen des Anodenlecktests des zweiten Pegels. Der Anodenlecktest des zweiten Pegels wird allgemein ausgeführt, wenn der Controller 124 den Merker setzt, der angibt, dass die Betriebssteuerwerte nicht innerhalb des ersten vorgegebenen Wertebereichs wie im Diagramm 600 angemerkt liegen.
• Im Block 702 steuert der Controller 124 die Druckreglervorrichtung 112, um den Druck des Wasserstoffs in dem Eingangsanodenstrom auf den zweiten vorgewählten Druckpegel einzustellen.
• Im Block 704 misst der Stromsensor 122 den Betrag des durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugten Stroms, um zu bestimmen, ob sich der Stapelstrom auf die vorgegebene Strommenge verringert hat. Falls sich der gemessene Stapelstrom nicht auf die vorgegebene Strommenge verringert hat, wartet das Diagramm 700 darauf, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in den Leerlaufzustand eintritt. Falls sich der gemessene Stapelstrom auf die vorgegebene Strommenge verringert hat, geht das Diagramm 700 zum Block 706.
• Im Block 706 wird eine Zählervariable (z. B. k) initialisiert.
• Im Block 708 liest und speichert der Controller 124 den bestimmten Betriebssteuerwert, der zum Ansteuern der Druckreglervorrichtung 112 verwendet wird, um den Druck des Eingangsanodenstroms zum Erreichen des zweiten vorgewählten Druckpegels einzustellen.
• Im Block 710 bestimmt der Controller 124, ob der Brennstoffzellenstapel 106 aus dem Leerlaufzustand kommt. Falls der Brennstoffzellenstapel 106 aus dem Leerlaufzustand kommt, geht das Diagramm 700 zu dem Block 704. Falls der Brennstoffzellenstapel 106 in dem Leerlaufzustand bleibt, geht das Diagramm 700 zum Block 712.
• Im Block 712 wird die Zählervariable k inkrementiert.
• Im Block 714 bestimmt das Diagramm 700, ob die Zählervariable k gleich einer vorgegebenen Stichprobengröße (z. B. N3) ist. Falls k gleich N3 ist, geht das Diagramm 700 zum Block 716. Falls k nicht gleich N3 ist, geht das Diagramm 700 zum Block 708 zurück.
• Im Block 716 vergleicht der Controller 124 die Betriebssteuerwerte, die im Block 708 gespeichert oder gemessen wurden, mit den zweiten vorgegebenen Steuerwerten, wie sie in dem Diagramm 500 festgesetzt wurden. Der Controller 124 vergleicht die Betriebssteuerwerte des Blocks 708 mit den zweiten vorgegebenen Steuerwerten auf ähnliche Weise, wie im Block 614 offenbart ist.
• Im Block 718 bestimmt der Controller 124, ob die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 718 gleich den zweiten vorgegebenen Steuerwerten sind. Falls die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 708 nicht gleich den zweiten vorgegebenen Steuerwerten sind, geht das Diagramm 700 zum Block 720. Falls die gespeicherten Betriebssteuerwerte des Blocks 708 gleich den zweiten vorgegebenen Steuerwerten sind, geht das Diagramm 700 zum Block 724. Wie oben angemerkt wurde, kann der Controller 124 irgendeine Anzahl von Verfahren auf statistischer Grundlage nutzen, um zu bestimmen, ob die Werte zueinander gleich sind. Zum Beispiel können die Werte statistisch zueinander gleich sein, um als gleich angesehen zu werden. Gleichfalls können die Werte nicht als gleich angesehen werden, falls die Werte nicht innerhalb eines vorgegebenen statistischen Bereichs liegen.
• Im Block 720 berechnet der Controller 124 den ungünstigsten Fall der Leckgröße. Der Controller 124 kann den ungünstigsten Fall der Leckgröße z. B. auf der Grundlage von f(DRUCK, Steuereingabe und Betriebssystemparameter) berechnen, wobei die Funktion f vom System- und Controllerentwurf abhängt. In einem Beispiel kann die Funktion beschrieben werden als:

  

  wobei P_OUT den Druck beim Austritt des Lecks (Katode oder Umgebung) bezeichnet,

  

  den ankommenden Druck bezeichnet und P_anode den Druck an dem Signal "Druck" bezeichnet, u dem einen oder den mehreren Betriebssteuerwerten entspricht, die im Block 708 erlangt werden, und die Parameter a, b und c Variable sind, die von der Systemarchitektur und/oder von anderen dem Brennstoffzellenstapel 106 zugeordneten Entwurfskriterien abhängen. µ ist eine Steuerung, die enthalten ist, um einen Druck aufrechtzuerhalten, wie sie z. B. in M. Milacic, V. Booden, J. Grimes und Bernd Maier, "Hydrogen leak detection method derived using DCOV methodology", SAE International Journal of Materials and Manufacturing, S. 97–102, SAE, 2008, dessen gesamter Inhalt hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, beschrieben ist. Das Diagramm 600 betrachtet, dass der Block 720 ebenfalls anstelle des Blocks 618 ausgeführt werden kann, falls das Diagramm 700 nicht implementiert wird.
• Im Block 722 stellt der Controller 124 einen Diagnosefehlercode ein, der durch ein Kundendiensthilfsmittel ausgelesen werden kann.
• Im Block 724 tritt das Diagramm 700 aus dem zweiten Anodenlecktest aus. Der erste und/oder der zweite Anodenlecktest können auf eine Brennstoffzellenvorrichtung angewendet werden, die allgemein zum Erzeugen von Leistung in Reaktion auf die elektrochemische Umwandlung von Wasserstoff von der Anodenseite und Sauerstoff von der Katodenseite angeordnet ist. Allgemein betrachtet das System 100, dass der erste Anodenlecktest ausgeführt werden kann, um die Anwesenheit eines Anodenlecks zu detektieren, ohne dass der zweite Anodenlecktest ausgeführt wird, um den während des Fahrzeugbetriebs ausgeführten Anodenlecktest zu bestätigen. Wie oben ausführlicher beschrieben ist, kann der zweite Anodenlecktest ebenfalls auf dem zweiten vorgewählten Druckpegel ausgeführt werden, der höher als der des ersten vorgewählten Tests (z. B. mit einer hohen Auflösung) ist, um die Ergebnisse des ersten Anodenlecktests zu bestätigen, wobei der Anodenlecktest während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine alternative Leistungsquelle enthalten sein, um das Fahrzeug unter Verwendung einer Ergänzungsleistungsquelle wie etwa eines Motors mit Leistung zu versorgen, während die Bestätigungstests ausgeführt werden.
• Auf diese Weise umfassen die Verfahren ferner das Verringern der Fahrzeugleistung in Reaktion auf das Identifizieren des Anodenlecks, während ausreichend Leistung zum Betreiben des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Somit können sich die Verfahren ferner auf das Einstellen von Fahrzeugoperationen in Anspruch auf den während des Fahrzeugbetriebs ausgeführten Anodenlecktest stützen. Einstellungen der Kraftmaschinenoperationen in Reaktion auf den hier beschriebenen Lecktest können vorteilhaft ermöglichen, dass der Bestätigungslecktest zuverlässiger ausgeführt wird. Aus diesem Grund bietet 8 einen schematischen Blockschaltplan, der ein Verfahren 800 zum Einstellen von Kraftmaschinenoperationen in Reaktion auf den Anodenlecktest darstellt.
• Obwohl 8 in Bezug auf einen Leerlauflecktest beschrieben ist, können die Verfahren in einigen Fällen auf der Grundlage eines Bestätigungstests, der ein Druckabfalltest ist, implementiert werden. Somit sind Betriebseinstellungen möglich, die in Reaktion auf den Lecktest vorgenommen werden, um das Fahrzeug in den geeigneten Betriebsbedingungen zum Ausführen des Druckabfalltests anzuordnen. Als ein Beispiel kann an Bord eines Hybridfahrzeugs Ergänzungsleistung bereitgestellt werden, während ein Druckabfalltest ausgeführt wird. In dem Druckabfalltest wird das System mit Druck beaufschlagt und weiter überwacht, um Druckänderungen nach der Druckbeaufschlagung zu detektieren. Daraufhin kann ein Druckabfall nach der Druckbeaufschlagung verwendet werden, um das Leck in dem Brennstoffzellenumwälzsystem zu identifizieren und zu bestätigen. Auf diese Weise kann der Bestätigungslecktest ein Leerlauflecktest und/oder ein Druckabfalltest sein.
• Bei 802 enthält das Verfahren 800 das Einstellen von Kraftmaschinenoperationen zum Ausführen des Bestätigungslecktests. Zum Beispiel kann der Controller 124 die Leistung des Fahrzeugs vor Ausführung des Bestätigungstests auf einen stabilen Leerlauf verringern, nachdem während des Betriebs unter Verwendung der statistischen Verfahren, z. B. des Verfahrens 200, ein Leck identifiziert worden ist. Das Verringern der Fahrzeugleistung kann das Betätigen 110 des Tankventils zum Verringern der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle 106 enthalten, wobei die verringerte Wasserstoffströmung in einigen Fällen die verringerte Fahrzeugleistung bereitstellt, die das Fahrzeug betreibt. Wie oben angemerkt wurde, kann in einigen Fällen Ergänzungsleistung bereitgestellt werden, um eine Betreiberanforderung zu erfüllen, während der Leelauflecktest ausgeführt wird. Im Block 810 misst der Stromsensor 122 den Betrag des durch den Brennstoffzellenstapel 106 erzeugten Stroms, um zu bestimmen, ob sich der Stapelstrom auf die vorgegebene Strommenge verringert hat. Falls sich der gemessene Stapelstrom nicht auf die vorgegebene Strommenge verringert hat, wartet das Verfahren 800 darauf, dass der Brennstoffzellenstapel 106 in den Leerlaufzustand eintritt. Falls der gemessene Stapelstrom auf die vorgegebene Strommenge verringert worden ist, geht das Verfahren 800 zum Block 812.
• Bei 812 nimmt der Controller 124 Einstellungen zum Ausführen des Bestätigungstests, um die Anwesenheit des Lecks zu bestätigen, vor. Der Bestätigungstest ist hier ein Leerlauflecktest (z. B. 5–7), wobei das Leck stattdessen aber ebenfalls durch Ausführen eines Druckabfalltests bestätigt werden kann. Bei 814 kann ein Merker oder Indikator gesetzt werden, der angibt, dass ein Leck detektiert worden ist. Zum Beispiel kann der Controller 124 das Ausmaß des Lecks bestimmen, um die Anodenintegrität zu bestimmen, und das Leck ferner einem Fahrzeugbetreiber mitteilen. In einigen Fällen kann das Mitteilen des Lecks an den Fahrzeugbetreiber das Leuchtenlassen einer Lampe auf einem Armaturenbrett in Reaktion darauf, dass der Bestätigungstest die Anwesenheit des Lecks angibt, enthalten. Danach können zusätzliche Einstellungen z. B. auf der Grundlage der ISO 26262 enthalten sein, um das Fahrzeug in Anwesenheit eines Wasserstofflecks zu betreiben. Als ein Beispiel kann das Verfahren 800 das Schließen des Tankventils zum Abschalten der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion auf das Leck umfassen.
• Die eben beschriebene Vorgehensweise stellt zusammen mit verschiedener Hardware und Software eine Vorgehensweise dar, die für ein Wasserstoffbrennstoffzellen-Fahrzeug ein verbessertes technisches Ergebnis ermöglicht. Die Vorgehensweise ist hinsichtlich der Verfahren beschrieben, die das Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs auf der Grundlage eines Vergleichs eines durch die Brennstoffzelle erzeugten Stroms mit einem für eine zu der Brennstoffzelle geförderte Wasserstoffströmung vorhergesagten Strom, wobei der zu der Brennstoffzelle geförderte Wasserstoffstrom den Fahrzeugbetrieb in Anwesenheit des Lecks aufrechterhält; das Schätzen einer Größe des Lecks und das Setzen eines Merkers, der das Leck einem Fahrzeugbetreiber mitteilt; und das Einstellen der Wasserstoffströmung in Reaktion auf das Leck, um eine Fahrzeugleistung einzustellen, umfassen. Ferner umfassen die Verfahren das Verringern der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion auf das Leck und das Ausführen eines Bestätigungslecktests in Reaktion auf die verringerte Wasserstoffströmung, wobei der Bestätigungslecktest einen Leerlauflecktest und/oder einen Druckabfalltest enthält. Da das Aufrechterhalten des Fahrzeugbetriebs für einen Fahrzeugbetreiber erwünscht ist, können die Verfahren in einigen Implementierungen ebenfalls das Schalten der Fahrzeugleistung zu einer alternativen Leistungsquelle, um das Fahrzeug mit Leistung zu versorgen, während die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle verringert ist, während z. B. der Bestätigungstest ausgeführt wird, enthalten. Wenn daraufhin an Bord des Fahrzeugs ein Wasserstoffleck identifiziert wird, enthalten die Verfahren ferner das Abschalten der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle für erhöhte Sicherheit. Das Abschalten der Wasserstoffströmung kann in Reaktion auf das Anodenleck und/oder darauf, dass der Bestätigungslecktest die Anwesenheit des Lecks angibt, (z. B. durch Schließen eines Tankventils) stattfinden.
• Die vorteilhaft beschriebenen Verfahren ermöglichen Verfahren zum Bestimmen der Anodenintegrität in Wasserstoffbrennstoffzellen während des Fahrzeugbetriebs. Wie beschrieben wurde, enthalten die Verfahren das Ausführen eines Lecktests, der dafür konfiguriert ist, einen auf der Grundlage einer Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle beruhenden vorhergesagten Strom mit einem durch die Brennstoffzelle erzeugten Strom zu vergleichen, wobei die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle während des Lecktests Leistung für das Fahrzeug bereitstellt. Das Ausführen des Anodenlecktests während des Fahrzeugbetriebs enthält z. B. das Ausführen des Lecktests, wenn das Fahrzeug unter einer im Wesentlichen hohen Kraftmaschinenlast auf der Autobahn fährt. Ein weiterer Vorteil der offenbarten Verfahren ist, dass Prüfungen auf Anodenlecks mit höherer Häufigkeit ausgeführt werden können, da solche Prüfungen während des Fahrzeugbetriebs stattfinden. Auf diese Weise ermöglichen die Verfahren die Bestimmung des Qualitätsminderungsstatus des Brennstoffzellensystems im Wesentlichen in Echtzeit, was die attraktive Möglichkeit bietet, Einstellungen auf der Grundlage des Anodenlecktests während des Fahrzeugbetriebs vorzunehmen. Die Fähigkeit, Anodenlecktests während des Fahrzeugbetriebs durchzuführen, erweitert ferner Systemstatusprüfungen auf mehr, und in einem Beispiel auf nahezu alle, Fahrzeugbetriebsbedingungen, was die häufigere Prüfung auf Anodenlecks über die Nutzungsdauer des Fahrzeugbetriebs ermöglicht.
• Es wird angemerkt, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Steuerroutinen können als ausführbare Anweisungen im nicht vorübergehenden Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Tätigkeiten, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern werden sie zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben. Je nach der besonderen verwendeten Strategie können eine oder mehrere der dargestellten Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen graphisch Code repräsentieren, der in den nicht vorübergehenden Speicher des computerlesbare Speichermedium in dem Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden soll.
• Es wird gewürdigt werden, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinn zu verstehen sind, da zahlreiche Änderungen möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
• Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte als neu und nicht offensichtlich angesehene Kombinationen und Teilkombinationen hin. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder auf "ein erstes" Element oder auf dessen Entsprechung beziehen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente enthalten, zwei oder mehr solcher Elemente aber weder erfordern noch ausschließen. Durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder in einer verwandten Anmeldung können andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften beansprucht werden. Solche Ansprüche, gleich, ob sie einen umfassenderen, eingeschränkteren, den gleichen oder einen anderen Schutzumfang als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 8524405 [0003]
• US 7942035 [0003, 0050]
• US 7943260 [0027]
• WO 2008071402 [0050]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• "STATISTICS FOR ENGINEERING AND SCIENCE" von W. Mendenhall und T. Sincich, vierte Auflage, S. 422–494 [0035]
• ISO 26262 [0051]
• IEC 61508 [0051]
• M. Milacic, V. Booden, J. Grimes und Bernd Maier, "Hydrogen leak detection method derived using DCOV methodology", SAE International Journal of Materials and Manufacturing, S. 97–102, SAE, 2008 [0086]
• ISO 26262 [0092]

Claims (20)

1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs über einen Lecktest, der einen durch die Brennstoffzelle erzeugten Strom mit einem für eine Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Strom vergleicht, wobei die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle eine Fahrzeugleistung aufrechterhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Verringern der Fahrzeugleistung in Reaktion auf das Identifizieren des Anodenlecks, während ausreichend Leistung zum Betreiben des Fahrzeugs bereitgestellt wird, umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verringern der Fahrzeugleistung das Betätigen eines Tankventils zum Verringern der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle enthält, wobei die verringerte Wasserstoffströmung die verringerte Fahrzeugleistung, die das Fahrzeug betreibt, bereitstellt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das ferner das Identifizieren des Anodenlecks auf der Grundlage eines statistischen Vergleichs des erzeugten Stroms und des für die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Stroms umfasst, wobei der statistische Vergleich ein Zweistichproben-t-Test ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der vorhergesagte Strom den Strom, der erzeugt wird, wenn ein Leck vorhanden ist, übersteigt, wobei das Ausmaß des vorhergesagten Stroms relativ zu dem erzeugten Strom ferner verwendet wird, um die Größe des Lecks zu bestimmen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle eingestellt wird, während Leistung für das Fahrzeug bereitgestellt wird, wobei die Wasserstoffströmung eingestellt wird, um ausreichend Brennstoff zur Leistungsversorgung des Fahrzeugs in Anwesenheit des Lecks zuzuführen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner das Schließen des Tankventils zum Abschalten der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion auf das Leck umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Betriebseinstellungen zur Leistungsversorgung des Fahrzeugs unter Verwendung einer alternativen Leistungsquelle in Reaktion auf die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorgenommen werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das ferner das Mitteilen des Anodenlecks an einen Fahrzeugbetreiber während des Fahrzeugbetriebs in Reaktion auf das Identifizieren der Anwesenheit des Anodenlecks umfasst.
10. Verfahren für eine Wasserstoffbrennstoffzelle, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen der Anodenintegrität während des Fahrzeugbetriebs über einen Lecktest, der dafür konfiguriert ist, einen auf der Grundlage einer Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle vorhergesagten Strom mit einem durch die Brennstoffzelle erzeugten Strom zu vergleichen, wobei die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle während des Lecktests Leistung für das Fahrzeug bereitstellt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Vergleich die Verarbeitung einer Dateneinhüllenden, die einem oder mehreren der vorhergesagten und erzeugten Ströme zugeordnet ist, enthält, wobei der Vergleich ferner einen Zweistichproben-t-Test enthält, der auf der Grundlage der Dateneinhüllenden die Anodenintegrität bestimmt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Schätzen eines Ausmaßes des Lecks auf der Grundlage eines Grads der Differenz zwischen den vorhergesagten und den erzeugten Strömen und der ihnen zugeordneten Dateneinhüllenden umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Einstellen der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion auf das Leck und das Ausführen eines Bestätigungslecktests umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Bestätigungslecktest ein Leerlauflecktest und/oder ein Druckabfalltest ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Ausmaß des Lecks die Anodenintegrität bestimmt, wobei die Anodenintegrität ferner an einen Fahrzeugbetreiber mitgeteilt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Mitteilen des Lecks an den Fahrzeugbetreiber das Leuchtenlassen einer Leuchte auf einem Armaturenbrett enthält.
17. Verfahren für eine Wasserstoffbrennstoffzelle, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Identifizieren eines Anodenlecks während des Fahrzeugbetriebs auf der Grundlage eines Vergleichs eines durch die Brennstoffzelle erzeugten Stroms mit einem für eine an die Brennstoffzelle geförderte Wasserstoffströmung vorhergesagten Strom, wobei die an die Brennstoffzelle geförderte Wasserstoffströmung den Fahrzeugbetrieb in Anwesenheit des Lecks aufrechterhält; Schätzen einer Größe des Lecks und Setzen eines Merkers, der das Leck einem Fahrzeugbetreiber mitteilt; und Einstellen der Wasserstoffströmung in Reaktion auf das Leck zum Einstellen einer Fahrzeugleistung.
18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Verringern der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion auf das Leck und das Ausführen eines Bestätigungslecktests in Reaktion auf die verringerte Wasserstoffströmung umfasst, wobei der Bestätigungslecktest einen Leerlauflecktest und/oder einen Druckabfalltest enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner das Schalten der Fahrzeugleistung zu einer alternativen Leistungsquelle zur Leistungsversorgung des Fahrzeugs, während die Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle verringert ist, enthält.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, das ferner das Abschalten der Wasserstoffströmung zu der Brennstoffzelle in Reaktion darauf, dass der Bestätigungslecktest die Anwesenheit des Lecks angibt, umfasst.

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