DE102018209445A1 - Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method - Google Patents

Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method Download PDF

Info

Publication number
DE102018209445A1
DE102018209445A1 DE102018209445.4A DE102018209445A DE102018209445A1 DE 102018209445 A1 DE102018209445 A1 DE 102018209445A1 DE 102018209445 A DE102018209445 A DE 102018209445A DE 102018209445 A1 DE102018209445 A1 DE 102018209445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell device
state
measurement data
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018209445.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Kai Müller
Jochen Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102018209445.4A priority Critical patent/DE102018209445A1/en
Publication of DE102018209445A1 publication Critical patent/DE102018209445A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04634Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04641Other electric variables, e.g. resistance or impedance of the individual fuel cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend die Schritte:Durchführung einer Impedanzmessung (2) an einer Brennstoffzelle der Brennstoffzellenvorrichtung zur Charakterisierung von Eigenschaften ausgewählter Konstituenten der Brennstoffzelle,Durchführung einer Strom- und Spannungskurvenmessung (6) an einer Brennstoffzelle,Auswertung (9) der Messdaten zur Erstellung einer Diagnose und Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle.Dabei wird initial vor dem Start der Messungen (2, 6) für die Erfassung der Messdaten zur Erstellung der Diagnose und Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle mindestens ein reversibler Alterungseffekt der Brennstoffzelle durch einen Regenerationsschritt (1) beseitigt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung.The invention relates to a method for determining the state of a fuel cell device, comprising the steps: carrying out an impedance measurement (2) on a fuel cell of the fuel cell device to characterize properties of selected constituents of the fuel cell, carrying out a current and voltage curve measurement (6) on a fuel cell, evaluating (9) the measurement data for the creation of a diagnosis and evaluation of the state of the fuel cell. At least one reversible aging effect of the fuel cell is initially carried out before the start of the measurements (2, 6) for the acquisition of the measurement data for the creation of the diagnosis and evaluation of the state of the fuel cell eliminated by a regeneration step (1). The invention further relates to a fuel cell device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend die Schritte:

  • Durchführung einer Impedanzmessung an einer Brennstoffzelle der Brennstoffzellenvorrichtung zur Charakterisierung von Eigenschaften ausgewählter Konstituenten der Brennstoffzelle,
  • Durchführung einer Strom- und Spannungskurvenmessung an einer Brennstoffzelle,
  • Auswertung der Messdaten zur Erstellung einer Diagnose und Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
The invention relates to a method for determining the state of a fuel cell device, comprising the steps:
  • Performing an impedance measurement on a fuel cell of the fuel cell device to characterize properties of selected constituents of the fuel cell,
  • Carrying out a current and voltage curve measurement on a fuel cell,
  • Evaluation of the measurement data to create a diagnosis and evaluation of the state of the fuel cell. The invention further relates to a fuel cell device for performing the method.

Brennstoffzellenvorrichtungen werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die als Gesamtsystem einem Verschleiß unterliegen, wobei zur Bewertung des Zustandes eines Kraftfahrzeuges und damit dessen Wert als globale Zustandsgröße häufig die Laufleistung im PKW-Bereich herangezogen wird sowie die Betriebsstunden im LKW-Bereich.Fuel cell devices are frequently used in motor vehicles which are subject to wear as a whole system, the mileage in the passenger car area and the operating hours in the truck area often being used to assess the condition of a motor vehicle and thus its value as a global state variable.

Diese beiden Kennzahlen hinsichtlich der Laufleistung und der Betriebsstunden sind Zählervariablen, welche zum einen manipulierbar sind, zum anderen keinen Aufschluss darüber geben, ob der Betrieb des technischen Gesamtsystems sachgerecht und entsprechend den Vorgaben erfolgt ist. Aufgrund der beschränkten Aussagekraft dieser Kennzahlen haben sich für Brennstoffzellenvorrichtungen andere Verfahren zur Bewertung des Zustandes etabliert, zumal Brennstoffzellen häufig auch außerhalb von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden und dann die Kennzahl der Laufleistung nicht zur Verfügung steht.These two indicators with regard to the mileage and the operating hours are counter variables, which on the one hand can be manipulated and on the other hand do not provide any information as to whether the operation of the overall technical system has been carried out properly and in accordance with the specifications. Because of the limited meaningfulness of these key figures, other methods for evaluating the condition have become established for fuel cell devices, especially since fuel cells are often also used outside of motor vehicles and the key figure of the mileage is then not available.

In der DE 10 2014 224 290 A1 ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches beschrieben mit der Erläuterung, dass die Leistung und Lebensdauer einer Brennstoffzellenvorrichtung signifikant durch Betriebsbedingungen beeinflusst werden, die durch Größen wie Strom, Temperatur, Menge des Reaktionsmaterials, Druck des Reaktionsmaterials, Menge des Kühlmaterials sowie der Wasseranteil beschrieben werden. Zur Bewertung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung wird daher eine Wechselstrom-Impedanzmessung sowie eine Strom- und Spannungskurvenmessung vorgeschlagen.In the DE 10 2014 224 290 A1 is a method with the features of the preamble of the main claim described with the explanation that the performance and life of a fuel cell device are significantly influenced by operating conditions, which are determined by variables such as current, temperature, amount of reaction material, pressure of the reaction material, amount of cooling material and the water content to be discribed. An AC impedance measurement and a current and voltage curve measurement are therefore proposed for evaluating the state of the fuel cell device.

Die DE 10 2007 002 426 A1 schlägt zur Bewertung des Zustandes einer Brennstoffzellenvorrichtung eine Diagnoseeinheit vor, mit der mittels Zyklovoltammetrie zumindest zwei Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinheit getestet werden.The DE 10 2007 002 426 A1 proposes a diagnostic unit for evaluating the state of a fuel cell device, with which at least two fuel cells of the fuel cell unit are tested using cyclic voltammetry.

In der DE 10 2013 226 484 A1 ist offenbart, einer Brennstoffzellenvorrichtung eine Diagnosesteuerungs-Analysevorrichtung zuzuordnen, die eingerichtet ist, einen Zustand des Brennstoffzellenstapels durch Messen einer Spannung und eines Stromes des Brennstoffzellenstapels zu diagnostizieren und zu analysieren.In the DE 10 2013 226 484 A1 It is disclosed to assign a diagnostic control analysis device to a fuel cell device, which is configured to diagnose and analyze a state of the fuel cell stack by measuring a voltage and a current of the fuel cell stack.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine präzisere Beschreibung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung möglich ist. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Brennstoffzellenvorrichtung anzugeben, die geeignet zur Durchführung des Verfahrens ist.The invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset in such a way that a more precise description of the state of the fuel cell device is possible. Another object of the invention is to provide a fuel cell device which is suitable for carrying out the method.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a fuel cell device having the features of claim 9. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine Brennstoffzellenvorrichtung unterliegt Alterungseffekten, wie z.B. die Katalysatoroxidbildung auf der Kathodenseite der Membranelektrodenanordnung oder allgemein die Oxidation des als Katalysator verwendeten Platins der Membranelektrodenanordnung der Brennstoffzellenvorrichtung. Andere Alterungseffekte sind bekannt zu den Stichwörtern „CO-Vergiftung“ und „NH3-Vergiftung“. Diese Alterungseffekte verschlechtern den Zustand einer Brennstoffzellenvorrichtung und schränken deren Effektivität ein, so dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine entsprechend ungünstige Bewertung erfolgt. Viele Alterungseffekte sind jedoch reversibel, so dass die Möglichkeit besteht, durch einen Regenerationsschritt mindestens einen reversiblen Alterungseffekt, vorzugsweise alle reversiblen Alterungseffekte zu beseitigen, um so den besten potenziell verfügbaren Zustand der Brennstoffzellenvorrichtung der Diagnose und Bewertung zugrundezulegen, also die Erfassung der Messdaten erst dann auszuführen, wenn die reversiblen Alterungseffekte beseitigt worden sind.A fuel cell device is subject to aging effects, such as, for example, the formation of catalyst oxide on the cathode side of the membrane electrode arrangement or, in general, the oxidation of the platinum used as catalyst in the membrane electrode arrangement of the fuel cell device. Other aging effects are known for the keywords "CO poisoning" and "NH 3 poisoning". These aging effects worsen the condition of a fuel cell device and limit its effectiveness, so that the methods known from the prior art are subjected to a correspondingly unfavorable assessment. However, many aging effects are reversible, so that there is the possibility of eliminating at least one reversible aging effect, preferably all reversible aging effects, by means of a regeneration step, in order to use the best potentially available state of the fuel cell device for the diagnosis and evaluation, that is to say only then to carry out the acquisition of the measurement data when the reversible aging effects have been eliminated.

Dabei besteht dann auch die Möglichkeit, dass anhand der Messdaten für die Konstituenten der Brennstoffzelle jeweils Differenzialparameter für den Verschleiß bestimmt werden, also eine differenzierte Aussage zu den einzelnen Bauteilen und Baugruppen der Brennstoffzellenvorrichtung getroffen werden kann.There is then also the possibility that the measurement data for the constituents of the fuel cell can be used to determine differential parameters for the wear, that is to say a differentiated statement about the individual components and assemblies of the fuel cell device.

Gleichfalls besteht auch die Möglichkeit, dass anhand der Messdaten ein integraler Verschleißindex erstellt wird, der auf einer aktuellen Messung eines optimierten Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung beruht und nicht manipuliert werden kann, da nicht auf manipulierbare Zählervariablen wie eine Kilometer-Laufleistung oder einen Betriebsstundenzähler zurückgegriffen werden muss.Likewise, there is also the possibility that an integral wear index is created on the basis of the measurement data, which is based on a current measurement of an optimized state of the fuel cell device and cannot be manipulated, since it is not possible to manipulate counter variables such as one Mileage or an operating hours counter must be used.

Eine detailliertere Analyse des Zustandes einer Brennstoffzellenvorrichtung kann auch erfolgen, indem bei einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen die Messungen zu jeder der Brennstoffzellen separat und/oder zu allen zu einem Block zusammengefasster Brennstoffzellen durchgeführt werden.A more detailed analysis of the state of a fuel cell device can also be carried out by carrying out the measurements for each of the fuel cells separately and / or for all fuel cells combined into a block in a fuel cell device with a plurality of fuel cells combined to form a fuel cell stack.

Um den Meßaufwand und damit die Dauer zu reduzieren, besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Blöcke als Subeinheiten vorgesehen sind.In order to reduce the measurement effort and thus the duration, there is also the possibility that several blocks are provided as subunits.

Als zweckmäßig hat es sich gezeigt, wenn ein Triggersignal für den Start ausgelöst wird, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die die Betriebsstunden der Brennstoffzellenvorrichtung, ein Zeitintervall, das Herunterfahren der Brennstoffzellenvorrichtung und im Falle einer einem Kraftfahrzeug zugeordneten Brennstoffzellenvorrichtung dessen Laufleistung umfasst. Die zur Verfügung stehenden Zählervariablen werden daher nicht genutzt, um den Zustand der Brennstoffzellenvorrichtung selber zu beschreiben, sondern lediglich, um als Triggersignal zu dienen, um den Start der aussagekräftigeren Messungen auszulösen.It has proven to be expedient if a trigger signal is triggered for the start, which is selected from a group that includes the operating hours of the fuel cell device, a time interval, the shutdown of the fuel cell device and, in the case of a fuel cell device assigned to a motor vehicle, its mileage. The available counter variables are therefore not used to describe the state of the fuel cell device itself, but only to serve as a trigger signal to trigger the start of the more meaningful measurements.

Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Bewertung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung als ein Parameter für den fortgesetzten Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung genutzt wird. Die detailliertere Kenntnis des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung kann daher ausgenutzt werden, um den fortgesetzten Betrieb zu modifizieren und so einem erhöhten Verschleiß vorzubeugen.It is also very particularly preferred if the evaluation of the state of the fuel cell device is used as a parameter for the continued operation of the fuel cell device. The more detailed knowledge of the state of the fuel cell device can therefore be used to modify the continued operation and thus prevent increased wear.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Impedanzmessvorrichtung, eine Strom-Spannungsmeßvorrichtung und eine Diagnoseeinheit vorgesehen sind, wobei die Diagnoseeinheit geeignet ist zur Erstellung eines integralen Verschleißindexes zur Zustandsbewertung anhand der nach mindestens einem Regenerationsschritt erfassten Messdaten der Impedanzmessvorrichtung und der Strom-Spannungsmeßvorrichtung. In der Entwicklung der Brennstoffzellenvorrichtung liefert der so zur Verfügung stehende Verschleißindex wertvolle Informationen, die einen Ausbau der Brennstoffzellenvorrichtung aus einem Kraftfahrzeug und deren zeitintensive Vermessung auf einem Prüfstand entbehrlich werden lässt, so dass die Entwicklung der Brennstoffzellenvorrichtung schneller vorangetrieben werden kann.The fuel cell device according to the invention is characterized in that an impedance measuring device, a current-voltage measuring device and a diagnostic unit are provided, the diagnostic unit being suitable for creating an integral wear index for condition assessment on the basis of the measured data of the impedance measuring device and the current-voltage measuring device acquired after at least one regeneration step. In the development of the fuel cell device, the wear index available in this way provides valuable information which makes it unnecessary to remove the fuel cell device from a motor vehicle and its time-consuming measurement on a test bench, so that the development of the fuel cell device can be advanced more quickly.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 das dem Verfahren zugrunde liegende Flussdiagramm,
  • 2 eine Darstellung der Messung zur Impedanz in der komplexen Ebene zur Bewertung unterschiedlicher Bauteile der Brennstoffzellenvorrichtung ,
  • 3 das Ergebnis einer Strom- und Spannungskurvenmessung in einer Darstellung der Spannung in Abhängigkeit des Stromes, und
  • 4 eine grafische Darstellung der in den Verschleißindex einfließenden Kennzahlen zur Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle.
Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings. Show:
  • 1 the flow chart on which the method is based,
  • 2 a representation of the measurement of the impedance in the complex plane for evaluating different components of the fuel cell device,
  • 3 the result of a current and voltage curve measurement in a representation of the voltage as a function of the current, and
  • 4 a graphic representation of the key figures that flow into the wear index for evaluating the condition of the fuel cell.

Eine Brennstoffzellenvorrichtung ist ein komplexes technisches Gebilde, das Verschleiß unterliegt, so dass für den praktischen Einsatz eine Bewertung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung erforderlich ist, insbesondere, da die Brennstoffzellenvorrichtung Alterungseffekten unterliegt. Diese Alterungseffekte sind bekannt unter den Stichwörtern „CO-Vergiftung“, „NH3-Vergiftung“ und „Katalysatoroxidation“ und mit chemischen Prozessen innerhalb der Brennstoffzellenvorrichtung verbunden. Diese Alterungseffekte sind reversibel, so dass durch einen Regenerationsschritt eine Verbesserung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung erreichbar ist.A fuel cell device is a complex technical structure that is subject to wear, so that an evaluation of the state of the fuel cell device is necessary for practical use, in particular since the fuel cell device is subject to aging effects. These aging effects are known under the keywords “CO poisoning”, “NH 3 poisoning” and “catalyst oxidation” and are associated with chemical processes within the fuel cell device. These aging effects are reversible, so that an improvement in the state of the fuel cell device can be achieved by a regeneration step.

Es ist daher entsprechend dem Flussdiagramm aus 1 vorgesehen, in einem ersten Verfahrensschritt mit einem Regenerationsschritt 1 alle reversiblen Alterungseffekte zu beseitigen, um sodann nach erfolgreicher Regeneration zur Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle eine Impedanzmessung 2 an einer Brennstoffzelle der Brennstoffzellenvorrichtung zur Charakterisierung von Eigenschaften ausgewählter Konstituenten der Brennstoffzelle durchzuführen. Verfügt die Brennstoffzellenvorrichtung über einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen, so kann die erforderliche Messung zu jeder der Brennstoffzellen separat, oder zu mehreren Brennstoffzellen, die als Blöcke zusammengefasst werden, durchgeführt werden.It is therefore made according to the flow chart 1 provided, in a first step with a regeneration step 1 Eliminate all reversible aging effects and then, after successful regeneration, an impedance measurement to evaluate the state of the fuel cell 2 on a fuel cell of the fuel cell device to characterize properties of selected constituents of the fuel cell. If the fuel cell device has a plurality of fuel cells combined to form a fuel cell stack, the required measurement can be carried out separately for each of the fuel cells or for a plurality of fuel cells which are combined as blocks.

Die 2 lässt erkennen, welche Informationen der Impedanzmessung 2 zu entnehmen sind; so sind dem Messergebnis Aussagen zum Membranwiderstand 3, zum Massentransportwiderstand 4, zum Ladungstransferwiderstand und der Doppelschichtkapazität 5 zu entnehmen.The 2 shows what information the impedance measurement 2 can be seen; So the measurement result is statements about membrane resistance 3 , to mass transport resistance 4 , the charge transfer resistance and the double layer capacity 5 refer to.

Nach Abschluss der Impedanzmessung 2 erfolgt die Ermittlung 6 der Spannung/Strom-Kennlinie 7, wie diese in der 3 dargestellt ist. Dieser Kennlinie 7 ist insbesondere auch die Änderung der Spannung in Abhängigkeit einer Änderung des Stromes dU/dl 12 zu entnehmen, wobei diese Steigung der Kennlinie 7 eine Aussage zum Alter der Brennstoffzellenvorrichtung ermöglicht, da bei gealterten Brennstoffzellen ein anderer Verlauf im Vergleich zu neuen vorliegt.After completing the impedance measurement 2 the determination takes place 6 the voltage / current characteristic 7 , like this one in the 3 is shown. This characteristic 7 is especially the change in Voltage depending on a change in the current dU / dl 12 can be taken, this slope of the characteristic 7 a statement about the age of the fuel cell device enables, since there is a different course compared to new ones in aged fuel cells.

Anhand der so ermittelten Messdaten ist es möglich, eine Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle vorzunehmen, und zwar getrennt zu den einzelnen Konstituenten, aber auch durch Erstellung eines integralen Verschleißindexes 10, der eine prägnante Aussage über den Zustand des Aggregates und dessen Restwert ermöglicht.Using the measurement data determined in this way, it is possible to carry out an assessment of the condition of the fuel cell, separately from the individual constituents, but also by creating an integral wear index 10 , which enables a concise statement about the condition of the unit and its residual value.

Der Start des Verfahrens gemäß des Ablaufdiagramms in 1 kann erfolgen durch Auslösen eines Triggersignals 8 zu festgegebenen Zeiten oder nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls, beim Herunterfahren der Brennstoffzellenvorrichtung oder im Falle einer einem Kraftfahrzeug zugeordneten Brennstoffzellenvorrichtung nach einer vorgegebenen Laufleistung. Hierzu kann die Brennstoffzellenvorrichtung eine Einheit zur Auslösung des Triggersignals 8 umfassen. Diese kann beispielsweise als ein Geber zur Zeitmessung gebildet sein.The start of the process according to the flow chart in 1 can be done by triggering a trigger signal 8th at specified times or after a predetermined time interval, when shutting down the fuel cell device or in the case of a fuel cell device assigned to a motor vehicle after a predetermined mileage. For this purpose, the fuel cell device can have a unit for triggering the trigger signal 8th include. This can be formed, for example, as an encoder for time measurement.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Bewertung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung als ein Parameter für den fortgesetzten Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung selber genutzt wird.There is also the possibility that the evaluation of the state of the fuel cell device is used as a parameter for the continued operation of the fuel cell device itself.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Regenerationsschrittregeneration step
22
Impendanzmessungimpedance techniques
33
Membranwiderstandmembrane resistance
44
MassentransportwiderstandMass transport resistance
55
Ladungstransferwiderstand/ DoppelschichtkapazitätCharge transfer resistance / double layer capacity
66
Strom- und SpannungskurvenmessungCurrent and voltage curve measurement
77
Kennlinecharacteristic Line
88th
Triggersignaltrigger signal
99
Auswertungevaluation
1010
Erstellung VerschleißindexCreation of wear index
1111
Verschleißindexwear index
1212
dU/dldV / dl
1313
Abschluss RegenerationCompletion of regeneration
1414
Abschluss MessungCompletion of measurement
1515
Abschluss AuswertungCompletion evaluation
1616
EndeThe End

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014224290 A1 [0004]DE 102014224290 A1 [0004]
  • DE 102007002426 A1 [0005]DE 102007002426 A1 [0005]
  • DE 102013226484 A1 [0006]DE 102013226484 A1 [0006]

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend die Schritte: Durchführung einer Impedanzmessung (2) an einer Brennstoffzelle der Brennstoffzellenvorrichtung zur Charakterisierung von Eigenschaften ausgewählter Konstituenten der Brennstoffzelle, Durchführung einer Strom- und Spannungskurvenmessung (6) an einer Brennstoffzelle, Auswertung (9) der Messdaten zur Erstellung einer Diagnose und Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle, dadurch gekennzeichnet, dass initial vor dem Start der Messungen (2, 6) für die Erfassung der Messdaten zur Erstellung der Diagnose und Bewertung des Zustandes der Brennstoffzelle mindestens ein reversibler Alterungseffekt der Brennstoffzelle durch einen Regenerationsschritt (1) beseitigt wird.Method for determining the state of a fuel cell device, comprising the steps: carrying out an impedance measurement (2) on a fuel cell of the fuel cell device to characterize properties of selected constituents of the fuel cell, carrying out a current and voltage curve measurement (6) on a fuel cell, evaluating (9) the Measurement data for creating a diagnosis and evaluation of the state of the fuel cell, characterized in that at least one reversible aging effect of the fuel cell by at least one reversible aging effect of the fuel cell prior to the start of the measurements (2, 6) for the acquisition of the measurement data for creation of the diagnosis and evaluation of the state of the fuel cell Regeneration step (1) is eliminated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle reversiblen Alterungseffekte beseitigt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that all reversible aging effects are eliminated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Messdaten für die Konstituenten der Brennstoffzelle jeweils Differentialparameter für den Verschleiß bestimmt werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that on the basis of the measurement data for the constituents of the fuel cell, differential parameters for the wear are determined in each case. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Messdaten ein integraler Verschleißindex erstellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that an integral wear index is created on the basis of the measurement data. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen die Messungen (2, 6) zu jeder der Brennstoffzellen separat und/oder zu allen zu einem Block zusammengefasster Brennstoffzellen durchgeführt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a fuel cell device with a plurality of fuel cells combined to form a fuel cell stack, the measurements (2, 6) are carried out separately for each of the fuel cells and / or for all fuel cells combined into a block. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Blöcke als Subeinheiten vorgesehen sind.Procedure according to Claim 5 , characterized in that several blocks are provided as subunits. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Triggersignal (8) für den Start ausgelöst wird, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die die Betriebsstunden der Brennstoffzellenvorrichtung, ein Zeitintervall, das Herunterfahren der Brennstoffzellenvorrichtung und im Falle einer einem Kraftfahrzeug zugeordneten Brennstoffzellenvorrichtung dessen Laufleistung umfasst.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a trigger signal (8) is triggered for the start, which is selected from a group comprising the operating hours of the fuel cell device, a time interval, the shutdown of the fuel cell device and in the case of a motor vehicle associated fuel cell device whose mileage includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung des Zustandes der Brennstoffzellenvorrichtung als ein Parameter für den fortgesetzten Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung genutzt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation of the state of the fuel cell device is used as a parameter for the continued operation of the fuel cell device. Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Impedanzmessvorrichtung, einer Strom-Spannungsmessvorrichtung und einer Diagnoseeinheit dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinheit geeignet ist zur Erstellung eines integralen Verschleißindex (10) zur Zustandsbewertung anhand der nach mindestens einem Regenerationsschritt (1) erfassten Messdaten der Impedanzmessvorrichtung und der StromSpannungsmessvorrichtung.Fuel cell device for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, with an impedance measuring device, a current-voltage measuring device and a diagnostic unit, characterized in that the diagnostic unit is suitable for creating an integral wear index (10) for condition assessment on the basis of the after at least one regeneration step (1 ) recorded measurement data of the impedance measuring device and the current-voltage measuring device.
DE102018209445.4A 2018-06-13 2018-06-13 Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method Pending DE102018209445A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209445.4A DE102018209445A1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209445.4A DE102018209445A1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018209445A1 true DE102018209445A1 (en) 2019-12-19

Family

ID=68724544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018209445.4A Pending DE102018209445A1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018209445A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10332520A1 (en) * 2003-07-17 2005-02-03 Robert Bosch Gmbh Monitoring fuel cell during operation has control unit to determine degradation state
DE102007002426A1 (en) 2007-01-17 2007-11-15 Daimlerchrysler Ag Motor vehicle`s fuel cell e.g. proton exchange diaphragm fuel cell, deterioration degree diagnosing device, has diagnostic unit provided for testing fuel cells of fuel cell unit by using cyclovoltametry method
DE102011005966A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Method for operating electrochemical energy converter, particularly of sensor element for detection of characteristic of gas in measuring gas chamber, involves providing electrochemical energy converter with two electrodes and electrolytes
DE102013226484A1 (en) 2012-12-27 2014-07-03 Hyundai Motor Company Diagnostic system and method for a fuel cell stack
DE102014224290A1 (en) 2014-08-22 2016-02-25 Hyundai Motor Co. Method, apparatus and system for measuring an impedance of a fuel cell
DE102015117240A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Volkswagen Ag Method for operating a fuel cell system and fuel cell system and vehicle
DE102015225354A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft A method for determining a degradation state of a fuel cell assembly, method of operating a fuel cell assembly, control unit, operating device and computer program product

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10332520A1 (en) * 2003-07-17 2005-02-03 Robert Bosch Gmbh Monitoring fuel cell during operation has control unit to determine degradation state
DE102007002426A1 (en) 2007-01-17 2007-11-15 Daimlerchrysler Ag Motor vehicle`s fuel cell e.g. proton exchange diaphragm fuel cell, deterioration degree diagnosing device, has diagnostic unit provided for testing fuel cells of fuel cell unit by using cyclovoltametry method
DE102011005966A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Method for operating electrochemical energy converter, particularly of sensor element for detection of characteristic of gas in measuring gas chamber, involves providing electrochemical energy converter with two electrodes and electrolytes
DE102013226484A1 (en) 2012-12-27 2014-07-03 Hyundai Motor Company Diagnostic system and method for a fuel cell stack
DE102014224290A1 (en) 2014-08-22 2016-02-25 Hyundai Motor Co. Method, apparatus and system for measuring an impedance of a fuel cell
DE102015117240A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Volkswagen Ag Method for operating a fuel cell system and fuel cell system and vehicle
DE102015225354A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft A method for determining a degradation state of a fuel cell assembly, method of operating a fuel cell assembly, control unit, operating device and computer program product

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011076780A1 (en) Method and device for condition monitoring
DE102017208770B4 (en) Method for checking a battery condition and tester for checking a battery condition
WO2020064932A1 (en) Method and device for the diagnosis of battery cells
DE102018216518A1 (en) Method and device for diagnosing battery cells
DE10342146A1 (en) Fuel cell unit monitoring process for motor vehicles measures output values of the fuel cell to determine proper operation
WO2021105071A1 (en) Method for estimating the state of an energy store
DE102014205918A1 (en) Method for testing an isolation device
DE102013018405A1 (en) Determination of the condition of a battery characteristic estimation parameters
DE102008006631A1 (en) Method for diagnosing dynamics of oxygen sensor arranged, downstream to catalytic converter, in exhaust gas stream of internal combustion engine of motor vehicle, involves determining two threshold values
DE102020006168A1 (en) Range forecast and method for determining the capacity of a motor vehicle
DE102014206252A1 (en) Method and device for diagnosing the functionality of a diesel particulate filter
DE102018209445A1 (en) Method for determining the state of a fuel cell device and fuel cell device for carrying out the method
DE102019107935A1 (en) Method for determining the condition of a rechargeable battery in a vehicle
DE102011089150A1 (en) Method for determining condition of battery utilized in battery system of wind power plant or vehicles, involves determining two different values of two battery parameters by ultrasonic measurement and additional measurements respectively
DE102018216517A1 (en) Method and device for diagnosing battery cells
DE102018219124A1 (en) Method for determining a state of wear of an electrical energy store in a motor vehicle and control device for performing the method and motor vehicle
DE102022200007A1 (en) Method and device for learning how to parameterize an aging model and providing an aging status for a device battery using a parameterized no-load voltage characteristic
DE102020104584B3 (en) Structure monitoring by means of impedance spectroscopy on a structure-integrated energy storage system
DE102020202561A1 (en) Method for determining an aging state of at least one electrochemical energy store
DE102009054547A1 (en) Method for determining inner resistance of cell of traction battery in e.g. hybrid vehicle, involves considering neutral voltage change of battery cell related to existing charging conditions of cell, before and after charging process
DE102010029493A1 (en) Device for testing fuel injectors and corresponding method
EP4054899B1 (en) Method and system for predicting engine-start performance of an electrical energy storage system
DE202019102314U1 (en) Device with at least one fuel cell
DE102021213762B4 (en) Method for creating data sets for evaluating at least one lifetime parameter of a battery cell, device and software therefor.
DE102022109552A1 (en) METHOD OF ANALYZING THE QUALITY OF A BATTERY CELL THROUGH AN EXTENSIVE QUALITY TESTING OF BATTERY CELLS EVALUATED AS THE MINIMUM QUALITY IN A HIGH THROUGHPUT QUALITY TEST

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE

Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE