DE102019127337A1 - Method for acoustically checking a fuel cell and checking device for acoustically checking a fuel cell - Google Patents

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Verfahren zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anlegen eines Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz an die Brennstoffzelle (20); und Ausgeben eines akustischen Signals basierend auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle (20), das durch die Brennstoffzelle (20) während des Anlegens des Wechselstromsignals erzeugt wird.According to the invention, the technology disclosed here relates to a method for acoustically checking a fuel cell (20), the method comprising the following steps: applying an alternating current signal with a first frequency to the fuel cell (20); and outputting an acoustic signal based on the voltage signal of the fuel cell (20) generated by the fuel cell (20) during application of the AC signal.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle und eine Überprüfungsvorrichtung zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle.The technology disclosed here relates to a method for acoustically checking a fuel cell and a checking device for acoustically checking a fuel cell.

Brennstoffzellen erzeugen einen Gleichstrom. Wenn man ein Wechselstromsignal mit einer ersten Frequenz an die Brennstoffzelle anlegt, so wird eine Wechselspannung mit der ersten Frequenz abgegeben, solange sich die Brennstoffzelle in einem Normalzustand befindet. Die Spannung verläuft im Normalzustand der Brennstoffzelle im Wesentlichen linear zum Strom der Brennstoffzelle. Wenn die Brennstoffzelle zu viel Feuchtigkeit oder zu wenig Feuchtigkeit aufweist oder zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff an der Brennstoffzelle vorhanden ist, so befindet sich die Brennstoffzelle nicht mehr im Normalzustand, sondern in einem Fehlerzustand. In dem Fehlerzustand hängt die Spannung der Brennstoffzelle nicht mehr linear von dem Strom ab. Durch das Anlegen des Wechselstromsignals werden in dem Fehlerzustand der Brennstoffzelle harmonische Schwingungen erzeugt, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Frequenz ist. Es ist bekannt, die Summe der Spannungen der harmonischen Schwingungen in Verhältnis zu der Spannung der ersten Frequenz zu setzen, um einen Fehlerzustand in der Brennstoffzelle festzustellen.Fuel cells generate a direct current. If an alternating current signal with a first frequency is applied to the fuel cell, an alternating voltage with the first frequency is output as long as the fuel cell is in a normal state. In the normal state of the fuel cell, the voltage runs essentially linearly to the current of the fuel cell. If the fuel cell has too much moisture or too little moisture or too little hydrogen or too little oxygen is present in the fuel cell, the fuel cell is no longer in the normal state, but in a fault state. In the fault state, the voltage of the fuel cell no longer depends linearly on the current. By applying the alternating current signal, harmonic oscillations are generated in the fault condition of the fuel cell, the frequency of which is an integral multiple of the first frequency. It is known to set the sum of the voltages of the harmonic oscillations in relation to the voltage of the first frequency in order to determine a fault condition in the fuel cell.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie ein Verfahren bzw. eine Überprüfungsvorrichtung aufzuzeigen, das bzw. die eine technisch einfache Überprüfung der Brennstoffzelle ermöglicht. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 9 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed here to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. In particular, it is a preferred object of the technology disclosed here to show a method or a checking device which enables the fuel cell to be checked in a technically simple manner. Further preferred objects can result from the advantageous effects of the technology disclosed here. The object (s) is / are achieved by the subject matter of claim 1 or claim 9 of the independent claims. The dependent claims represent preferred configurations.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anlegen eines Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz an die Brennstoffzelle; und Ausgeben eines akustischen Signals basierend auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle, das durch die Brennstoffzelle während des Anlegens des Wechselstromsignals erzeugt wird.In particular, the object is achieved by a method for acoustically checking a fuel cell, the method comprising the following steps: applying an alternating current signal with a first frequency to the fuel cell; and outputting an acoustic signal based on the fuel cell voltage signal generated by the fuel cell during application of the AC signal.

Ein Vorteil hiervon ist, dass die Brennstoffzelle bzw. der Zustand der Brennstoffzelle technisch einfach akustisch überwacht bzw. überprüft werden kann. Wenn sich die Brennstoffzelle in einem Fehlerzustand befindet, d.h. dass beispielsweise zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff in bzw. an der Brennstoffzelle vorhanden ist, werden harmonische Schwingungen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Frequenz ist, erzeugt und ein Ton oder mehrere Töne sind als akustisches Signal hörbar. Somit muss der Prüfer während eines Tests bzw. einer Überprüfung der Brennstoffzelle nicht noch einen weiteren Wert gleichzeitig zu den sonstigen erfassten Wert optisch beobachten bzw. prüfen, sondern kann akustisch feststellen, ob sich die Brennstoffzelle in einem Normalzustand oder in einem Fehlerzustand befindet. Darüber hinaus kann die Art des Fehlers anhand der Frequenz bzw. der Höhe des erzeugten Tons bzw. Geräusches erkannt werden. Unterschiedliche Arten von Fehlern, z.B. zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff in bzw. an der Brennstoffzelle, erzeugen unterschiedlich hohe Töne. Der Ton bzw. die Töne werden typischerweise nicht aufgrund einer erkannten Abweichung eines Werts von einem vorgegebenen Wert durch einen Tongenerator oder ähnlichem erzeugt, sondern der hörbare Ton wird von der Brennstoffzelle selbst erzeugt. Das Wechselstromsignal kann eine einzige Frequenz, nämlich die erste Frequenz, aufweisen oder kann neben der ersten Frequenz noch weitere Frequenzen enthalten.One advantage of this is that the fuel cell or the state of the fuel cell can be monitored or checked acoustically in a technically simple manner. If the fuel cell is in a fault condition, i.e. that there is, for example, too much moisture, too little moisture, too little hydrogen or too little oxygen in or on the fuel cell, harmonic oscillations, the frequency of which is an integral multiple of the first frequency, generated and one or more tones can be heard as an acoustic signal. Thus, during a test or a check of the fuel cell, the tester does not have to visually observe or check a further value at the same time as the other recorded value, but can acoustically determine whether the fuel cell is in a normal state or in an error state. In addition, the type of error can be recognized on the basis of the frequency or the level of the tone or noise generated. Different types of errors, e.g. too much moisture, too little moisture, too little hydrogen or too little oxygen in or on the fuel cell, produce different high tones. The tone or tones are typically not generated by a tone generator or the like on the basis of a detected deviation of a value from a predetermined value, but rather the audible tone is generated by the fuel cell itself. The alternating current signal can have a single frequency, namely the first frequency, or can contain further frequencies in addition to the first frequency.

Insbesondere wird die Aufgabe auch durch eine Überprüfungsvorrichtung zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle gelöst, wobei das Überprüfungssystem folgendes umfasst: eine Signalerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz, wobei die Signalerzeugungsvorrichtung zum Anlegen des Wechselstromsignals an die Brennstoffzelle mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden ist, und einen Lautsprecher zum Erzeugen eines akustischen Signals basierend auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle, das durch die Brennstoffzelle während des Anlegens des Wechselstromsignals erzeugt wird, wobei der Lautsprecher zum Signalverbinden mit der Brennstoffzelle ausgebildet ist, insbesondere der Lautsprecher mit der Brennstoffzelle signalverbunden ist.In particular, the object is also achieved by a checking device for audibly checking a fuel cell, the checking system comprising: a signal generating device for generating an alternating current signal at a first frequency, the signal generating device being electrically connected to the fuel cell for applying the alternating current signal to the fuel cell, and a loudspeaker for generating an acoustic signal based on the voltage signal of the fuel cell, which is generated by the fuel cell during application of the alternating current signal, wherein the loudspeaker is designed to connect signals to the fuel cell, in particular the loudspeaker is signal-connected to the fuel cell.

Vorteilhaft hieran ist, dass die Brennstoffzelle bzw. der Zustand der Brennstoffzelle mittels der Überprüfungsvorrichtung technisch einfach akustisch überprüft bzw. überwacht werden kann. Somit werden bei einem Fehlerzustand der Brennstoffzelle, wenn z.B. zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff in bzw. an der Brennstoffzelle vorhanden ist, harmonische Schwingungen in bzw. durch die Brennstoffzelle erzeugt. Die harmonischen Schwingungen haben eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Frequenz ist. Die erste harmonische Schwingung bzw. die harmonischen Schwingungen sind als Ton oder mehrere Töne hörbar. Folglich kann der Prüfer ohne optische Überwachung eines Werts, während des Test bzw. der Überprüfung der Brennstoffzelle, feststellen, ob sich die Brennstoffzelle in einem Normalzustand oder in einem Fehlerzustand befindet. Zudem ist es möglich, dass die Art des Fehlers anhand der Frequenz bzw. der Höhe des erzeugten Tons bzw. Geräusches erkannt wird. Unterschiedliche Arten von Fehlern, z.B. zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff in bzw. an der Brennstoffzelle, erzeugen unterschiedlich hohe Töne. Der Ton bzw. die Töne werden typischerweise nicht aufgrund einer erkannten Abweichung eines Werts von einem vorgegebenen Wert durch einen Tongenerator oder ähnlichem erzeugt, sondern der hörbare Ton wird von der Brennstoffzelle selbst erzeugt. Das Wechselstromsignal kann eine einzige Frequenz, nämlich die erste Frequenz, aufweisen oder kann neben der ersten Frequenz noch weitere Frequenzen enthalten.The advantage of this is that the fuel cell or the state of the fuel cell can be checked or monitored acoustically in a technically simple manner by means of the checking device. Thus, in the event of a fault condition of the fuel cell, if, for example, too much moisture, too little moisture, too little hydrogen or too little oxygen is present in or on the fuel cell, harmonic oscillations are generated in or through the fuel cell. The harmonic oscillations have a frequency that is an integral multiple of first frequency is. The first harmonic oscillation or the harmonic oscillations can be heard as a tone or several tones. As a result, the tester can determine whether the fuel cell is in a normal state or in a fault state during the test or the checking of the fuel cell without visual monitoring of a value. It is also possible for the type of error to be recognized on the basis of the frequency or the level of the tone or noise generated. Different types of errors, e.g. too much moisture, too little moisture, too little hydrogen or too little oxygen in or on the fuel cell, produce different high tones. The tone or tones are typically not generated by a tone generator or the like on the basis of a detected deviation of a value from a predetermined value, but rather the audible tone is generated by the fuel cell itself. The alternating current signal can have a single frequency, namely the first frequency, or can contain further frequencies in addition to the first frequency.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens entspricht die Amplitude des Wechselstromsignals maximal 10%, insbesondere ca. 5%, des Werts des Gleichstromsignals, das durch die Brennstoffzelle erzeugt wird. Hierdurch können technisch besonders einfach und ohne Beeinflussung der Funktion der Brennstoffzelle für den Menschen hörbare Töne im Falle eines Fehlerzustands erzeugt werden. Beispielsweise kann die Amplitude des Wechselstromsignals im Bereich zwischen ca. 2% und ca. 10% des Werts des Gleichstromsignals liegen.According to one embodiment of the method, the amplitude of the alternating current signal corresponds to a maximum of 10%, in particular approx. 5%, of the value of the direct current signal that is generated by the fuel cell. In this way, in a technically particularly simple manner and without influencing the function of the fuel cell, audible tones for humans can be generated in the event of a fault condition. For example, the amplitude of the alternating current signal can be in the range between approximately 2% and approximately 10% of the value of the direct current signal.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Herausfiltern der ersten Frequenz aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle. Vorteilhaft hieran ist, dass im Normalzustand der Brennstoffzelle, d.h. wenn die Brennstoffzelle eine passende Feuchtigkeit aufweist und genügend Sauerstoff und genügend Wasserstoff erhält, kein akustischer Ton bzw. kein akustisches Geräusch zu hören ist. Somit kann der Fehlerzustand noch zuverlässiger erkannt werden, da beim Eintreten des Fehlerzustands sich nicht ein für den Menschen hörbar Ton verändert bzw. ein weiterer Ton hinzukommt, sondern ein Ton erstmals auftritt bzw. zu hören ist.According to one embodiment of the method, the method further comprises the following step: filtering out the first frequency from the voltage signal of the fuel cell. The advantage of this is that in the normal state of the fuel cell, i.e. when the fuel cell has suitable humidity and receives sufficient oxygen and sufficient hydrogen, no acoustic tone or no acoustic noise can be heard. The error state can thus be recognized even more reliably, since when the error state occurs, a tone that is audible to humans does not change or another tone is added, but rather a tone occurs or can be heard for the first time.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Spannungssignal der Brennstoffzelle zum Erzeugen des akustischen Signals verstärkt. Hierdurch kann die Lautstärke des akustischen Signals bzw. Tons im Fehlerzustand vergrößert werden, so dass der Ton für den Menschen deutlich, z.B. auch bei Hintergrundgeräuschen, hörbar ist. Somit kann der Fehlerzustand der Brennstoffzelle noch zuverlässiger erkannt werden.According to one embodiment of the method, the voltage signal of the fuel cell is amplified in order to generate the acoustic signal. In this way, the volume of the acoustic signal or tone can be increased in the error state, so that the tone can be clearly heard by people, e.g. even with background noise. The fault condition of the fuel cell can thus be recognized even more reliably.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Frequenz des Wechselstromsignals über die Zeit geändert. Hierdurch können unterschiedliche Arten von Fehler in der Brennstoffzelle technisch einfach und besonders zuverlässig erkannt werden. Bei tiefen Frequenzen von ca. 5 Hz bis ca. 20 Hz, insbesondere ca. 15 Hz, kann beispielsweise eine Unterversorgung der Brennstoffzelle mit Wasserstoff erkannt werden, während bei einer Frequenz von ca. 25 Hz bis ca. 120 Hz eine Unterversorgung der Brennstoffzelle mit Sauerstoff erkannt werden kann. Insbesondere kann die erste Frequenz über einen Frequenzbereich kontinuierlich geändert werden (sogenannter frequency sweep). Vorstellbar ist auch, dass mehrere Frequenzpunkte oder Frequenzbereiche, z.B. vier vorgegebene Frequenzen oder Frequenzbereiche, nacheinander angesteuert werden (d.h. das Wechselstromsignal weist jeweils die entsprechende Frequenz auf), wobei jede der Frequenzen zur Erkennung einer Art von Fehler (zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff) dient.According to one embodiment of the method, the first frequency of the alternating current signal is changed over time. In this way, different types of faults in the fuel cell can be recognized in a technically simple and particularly reliable manner. At low frequencies of approx. 5 Hz to approx. 20 Hz, in particular approx. 15 Hz, an undersupply of the fuel cell with hydrogen can be detected, while at a frequency of approx. 25 Hz to approx. 120 Hz, an undersupply of the fuel cell with Oxygen can be detected. In particular, the first frequency can be changed continuously over a frequency range (so-called frequency sweep). It is also conceivable that several frequency points or frequency ranges, e.g. four specified frequencies or frequency ranges, are controlled one after the other (i.e. the alternating current signal has the corresponding frequency), each of the frequencies being used to detect a type of error (too much moisture, too little moisture , too little hydrogen or too little oxygen) is used.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Wechselstromsignal ein Wavelet umfassend mehrere verschiedene Frequenzen, insbesondere im Bereich von ca. 5 Hz bis ca. 120 Hz, auf. Vorteilhaft hierbei ist die zeitlich simultane akustische Überwachung mehrerer Arten von Fehlern bzw. Fehlerzuständen.According to one embodiment of the method, the alternating current signal has a wavelet comprising several different frequencies, in particular in the range from approx. 5 Hz to approx. 120 Hz. The simultaneous acoustic monitoring of several types of errors or error states is advantageous here.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Spannungssignal der Brennstoffzelle zum Erzeugen des akustischen Signals frequenzverschoben und/oder komprimiert. Vorteilhaft hieran ist, dass der erzeugte Ton für den Prüfer bzw. den Menschen besonders gut hörbar gemacht werden kann. Insbesondere können sehr tiefe Frequenzen nach oben verschoben und/oder besonders hohe Frequenzen nach unten verschoben werden. Auch die Hörbarkeit von leisen Tönen kann hierdurch verbessert werden. Es können beispielsweise alle Spannungssignale der anregenden Frequenzen auf eine Ausgabefrequenz gleichgerichtet werden. Die Harmonischen der Anregungsfrequenzen werden jedoch nur frequenzverschoben (nicht gleichgerichtet). Dies hat den Vorteil, dass im Normalbetrieb, wenn der Brennstoffzelle ausreichend Wasserstoff und Sauerstoff und Feuchte zugeführt werden, nur ein Ton vom Prüfer vernommen wird. Im Fehlerfall, also wenn die Brennstoffzelle zu wenig Sauerstoff und/oder Wasserstoff erhält, werden Obertöne hörbar, welche die Information über die Ursache des Fehlverhaltens enthalten.According to one embodiment of the method, the voltage signal of the fuel cell is shifted in frequency and / or compressed in order to generate the acoustic signal. The advantage of this is that the sound generated can be made particularly well audible for the examiner or human being. In particular, very low frequencies can be shifted upwards and / or particularly high frequencies can be shifted downwards. This can also improve the audibility of soft tones. For example, all voltage signals of the exciting frequencies can be rectified to an output frequency. However, the harmonics of the excitation frequencies are only shifted in frequency (not rectified). This has the advantage that in normal operation, when sufficient hydrogen, oxygen and moisture are supplied to the fuel cell, only one tone is heard by the tester. In the event of a fault, i.e. if the fuel cell receives too little oxygen and / or hydrogen, overtones can be heard which contain information about the cause of the fault.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden unterschiedliche Frequenzbereiche des Spannungssignals unterschiedlich frequenzverschoben. Hierdurch ist es möglich, dass die Frequenzebereiche derart verschoben bzw. transponiert werden, dass der Abstand zwischen den Tönen unterschiedlicher Fehlerarten jeweils besonders groß sind, so dass die Fehlerart besonders sicher akustisch erkannt werden kann.According to one embodiment of the method, different frequency ranges of the voltage signal are shifted in frequency differently. This makes it possible for the frequency ranges to be shifted or transposed in this way be that the distance between the tones of different types of error are particularly large, so that the type of error can be recognized acoustically particularly reliably.

Gemäß einer Ausführungsform der Überprüfungsvorrichtung umfasst die Überprüfungsvorrichtung ferner einen Filter zum Herausfiltern der ersten Frequenz aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Überprüfungsvorrichtung im Normalzustand der Brennstoffzelle, d.h. wenn die Brennstoffzelle eine passende Feuchtigkeit aufweist und genügend Sauerstoff und genügend Wasserstoff erhält, keinen akustischen Ton bzw. kein akustisches Geräusch abgibt, das zu hören ist. Es herrscht sozusagen Stille, solange sich die Brennstoffzelle im Normalzustand befindet. Hierdurch kann mittels der Überprüfungsvorrichtung der Fehlerzustand der Brennstoffzelle besonders zuverlässig erkannt werden, da beim Eintreten des Fehlerzustands sich nicht ein für den Menschen hörbar Ton verändert bzw. ein weiterer Ton hinzukommt, sondern ein Ton erstmals auftritt bzw. zu hören ist.According to one embodiment of the checking device, the checking device further comprises a filter for filtering out the first frequency from the voltage signal of the fuel cell. One advantage of this is that in the normal state of the fuel cell, i.e. when the fuel cell has a suitable humidity and receives sufficient oxygen and sufficient hydrogen, the checking device does not emit an acoustic tone or an acoustic noise that can be heard. There is silence, so to speak, as long as the fuel cell is in its normal state. In this way, the fault condition of the fuel cell can be detected particularly reliably by means of the checking device, since when the fault condition occurs, a tone audible to humans does not change or a further tone is added, but a tone occurs or can be heard for the first time.

Gemäß einer Ausführungsform der Überprüfungsvorrichtung ist die Signalerzeugungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die erste Frequenz veränderbar ist, während das Wechselstromsignal an der Brennstoffzelle anliegt. Vorteilhaft hieran ist, dass mittels der Überprüfungsvorrichtung unterschiedliche Arten von Fehler in der Brennstoffzelle technisch einfach und besonders zuverlässig erkannt werden können. Beispielsweise kann zur Erkennung einer Unterversorgung der Brennstoffzelle mit Wasserstoff ein tiefer Ton mit einer Frequenz von ca. 5 Hz bis ca. 20 Hz, insbesondere ca. 15 Hz, verwendet werden, während bei einer Frequenz von ca. 25 Hz bis ca. 120 Hz eine Unterversorgung der Brennstoffzelle mit Sauerstoff erkannt werden kann. Insbesondere kann die erste Frequenz über einen Frequenzbereich kontinuierlich geändert werden (sogenannter frequency sweep). Denkbar ist auch, dass mehrere Frequenzpunkte oder Frequenzbereiche, z. B. vier vorgegebene Frequenzen oder Frequenzbereiche, von der Überprüfungsvorrichtung bzw. von dem Steuergerät nacheinander angesteuert bzw. angefahren werden (d.h. das Wechselstromsignal weist jeweils die entsprechende Frequenz auf), wobei jede der Frequenzen zur Erkennung einer Art von Fehler (zu viel Feuchtigkeit, zu wenig Feuchtigkeit, zu wenig Wasserstoff oder zu wenig Sauerstoff) dient.According to one embodiment of the checking device, the signal generating device is designed such that the first frequency can be changed while the alternating current signal is applied to the fuel cell. The advantage here is that different types of faults in the fuel cell can be recognized in a technically simple and particularly reliable manner by means of the checking device. For example, a low tone with a frequency of approx. 5 Hz to approx. 20 Hz, in particular approx. 15 Hz, can be used to detect an undersupply of the fuel cell with hydrogen, while at a frequency of approx. 25 Hz to approx. 120 Hz an undersupply of the fuel cell with oxygen can be detected. In particular, the first frequency can be changed continuously over a frequency range (so-called frequency sweep). It is also conceivable that several frequency points or frequency ranges, e.g. B. four predetermined frequencies or frequency ranges, are controlled or approached one after the other by the checking device or by the control unit (ie the alternating current signal has the corresponding frequency), each of the frequencies for the detection of a type of error (too much moisture) little moisture, too little hydrogen or too little oxygen).

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.The technology disclosed here relates to a fuel cell system with at least one fuel cell. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles (e.g. passenger cars, motorcycles, commercial vehicles), in particular for providing the energy for at least one drive machine for locomotion of the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidizing agents into reaction products, producing electricity and heat in the process. The fuel cell comprises an anode and a cathode, which are separated by an ion-selective and ion-permeable separator, respectively. The anode is supplied with fuel. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode is supplied with oxidizing agent. Preferred oxidizing agents are, for example, air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). A cation-selective polymer electrolyte membrane is preferably used. Materials for such a membrane are, for example: Nafion®, Flemion® and Aciplex®.

Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.In addition to the at least one fuel cell, a fuel cell system comprises peripheral system components (BOP components) that can be used when operating the at least one fuel cell. As a rule, several fuel cells are combined to form a fuel cell stack.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie das Anlegen eines Wechselstromsignals an eine Brennstoffzelle. Wenn die Brennstoffzelle sich nicht mehr in einem Normalzustand (ausreichend aber nicht zu hohe Feuchtigkeit, genügend Sauerstoff, genügend Wasserstoff) befindet, hängt die Spannung nicht mehr linear von dem Strom ab. Hierdurch werden harmonische Wellen bzw. Obertöne erzeugt, die über einen Lautsprecher vom Menschen akustisch wahrgenommen werden können, wodurch der Fehlerzustand bzw. Nicht-Normalzustand der Brennstoffzelle erkannt werden kann.In other words, the technology disclosed herein relates to the application of an AC signal to a fuel cell. If the fuel cell is no longer in a normal state (sufficient but not too high humidity, sufficient oxygen, sufficient hydrogen), the voltage no longer depends linearly on the current. In this way, harmonic waves or overtones are generated which can be perceived acoustically by humans via a loudspeaker, whereby the fault condition or abnormal condition of the fuel cell can be recognized.

Das akustische Signal basiert auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle, was insbesondere bedeuten kann, dass das Spannungssignal der Brennstoffzelle direkt oder indirekt (verstärkt, frequenzverschoben, komprimiert etc.) an den Lautsprecher angelegt wird.The acoustic signal is based on the voltage signal from the fuel cell, which can mean in particular that the voltage signal from the fuel cell is applied directly or indirectly (amplified, frequency-shifted, compressed, etc.) to the loudspeaker.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Überprüfungsvorrichtung gemäß der hier offenbarten Technologie; und
  • 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Überprüfungsvorrichtung gemäß der hier offenbarten Technologie.
The technology disclosed here will now be explained with reference to the figures. Show it:
  • 1 a schematic view of a first embodiment of a checking device according to the technology disclosed here; and
  • 2 a schematic view of a second embodiment of a checking device according to the technology disclosed here.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Überprüfungsvorrichtung 10 gemäß der hier offenbarten Technologie. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a checking device 10 according to the technology disclosed herein.

Die Überprüfungsvorrichtung 10 ist zum akustischen Prüfen bzw. Überprüfen bzw. Testen einer Brennstoffzelle 20 ausgebildet. Die Überprüfungsvorrichtung 10 weist eine Signalerzeugungsvorrichtung 30, die mit der Brennstoffzelle 20 verbunden ist. Zudem weist die Überprüfungsvorrichtung 10 einen Filter 40, eine Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50, einen Verstärker 60 und einen Lautsprecher 70 auf. Der Filter 40, die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 und der Verstärker 60 sind optional. Zudem ist die Brennstoffzelle 20 mit einer Last 25 verbunden.The verification device 10 is for acoustic checking or checking or testing of a fuel cell 20th educated. The verification device 10 has a signal generating device 30th that came with the fuel cell 20th connected is. In addition, the checking device 10 a filter 40 , a transposition device / compression device 50 , an amplifier 60 and a speaker 70 on. The filter 40 , the transposition device / compression device 50 and the amplifier 60 are optional. In addition, the fuel cell is 20th with a load 25th connected.

Der Filter 40 ist zwischen der Brennstoffzelle 20 und dem Lautsprecher 70 angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden. Zwischen dem Filter 40 und dem Lautsprecher 70 ist der Filter 40 und die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 angeordnet und jeweils mit dem Filter 40 und dem Lautsprecher 70 elektrisch verbunden.The filter 40 is between the fuel cell 20th and the speaker 70 arranged and electrically connected to these. Between the filter 40 and the speaker 70 is the filter 40 and the transposition / compression device 50 arranged and each with the filter 40 and the speaker 70 electrically connected.

Die Signalerzeugungsvorrichtung 30 legt ein Wechselstromsignal mit einer ersten Frequenz an die Brennstoffzelle 20 an. Dies kann z.B. durch einen Potentiostaten oder eine Zusatzlast geschehen, deren Anregungsstrom periodisch, z.B. sinusförmig, verändert wird. Denkbar ist auch, dass die (Haupt-)Last 25 selbst den Stromverbrauch periodisch ändert, so dass die Last 25 die Signalerzeugungsvorrichtung 30 ist.The signal generating device 30th applies an AC signal at a first frequency to the fuel cell 20th at. This can be done, for example, by a potentiostat or an additional load, the excitation current of which is changed periodically, for example sinusoidally. It is also conceivable that the (main) load 25th itself the power consumption changes periodically, so the load 25th the signal generating device 30th is.

Die Größe des Wechselstromsignals beträgt typischerweise maximal 10%, z.B. 5%, des Werts des Gleichstroms, der von der Last 25 verbraucht wird.The magnitude of the AC signal is typically a maximum of 10%, for example 5%, of the value of the DC current drawn from the load 25th is consumed.

Wenn sich die Brennstoffzelle 20 in einem Normalzustand befindet, d.h. die Brennstoffzelle 20 ist nicht zu feucht, nicht zu trocken, hat genügend Sauerstoff und genügend Wasserstoff, verläuft die Spannung der Brennstoffzelle 20 linear zum Strom der Brennstoffzelle 20. Somit verläuft die Spannung der Brennstoffzelle 20 gleichartig wie das Wechselstromsignal, das an der Brennstoffzelle 20 anliegt. Bei einem sinusförmigen Wechselstromsignal mit einer ersten Frequenz verläuft die Spannung ebenfalls sinusförmig mit der ersten Frequenz.When the fuel cell 20th is in a normal state, that is, the fuel cell 20th If the fuel cell is not too moist, not too dry, has enough oxygen and enough hydrogen, the voltage of the fuel cell runs 20th linear to the current of the fuel cell 20th . Thus the voltage of the fuel cell runs 20th similar to the alternating current signal that is sent to the fuel cell 20th is applied. In the case of a sinusoidal alternating current signal with a first frequency, the voltage also runs sinusoidally with the first frequency.

Wenn sich die Brennstoffzelle 20 nicht in einem Normalzustand, sondern in einem Fehlerzustand, befindet, d.h. die Brennstoffzelle 20 ist zu feucht, zu trocken, hat nicht genügend Sauerstoff und/oder nicht genügend Wasserstoff, hängt der Strom nicht linear von der Spannung der Frequenz ab. Bei einem sinusförmigen Wechselstromsignal mit einer ersten Frequenz verläuft die Spannung nicht rein mit der ersten Frequenz, sondern es entstehen harmonische Schwingungen der 1. Ordnung, der 2. Ordnung, der 3. Ordnung usw.When the fuel cell 20th is not in a normal state, but in an error state, ie the fuel cell 20th If it is too humid, too dry, does not have enough oxygen and / or not enough hydrogen, the current does not depend linearly on the voltage of the frequency. In the case of a sinusoidal alternating current signal with a first frequency, the voltage does not run purely with the first frequency, but harmonic oscillations of the 1st order, the 2nd order, the 3rd order etc.

Das Spannungssignal bzw. der Wechselstromanteil des Spannungssignals der Brennstoffzelle 20 kann durch einen Filter 40 geleitet werden. Ein Equalizer kann z.B. mehrere Filter umfassen. Der Filter 40 filtert die erste Frequenz des Wechselstromsignals aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle 20 heraus. Anschließend kann das Spannungssignal mittels einer Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 transponiert bzw. frequenzverschoben und/oder komprimiert werden. Nachfolgend kann das Spannungssignal durch einen Verstärker 60 verstärkt werden, bevor das Spannungssignal der Brennstoffzelle 20 mittels des Lautsprechers 70 ausgegeben wird.The voltage signal or the alternating current component of the voltage signal of the fuel cell 20th can through a filter 40 be directed. An equalizer can, for example, comprise several filters. The filter 40 filters the first frequency of the AC signal from the voltage signal of the fuel cell 20th out. The voltage signal can then be transmitted by means of a transposition device / compression device 50 be transposed or shifted in frequency and / or compressed. The voltage signal can then be passed through an amplifier 60 be amplified before the voltage signal of the fuel cell 20th by means of the loudspeaker 70 is issued.

Der Lautsprecher 70 ist mit der Brennstoffzelle 20 signalverbindbar. Dies kann auch kabellos, z.B. via Bluetooth, durchgeführt werden. Der Lautsprecher 70 kann mit der Brennstoffzelle 20 signalverbunden sein, d.h. dass der Lautsprecher 70 über ein oder mehrere Kabel mit der Brennstoffzelle 20 elektrisch verbunden ist. Zwischen dem Lautsprecher 70 und der Brennstoffzelle 20 können wie beschrieben weitere Vorrichtungen im Signalpfad, z.B. ein Filter 40, ein Equalizer, ein Verstärker 60, eine Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50, angeordnet sein.The speaker 70 is with the fuel cell 20th signal connectable. This can also be done wirelessly, e.g. via Bluetooth. The speaker 70 can with the fuel cell 20th be connected to the signal, ie that the loudspeaker 70 via one or more cables to the fuel cell 20th is electrically connected. Between the loudspeaker 70 and the fuel cell 20th can, as described, other devices in the signal path, e.g. a filter 40 , an equalizer, an amplifier 60 , a transposition device / compression device 50 , be arranged.

Wenn der Filter 40 die erste Frequenz aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle 20 herausfiltert, ist im Normalzustand der Brennstoffzelle 20 kein Ton bzw. Geräusch aus dem Lautsprecher 70 zu hören. Wenn der Filter 40 die erste Frequenz nicht herausfiltert, so ist im Normalzustand der Brennstoffzelle 20 ein einzelner Ton der ersten Frequenz zu hören. Wenn das Wechselstromsignal sinusförmig ist, ist der Ton auch sinusförmig.When the filter 40 the first frequency from the voltage signal of the fuel cell 20th filters out is in the normal state of the fuel cell 20th no sound or noise from the speaker 70 to listen. When the filter 40 does not filter out the first frequency, the fuel cell is in the normal state 20th hearing a single tone of the first frequency. If the AC signal is sinusoidal, the tone will also be sinusoidal.

Falls ein Fehlzustand der Brennstoffzelle 20 vorliegt, d.h. beispielsweise ist die Brennstoffzelle 20 zu trocken oder zu feucht oder die Brennstoffzelle 20 erhält nicht ausreichend Sauerstoff oder Wasserstoff, werden harmonische Schwingungen durch das Wechselstromsignal angeregt, da der Strom der Brennstoffzelle 20 nicht-linear von der Spannung der Brennstoffzelle 20 bzw. umgekehrt abhängig ist. Die Frequenzen der Harmonischen bzw. harmonischen Schwingungen bzw. Oberschwingungen betragen ganzzahlige Vielfache der ersten Frequenz. Die harmonischen Schwingungen sind mittels des Lautsprechers 70 durch den Prüfer bzw. Menschen hörbar.In case of a malfunction of the fuel cell 20th is present, that is, for example, is the fuel cell 20th too dry or too humid or the fuel cell 20th does not receive enough oxygen or hydrogen, harmonic oscillations are excited by the alternating current signal, as the current of the fuel cell 20th non-linearly from the voltage of the fuel cell 20th or vice versa is dependent. The frequencies of the harmonics or harmonic oscillations or harmonics are integral multiples of the first frequency. The harmonic vibrations are by means of the loudspeaker 70 audible by the examiner or human.

Wenn die erste Frequenz durch den Filter 40 nicht herausgefiltert wurde, sind nun mehrere Töne hörbar. Wenn die erste Frequenz durch den Filter 40 herausgefiltert wurde, ist nun erstmals ein Ton bzw. sind nun erstmals mehrere Töne hörbar.When the first frequency through the filter 40 has not been filtered out, several tones can now be heard. When the first frequency through the filter 40 has been filtered out, is now for the first time a tone or are now for the first time several tones audible.

Es ist möglich, dass analog zu Obertönen bei Musikinstrumenten die Obertöne der Brennstoffzelle (abhängig von der Anregungsfrequenz) nicht mehr als einzelne Töne wahrgenommen werden sondern als Änderung der Klangfarbe des Tons. Also vernimmt der Hörer bzw. Prüfer der Brennstoffzelle, dass die Tonhöhe an sich gleich bleibt aber der Ton nun anders klingt (beispielsweise der gleiche Ton gespielt auf einem Klavier und einer Trompete - gleiche Tonhöhe aber andere Klangfarbe).It is possible that, analogous to overtones in musical instruments, the overtones of the fuel cell (depending on the excitation frequency) are no longer perceived as individual tones but as a change in the timbre of the tone. So the listener or tester of the fuel cell hears that the pitch itself remains the same but the tone now sounds different (for example the same tone played on a piano and a trumpet - the same pitch but different timbre).

Anhand der Frequenz des Tons kann der Prüfer die Art des Fehlzustands feststellen.Based on the frequency of the tone, the examiner can determine the nature of the fault.

Die erste Frequenz des Wechselstromsignals kann über die Zeit variiert bzw. verändert werden. Beispielsweise kann die erste Frequenz kontinuierlich oder schrittweise über einen Frequenzbereich verändert werden. Dies kann wiederholt durchgeführt werden.The first frequency of the alternating current signal can be varied or changed over time. For example, the first frequency can be changed continuously or in steps over a frequency range. This can be done repeatedly.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass eine bestimmte Anzahl von Frequenzen durch das Wechselstromsignal angefahren wird, d.h. die erste Frequenz wird sprungweise auf unterschiedliche Frequenzen eingestellt.Another possibility is that a certain number of frequencies are approached by the alternating current signal, i.e. the first frequency is set step by step to different frequencies.

Durch die unterschiedlichen Frequenzen des Wechselstromsignals können unterschiedliche Arten von Fehlern bzw. Fehlzuständen der Brennstoffzelle 20 identifiziert werden. So kann z.B. ein Mangel an Wasserstoff bei einer ersten Frequenz von ca. 5 Hz bis ca. 20 Hz, beispielsweise ca. 15 Hz, als Wechselstromsignal detektiert werden. Ein Mangel an Sauerstoff kann z.B. bei einer Frequenz von ca. 25 Hz bis ca. 120 Hz des Wechselstromsignals detektiert werden. Ein Mangel an Wasserstoff kann z.B. bei einer Frequenz von ca. 5 bis ca. 15 Hz des Wechselstromsignals detektiert werden. Eine zu hohe Feuchte an der Kathode der Brennstoffzelle führt ebenfalls zu Harmonischen der Wechselstromfrequenzen zwischen 25 und 120 Hz. Aufgrund von Kondensation ergibt sich hier jedoch ein verändertes rhythmisches Signal wodurch die Flutung auf der Kathode von einem Mangel an Sauerstoff unterschieden werden kann. Eine zu hohe Feuchte an der Anode kann simultan zu einer zu hohen Feuchte an der Kathode bei einem Frequenzbereich von ca. 5 Hz bis ca. 15 Hz akustisch erkannt werden.The different frequencies of the alternating current signal can cause different types of errors or fault states in the fuel cell 20th be identified. For example, a lack of hydrogen can be detected as an alternating current signal at a first frequency of approx. 5 Hz to approx. 20 Hz, for example approx. 15 Hz. A lack of oxygen can be detected, for example, at a frequency of approx. 25 Hz to approx. 120 Hz of the alternating current signal. A lack of hydrogen can be detected, for example, at a frequency of approx. 5 to approx. 15 Hz of the alternating current signal. Excessive humidity at the cathode of the fuel cell also leads to harmonics of the alternating current frequencies between 25 and 120 Hz. Due to condensation, however, there is a changed rhythmic signal, which means that the flooding on the cathode can be distinguished from a lack of oxygen. Excessive humidity at the anode can be recognized acoustically at the same time as excessively high humidity at the cathode in a frequency range of approx. 5 Hz to approx. 15 Hz.

Der Filter 40 kann dazu verwendet werden alle Frequenzen abgesehen der aussagekräftigen harmonischen Frequenzen herauszufiltern. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass der Prüfer keinen Dauerton hört und, dass Störfaktoren wie beispielsweise die Frequenz des elektrischen Netzes, elektrische Bauteil (z.B. drehende Motoren mit einer bestimmten Frequenz) keinen Quereinfluss auf das akustische Signal ausüben können. In diesem Verfahren können nur Töne mit definierten Frequenzen auftreten, was das Signal zuverlässiger macht.The filter 40 can be used to filter out all frequencies apart from the significant harmonic frequencies. This method offers the advantage that the tester does not hear a continuous tone and that interference factors such as the frequency of the electrical network, electrical components (e.g. rotating motors with a certain frequency) cannot influence the acoustic signal. In this process, only tones with defined frequencies can occur, which makes the signal more reliable.

Die Signalerzeugungsvorrichtung 30 kann ein Wavelet, in welcher mehrere Frequenzen zwischen 5 Hz und 120 Hz enthalten sind, als Anregungsstrom erzeugen. Dies erlaubt dem Prüfer zeitlich simultan nach mehreren Fehlern zu suchen.The signal generating device 30th can generate a wavelet containing several frequencies between 5 Hz and 120 Hz as an excitation current. This allows the examiner to search for several errors simultaneously.

Die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 kann das Spannungssignal der Brennstoffzelle 20 frequenzverschieben. Insbesondere kann die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 unterschiedliche Frequenzbereiche unterschiedlich bzw. unterschiedlich stark frequenzverschieben. So können die unterschiedlichen angefahrenen Frequenzen des Wechselstromsignals und die dadurch angeregten harmonischen Wellen stärker voneinander getrennt werden. Hierdurch kann der Prüfer bzw. Tester der Brennstoffzelle 20 unterschiedliche Fehlerzustände besonders gut voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann jeweils eine Frequenz, die der doppelten Frequenz der eingestellten Frequenz des Wechselstromsignals entspricht, besonders hervorgehoben werden oder derart verschoben werden, dass die vier verschiedenen Frequenzen, auf die die erste Frequenz eingestellt wird, stark bzw. erheblich voneinander (z.B. mehr als ca. 1 MHz) voneinander getrennt sind. Beispielsweise erzeugt eine Art Fehlerzustand somit ein Bassgeräusch, während eine andere Art Fehlerzustand einen hohen Piepston erzeugt.The transposition device / compression device 50 can be the voltage signal of the fuel cell 20th frequency shift. In particular, the transposition device / compression device 50 Shift the frequency of different frequency ranges differently or to different degrees. In this way, the different frequencies used by the alternating current signal and the harmonic waves excited thereby can be separated from one another more strongly. This allows the tester or tester of the fuel cell 20th differentiate between different error states particularly well. For example, a frequency that corresponds to twice the frequency of the set frequency of the alternating current signal can be particularly emphasized or shifted in such a way that the four different frequencies to which the first frequency is set are strongly or significantly different from one another (e.g. more than approx. 1 MHz) are separated from each other. For example, one type of error condition thus produces a bass noise, while another type of error condition produces a high-pitched beep.

Die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 kann das (ggf. gefilterte) Spannungssignal komprimieren. Hierdurch werden leise Töne bzw. Töne mit geringer Amplitude für den Menschen besser bzw. deutlicher hörbar.The transposition device / compression device 50 can compress the (possibly filtered) voltage signal. As a result, quiet tones or tones with a low amplitude are better or more clearly audible for humans.

Die Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 kann insbesondere für den Menschen aufgrund der Frequenz nicht (z.B. unterhalb von ca. 10 Hz) oder kaum hörbare Töne (z.B. im Bereich von ca. 10 Hz bis ca. 20 Hz) in Frequenzbereiche bzw. zu Frequenzen verschieben, die für Menschen hörbar oder besonders gut hörbar sind (z.B. in den Bereich zwischen 30 Hz und 15 MHz).The transposition device / compression device 50 can shift tones that are not audible (e.g. below approx. 10 Hz) or barely audible tones (e.g. in the range of approx. 10 Hz to approx. 20 Hz) into frequency ranges or to frequencies that are audible or audible for humans due to the frequency are particularly audible (e.g. in the range between 30 Hz and 15 MHz).

Die vom Lautsprecher 70 ausgegebenen Töne bzw. Geräusche werden nicht durch eine spezifische Tonerzeugungsvorrichtung erzeugt, sondern der Ton bzw. die Töne, die hörbar sind, werden direkt bzw. unmittelbar von der Brennstoffzelle 20 selbst aufgrund der Anregung durch das Wechselstromsignal erzeugt.The one from the speaker 70 Output tones or noises are not generated by a specific tone generating device, but the tone or tones that are audible are generated directly from the fuel cell 20th itself generated due to the excitation by the AC signal.

Bei der nachfolgenden Beschreibung des in 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zum in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.In the following description of the in 2 The alternative exemplary embodiment shown are used for features that are different in comparison to the in 1 The first exemplary embodiment illustrated are identical and / or at least comparable in their design and / or mode of operation, the same reference numerals are used. Unless these are explained again in detail, their design and / or mode of action corresponds to the design and / or mode of action of the features already described above.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Überprüfungsvorrichtung 10 gemäß der hier offenbarten Technologie. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das zweite Ausführungsbeispiel keinen Filter 40 und keine Transpositionsvorrichtung/Kompressionsvorrichtung 50 aufweist. 2 shows a schematic view of a second embodiment of a checking device 10 according to the technology disclosed herein. The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the second exemplary embodiment does not have a filter 40 and no transposition / compression device 50 having.

Das Spannungssignal der Brennstoffzelle 20 gelangt hierbei direkt bzw. unmittelbar zu dem Verstärker 60 und von dem Verstärker 60 zu dem Lautsprecher 70, der das Spannungssignal als hörbaren Ton bzw. hörbare Töne ausgibt.The voltage signal from the fuel cell 20th reaches the amplifier directly or immediately 60 and from the amplifier 60 to the speaker 70 that outputs the voltage signal as an audible tone or tones.

Auch eine Morlet-Transformation des Spannungssignals der Brennstoffzelle zum Erzeugen eines Signals, das an den Lautsprecher abgegeben wird, ist möglich.A Morlet transformation of the voltage signal from the fuel cell to generate a signal that is output to the loudspeaker is also possible.

Die Signalverbindung zwischen der Brennstoffzelle 20 und dem Lautsprecher 70 kann auch drahtlos z.B. via Bluetooth®, erfolgen.The signal connection between the fuel cell 20th and the speaker 70 can also be done wirelessly, for example via Bluetooth ® .

Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. die/eine Brennstoffzelle 20, der/ein Verstärker 60, der/ein Lautsprecher 70, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. die mindestens eine Brennstoffzelle 20, der mindestens eine Verstärker 60, der mindestens eine Lautsprecher 70, etc.).For reasons of legibility, the expression “at least one” has been partially omitted for the sake of simplicity. If a feature of the technology disclosed here is described in the singular or indefinitely (e.g. the / a fuel cell 20th , the / an amplifier 60 , the / a loudspeaker 70 , etc.) at the same time their majority should also be disclosed (e.g. the at least one fuel cell 20th who have at least one amplifier 60 that has at least one speaker 70 , Etc.).

Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).The term “essentially” (eg “essentially vertical axis”) in the context of the technology disclosed here includes the exact property or the exact value (e.g. “vertical axis”) as well as deviations that are insignificant for the function of the property / value (eg “tolerable deviation from the vertical axis”).

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
ÜberprüfungsvorrichtungVerification device
2020th
BrennstoffzelleFuel cell
2525th
Lastload
3030th
SignalerzeugungsvorrichtungSignal generating device
4040
Filterfilter
5050
Transpositionsvorrichtung/KompressionsvorrichtungTransposition device / compression device
6060
Verstärkeramplifier
7070
Lautsprecherspeaker

Claims (11)

Verfahren zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anlegen eines Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz an die Brennstoffzelle (20); und Ausgeben eines akustischen Signals basierend auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle (20), das durch die Brennstoffzelle (20) während des Anlegens des Wechselstromsignals erzeugt wird.A method for acoustically checking a fuel cell (20), the method comprising the following steps: Applying an AC signal at a first frequency to the fuel cell (20); and Outputting an acoustic signal based on the voltage signal of the fuel cell (20) generated by the fuel cell (20) during application of the AC signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Amplitude des Wechselstromsignals maximal 10%, insbesondere ca. 5%, des Werts des Gleichstromsignals, das durch die Brennstoffzelle (20) erzeugt wird, entspricht.Procedure according to Claim 1 , wherein the amplitude of the alternating current signal corresponds to a maximum of 10%, in particular approx. 5%, of the value of the direct current signal which is generated by the fuel cell (20). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner folgenden Schritt umfassend: Herausfiltern der ersten Frequenz aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle (20).Procedure according to Claim 1 or 2 , further comprising the following step: filtering out the first frequency from the voltage signal of the fuel cell (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungssignal der Brennstoffzelle (20) zum Erzeugen des akustischen Signals verstärkt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the voltage signal of the fuel cell (20) is amplified in order to generate the acoustic signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Frequenz des Wechselstromsignals über die Zeit geändert wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the first frequency of the AC signal is changed over time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wechselstromsignal ein Wavelet umfassend mehrere verschiedene Frequenzen, insbesondere im Bereich von ca. 5 Hz bis ca. 120 Hz, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the alternating current signal has a wavelet comprising several different frequencies, in particular in the range from approx. 5 Hz to approx. 120 Hz. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungssignal der Brennstoffzelle (20) zum Erzeugen des akustischen Signals frequenzverschoben und/oder komprimiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the voltage signal of the fuel cell (20) is shifted in frequency and / or compressed in order to generate the acoustic signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unterschiedliche Frequenzbereiche des Spannungssignals unterschiedlich frequenzverschoben werden.Method according to one of the preceding claims, wherein different frequency ranges of the voltage signal can be shifted in frequency differently. Überprüfungsvorrichtung (10) zum akustischen Überprüfen einer Brennstoffzelle (20), wobei das Überprüfungssystem folgendes umfasst: eine Signalerzeugungsvorrichtung (30) zum Erzeugen eines Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz, wobei die Signalerzeugungsvorrichtung (30) zum Anlegen des Wechselstromsignals an die Brennstoffzelle (20) mit der Brennstoffzelle (20) elektrisch verbunden ist, und einen Lautsprecher (70) zum Erzeugen eines akustischen Signals basierend auf dem Spannungssignal der Brennstoffzelle (20), das durch die Brennstoffzelle (20) während des Anlegens des Wechselstromsignals erzeugt wird, wobei der Lautsprecher (70) zum Signalverbinden mit der Brennstoffzelle (30) ausgebildet ist, insbesondere der Lautsprecher (70) mit der Brennstoffzelle (70) signalverbunden ist.Checking device (10) for acoustically checking a fuel cell (20), the checking system comprising the following: a signal generating device (30) for generating an alternating current signal with a first frequency, the signal generating device (30) being electrically connected to the fuel cell (20) for applying the alternating current signal to the fuel cell (20), and a loudspeaker (70) for generating an acoustic signal based on the voltage signal of the fuel cell (20) generated by the fuel cell (20) during application of the alternating current signal, wherein the loudspeaker (70) is designed for signal connection to the fuel cell (30), in particular the loudspeaker (70) is signal-connected to the fuel cell (70). Überprüfungsvorrichtung (10) nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Filter (40) zum Herausfiltern der ersten Frequenz aus dem Spannungssignal der Brennstoffzelle (20).Checking device (10) according to Claim 9 , further comprising a filter (40) for filtering out the first frequency from the voltage signal of the fuel cell (20). Überprüfungsvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Signalerzeugungsvorrichtung (30) derart ausgebildet ist, dass die erste Frequenz veränderbar ist, während das Wechselstromsignal an der Brennstoffzelle (20) anliegt.Checking device (10) according to Claim 9 or 10 , wherein the signal generating device (30) is designed such that the first frequency can be changed while the alternating current signal is applied to the fuel cell (20).
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