DE102021204515A1

DE102021204515A1 - Verdichteranordnung für ein Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102021204515A1
Application number: DE102021204515.4A
Authority: DE
Inventors: Raphael Zwick
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10
Also published as: CN117223135A; US20240097167A1; EP4334991A1; WO2022233819A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung (100, 100') für ein Brennstoffzellensystem (1, 1'), insbesondere für ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem, mit wenigstens einer Verdichterstufe (105, 109, 117), welche dazu eingerichtet ist, einen Luft-Massenstrom (M.) anzusaugen, zu verdichten und den verdichteten Massenstrom (M.) abzugeben, einer Verdichtersteuerung (113), welche dazu eingerichtet ist, die Verdichterstufe (105, 109, 117) anzusteuern, und welche dazu eingerichtet ist, signalleitend mit einer Brennstoffzellensteuerung (3) verbunden zu werden und von der Brennstoffzellensteuerung (3) Steuerbefehle in Form eines oder mehrerer Führungsgrößensignale zu empfangen.Es wird vorgeschlagen, dass das Führungsgrößensignal ein Massenstrom-Sollwertsignal (M.s) umfasst, die Verdichteranordnung (100, 100') eine Sensoranordnung mit einem Massenstromsensor (115) zur Erfassung des Luft-Massenstroms (M.) als Regelgröße aufweist, und dass die Verdichtersteuerung (113) signalleitend mit der Sensoranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Regelgröße und der Führungsgröße ein Ansteuerungssignal (S) für die Verdichterstufe (105, 109, 117) zu erzeugen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem, mit wenigstens einer Verdichterstufe, welche dazu eingerichtet ist, einen Luft-Massenstrom anzusaugen, zu verdichten und den verdichteten Luft-Massenstrom als Reaktantenzufuhr abzugeben, und einer Verdichtersteuerung, welche dazu eingerichtet ist, die Verdichterstufe anzusteuern, und welche dazu eingerichtet ist, signalleitend mit einer Brennstoffzellensteuerung verbunden zu werden und von der Brennstoffzellensteuerung Steuerbefehle zu empfangen.
Verdichteranordnungen der vorstehend bezeichneten Art sind allgemein bekannt. Die bekannten Verdichteranordnungen weisen einstufige oder mehrstufige Verdichter auf, welche dazu dienen, einem Brennstoffzellensystem kathodenseitig ein sauerstoffhaltiges Stoffgemisch zuzuführen, zumeist in Form von druckbeaufschlagter Luft. Dem Brennstoffzellensystem wird anodenseitig Wasserstoff zugeführt. Damit eine kontrollierte Reaktion abläuft, ist eine Überwachung und Steuerung der Reaktionsbedingungen und der zugeführten Reaktantenmengen erforderlich, also der Stoffmengen des zugeführten Sauerstoffs und des zugeführten Wasserstoffs. Diese Aufgabe wird üblicherweise von der Brennstoffzellensteuerung wahrgenommen.
In den bekannten Systemen findet eine Kommunikation zwischen der Brennstoffzellensteuerung und der mit dem Brennstoffzellensystem wirkverbundenen Verdichteranordnung dergestalt statt, dass die Brennstoffzellensteuerung von einem dezentral im System angeordneten Sensor Messsignale empfängt, die repräsentativ für die dem Brennstoffzellensystem zugeführte Luft- bzw. Sauerstoffmenge sind. Stellt die Brennstoffzellensteuerung anhand der Sensormesswerte fest, dass die ihr zugeführte Menge an Luft bzw. Sauerstoff zu gering ist, sendet sie einen Steuerbefehl an die Verdichteranordnung, um die Verdichterleistung anzupassen, etwa mittels Erhöhung der Drehzahl der Verdichterstufen. Sofern die Brennstoffzellensteuerung eine Regelung durchführt, erfolgt die Signalrückführung hierbei zu der Brennstoffzellensteuerung hin. Ähnlich wie bei Verbrennungskraftmotoren können die mit der Brennstoffzellensteuerung verbundenen Sensoren beispielsweise im Ansaugtrakt des Brennstoffzellensystems für die Sauerstoffzufuhr angeordnet sein.
Wenngleich die vorstehend beschriebenen Systeme im Allgemeinen zufriedenstellend funktionieren, besteht dennoch ein Bedarf an weiteren Verbesserungen. So besteht vor allem das Bestreben, die Eignung der Verdichteranordnung zur Systemintegration noch weiter zu verbessern.
Der Erfindung lag mithin die Aufgabe zugrunde, eine Verdichteranordnung anzugeben, die eine verbesserte System integration ermöglicht.
Die Erfindung schlägt bei einer Verdichteranordnung der eingangs bezeichneten Art vor, dass die Steuerbefehle ein für eine benötigte Reaktantenzufuhr repräsentatives Sollwertsignal als Führungsgröße umfassen, die Verdichteranordnung eine Sensoranordnung zur Erfassung einer Regelgröße aufweist, und dass die Verdichtersteuerung signalleitend mit der Sensoranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Regelgröße und der Führungsgröße ein Ansteuerungssignal für die Verdichterstufe zu erzeugen.
Die Erfindung setzt hierbei auf der Erkenntnis an, dass anstelle einer für die Verdichterleistung unmittelbar relevanten, aber abstrakten Steuergröße, wie etwa der angeforderten Drehzahl, mit der Erfindung ein Regelkonzept eingeführt wird, bei dem die Brennstoffzellensteuerung lediglich noch den von ihr für die Durchführung einer kontrollierten Reaktion in dem Brennstoffzellensystem benötigte Stoffmenge an zuzuführender Luft bei der Verdichteranordnung anfordern muss und von der Regelaufgabe entlastet wird. Weil die Verdichternaordnung signalleitend mit der Sensoranordnung verbunden ist, und die Sensoranordnung ein Systembestandteil der Verdichteranordnung ist, wird es möglich, unmittelbar mit der Verdichtersteuerung die Messwerte des der Sensoranordnung aufzunehmen. Dadurch, dass diese Aufgabe von der Brennstoffzellensteuerung in die Verdichtersteuerung verlagert wurde, wird es der Verdichtersteuerung zusätzlich ermöglicht, die Regelabweichung zwischen der Führungsgröße und der Regelgröße zu erfassen und die relevanten Komponenten der Verdichteranordnung, etwa die Verdichterstufe(n), so anzusteuern, dass die Regelabweichung eliminiert wird. Dies hat mehrere Vorteile: Zum einen wird die Systemträgheit in der Regelung der von der Verdichteranordnung gelieferten Reaktentenmenge reduziert, weil anstelle der Brennstoffzellensteuerung nun die Verdichtersteuerung unmittelbar und selbst die Regelung der Verdichterleistung vornehmen kann. Zum anderen ist zwischen der Brennstoffzellensteuerung und der Verdichtersteuerung eine verschlankte Kommunikation für das gleiche Regelziel möglich. Das Feedback der Signalrückrührung kann jetzt die Verdichtersteuerung übernehmen, und die Kommunikation zwischen Sensoranordnung und Verdichtersteuerung im Inneren der Verdichteranordnung kann über dezidierte Signalübertragungswege erfolgen, ohne die systemweiten Datenübertragungswege zu belegen, mit welchen üblicherweise die Verdichteranordnung und die Brennstoffzellensteuerung kommunizieren würden.
Sofern vorstehend und nachfolgend zur Beschreibung des von der Verdichteranordnung geförderten Stoffgemischs die Begriffe Luft, Sauerstoff und sauerstoffhaltiges Stoffgemisch verwendet werden, soll im Zusammenhang mit der Erfindung verstanden werden, dass diese Begriffe insoweit austauschbar sind, als dass die Verdichteranordnung gemäß der Erfindung dazu ausgebildet und geeignet ist, jene Stoffe bzw. Stoffgemische anzusaugen, zu verdichten, und in verdichteter Form als Reaktantenzufuhr abzugeben. Der Begriff Luft soll insbesondere als Sammelbegriff für Sauerstoff und sauerstoffhaltige Stoffgemische verstanden werden.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist das für die benötigte Reaktantenzufuhr repräsentative Sollwertsignal ein Massenstrom-Sollwertsignal, und die Sensoranordnung weist einen Massenstromsensor zur Erfassung des Luft-Massenstroms als Regelgröße auf. Die Verwendung des Luft-Massenstroms als Führungs- und Regelgröße ist für eine zuverlässige Bestimmung der zur Verfügung gestellten Reaktantenmenge vorteilhaft.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verdichteranordnung ein Verdichtergehäuse auf, in welches die wenigstens eine Verdichterstufe eingehaust ist, und die Sensoranordnung ist baulich in das Verdichtergehäuse integriert. Unter einer baulichen Integration wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Sensoranordnung teilweise oder vollständig innerhalb des Verdichtergehäuses angeordnet ist. Es ist hierbei ebenfalls unter baulicher Integration zu verstehen, wenn ein Teil der Oberfläche der Sensoranordnung zugleich ein Teil der Oberfläche des Verdichtergehäuses bildet. Die zur Messung relevanten Komponenten und die Datenschnittstellen der Sensoranordnung sollen erfindungsgemäß aber vollständig innerhalb des Verdichtergehäuses angeordnet sein, um einen optimalen Schutz der relevanten Systembestandteile der Sensoranordnung zu gewährleisten und zusätzliche eine gehäuseinterne Verkabelung zu ermöglichen, sofern keine drahtlosen Signalübertragungswege verwendet werden sollen. Die bauliche Integration der Sensoranordnung in das Verdichtergehäuse erhöht zwar die Konstruktionskomplexität des Verdichtergehäuses, kompensiert diesen zusätzlichen Aufwand aber dadurch, dass die Integrationsfähigkeit in komplexe Systeme für die Verdichteranordnung deutlich steigt. Der Umfang der notwendigen externen Verkabelung bzw. Signalübertragungsinstallation wird deutlich reduziert, weil die Kommunikation zwischen Sensoranordnung und Verdichtersteuerung bereits vorab konfiguriert und intern bewerkstelligt werden kann. Die Verdichteranordnung samt der Sensoranordnung bildet ein monolithisches System mit einer im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Anzahl mechanischer Schnittstellen und Datenschnittstellen zu anderen Systemkomponenten hin, insbesondere zur Brennstoffzelle hin.
Die vorstehend beschriebene bevorzugte Weiterbildung ist zugleich ein separater Erfindungsaspekt. Als separater Erfindungsaspekt wird also eine Verdichteranordnung für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem, vorgeschlagen, mit wenigstens einer Verdichterstufe, welche dazu eingerichtet ist, einen Luft-Massenstrom anzusaugen, zu verdichten und als Reaktantenzufuhr abzugeben, einer Verdichtersteuerung, welche dazu eingerichtet ist, die Verdichterstufen anzusteuern, wobei die Verdichteranordnung ein Verdichtergehäuse aufweist, in welches die Verdichterstufe eingehaust ist, und wobei die Sensoranordnung baulich in das Verdichtergehäuse integriert ist.
Die vorstehend sowie nachstehend beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der Verdichteranordnung gemäß des ersten Aspekts sind zugleich Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der Verdichteranordnung gemäß des zweiten Aspekts, weswegen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden und nachstehenden Abschnitte verwiesen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verdichtergehäuse einen Ansaugtrakt und einen Auslasstrakt auf, und der Massenstromsensor ist derart in das Verdichtergehäuse integriert, dass er den Massenstrom im Ansaugtrakt erfasst oder derart, dass er den Massenstrom im Auslasstrakt erfasst. Unter der Annahme, dass bei den für Brennstoffzellensysteme relevanten Betriebszuständen in der Verdichteranordnung keine Änderung des Aggregatzustands der durchströmenden Luft herbeigeführt wird, ist der den Verdichter durchströmende Massenstrom konstant. Deswegen besteht eine gewisse Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Messstelle innerhalb der Verdichteranordnung. Es hat sich als konstruktiv einfach herauskristallisiert, den Massenstrom innerhalb des Verdichtergehäuses im Ansaugtrakt oder im Auslasstrakt zu erfassen, weil von dort aus eine konstruktiv einfache Verkabelung mit kurzen Kabelwegen hin zur Verdichtersteuerung ermöglicht wird.
Die Erfindung betrifft nicht nur Verdichteranordnungen mit einstufigen Verdichtern, sondern auch mehrstufige Verdichteranordnungen. Dementsprechend weist die Verdichteranordnung in einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Verdichterstufen auf, wobei der Auslass einer Verdichterstufe mit dem Einlass einer stromabwärts benachbarten Verdichterstufe mittels eines Verbindungstraktes verbunden ist, und der Massenstromsensor vorzugsweise derart in das Verdichtergehäuse integriert ist, dass er den Massenstrom im Verbindungstrakt erfasst. Der Verbindungstrakt ist in bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise als Rohr- oder Schlauchleitung ausgebildet. Hierdurch wird eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Wahl der Messstelle im Verbindungstrakt für die Sensoranordnung geschaffen, was potentiell noch kürzere Signalwege - und damit reduzierten internen Verkabelungsaufwand - ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Führungsgrößensignale alternativ oder zusätzlich ein Druck-Sollwertsignal, und die Sensoranordnung weist einen Drucksensor zur Erfassung eines Drucks als Regelgröße auf. Weiter vorzugsweise weist die Verdichteranordnung eine Expanderstufe auf, wobei die Verdichterstufe einen Auslass in Verbindung mit einem kathodenseitigen Einlass einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems aufweist, und die Expanderstufe einen Einlass zur Verbindung mit einem kathodenseitigen Auslass der Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems aufweist, und der Drucksensor ist vorzugsweise derart in das Verdichtergehäuse integriert, dass er den Druck am Einlass der Expanderstufe erfasst. Bei Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Systems umfassend eine Verdichterstufe und eine Expanderstufe nach Art eines Turboladers, wie er bei traditionellen Mittelmotorkonzepten zum Einsatz kommen könnte, durchläuft die von der Verdichterstufe verdichtete Luft zunächst das Brennstoffzellensystem, wo sie im Stack im Rahmen der Brennstoffzellenreaktion ihre Reaktanten abgibt. Je stärker die Abgabe der Reaktanten ausfällt, desto weiter kann bei unverändertem zugeführten Massenstrom der Druck am kathodenseitigen Auslass der Brennstoffzelle fallen. Dementsprechend fällt auch der Druck am Einlass der Expanderstufe. Ist der Druck am Auslass des Brennstoffzellensystems bzw. am Einlass der Expanderstufe zu gering, und insbesondere zu nahe am Umgebungsdruck, kann dies ein Indiz für eine Reaktantenverarmung im Brennstoffzellensystem sein, was unerwünscht ist.
Vorzugsweise wird der Druck am Einlass der Expanderstufe als Führungsgröße erfasst, und die Verdichteranordnung wird derart angesteuert, dass ein von der Brennstoffzellensteuerung vorgegebener Druck-Sollwert im Betrieb nicht unterschritten wird. Hierzu ist die Verdichtersteuerung vorzugsweise signalleitend mit dem Drucksensor verbunden und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des Drucks als Regelgröße und des Druck-Sollwertsignals als Führungsgröße ein Ansteuerungssignal zu erzeugen. Das Ansteuerungssignal kann beispielsweise ein Ansteuerungssignal für die Verdichterstufe sein, um den angesaugten, verdichteten und abgegebenen Massenstrom zu erhöhen. Alternativ zu der Verwendung eines in die Verdichterstufe integrierten oder eines zwischen der Brennstoffzelle und der Verdichteranordnung angeordneten Drucksensors sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform vor, dass der Drucksensor in die Brennstoffzelle integriert ist. Der Drucksensor ist dann vorzugsweise entweder unmittelbar signalleitend mit der Verdichteranordnung verbunden, oder er ist signalleitend mit der Brennstoffzellensteuerung verbunden, und die Brennstoffzellensteuerung, die ihrerseits signalleitend mit der Verdichteranordnung verbunden ist, ist dazu eingerichtet, die vorstehend beschriebenen Drucksignale von dem Drucksensor zu empfangen und repräsentative Signale an die Verdichteranordnung weiterzuleiten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Verdichteranordnung indes ein Regelventil auf, das zur Einstellung des Drucks eingerichtet und mit dem Einlass der Expanderstufe wirkverbunden ist, und die Verdichtersteuerung ist signalleitend mit dem Regelventil verbunden und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des Drucks als Regelgröße und des Druck-Sollwertsignals als Führungsgröße ein Ansteuerungssignal für das Regelventil zu erzeugen. Der Drucksensor kann in das Regelventil integriert sein oder als separater Drucksensor ausgebildet sein. Mit dem Regelventil kann mittels der vorbezeichneten Regelung ein Staudruck erzeugt werden, der einer potentiellen Reaktantenverarmung innerhalb des Brennstoffzellensystems entgegenwirkt.
Das Regelventil muss nicht unmittelbar am Einlass der Expanderstufe angeschlossen sein, es kann, was den Regelzweck betrifft, auch extern zur Verdichteranordnung angeordnet sein, beispielsweise am Auslass des Brennstoffzellensystems. Eine bauliche Integration in die Verdichteranordnung erleichtert allerdings die Systemintegrationsfähigkeit der Verdichteranordnung insgesamt und erhöht mit Blick darauf, dass die Regelung des Regelventils auch von der Verdichtersteuerung übernommen werden kann, den Verkabelungsaufwand signifikant, wenn das Regelventil in das Verdichtergehäuse integriert ist, und das Regelventil und die Verdichtersteuerung mittels einer im Inneren des Gehäuses verlegten Verkabelung signalleitend verbunden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die wenigstens eine Verdichterstufe einen ölfreien Verdichter auf. Der ölfreie Verdichter ist vorzugsweise einer der folgenden Verdichtertypen: Radialverdichter, Axialverdichter, Rootsverdichter, Scrollverdichter. Die Verdichteranordnung kann, wie vorstehend beschrieben, auch eine mehrstufige Verdichteranordnung sein. In einem solchen Fall weist die Verdichteranordnung mehrere Verdichterstufen auf, die vorzugsweise jeweils einen ölfreien Verdichter aufweisen, wobei der ölfreie Verdichter vorzugsweise jeweils ausgewählt ist aus den vorstehend beschriebenen Verdichtertypen. Es können mehrere gleichartige Verdichtertypen oder unterschiedliche Verdichtertypen verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Verdichtersteuerung eine erste Datenschnittstelle zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle der Brennstoffzellensteuerung auf, und vorzugsweise eine zweite Datenschnittstelle zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle der Sensoranordnung, sowie einen Prozessor zur Verarbeitung der Steuerbefehle und Erzeugung der Ansteuerungssignale. Zumindest die Datenschnittstelle zur Brennstoffzellensteuerung hin ist vorzugsweise als Bus-Schnittstelle ausgebildet, etwa als CAN-Bus-Schnittstelle. Aufgrund der von der Verdichtersteuerung übernommenen Regelaufgaben ist die Buslast bei einem integrierten System im Vergleich reduziert, weil der Umfang der Kommunikation zwischen Brennstoffzellensteuerung und Verdichteranordnung über den Bus verringert werden kann.
Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf die Verdichteranordnung selbst beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem, mit einer Brennstoffzelle, welche einen kathodenseitigen Einlass (für Reaktanten, insb. einen Lufteinlass) aufweist, einer Brennstoffzellensteuerung, die dazu eingerichtet ist, die Brennstoffzelle zu steuern und zu überwachen, und einer Verdichteranordnung, die fluidleitend mit dem kathodenseitigen Einlass der Brennstoffzelle verbunden und zur Zufuhr von verdichteter Luft eingerichtet ist, und eine signalleitend mit der Brennstoffzellensteuerung verbundene Verdichtersteuerung aufweist.
Die Erfindung löst auch bei einem solchen Brennstoffzellensystem die eingangs bezeichnete Aufgabe, indem vorgeschlagen wird, dass die Verdichteranordnung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist.
Die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verdichteranordnung sind zugleich bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, weswegen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Vorzugsweise weist die Brennstoffstellensteuerung einen Prozessor zum Steuern der Brennstoffzelle auf, und ist mittels einer Datenschnittstelle signalleitend mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle der Verdichtersteuerung verbunden, vorzugsweise einer Bus-Schnittstelle, wie etwa einer CAN-Bus-Schnittstelle.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Steuerung einer Verdichteranordnung eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Fahrzeugbrennstoffzellensystems, und die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer Verdichteranordnung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:

- Empfangen, an einer Verdichtersteuerung der Verdichteranordnung, von Steuerbefehlen in Form eines oder mehrerer Führungsgrößensignale, vorzugsweise umfassend ein Massenstrom-Sollwertsignal und/oder ein Druck-Sollwertsignal, von einer Brennstoffzellensteuerung,
- Erfassen des Luft-Massenstroms als Regelgröße mittels einer signalleitend mit der Verdichtersteuerung verbundenen Sensoranordnung, und
- Erzeugen, mittels der Verdichtersteuerung, eines Ansteuerungssignals für die Verdichteranordnung in Abhängigkeit der Regelgröße und der Führungsgröße zum Ansaugen, Verdichten und Abgeben eines verdichteten Luft-Massenstroms.

Die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der weiter oben beschriebenen Verdichteranordnung und des weiter oben beschriebenen Brennstoffzellensystems sind zugleich Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Steuerung der Verdichteranordnung in einem Steuergerät implementiert sein. In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Steuergerät für eine Verdichteranordnung eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Fahrzeugbrennstoffzellensystems. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Steuergerät für eine Verdichteranordnung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen bzw. für ein Brennstoffzellensystem gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Das Steuergerät weist eine erste Datenschnittstelle zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle einer Brennstoffzellensteuerung auf, eine zweite Datenschnittstelle zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle einer Sensoranordnung der Verdichteranordnung, einen Datenspeicher, in dem ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hinterlegt ist, und einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, einen, mehrere oder sämtliche der Verfahrensschritte des Computerprogramms auszuführen.
Wiederum sind die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Verdichteranordnung, des vorstehend beschriebenen Brennstoffzellensystems, und des vorstehend beschriebenen Verfahrens zugleich Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des Steuergeräts und umgekehrt, sodass wiederum zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung eines Steuerverfahrens für die Brennstoffzellensysteme der beiden Ausführungsbeispiele, und
4 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts für das Verfahren gemäß 3.

1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1, insbesondere ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem. Das Brennstoffzellensystem 1 weist eine Verdichteranordnung 100 und eine Brennstoffzelle 200 auf. Die Brennstoffzelle 200 wird mittels einer Brennstoffzellensteuerung 3 gesteuert, die signalleitend mit der Brennstoffzelle 200 verbunden ist.
Der Brennstoffzelle 200 wird anodenseitig Wasserstoff zugeführt und kathodenseitig ein sauerstoffhaltiges Stoffgemisch, beispielsweise Luft. Die Brennstoffzelle 200 weist zur Zufuhr des sauerstoffhaltigen Stoffgemischs einen Einlass 201 auf.
Um eine ausreichende Menge des sauerstoffhaltigen Gemischs zuführen zu können, weist das Brennstoffzellensystem 1 die Verdichteranordnung 100 auf. Die Verdichteranordnung 100 weist ein Verdichtergehäuse 101 auf. Am Verdichtergehäuse 101 ist ein Ansaugtrakt 103 ausgebildet, über den Luft von einer ersten Verdichterstufe 105 angesaugt werden kann. Die erste Verdichterstufe 105 ist beispielsweise als Radialverdichter ausgebildet. Ein Auslass 106 der ersten Verdichterstufe 105 ist über einen Verbindungstrakt 107, beispielsweise ausgebildet als Verbindungsrohr, mit einem Einlass 108 einer zweiten Verdichterstufe 109 fluidleitend verbunden. Die zweite Verdichterstufe 109 ist vorzugsweise ebenfalls als Radialverdichter ausgebildet. Die erste Verdichterstufe 105 und die zweite Verdichterstufe 109 verdichten sukzessive das angesaugte sauerstoffhaltige Stoffgemisch, beispielsweise Luft (im Folgenden einfach: Luft), und geben einen verdichteten Luft-Massenstrom bei einem Druck p₂ über einen Auslasstrakt 111 in Richtung der Brennstoffzelle 200 ab, wobei der Druck p₂ aufgrund der Verdichtung höher ist als ein Eingangsdruck p₁ am Ansaugtrakt 103. Der Massenstrom m ist bei konstanten Betriebsbedingungen der Verdichteranordnung 100 ebenfalls konstant.
Der Bedarf an Sauerstoff an der Kathodenseite der Brennstoffzelle 200 kann abhängig von den übrigen Reaktionsparametern des Brennstoffzellensystems 1 variieren. Zur Überwachung der Reaktionsparameter ist die Brennstoffzellensteuerung 3 zuständig und weist einen dafür eingerichteten Prozessor 5 auf. In Situationen, in denen die Brennstoffzellensteuerung 3 eine Anpassung der der Brennstoffzelle 200 zugeführten Sauerstoffmenge für erforderlich hält, sendet sie über eine Datenschnittstelle 7 ein Führungsgrößensignal an die Verdichteranordnung 100. Die Verdichteranordnung 100 weist eine Verdichtersteuerung 113 auf, welche zur Ansteuerung der Verdichterstufen 105, 109 sowie gegebenenfalls zur Ansteuerung etwaiger weiterer Komponenten eingerichtet ist (die hier der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind).
Die Verdichtersteuerung 113 ist signalleitend mit der Datenschnittstelle 7 der Brennstoffzellensteuerung 3 verbunden und dazu eingerichtet, Führungsgrößensignale von der Brennstoffzellensteuerung 3 zu empfangen.
Die Verdichteranordnung 100 weist einen baulich in das Verdichtergehäuse 101 integrierten Massenstromsensor 115 auf, welcher signalleitend mit der Verdichtersteuerung 113 verbunden ist. Aufgrund der baulichen Integration ist es möglich, die Signalverbindung gehäuseintern zu verlegen. Dadurch, dass die Verdichtersteuerung 113 signalleitend sowohl mit der Brennstoffzellensteuerung 3, als auch mit dem Massenstromsensor 115 verbunden ist, kann die Verdichtersteuerung 113 die Regelung des von der Verdichteranordnung 100 bereitgestellten Massenstroms realisieren und die Brennstoffzellensteuerung 3 insoweit von einer solchen Aufgabe entlasten. Es ist somit ausreichend, wenn das Führungsgrößensignal der Brennstoffzellensteuerung 3 ein Massenstrom-Sollwertsignal m_s aufweist, welches als Führungsgröße von der Verdichtersteuerung 113 verwendet wird, um mittels Rückführung des von dem Massenstromsensor 115 gelieferten Massenstrom-Istwerts m_i die verschiedenen Komponenten der Verdichteranordnung 100 ansteuert und hierzu die erforderlichen Ansteuersignale S erzeugt. Exemplarisch ist in 1 dargestellt, dass die Verdichtersteuerung 113 Steuersignale an die Verdichterstufen 105, 109 sendet. Es ist aber alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen, dass die Verdichtersteuerung 113 weitere Komponenten der Verdichteranordnung 100 ansteuert, beispielsweise Drosselkappen und dergleichen.
Der Massenstromsensor 115 ist exemplarisch im Verbindungstrakt 107 zwischen den Verdichterstufen 105 und 109 angeordnet. Alternativ wäre es aber auch möglich, den Massenstromsensor 115 im Verdichtergehäuse 101 im Bereich des Ansaugtraktes 103 zu platzieren (angedeutet durch Bezugszeichen 115') oder im Auslasstrakt 111 (angedeutet durch Bezugszeichen 115").
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1' mit einer Brennstoffzelle 200 und einer Verdichteranordnung 100'. In vielen Elementen gleicht die Verdichteranordnung 100' der Verdichteranordnung 100 gemäß 1, weswegen für identische Funktionselemente identische Bezugszeichen verwendet werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird insoweit auf die Beschreibung zur 1 verwiesen.
Die Verdichteranordnung 100' weist im Unterschied zu der Verdichteranordnung 100 gemäß 1 nicht zwei Verdichterstufen auf, sondern eine Verdichterstufe 117, die die angesaugte Luft verdichtet und über einen Auslass 119 an den Einlass 201 der Brennstoffzelle 200 abgibt. Nach Durchlauf des (nicht dargestellten) Stacks innerhalb der Brennstoffzelle 200 wird jene Luft über einen brennstoffzellenseitigen Auslass 203 wieder in Richtung der Verdichteranordnung 100' zurückgegeben, wo sie an einem Einlass 121 wieder eintritt. Der Einlass 121 mündet in eine Expanderstufe 123, in der der Luft-Massenstrom entspannt wird und dann über den Auslasstrakt 111 der Verdichteranordnung 100' abgegeben wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 kann dieselbe Massenstromregelung aufweisen wie in 1. Auf die Darstellung ist in 2 verzichtet, weil ein anderer Regelungsaspekt hervorgehoben werden soll: Die Verdichteranordnung 100' weist einen im Bereich des Einlasses 121 im Verdichtergehäuse 101 baulich integrierten Drucksensor 125 auf. Der Drucksensor 125 ist signalleitend mit der Verdichtersteuerung 113 verbunden. Die Verdichteranordnung 100' weist ferner ein Regelventil 127 stromaufwärts der Expanderstufe 123 auf, welches ebenfalls signalleitend mit der Verdichtersteuerung 113 verbunden ist.
Die Brennstoffzellensteuerung 3, die ebenfalls signalleitend mit der Verdichtersteuerung 113 verbunden ist, ist dazu eingerichtet, ein Führungsgrößensignal an die Verdichtersteuerung 113 zu senden, welches ein Druck-Sollwertsignal p_s umfasst. Die Verdichtersteuerung 113 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des empfangenen Druck-Sollwertsignals p_s als Führungsgröße und des rückgeführten Drucksignals p_i von dem Drucksensor 125 den am Regelventil 127 anstehenden Druck durch Erzeugung entsprechender Ansteuersignale so zu regeln, dass der von der Brennstoffzellensteuerung 3 vorgegebene Druck-Sollwert gehalten wird, insbesondere nicht unterschritten wird. Hierdurch wird die Brennstoffzelle 200 vor Reaktantenverarmung auf der Kathodenseite geschützt.
Es können die Regelaufgaben des Ausführungsbeispiels gemäß 1 und gemäß 2 von derselben Verdichtersteuerung 113 abgearbeitet werden, und zur Kommunikation der entsprechenden Führungsgrößensignale kann dieselbe Datenschnittstelle verwendet werden.
In 3 ist eine schematische Darstellung des für beide Ausführungsbeispiele gültigen Regelverfahrens zum Steuern der Verdichteranordnung gezeigt. Im Betrieb der Verdichteranordnung 100 wird Luft angesaugt, verdichtet und als verdichteter Luft-Massenstrom von der Verdichteranordnung 100 in Richtung der Brennstoffzelle 200 abgegeben. Eine Ist-Regelgröße (Massenstrom m_i / Druck p_i) wird als Regelgröße der Verdichtersteuerung 113 zugeführt.
Wenn die Verdichtersteuerung 113 von der Brennstoffzellensteuerung 3 ein Führungsgrößensignal (Massenstrom-Sollwertsignal m_s / Druck-Sollwertsignal p_s) empfängt, bestimmt die Verdichtersteuerung 113 die bestehende Regelabweichung und erzeugt zur Eliminierung der Regelabweichung ein Ansteuersignal S, mit dem die Regelgröße an die jeweilige Führungsgröße angenähert wird. Die angesteuerten Stellglieder können beispielsweise Teile der Verdichterstufen 105, 109, 117 sein, oder das Regelventil 127. Es können auch soweit notwendig andere Elemente angesteuert werden, die hier der besseren Übersichtlichkeit halber nicht explizit dargestellt sind.
Relevanter Verfahrensaspekt ist bei beiden Ausführungsbeispielen, dass der Regelkreis vollständig innerhalb der Verdichteranordnung 100, und dort innerhalb der Verdichtersteuerung 113, abläuft. Es findet keine Feedback-Kommunikation zwischen der Brennstoffzelle 200 oder der Brennstoffzellensteuerung 3 und der Verdichtersteuerung 113 statt. Es wird lediglich ein Führungsgrößensignal von der Brennstoffzellensteuerung 3 an die Verdichtersteuerung 113 gesendet, was insoweit die Kommunikation zwischen den beiden Systemkomponenten vereinfacht. Es kann vorgesehen sein, dass die Verdichtersteuerung 113 nach dem erfolgreichen Eliminieren der Regelabweichung ein Bestätigungssignal, gewissermaßen zur Quittierung, an die Brennstoffzellensteuerung 3 ausgibt.
In 4 ist eine konstruktive Ausgestaltung für die Verdichtersteuerung 113 gezeigt. Die Verdichtersteuerung 113 ist vorzugsweise in einem Steuergerät 129 implementiert. Das Steuergerät 129 weist einen Prozessor 131 auf, der dazu eingerichtet ist, die Befehlsverarbeitung, sowie Steuer- und Regelaufgaben, abzuarbeiten. Das Steuergerät 129 weist ferner einen Datenspeicher 133 auf, in dem ein Computerprogramm mit einem Verfahren gemäß den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, insbesondere gemäß 3, hinterlegt ist, wobei der Prozessor 131 dazu ausgebildet ist, das in dem Datenspeicher 133 hinterlegte Verfahren auszulesen und abzuarbeiten.
Das Steuergerät 129 weist ferner eine erste Datenschnittstelle 135 zur signalleitenden Verbindung mit dem Massenstromsensor 115 auf. Ferner weist das Steuergerät 129 eine zweite Datenschnittstelle 136 zur signalleitenden Verbindung mit dem Drucksensor 125 auf.
Das Steuergerät 129 weist ferner eine dritte Datenschnittstelle 137 zur signalleitenden Verbindung mit der Brennstoffzellensteuerung 3 auf.
Ferner weist das Steuergerät 129 eine oder mehrere (eine dargestellt) vierte Datenschnittstellen 139 zur signalleitenden Verbindung mit dem oder den anzusteuernden Komponenten der Verdichteranordnung 100, 100' auf, beispielsweise den Verdichterstufen 105, 109, 117, und/oder dem Regelventil 127.
Bezugszeichenliste

1,1': Brennstoffzellensystem
3: Brennstoffzellensteuerung
5: Prozessor, Brennstoffzellensteuerung
7: Datenschnittstelle
100, 100': Verdichteranordnung
101: Verdichtergehäuse
103: Ansaugtrakt
105: erste Verdichterstufe
106: Auslass, erste Verdichterstufe
107: Verbindungstrakt
108: Einlass, zweite Verdichterstufe
109: zweite Verdichterstufe
111: Auslasstrakt
113: Verdichtersteuerung
115: Massenstromsensor
117: Verdichterstufe
119: Auslass, Verdichterstufe
121: Einlass, Expanderstufe
123: Expanderstufe
125: Drucksensor
127: Regelventil
129: Steuergerät
131: Prozessor
133: Datenspeicher
135: erste Datenschnittstelle
136: zweite Datenschnittstelle
137: dritte Datenschnittstelle
139: vierte Datenschnittstelle
200: Brennstoffzelle
201: Einlass, Brennstoffzelle
203: Auslass, Brennstoffzelle
m: Massenstrom
mi: Massenstrom-Istwert
ms: Massenstrom-Sollwertsignal
p1: Eingangsdruck
p2: Druck
pi: Drucksignal
ps: Druck-Sollwertsignal
S: Ansteuersignal

Claims

Verdichteranordnung (100, 100') für ein Brennstoffzellensystem (1,1'), insbesondere für ein Fahrzeugbrennstoffzellensystem, mit wenigstens einer Verdichterstufe (105, 109, 117), welche dazu eingerichtet ist, einen Luft-Massenstrom (m) anzusaugen, zu verdichten und den verdichteten Luft-Massenstrom (m) als Reaktantenzufuhr abzugeben, und einer Verdichtersteuerung (113), welche dazu eingerichtet ist, die Verdichterstufe (105, 109, 117) anzusteuern, und welche dazu eingerichtet ist, signalleitend mit einer Brennstoffzellensteuerung (3) verbunden zu werden und von der Brennstoffzellensteuerung (3) Steuerbefehle zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbefehle ein für eine benötigte Reaktantenzufuhr repräsentatives Sollwertsignal (m_s, p_s) als Führungsgröße umfassen, die Verdichteranordnung (100, 100') eine Sensoranordnung zur Erfassung einer Regelgröße aufweist, und dass die Verdichtersteuerung (113) signalleitend mit der Sensoranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Regelgröße und der Führungsgröße ein Ansteuerungssignal (S) für die Verdichterstufe (105, 109, 117) zu erzeugen.
Verdichteranordnung (100, 100') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das für die benötigte Reaktantenzufuhr repräsentative Sollwertsignal ein Massenstrom-Sollwertsignal (m_s) ist, und die Sensoranordnung einen Massenstromsensor (115) zur Erfassung des Luft-Massenstroms als Regelgröße (m_i) aufweist.
Verdichteranordnung (100, 100') nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Verdichtergehäuse (101), in welches die Verdichterstufe (105, 109, 117) eingehaust ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung baulich in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist.
Verdichteranordnung (100, 100') nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (101) einen Ansaugtrakt (103) und einen Auslasstrakt (111) aufweist, und der Massenstromsensor (115) derart in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist, dass er den Massenstrom (m) im Ansaugtrakt (103) erfasst, oder derart, dass er den Massenstrom (m) im Auslasstrakt (111) erfasst.
Verdichteranordnung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichteranordnung (100) mehrere Verdichterstufen (105, 109) aufweist, wobei der Auslass (106) einer Verdichterstufe (105, 109, 117) mit dem Einlass (108) einer stromabwärts benachbarten Verdichterstufe (105, 109, 117) mittels eines Verbindungstrakts (107) verbunden ist, und der Massenstromsensor (115) vorzugsweise derart in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist, dass er den Massenstrom (M.) im Verbindungstrakt (107) erfasst.
Verdichteranordnung (100') nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgrößensignale ein Druck-Sollwertsignal (p_s) umfassen, und die Sensoranordnung einen Drucksensor (125) zur Erfassung eines Drucks als Regelgröße (p_i) aufweist.
Verdichteranordnung (100') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichteranordnung (100') eine Expanderstufe (123) aufweist, wobei die Verdichterstufe (117) einen Auslass (119) zur Verbindung mit einem kathodenseitigen Einlass (201) einer Brennstoffzelle (200) des Brennstoffzellensystems (1,1') aufweist, und die Expanderstufe (123) einen Einlass (121) zur Verbindung mit einem kathodenseitigen Auslass (203) der Brennstoffzelle (200) des Brennstoffzellensystems (1,1') aufweist, und der Drucksensor (125) vorzugsweise derart in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist, dass er den Druck (p_i) am Einlass (121) der Expanderstufe (123) erfasst.
Verdichteranordnung (100, 100') nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtersteuerung (113) signalleitend mit dem Drucksensor (125) verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Drucks als Regelgröße (p_i) und des Druck-Sollwertsignals als Führungsgröße (p_s) ein Ansteuerungssignal (S) zu erzeugen.
Verdichteranordnung (100') nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichteranordnung (100') ein Regelventil (127) aufweist, das zur Einstellung des Drucks eingerichtet und mit dem Einlass (121) der Expanderstufe (123) wirkverbunden ist, und die Verdichtersteuerung (113) signalleitend mit dem Regelventil (127) verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Drucks als Regelgröße (p_i) und des Druck-Sollwertsignals als Führungsgröße (p_s) ein Ansteuerungssignal (S) für das Regelventil (127) zu erzeugen.
Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtersteuerung (113) in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist, und die Sensoranordnung und die Verdichtersteuerung (113) mittels einer im Inneren des Gehäuses (101) verlegten Verkabelung signalleitend verbunden sind.
Verdichteranordnung (100, 100') nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Regelventil (127) in das Verdichtergehäuse (101) integriert ist, und das Regelventil (127) und die Verdichtersteuerung (113) mittels einer im Inneren des Gehäuses (101) verlegten Verkabelung signalleitend verbunden sind.
Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verdichterstufe (105, 109, 117) einen ölfreien Verdichter aufweist, vorzugsweise einen der folgenden Verdichtertypen: - Radialverdichter, - Axialverdichter, - Rootsverdichter, - Scrollverdichter, oder dass die Verdichteranordnung (100, 100') mehrere Verdichterstufen (105, 109, 117) aufweist, die jeweils einen ölfreien Verdichter aufweisen, vorzugsweise jeweils ausgewählt aus den vorstehenden Verdichtertypen.
Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtersteuerung (113) eine erste Datenschnittstelle (135) zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle der Brennstoffzellensteuerung (3), und vorzugsweise eine zweite Datenschnittstelle (136) zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle der Sensoranordnung aufweist, weiter vorzugsweise jeweils als BUS-Schnittstelle ausgebildet, sowie einen Prozessor (131) zur Verarbeitung der Steuerbefehle und Erzeugung der Ansteuerungssignale (S).
Brennstoffzellensystem (1, 1'), insbesondere Fahrzeugbrennstoffzellensystem, mit einer Brennstoffzelle (200), welche einen kathodenseitigen Einlass (201) aufweist, einer Brennstoffzellensteuerung (3), die dazu eingerichtet ist, die Brennstoffzelle (200) zu steuern und zu überwachen, und einer Verdichteranordnung (100, 100'), die fluidleitend mit dem kathodenseitigen Einlass (201) der Brennstoffzelle (200) verbunden ist und eine signalleitend mit der Brennstoffzellensteuerung (3) verbundene Verdichtersteuerung (113) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Brennstoffzellensystem (1, 1') nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellensteuerung (3) einen Prozessor (5) zum Steuern der Brennstoffzelle (200) aufweist, und mittels einer Datenschnittstelle (7) signalleitend mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle (135) der Verdichtersteuerung (113) verbunden ist, vorzugsweise einer BUS-Schnittstelle.
Verfahren zur Steuerung einer Verdichteranordnung (100, 100') eines Brennstoffzellensystems (1, 1'), insbesondere eines Fahrzeugrennstoffzellensystems, insbesondere einer Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die Schritte: - Empfangen, an einer Verdichtersteuerung (113) der Verdichteranordnung (100, 100'), von Steuerbefehlen in Form eines oder mehrerer Führungsgrößensignale, vorzugsweise umfassend ein Massenstrom-Sollwertsignal (M.s) und/oder ein Druck-Sollwertsignal (P_s), von einer Brennstoffzellensteuerung (3), - Erfassen des Luft-Massenstroms (M.) als Regelgröße mittels einer signalleitend mit der Verdichtersteuerung (113) verbindenden Sensoranordnung, und - Erzeugen, mittels der Verdichtersteuerung (113), eines Ansteuerungssignals (S) für die Verdichteranordnung (100, 100') in Abhängigkeit der Regelgröße und der Führungsgröße zum Ansaugen, Verdichten und Abgeben eines verdichteten Luft-Massenstroms (M.).
Steuergerät für eine Verdichteranordnung (100, 100') eines Brennstoffzellensystems (1, 1'), insbesondere eines Fahrzeugrennstoffzellensystems, insbesondere für eine Verdichteranordnung (100, 100') nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder ein Brennstoffzellensystem (1, 1') nach Anspruch 14 oder 15, mit einer ersten Datenschnittstelle (135) zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle (7) einer Brennstoffzellensteuerung (3), einer zweiten Datenschnittstelle (136) zur signalleitenden Verbindung mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle einer Sensoranordnung der Verdichteranordnung (100, 100'), einem Datenspeicher (133), in dem ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15 hinterlegt ist, und einem Prozessor (131), der dazu eingerichtet ist, einen, mehrere oder sämtliche der Verfahrensschritte des Computergramms auszuführen.