DE102021206156A1 - Delivery unit for a fuel cell system for delivery and/or control of a gaseous medium and method for operating the delivery unit - Google Patents

Delivery unit for a fuel cell system for delivery and/or control of a gaseous medium and method for operating the delivery unit Download PDF

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Abstract

Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4), wobei ein Ausgang des Förderaggregats (1) mit einem Anodeneingang (5) einer Brennstoffzelle (32) fluidisch verbunden ist, wobei die Strahlpumpe (4) einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (9) und einen Diffusorbereich (11) einen Grundkörper (8) und eine Düse (12) aufweist und vom gasförmigen Medium in einer Strömungsrichtung III durchströmt wird, die parallel zu einer Längsachse (52) der Strahlpumpe (4) verläuft und wobei der Diffusorbereich (11) mit dem Anodeneingang (5) der Brennstoffzelle (32) zumindest mittelbar fluidisch verbunden ist.Erfindungsgemäß weist die Strahlpumpe (4) eine erste Bohrung (33) mit einem ersten Sensor (41) und eine zweite Bohrung (35) mit einem zweiten Sensor (43) auf, wobei sich die Sensoren (41, 43) im Bereich eines sekundären Kanals (16) und/oder des Ansaugbereichs (7) und/oder des Mischrohrs (9) befinden und wobei sich der zweite Sensor (43) stromabwärts vom ersten Sensor (41) befindet.Conveyor unit (1) for a fuel cell system (31) for conveying and/or controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, with a jet pump (4) driven by a propulsion jet of a pressurized gaseous medium, with an outlet of the conveyor unit (1) is fluidically connected to an anode inlet (5) of a fuel cell (32), the jet pump (4) having an intake area (7), a mixing tube (9) and a diffuser area (11), a base body (8) and a nozzle (12). and the gaseous medium flows through it in a flow direction III, which runs parallel to a longitudinal axis (52) of the jet pump (4), and the diffuser region (11) is at least indirectly fluidically connected to the anode inlet (5) of the fuel cell (32).According to the invention the jet pump (4) has a first bore (33) with a first sensor (41) and a second bore (35) with a second sensor (43), the sensors (41, 43) being in the area a secondary duct (16) and/or the intake area (7) and/or the mixing tube (9) and wherein the second sensor (43) is located downstream of the first sensor (41).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, und ein Verfahren zum Betreiben des Förderaggregats.The present invention relates to a delivery unit for a fuel cell system for delivering and/or controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, and a method for operating the delivery unit.

Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich, wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das Gas aus mindestens einem Tank, insbesondere einem Hochdrucktank, entnommen und über eine Zuströmleitung eines Mitteldruckleitungssystem an eine Ejektoreinheit geleitet. Diese Ejektoreinheit führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Niederdruckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle.In addition to liquid fuels, gaseous fuels will also play an increasing role in the vehicle sector in the future. Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in fuel cell powered vehicles. The gas flows are no longer controlled discontinuously, as with the injection of liquid fuel, but the gas is removed from at least one tank, in particular a high-pressure tank, and routed to an ejector unit via an inflow line of a medium-pressure line system. This ejector unit leads the gas to a fuel cell via a connecting line of a low-pressure line system.

Aus der DE102018213313 ist ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, bekannt. Dabei weist das Förderaggregat zumindest eine von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe auf, wobei ein Ausgang des Förderaggregats mit einem Anodeneingang einer Brennstoffzelle fluidisch verbunden ist. Dabei ist in einem Grundkörper der Strahlpumpe eine Düse angeordnet, wobei der Grundkörper der Strahlpumpe einen Ansaugbereich, ein Mischrohr und einen Diffusorbereich aufweist und vom gasförmigen Medium in einer Strömungsrichtung durchströmt wird, die parallel zu einer Längsachse der Strahlpumpe verläuft.From the DE102018213313 a delivery unit for a fuel cell system for delivering and/or controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, is known. The pumping unit has at least one jet pump driven by a driving jet of a pressurized gaseous medium, with an output of the pumping unit being fluidically connected to an anode input of a fuel cell. A nozzle is arranged in a base body of the jet pump, with the base body of the jet pump having an intake area, a mixing tube and a diffuser area and the gaseous medium flowing through it in a flow direction that runs parallel to a longitudinal axis of the jet pump.

Das aus der DE102018213313 bekannte Förderaggregat kann gewisse Nachteile aufweisen.That from the DE102018213313 known conveyor unit may have certain disadvantages.

Das Förderaggregat, insbesondere innerhalb des Anodenkreislaufs, wird in der Regel so kompakt wie möglich ausgeführt um das Gasvolumen gering zu halten und um Wärmeverluste zu minimieren. Zudem erfordern Kundenanforderungen den Einbauraum des Förderaggregats im Gesamtfahrzeug so gering wie möglich zu halten. Das hat zur Folge, dass der Bauraum für Sensorik knapp ist. Somit fehlen in der Regel wichtige Messwerte, um beispielsweise optimale Zeitpunkte für die Auslösung eines Purge-Events zum Ablassen von Feuchtigkeit aus dem Brennstoffzellensystem, insbesondere dem Anodenkreislauf, zu bestimmen, wodurch der Wirkungsgrad des Brennstoffzellen-Systems verbessert werden kann. In einer beispielhaften Ausführungsform des Förderaggregats kann sich ein Seitenkanalverdichter im Anodenkreislauf befinden, wobei sich die zielgenaue Abstimmung des Zusammenwirkens vom Seitenkanalverdichters und der Strahlpumpe vor dem Hintergrund veränderlicher Zusammensetzungen des gasförmigen Mediums, sowie Druck und Temperatur, nur bedingt möglich ist. Darüber hinaus ist beispielsweise Sensorik zur Bestimmung der relativen Feuchte träge, so dass die hochdynamischen Vorgänge während der Spülung des Anodenkreislaufs nicht erfasst werden können.The delivery unit, especially within the anode circuit, is usually designed to be as compact as possible in order to keep the gas volume low and to minimize heat losses. In addition, customer requirements require that the installation space for the conveyor unit in the overall vehicle be kept as small as possible. As a result, the installation space for sensors is tight. As a result, important measured values are generally missing, for example to determine optimal times for triggering a purge event to drain moisture from the fuel cell system, in particular the anode circuit, which can improve the efficiency of the fuel cell system. In an exemplary embodiment of the delivery unit, a side channel compressor can be located in the anode circuit, with the precise coordination of the interaction of the side channel compressor and the jet pump being possible only to a limited extent against the background of changing compositions of the gaseous medium, as well as pressure and temperature. In addition, sensors for determining the relative humidity, for example, are sluggish, so that the highly dynamic processes during the rinsing of the anode circuit cannot be recorded.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe, wobei ein Ausgang des Förderaggregats mit einem Anodeneingang einer Brennstoffzelle fluidisch verbunden ist, wobei die Strahlpumpe einen Ansaugbereich, ein Mischrohr, einen Diffusorbereich sowie einen Grundkörper und eine Düse aufweist und vom gasförmigen Medium in einer Strömungsrichtung III durchströmt wird, die parallel zu einer Längsachse der Strahlpumpe verläuft. Dabei ist der Diffusorbereich mit dem Anodeneingang der Brennstoffzelle zumindest mittelbar fluidisch verbunden.According to the invention, a delivery unit for a fuel cell system for delivery and/or control of a gaseous medium, in particular hydrogen, with a jet pump driven by a propulsion jet of a pressurized gaseous medium, with an output of the delivery unit being fluidically connected to an anode input of a fuel cell, wherein the jet pump has an intake area, a mixing tube, a diffuser area, and a base body and a nozzle, and the gaseous medium flows through it in a flow direction III that runs parallel to a longitudinal axis of the jet pump. The diffuser area is at least indirectly fluidically connected to the anode inlet of the fuel cell.

Bezugnehmend auf Anspruch 1 bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats den Vorteil, dass die Strahlpumpe eine erste Bohrung mit einem ersten Sensor und eine zweite Bohrung mit einem zweiten Sensor aufweist, wobei sich die Sensoren im Bereich eines sekundären Kanals und/oder des Ansaugbereichs und/oder des Mischrohrs befinden und wobei sich der zweite Sensor stromabwärts vom ersten Sensor befindet. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass eine kompakte Bauform des Förderaggregats und/oder der Strahlpumpe beibehalten werden kann während gleichzeitig eine Sensorik appliziert werden kann, die an den entsprechenden Stellen eine hinreichend genaue Messung insbesondere aufgrund Ihrer Positionierung herbeiführen kann. Somit kann der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung verbessert werden.With reference to claim 1, the configuration of the delivery unit according to the invention offers the advantage that the jet pump has a first bore with a first sensor and a second bore with a second sensor, the sensors being located in the area of a secondary channel and/or the suction area and/or of the mixing tube and wherein the second sensor is downstream of the first sensor. In this way, the advantage can be achieved that a compact design of the delivery unit and/or the jet pump can be retained while at the same time a sensor system can be applied that can bring about a sufficiently precise measurement at the corresponding points, in particular due to their positioning. Thus, the efficiency of the conveyor can be improved.

Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims relate to preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Förderaggregats befindet sich der erste Sensor im Bereich eines ersten Strömungsquerschnitts und der zweite Sensor im Bereich eines zweiten Strömungsquerschnitts. Auf diese Weise kann an unterschiedlichen Strömungsquerschnitten eine Messung mittels des Sensors durchgeführt werden wodurch sich eine erhöhte Messgenauigkeit ergibt, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Druckniveaus und Geschwindigkeitsniveaus des gasförmigen Mediums.According to an advantageous embodiment of the delivery unit, the first sensor is located in the area of a first flow cross section and the second sensor is located in the area of a second flow cross section. In this way, a measurement can be carried out at different flow cross sections be carried out by means of the sensor, resulting in increased measurement accuracy, in particular due to different pressure levels and speed levels of the gaseous medium.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Förderaggregats weist die Düse eine zylindrisch verlängerte Düsenspitze auf, wobei insbesondere die Düsenspitze zumindest teilweise in den Bereich des Mischrohrs hineinragt. Dabei liegt ein Düsenaustritt der Düse stromabwärts der zweiten Bohrung und/oder des zweiten Sensors. Auf diese Weise kann eine Genauigkeit der Messungen, beispielsweise des Differenzdrucks, insbesondere zwischen den beiden statischen Drücken, verbessert werden, da sich der engste Querschnitt einer Sekundärströmung im Bereich des zweiten Strömungsquerschnitts zumindest nahezu vollständig über den gesamten Durchmesser der zweiten Bohrung in Längsrichtung erstreckt. Somit lässt sich eine bessere Ansteuerung des Förderaggregats, beispielsweise eines Dosierventils und/oder eines Seitenkanalverdichters hinsichtlich dem Betriebszustand der Brennstoffzelle erzielen.According to a particularly advantageous development of the delivery unit, the nozzle has a cylindrically elongated nozzle tip, with the nozzle tip in particular protruding at least partially into the region of the mixing tube. A nozzle exit of the nozzle is located downstream of the second bore and/or the second sensor. In this way, the accuracy of the measurements, for example of the differential pressure, in particular between the two static pressures, can be improved, since the narrowest cross section of a secondary flow in the area of the second flow cross section extends at least almost completely over the entire diameter of the second bore in the longitudinal direction. It is thus possible to achieve better control of the delivery unit, for example a metering valve and/or a side channel compressor with regard to the operating state of the fuel cell.

Erfindungsgemäß erfolgen bei dem Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Förderaggregats mindestens zwei Druckmessungen in dem sekundären Kanal der Strahlpumpe mittels des ersten Sensors und mittels des zweiten Sensors. Auf diese Weise können die gemessenen Differenzdrücke mit entsprechenden Referenzpunkten (beispielsweise aus der Ausgabe eines mathematischen Modells oder eines hinterlegten Kennfelds) verglichen werden. Die Detektion des Differenzdruck ist hierbei wesentlich sensitiver als beispielsweise das Signal eines Feuchtesensors, dessen Sensorspitze oberhalb von 100% relativer Feuchte gesättigt ist und somit die Messung behindert. Somit kann die Messgenauigkeit erhöht werden, was zu einer besseren Steuerung des Förderaggregats hinsichtlich der Betriebspunkte des Brennstoffzellen-Systems führt, wodurch sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellen-Systems und/oder des Gesamtfahrzeugs verbessern lässt.According to the invention, in the method for operating the delivery unit according to the invention, at least two pressure measurements are carried out in the secondary channel of the jet pump by means of the first sensor and by means of the second sensor. In this way, the measured differential pressures can be compared with corresponding reference points (for example from the output of a mathematical model or a stored characteristic map). The detection of the differential pressure is significantly more sensitive than, for example, the signal of a humidity sensor, the sensor tip of which is saturated above 100% relative humidity and thus impedes the measurement. The measurement accuracy can thus be increased, which leads to better control of the delivery unit with regard to the operating points of the fuel cell system, as a result of which the efficiency of the fuel cell system and/or the overall vehicle can be improved.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Förderaggregats wird eine weitere Druckmessung in einem Bereich außerhalb der Strahlpumpe, insbesondere in einem Strömungsbereich des Brennstoffzellen-Systems, und/oder in einem primären Kanal durchgeführt, um ein Ablassventil, insbesondere ein Purge-Ventil, anzusteuern und zu öffnen. Auf diese Weise lässt dich der Vorteil erzielen, dass verhindert wird, dass flüssiges Wasser, welches den Taupunkt in der Sekundärströmung stromaufwärts der Jet-Pump unterschritten hat, durch die Strahlpumpe hindurch bis in die Brennstoffzelle gelangt, diese flutet und ein die Zellen schädigender Zustand entsteht. Zudem kann verhindert werden, dass in diesem Fall die Pumpleistung der Jet-Pump einbricht was die Gefahr der Zellflutung noch steigert, wie es sich beispielsweise bei einem Zustand starker Schwankungen des gemessenen Differenzdrucks ereignen könnte, der durch die vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zum Betreiben des Förderaggregats verhindern lässt.According to a particularly advantageous development of the method for operating the delivery unit according to the invention, a further pressure measurement is carried out in an area outside the jet pump, in particular in a flow area of the fuel cell system, and/or in a primary channel in order to form a drain valve, in particular a purge valve , to control and to open. In this way you can achieve the advantage that liquid water, which has fallen below the dew point in the secondary flow upstream of the jet pump, is prevented from reaching the fuel cell through the jet pump, flooding it and causing a cell-damaging condition . In addition, it is possible to prevent the pump performance of the jet pump from collapsing in this case, which further increases the risk of cell flooding, as could occur, for example, in a state of strong fluctuations in the measured differential pressure, which is caused by the advantageous development of the method for operating the delivery unit prevent.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Förderaggregats erfolgen mehrere Druckmessungen im Bereich einer Primärströmung IV in dem primären Kanal und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal erfolgen, und mit Referenzwert und/oder einem Kennfeld /oder mindestens einem Referenzpunkt, verglichen und eine entsprechende Abweichung ermittelt wird, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine Temperatur der Primärströmung IV und/oder der Sekundärströmung V des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen. Es ist bekannt, dass im Fall einer mit Feuchtigkeit gesättigten Sekundärströmung V, bei der es sich insbesondere um eine Rezirkulationsströmung handelt, und einer gleichzeitigen Temperaturüberhöhung bezüglich der Primärströmung IV die Pumpleistung der Strahlpump stark sinkt. Aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens lässt sich demgegenüber der Vorteil erzielen, dass durch die Messung des Differenzdrucks in Kombination mit einem Rückschluss auf den geförderten Massenstrom die Temperatur der Primärströmung IV und/oder der Sekundärströmung V des gasförmigen Mediums abgeleitet oder errechnet werden kann. Somit können die Kosten des Förderaggregats reduziert werden, da Temperatursensoren eingespart werden können und die Regelung der Vorheizung der Primärströmung IV über eine Beobachtung des Differenzdruck-Signals erfolgen kann.According to an advantageous embodiment of the method for operating the delivery unit according to the invention, several pressure measurements are made in the area of a primary flow IV in the primary channel and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel, and with a reference value and/or a characteristic map/or at least one reference point , is compared and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model or a stored characteristic diagram, in order to derive and/or calculate a temperature of the primary flow IV and/or the secondary flow V of the gaseous medium. It is known that in the case of a moisture-saturated secondary flow V, which is in particular a recirculation flow, and a simultaneous increase in temperature with respect to the primary flow IV, the pump power of the jet pump drops sharply. On the other hand, the proposed method has the advantage that the temperature of the primary flow IV and/or the secondary flow V of the gaseous medium can be derived or calculated by measuring the differential pressure in combination with drawing conclusions about the delivered mass flow. The costs of the delivery unit can thus be reduced, since temperature sensors can be saved and the preheating of the primary flow IV can be controlled by monitoring the differential pressure signal.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Förderaggregats erfolgt zusätzlich zu mehreren Druckmessung mindestens jeweils eine Temperaturmessung im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal. Diese jeweilige Messung wird mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen, um eine entsprechende Abweichung zu ermitteln, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine relative Feuchte des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen. Es ist bekannt, dass die Pumpleistung der Strahlpump bei einer Überhöhung der Temperatur der Sekundärströmung V, insbesondere der Rezirkulationsströmung, bezogen auf die Temperatur der Primärströmung IV im Bereich von 15% (TR/TP=1,15) um bis zu 50% sinken kann. Ist eine Messung der Temperaturen am Eintritt der Jet-Pump vorhanden (Primär- und Sekundärströmung IV, V), so kann mit Hilfe des beschriebenen Effekts über ein mathematisches Modell, bzw. ein Kennfeld, auf die relative Feuchte im Sekundärpfad geschlossen werden. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass zum Einen Kosten eingespart werden können, da keine Sensoren zur Messung der Feuchtigkeit erforderlich sind und zum Anderen kann die Genauigkeit der Feuchtigkeitsmessung erhöht werden, insbesondere bei einer hohen Sättigung mit Feuchtigkeit des gasförmigen Mediums.According to an advantageous development of the method for operating the delivery unit according to the invention, in addition to several pressure measurements, at least one temperature measurement is carried out in the area of the primary flow IV in the primary channel and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel. This respective measurement is compared with at least one reference value and/or a characteristic diagram in order to determine a corresponding deviation, in particular using a mathematical model or a stored characteristic diagram, in order to derive and/or calculate a relative humidity of the gaseous medium. It is known that the pumping capacity of the jet pump increases when the temperature of the secondary flow V, in particular the recirculation flow, is increased relative to the temperature of the primary flow IV in the range of 15% (TR/TP=1.15) can drop by up to 50%. If the temperatures at the inlet of the jet pump are measured (primary and secondary flow IV, V), the relative humidity in the secondary path can be deduced using the described effect using a mathematical model or a map. In this way, the advantage can be achieved that, on the one hand, costs can be saved since no sensors are required for measuring the humidity and, on the other hand, the accuracy of the humidity measurement can be increased, in particular when the gaseous medium is highly saturated with humidity.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgen mehrere Druckmessungen im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal. Dabei werden die Messungen mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen und es wird eine entsprechende Abweichung ermittelt insbesondere anhand eines mathematischen Models. Dies dient zur Ermittlung der Geschwindigkeit der Sekundärströmung V, insbesondere wenn die Geschwindigkeit der Sekundärströmung V im Bereich des zweiten Strömungsquerschnitts nahe der Schallgeschwindigkeit liegt, so dass der Seitenkanalverdichter entsprechend angesteuert werden kann, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt. Auf diese Weise kann gezielt nur der Mischrohr-Einsatz bei einer Kaltstartprozedur erhitzt werden während der Grundkörper nicht komplett miterhitzt werden muss. Sobald im zweiten Strömungsquerschnitt die Sekundärströmung V zumindest nahezu Schallgeschwindigkeit erreicht, ist das Maximum der Förderleistung erreicht, wobei dieser Effekt insbesondere als „Stall“ bezeichnet wird. Somit führt eine weitere Steigerung des Primär-Massenstroms zu keiner weiteren Steigerung des Sekundär-Massenstroms. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens lässt sich dieser Punkt bestimmen. Wird bei einer Erhöhung des Primär-Massenstroms ein gleich bleibender Differenzdruck in der Sekundärströmung V detektiert, so ist im engsten Querschnitt der Sekundärströmung V die Schallgeschwindigkeit erreicht. Um den Sekundär-Massenstrom weiter zu erhöhen muss somit die Drehzahl des Seitenkanalverdichters erhöht werden. Somit kann auf diese Weise der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung verbessert werden.According to a particularly advantageous embodiment of the method, several pressure measurements are made in the area of the primary flow IV in the primary channel and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel. The measurements are compared with at least one reference value and/or a characteristic map and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model. This is used to determine the speed of the secondary flow V, in particular when the speed of the secondary flow V in the area of the second flow cross section is close to the speed of sound, so that the side channel compressor can be controlled accordingly, so that the speed and/or delivery rate is increased. In this way, only the mixing tube insert can be heated in a targeted manner during a cold start procedure, while the base body does not have to be completely heated as well. As soon as the secondary flow V reaches at least almost the speed of sound in the second flow cross-section, the maximum delivery capacity is reached, with this effect being referred to in particular as “stall”. A further increase in the primary mass flow therefore does not lead to any further increase in the secondary mass flow. This point can be determined with the aid of the device according to the invention and/or the advantageous embodiment of the method. If a constant differential pressure is detected in the secondary flow V when the primary mass flow increases, then the speed of sound has been reached in the narrowest cross-section of the secondary flow V. In order to further increase the secondary mass flow, the speed of the side channel compressor must be increased. The efficiency of the conveying device can thus be improved in this way.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen, um beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes ein Abfallen und/oder ein Stall der Sekundärströmung V, bei der es sich insbesondere um eine Rezirkulationsströmung handelt, zu detektieren und beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes den Seitenkanalverdichter entsprechend anzusteuern, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt. Über die Messung des Differenzdrucks mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung kann im Betrieb jederzeit eine Abweichung zu einem entweder durch ein mathematisches Modell oder durch ein Kennfeld bestimmten Referenzpunkt bestimmt werden. Ist unter bestimmten Umständen die Regeneration des Gasgemischs im Anodenkreis nicht möglich (d.h. Purgen), so kann dem Rückgang der Förderleistung durch eine Erhöhung der ARB-Drehzahl entgegengewirkt werden. Insgesamt lässt sich somit der Massenstrom im Anoden-Rezirkulationskreis stabilisieren, daher kann auf diese Weise der Wirkungsgrad des Förderaggregats verbessert werden, während gleichzeitig eine kompakte Bauform des Fördergaggregats beibehalten werden kann. According to an advantageous embodiment of the method, several pressure measurements are carried out inside or outside the jet pump and compared with at least one reference value and/or a characteristic map in order to detect a fall and/or stall in the secondary flow V, which is in particular a recirculation flow is to be detected and, if the value falls below a specified value, to activate the side channel compressor accordingly, so that the speed and/or delivery rate is increased. By measuring the differential pressure with the aid of the device described, a deviation from a reference point determined either by a mathematical model or by a characteristic map can be determined at any time during operation. If, under certain circumstances, the regeneration of the gas mixture in the anode circuit is not possible (i.e. purging), the drop in delivery capacity can be counteracted by increasing the ARB speed. Overall, the mass flow in the anode recirculation circuit can thus be stabilized, so the efficiency of the delivery unit can be improved in this way, while at the same time a compact design of the delivery unit can be maintained.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Förderaggregats werden mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen, um beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes eine Rückströmung entgegen der Strömungsrichtung III innerhalb der Strahlpumpe zu verhindern. Dies erfolgt indem der Seitenkanalverdichter entsprechend angesteuert wird, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt. Bei geringer Last des Brennstoffzellensystems und daraus resultierend niedrigem Massenstrom des gasförmigen Mediums ist der in der Strahlpumpe gemessene Differenzdruck sehr klein, beziehungsweise kann sogar einen Vorzeichenwechsel durchlaufen. In diesem Fall findet ein Rückstrom in umgekehrter Richtung der Strömungsrichtung III durch die Strahlpumpe statt. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine Rückströmung des gasförmigen Mediums entgegen der Strömungsrichtung II verhindert werden kann indem die Drehzahl des Seitenkanalverdichters so weit erhöht wird, dass der Rückstrom unterbunden wird. Im Gegensatz zu bisherigen Systemen kann hierbei die jeweils erforderliche Seitenkanalverdichter-Drehzahl abhängig vom tatsächlichen Betriebspunkt eingestellt werden und muss nicht auf eine konstante Mindest-Drehzahl abgesenkt werden.According to a particularly advantageous development of the method for operating the delivery unit according to the invention, several pressure measurements are carried out inside or outside the jet pump and compared with at least one reference value and/or a characteristic diagram in order to prevent a backflow against the direction of flow III inside the jet pump if a specified value is undershot . This is done by activating the side channel compressor accordingly, so that the speed and/or delivery rate is increased. When the load on the fuel cell system is low and the mass flow of the gaseous medium resulting therefrom is low, the differential pressure measured in the jet pump is very small or can even undergo a sign change. In this case, a backflow takes place in the opposite direction of flow direction III through the jet pump. Due to the method according to the invention, the advantage can be achieved that a backflow of the gaseous medium counter to the direction of flow II can be prevented by increasing the speed of the side channel compressor to such an extent that the backflow is prevented. In contrast to previous systems, the required side channel blower speed can be set depending on the actual operating point and does not have to be reduced to a constant minimum speed.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Figurenlistecharacter list

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Schnittansicht eines Förderaggregats mit einer Strahlpumpe und einem Dosierventil,
  • 2 einen in 1 mit X bezeichneten Ausschnitt der Strahlpumpe des Förderaggregats in vergrößerter Darstellung,
  • 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung mit einer Brennstoffzelle und dem Förderaggregat
It shows:
  • 1 a schematic sectional view of a delivery unit with a jet pump and a metering valve,
  • 2 one in 1 section of the jet pump of the delivery unit marked with X in an enlarged view,
  • 3 a schematic representation of a fuel cell arrangement according to the invention with a fuel cell and the delivery unit

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Darstellung gemäß 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Förderaggregats 1, wobei das Förderaggregat 1 eine kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 aufweist. Die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 weist dabei ein Dosierventil 10 und eine Strahlpumpe 4 auf, wobei das Dosierventil 10 beispielsweise mittels einer Verschraubung mit der Strahlpumpe 4 verbunden ist, insbesondere mit einem Grundkörper 8 der Strahlpumpe 4.The representation according to 1 shows a schematic sectional view of a delivery unit 1, wherein the delivery unit 1 has a combined valve-jet pump arrangement 3. The combined valve-jet pump arrangement 3 has a metering valve 10 and a jet pump 4, with the metering valve 10 being connected to the jet pump 4, for example by means of a screw connection, in particular to a base body 8 of the jet pump 4.

Dabei weist die Strahlpumpe 4 einen ersten Zulauf 28, einen zweiten Zulauf 36a einen Ansaugbereich 7, ein Mischrohr 9 und einen Diffusorbereich 11 auf. Das Dosierventil 10 weist dabei den zweiten Zulauf 36b und eine Düse 12 auf. Dabei ist das Dosierventil 10 insbesondere in Richtung einer Längsachse 52 in die Strahlpumpe 4, insbesondere in eine Öffnung in dem Grundkörper 8 der Strahlpumpe 4 eingeschoben.The jet pump 4 has a first inlet 28 , a second inlet 36 a , an intake area 7 , a mixing tube 9 and a diffuser area 11 . The metering valve 10 has the second inlet 36b and a nozzle 12 . The metering valve 10 is pushed into the jet pump 4 , in particular in the direction of a longitudinal axis 52 , in particular into an opening in the base body 8 of the jet pump 4 .

In 1 ist zudem dargestellt, dass die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 von einem zu fördernden Medium in einer Strömungsrichtung III durchströmt wird. Der Großteil der durchströmten Bereiche der Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 sind dabei zumindest annährend rohrförmig ausgebildet und dienen zum Fördern und/oder Leiten des gasförmigen Mediums, bei dem es sich insbesondere um H2 mit Anteilen an H2O und N2 handelt, in dem Förderaggregat 1. Dabei durchströmt das gasförmige Medium einen zentralen Strömungsbereich 19 im Inneren des Grundkörpers 8 parallel zur Längsachse 52 in der Strömungsrichtung III, wobei der zentrale Strömungsbereich 19 im Bereich der Mündung der Düse 12 im Ansaugbereich 7 beginnt und sich durch das Mischrohr 9 bis in den Diffusorbereich 11 und beispielsweise darüber hinaus erstreckt, insbesondere in einem Bereich mit einem zumindest nahezu gleichbleibenden Durchmesser eines inneren Querschnitts des Förderaggregats 1. Dabei wird der Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 zum einen ein Rezirkulat durch den ersten Zulauf 28 zugeführt, wobei es sich bei dem Rezirkulat insbesondere um das unverbrauchte H2 aus einem Anodenbereich 38 (gezeigt in 3) einer Brennstoffzelle 32, insbesondere einem Stack, handelt, wobei das Rezirkulat auch Wasser und Stickstoff aufweisen kann. Innerhalb des Systems 31 kann sich optional ein Seitenkanalverdichter 2 befinden insbesondere an einer Rückführleitung 23, die sich zwischen der Brennstoffzelle 32 und der Strahlpumpe 4 befindet.In 1 is also shown that the combined valve-jet pump assembly 3 is flowed through by a medium to be pumped in a flow direction III. The majority of the areas of the valve jet pump arrangement 3 through which flow occurs are at least approximately tubular and are used to convey and/or conduct the gaseous medium, which is in particular H 2 with proportions of H 2 O and N 2 , in the conveying unit 1. The gaseous medium flows through a central flow area 19 inside the base body 8 parallel to the longitudinal axis 52 in the flow direction III, with the central flow area 19 beginning in the area of the mouth of the nozzle 12 in the suction area 7 and extending through the mixing tube 9 to the diffuser area 11 and, for example, beyond it, in particular in an area with an at least almost constant diameter of an inner cross section of the delivery unit 1. The valve jet pump arrangement 3 is supplied with recirculated material through the first inlet 28, the recirculated material being in particular to the unused H 2 from an anode area ch 38 (shown in 3 ) of a fuel cell 32, in particular a stack, is concerned, in which case the recirculated material can also contain water and nitrogen. A side channel compressor 2 can optionally be located within the system 31 , in particular on a return line 23 which is located between the fuel cell 32 and the jet pump 4 .

Das Rezirkulat strömt dabei auf einem ersten Strömungspfad IV, insbesondere als eine Primärströmung IV, in die Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 ein. Zum anderen strömt durch den zweiten Zulauf 36 auf einem zweiten Strömungspfad V, insbesondere als Sekundärstimmung V von außerhalb der Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 ein gasförmiges Treibmedium, insbesondere H2, in eine Öffnung der Ventil-Strahlpumpenanordnung 3 und/oder in den Grundkörper 8 und/oder das Dosierventil 10 ein, wobei das Treibmedium von einem Tank 34 kommen kann und unter hohen Druck, insbesondere von mehr als 5 bar, steht. Dabei verläuft der zweite Zulauf 36a, b durch die Bauteile Grundkörper 8 und/oder Dosierventil 10. Vom Dosierventil 10 wird das Treibmedium mittels einer Aktorik und eines vollständig schließbaren Ventilelements, insbesondere stoßweise, durch die Düse 12 in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 abgelassen. Der durch die Düse 12 strömende und als Treibmedium dienende Wasserstoff weist eine Druckdifferenz und/oder Geschwindigkeitsdifferenz zum Rezirkulationsmedium auf, das aus dem ersten Zulauf 28 in das Förderaggregat 1 einströmt, wobei das Treibmedium insbesondere einen höheren Druck von mindestens 5 bar aufweist. Wenn sich ein sogenannter Strahlpumpeneffekt einstellt wird das Rezirkulationsmedium mit einem geringen Druck in den zentralen Strömungsbereich 19 des Förderaggregats 1 gefördert, beispielsweise durch den Einsatz eines, dem Förderaggregat 1 vorgeschalteten, Seitenkanalverdichters 2. Dabei strömt das Treibmedium mit der beschriebenen Druckdifferenz und einer hohen Geschwindigkeit, die insbesondere nahe der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch die Düse 12 in den zentralen Strömungsbereich 19 des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 9 ein. Die Düse 12 weist dabei eine innere Ausnehmung in Form eines Strömungsöffnung auf, durch die das gasförmige Medium strömen kann, insbesondere vom Dosierventil 10 kommend und in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 einströmend. Dabei trifft das Treibmedium auf das Rezirkulationsmedium, das sich bereits im zentralen Strömungsbereich 19 des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 9 befindet. Aufgrund der hohen Geschwindigkeits- und/oder Druck-Differenz zwischen dem Treibmediums und dem Rezirkulationsmedium wird eine innere Reibung und Turbulenzen zwischen den Medien erzeugt. Dabei entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium und dem wesentlich langsameren Rezirkulationsmedium. Diese Spannung bewirkt eine Impulsübertragung, wobei das Rezirkulationsmedium beschleunigt und mitgerissen wird. Die Mischung geschieht nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Dabei wird das Rezirkulationsmedium in der Strömungsrichtung III beschleunigt und es entsteht für das Rezirkulationsmedium ein Druckabfall, wodurch eine Saugwirkung einsetzt und somit weiteres Rezirkulationsmedium aus dem Bereich des ersten Zulaufs 28 nachgefördert wird. Dieser Effekt kann als Strahlpumpeneffekt bezeichnet werden. Durch das Ansteuern der Zu-Dosierung des Treibmediums mittels des Dosierventils 10 kann eine Förderrate des Rezirkulationsmediums reguliert werden und auf den jeweiligen Bedarf eines gesamten Brennstoffzellen-Systems 31 (nicht gezeigt in 1) je nach Betriebszustand und Betriebsanforderungen angepasst werden. In einem beispielhaften Betriebszustand des Förderaggregats 1 bei dem sich das Dosierventil 10 in geschlossenem Zustand befindet, kann verhindert werden, dass das Treibmedium aus dem zweiten Zulauf 36 in den zentralen Strömungsbereich 19 der Strahlpumpe 4 nachströmt, so dass das Treibmedium nicht weiter in Strömungsrichtung III zum Rezirkulationsmedium in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 einströmen kann und somit der Strahlpumpeneffekt aussetzt.The recirculated material flows into the valve jet pump arrangement 3 on a first flow path IV, in particular as a primary flow IV. On the other hand, a gaseous propellant medium, in particular H 2 , flows through the second inlet 36 on a second flow path V, in particular as a secondary atmosphere V, from outside the valve-jet pump arrangement 3 into an opening of the valve-jet pump arrangement 3 and/or into the base body 8 and/or or the metering valve 10, in which case the driving medium can come from a tank 34 and is under high pressure, in particular of more than 5 bar. The second inlet 36a, b runs through the components of the base body 8 and/or the metering valve 10. From the metering valve 10, the motive medium is pumped, in particular intermittently, through the nozzle 12 into the suction area 7 and/or the mixing tube by means of an actuator and a fully closable valve element 9 drained. The hydrogen flowing through the nozzle 12 and serving as the driving medium has a pressure difference and/or speed difference to the recirculation medium, which flows from the first inlet 28 into the delivery unit 1, the driving medium in particular having a higher pressure of at least 5 bar. If a so-called jet pump effect occurs, the recirculation medium is conveyed with a low pressure into the central flow area 19 of the delivery unit 1, for example through the use of a side channel compressor 2 connected upstream of the delivery unit 1. The propellant medium flows with the described pressure difference and at a high speed, which can in particular be close to the speed of sound, through the nozzle 12 into the central flow area 19 of the intake area 7 and/or the mixing tube 9 . The nozzle 12 has an inner recess in the form of a flow opening through which the gaseous medium can flow, in particular coming from the metering valve 10 and flowing into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 . The driving medium hits the recirculation medium, which is already in the central flow area 19 of the intake area 7 and/or the mixing tube 9 . Due to the high speed and/or pressure difference between the motive medium and the recirculation medium creates internal friction and turbulence between the media. This creates a shear stress in the boundary layer between the fast propellant medium and the much slower recirculation medium. This tension causes momentum transfer, accelerating and entraining the recirculation medium. Mixing takes place according to the principle of conservation of momentum. The recirculation medium is accelerated in the direction of flow III and a pressure drop occurs for the recirculation medium, as a result of which a suction effect sets in and thus further recirculation medium is subsequently conveyed from the area of the first inlet 28 . This effect can be referred to as the jet pump effect. By controlling the metering in of the propellant medium by means of the metering valve 10, a delivery rate of the recirculation medium can be regulated and adapted to the respective requirements of an entire fuel cell system 31 (not shown in 1 ) can be adjusted depending on the operating condition and operating requirements. In an exemplary operating state of the delivery unit 1 in which the metering valve 10 is in the closed state, it is possible to prevent the motive medium from flowing from the second inlet 36 into the central flow area 19 of the jet pump 4, so that the motive medium cannot continue in flow direction III to the Recirculation medium can flow into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 and the jet pump effect is thus suspended.

Nach dem Passieren des Mischrohrs 9 strömt das vermischte und zu fördernde Medium, das insbesondere aus dem Rezirkulationsmedium und dem Treibmedium besteht, in der Strömungsrichtung III in den Diffusorbereich 11, wobei es im Diffusorbereich 11 zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit kommen kann. Von dort strömt das Medium beispielsweise weiter in den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 32.After passing through the mixing tube 9, the mixed medium to be conveyed, which consists in particular of the recirculation medium and the propellant medium, flows in the direction of flow III into the diffuser area 11, where the flow velocity in the diffuser area 11 can be reduced. From there, the medium flows further, for example, into the anode area 38 of the fuel cell 32.

Weiterhin weist das Förderaggregat 1 aus der 1 technische Merkmale auf, die den Strahlpumpeneffekt und die Fördereffizienz zusätzlich verbessern und/oder den Kaltstartvorgang und/oder Fertigungs- und Montage-Kosten weiter verbessern. Dabei verläuft das Teilstück Diffusorbereich 11 im Bereich seiner inneren Strömungsöffnung konisch, insbesondere sich in der Strömungsrichtung III vergrößernd. Durch diese Ausformung des Teilstücks Diffusorbereich 11 kann der vorteilhafte Effekt erzeugt werden, dass die kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt wird, wodurch das mögliche Fördervolumen des Förderaggregats 1 weiter erhöht werden kann, wodurch mehr des zu fördernden Mediums, insbesondere H2, der Brennstoffzelle 32 zugeführt werden kann, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Brennstoffzellen-Systems 31 erhöht werden kann.Furthermore, the conveyor unit 1 from the 1 technical features that further improve the jet pump effect and pumping efficiency and/or further improve the cold start process and/or manufacturing and assembly costs. The portion of the diffuser area 11 runs conically in the area of its inner flow opening, in particular increasing in size in the direction of flow III. The advantageous effect that the kinetic energy is converted into pressure energy can be produced by this shaping of the diffuser area section 11, as a result of which the possible delivery volume of the delivery unit 1 can be further increased, whereby more of the medium to be delivered, in particular H 2 , is supplied to the fuel cell 32 can be, whereby the efficiency of the entire fuel cell system 31 can be increased.

Erfindungsgemäß kann das Dosierventil 10 als ein Proportionalventil 10 ausgeführt sein, um eine verbesserte Dosierfunktion und ein exakteres Dosieren des Treibmediums in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 zu ermöglichen. Zur weiteren Verbesserung der Strömungsgeometrie und des Wirkungsgrads des Förderaggregats 1 sind die Düse 12 und das Mischrohr 9 rotationssymetrisch ausgeführt, wobei die Düse 12 koaxial zum Mischrohr 9 der Strahlpumpe 4 verläuft.According to the invention, the metering valve 10 can be designed as a proportional valve 10 in order to enable an improved metering function and more precise metering of the propellant medium into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 . To further improve the flow geometry and the efficiency of the delivery unit 1 , the nozzle 12 and the mixing tube 9 are designed to be rotationally symmetrical, with the nozzle 12 running coaxially with the mixing tube 9 of the jet pump 4 .

2 zeigt einen in 1 mit X bezeichneten Ausschnitt der Strahlpumpe 4 des Förderaggregats 1 in vergrößerter Darstellung. Dabei weist die Strahlpumpe 4 den Grundkörper 8 und die Düse 12 auf. Die Düse 12 befindet sich entlang der Längsachse 52 innerhalb der Strömungskontur des Grundkörpers 8 der Strahlpumpe 4 und weist auf der stromabwärtigen Seite eine zylindrisch verlängerte Düsenspitze 25 entlang der Längsachse 52 auf. 2 shows an in 1 X-designated section of the jet pump 4 of the delivery unit 1 in an enlarged view. The jet pump 4 has the base body 8 and the nozzle 12 . The nozzle 12 is located along the longitudinal axis 52 within the flow contour of the main body 8 of the jet pump 4 and has a cylindrically elongated nozzle tip 25 along the longitudinal axis 52 on the downstream side.

Die in 2 dargestellte erfindungsgemäße Gestaltung der Strahlpump 4 zeigt, dass es zwei Strömungspfade gibt: Zum Einen einen primären Kanal 14 innerhalb der Düse 12, durch den die Primärströmung IV, bei der es sich um ein Treibmedium IV handelt, das von dem Tank 34 kommt und über den zweiten Zulauf 36 der Strahlpumpe 4 zugeführt wird. Zum Anderen einen sekundären Kanal 16 innerhalb des Grundkörpers 8, durch den eine Sekundärströmung V, bei der es sich um ein Rezirkulat V handelt, das von der Brennstoffzelle 32 als unverbrauchtes Anodengas kommt und über den ersten Zulauf 28 der Strahlpumpe 4 zugeführt wird. Dabei ist gezeigt, dass die Strahlpumpe 4 eine erste Bohrung 33 mit einem ersten Sensor 41 und eine zweite Bohrung 35 mit einem zweiten Sensor 43 aufweist. Die Sensoren 41, 43 befinden sich dabei im Bereich des sekundären Kanals 16 und/oder des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 9, wobei sich der zweite Sensor 43 stromabwärts vom ersten Sensor 41 befindet. Die erste Bohrung 33 weist dabei einen ersten Bohrungsdurchmesser 37 und die zweite Bohrung 35 einen zweiten Bohrungsdurchmesser 39 auf.In the 2 The inventive design of the jet pump 4 shown shows that there are two flow paths: On the one hand, a primary channel 14 within the nozzle 12, through which the primary flow IV, which is a propellant medium IV, which comes from the tank 34 and via the second inlet 36 of the jet pump 4 is supplied. On the other hand, a secondary channel 16 within the base body 8 through which a secondary flow V, which is a recirculated material V, which comes from the fuel cell 32 as unused anode gas and is fed to the jet pump 4 via the first inlet 28 . It is shown here that the jet pump 4 has a first bore 33 with a first sensor 41 and a second bore 35 with a second sensor 43 . The sensors 41, 43 are located in the area of the secondary channel 16 and/or the intake area 7 and/or the mixing tube 9, with the second sensor 43 being located downstream of the first sensor 41. The first bore 33 has a first bore diameter 37 and the second bore 35 has a second bore diameter 39 .

Innerhalb des primären Kanals 14 fließt das Treibmedium IV zumindest nahezu parallel zur Strömungsrichtung III durch die Düse 12, bis sich der Innendurchmesser der Düse 12 in einen ersten konischen zulaufenden Bereich 22 verjüngt. Dabei verkleinert sich ein dritter Strömungsquerschnitt 13 zu einem vierten Strömungsquerschnitt 15 mit einem geringeren Durchmesser. Dabei kann die Düse 12 in einer beispielhaften Ausführungsform des Förderaggregats 1 die zylindrisch verlängerte Düsenspitze 25 aufweisen, wobei insbesondere die Düsenspitze 25 zumindest teilweise in den Bereich des Mischrohrs 9 hineinragt. Weitere beispielshafte Ausführungsformen der Düse 12 und/oder Düsenspitze 25 können weitere Düsengeometrien vorsehen, wie beispielsweise eine Laval-Düse. Beim Durchströmen der Düse 12 kann die Primärströmung IV des gasförmigen Mediums maximal Schallgeschwindigkeit im vierten Strömungsquerschnitt 15 erreichen.Within the primary channel 14, the propellant IV flows at least almost parallel to the flow direction III through the nozzle 12 until the inner diameter of the nozzle 12 tapers into a first conical area 22. A third flow cross section 13 is thereby reduced to a fourth flow cross section 15 with a smaller diameter. The nozzle 12 can have the cylindrically extended nozzle tip 25 in an exemplary embodiment of the delivery unit 1 , with the nozzle tip 25 in particular protruding at least partially into the area of the mixing tube 9 . Further exemplary embodiments of the nozzle 12 and/or nozzle tip 25 can provide additional nozzle geometries, such as a Laval nozzle. When flowing through the nozzle 12, the primary flow IV of the gaseous medium can reach the maximum speed of sound in the fourth flow cross section 15.

Das gasförmige Medium gelangt über eine Eintrittsöffnung 42, die einen Eintrittsöffnungsdurchmesser 44 aufweist, in den ersten Strömungsquerschnitt 17 der Strahlpumpe 4. Von der Eintrittsöffnung 42 strömt das gasförmige Medium durch den sekundären Kanal 16 als Sekundärströmung V, bei dem es sich um ein Rezirkulat V handelt, zumindest nahezu parallel zur Strömungsrichtung III. Dabei verkleinert sich der ursprünglich erste Strömungsquerschnitt 17 zu einem zweiten Strömungsquerschnitt 19 mit einem geringeren Durchmesser, wodurch sich insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit des Rezirkulats erhöht. Dabei weist der Grundkörper 8 der Strahlpumpe 4 einen zweiten konisch zulaufenden Bereich 24 auf, wobei der zweite konisch zulaufende Bereich 24 in Richtung der Längsachse 52 zumindest annähernd auf gleicher Höhe, wie der erste konisch zulaufende Bereich 22 verläuft. Beim Rezirkulat handelt es sich um das Anodenabgas, welches über die Rückführleitung 23 (gezeigt in 3) angesaugt und mit dem frischen gasförmigen Medium, insbesondere dem Treibmedium aus dem primären Kanal 14 vermischt wird, insbesondere im Ansaugbereich 7 und/oder im Mischrohr 9. Ausgehend von der Eintrittsöffnung 42 fließt die Sekundärströmung V durch den sekundären Kanal 16 bis zum zweiten Strömungsquerschnitt 19 der sich für die Sekundärströmung V als Ringfläche um die Düse 12 und/oder die zylindrisch verlängerte Düsenspitze 25 darstellt. Hierbei kann die Sekundärströmung V ebenfalls maximal Schallgeschwindigkeit erreichen. Stromabwärts der Düsenöffnungen werden beide Ströme vermischt und über den Diffusorbereich 11 ausgeleitet.The gaseous medium enters the first flow cross-section 17 of the jet pump 4 via an inlet opening 42, which has an inlet opening diameter 44. The gaseous medium flows from the inlet opening 42 through the secondary channel 16 as a secondary flow V, which is a recirculate V , at least almost parallel to the direction of flow III. In the process, the originally first flow cross section 17 is reduced to a second flow cross section 19 with a smaller diameter, as a result of which the flow speed of the recirculate increases in particular. The base body 8 of the jet pump 4 has a second conically tapering area 24, the second conically tapering area 24 running in the direction of the longitudinal axis 52 at least approximately at the same height as the first conically tapering area 22. The recirculate is the anode waste gas, which is fed out via the return line 23 (shown in 3 ) and mixed with the fresh gaseous medium, in particular the propellant medium, from the primary channel 14, in particular in the suction area 7 and/or in the mixing tube 9. Starting from the inlet opening 42, the secondary flow V flows through the secondary channel 16 to the second flow cross section 19 which presents itself as an annular surface around the nozzle 12 and/or the cylindrically extended nozzle tip 25 for the secondary flow V. Here, the secondary flow V can also reach the maximum speed of sound. Both streams are mixed downstream of the nozzle openings and discharged via the diffuser area 11 .

Weiterhin zeigt 2, dass die erste Bohrung 33 stromabwärts direkt neben der Eintrittsöffnung 42 angeordnet ist, insbesondere im Bereich des ersten Strömungsquerschnitts 17. Die zweite Bohrung 35 befindet sich im Bereich des engsten Querschnitts, bei dem es sich um den zweiten Strömungsquerschnitt 19 handelt, der Sekundärströmung V. Da die Sekundärströmung V an diesem Punkt maximal beschleunigt wird, liegt der statische Druck deutlich unterhalb dem an der ersten Bohrung 33, bzw. dem entsprechenden Abgriff, gemessenen Wert. Die Differenz zwischen den beiden statischen Drücken ist proportional zur Geschwindigkeit im Bereich des engsten Querschnitts, bei dem es sich um den zweiten Strömungsquerschnitt 19 handelt, der Sekundärströmung V, beziehungsweise bei bekannter Dichte der Sekundärströmung V zum Massenstrom. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit ist es vorteilhaft, dass die Düsenspitze 25 als zylindrisch verlängerte Düsenspitze 25 ausgeführt ist, so dass sich der engste Querschnitt der Sekundärströmung V, bei dem es sich insbesondere um den zweiten Strömungsquerschnitt 19 handelt, mindestens über den gesamten zweiten Bohrungsdurchmesser 39 erstreckt. Die zylindrisch verlängerte Düsenspitze 25 erstreckt sich über eine Länge 27 entlang der Längsachse 52 in Überdeckung mit der zweiten Bohrung 35 steht und/oder orthogonal zur Längsachse 52 überlappend ausgeführt ist.Furthermore shows 2 that the first bore 33 is arranged downstream directly next to the inlet opening 42, in particular in the area of the first flow cross section 17. The second bore 35 is located in the area of the narrowest cross section, which is the second flow cross section 19, of the secondary flow V. Since the secondary flow V is maximally accelerated at this point, the static pressure is significantly below the value measured at the first bore 33 or the corresponding tap. The difference between the two static pressures is proportional to the speed in the area of the narrowest cross section, which is the second flow cross section 19, the secondary flow V, or if the density of the secondary flow V is known, to the mass flow. In order to improve the measurement accuracy, it is advantageous for the nozzle tip 25 to be designed as a cylindrically elongated nozzle tip 25, so that the narrowest cross section of the secondary flow V, which is in particular the second flow cross section 19, extends at least over the entire second bore diameter 39 . The cylindrically elongated nozzle tip 25 extends over a length 27 along the longitudinal axis 52 in overlap with the second bore 35 and/or is designed to overlap orthogonally to the longitudinal axis 52 .

Weiterhin zeigt 2, dass sich der erste Sensor 41 im Bereich des ersten Strömungsquerschnitts 17 und der zweite Sensor 43 im Bereich des zweiten Strömungsquerschnitts 19 befindet. Dabei befindet sich ein Düsenaustritt 18 der Düse 12 stromabwärts der zweiten Bohrung 35 und/oder des zweiten Sensors 43. Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Förderaggregats 1 werden dabei mindestens zwei Druckmessungen in dem sekundären Kanal 16 der Strahlpumpe 4 mittels des ersten Sensors 41 und mittels des zweiten Sensors 43 durchgeführt. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens kann eine weitere Druckmessung in einem Bereich außerhalb der Strahlpumpe 4, insbesondere in einem Strömungsbereich des Brennstoffzellen-Systems 31, und/oder in dem primären Kanal 14 durchgeführt werden um ein Ablassventil 30 (gezeigt in 3), insbesondere ein Purge-Ventil 30, anzusteuern und zu öffnen. Sinkt der gemessene Differenzdruck unter einen entsprechenden Referenzwert, wird ein Purge-Event ausgelöst. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Taupunkt in der Sekundärströmung V stromaufwärts der Strahlpumpe 4 unterschritten wird und flüssiges Wasser in die Strahlpumpe 4 eintritt. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass flüssiges Wasser in die Brennstoffzelle 32 eingetragen wird, diese flutet und ein die Zellen schädigender Zustand entsteht. Zudem bricht in diesem Fall die Pumpleistung der Strahlpumpe 4 ein, was die Gefahr der Zellflutung noch steigert. Dieser Zustand äußert sich durch starke Schwankungen des gemessenen Differenzdrucks. Dabei können mehrere Druckmessungen im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal 14 und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal 16 erfolgen, und mit Referenzwert und/oder einem Kennfeld /oder mindestens einem Referenzpunkt, verglichen und eine entsprechende Abweichung ermittelt werden, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine Temperatur der Primärströmung IV und/oder der Sekundärströmung V des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen. Zusätzlich zu mehreren Druckmessung kann zudem mindestens jeweils eine Temperaturmessung im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal 14 und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal 16 erfolgen. Diese Druckmessungen werden dann mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen und es wird eine entsprechende Abweichung ermittelt, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine relative Feuchte des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen. Auf diese Weise können die gemessenen Differenzdrücke mit den entsprechenden Referenzpunkten (beispielsweise aus der Ausgabe eines mathematischen Modells oder eines hinterlegten Kennfelds) verglichen werden. So kann ein Zusammenhang zur momentan herrschenden relativen Feuchte hergestellt werden. Es ist bekannt, dass die Pump-leistung der Strahlpumpe 4 um ca. 15% sinkt, wenn die relative Feuchte von 0 auf 100% steigt. Über 100% relativer Feuchte kann es sogar zu Instabilitätseffekten der Sekundärströmung V kommen, wodurch die Pumpwirkung weiter degradiert, beziehungsweise stark schwankt. Die Detektion des Differenzdruck ist hierbei wesentlich sensitiver als beispielsweise das Signal eines Feuchtesensors, dessen Sensorspitze oberhalb von 100% relativer Feuchte gesättigt ist und somit die Messung behindert.Furthermore shows 2 that the first sensor 41 is in the area of the first flow cross section 17 and the second sensor 43 in the area of the second flow cross section 19 . A nozzle outlet 18 of the nozzle 12 is located downstream of the second bore 35 and/or the second sensor 43. Using a method according to the invention for operating the delivery unit 1, at least two pressure measurements are made in the secondary channel 16 of the jet pump 4 using the first sensor 41 and carried out by means of the second sensor 43 . In a further exemplary embodiment of the method, a further pressure measurement can be carried out in an area outside of the jet pump 4, in particular in a flow area of the fuel cell system 31, and/or in the primary channel 14 in order to open a drain valve 30 (shown in 3 ), In particular a purge valve 30 to control and open. If the measured differential pressure drops below a corresponding reference value, a purge event is triggered. This applies in particular in the event that the dew point in the secondary flow V upstream of the jet pump 4 is not reached and liquid water enters the jet pump 4 . In this case, there is a risk that liquid water will enter the fuel cell 32, flood it and cause a state that damages the cells. In addition, the pump capacity of the jet pump 4 collapses in this case, which further increases the risk of cell flooding. This condition manifests itself in strong fluctuations in the measured differential pressure. Several pressure measurements can be carried out in the area of the primary flow IV in the primary duct 14 and/or in the area of the secondary flow V in the secondary duct 16 and compared with a reference value and/or a characteristic map/or at least one reference point and a corresponding deviation can be determined , in particular using a mathematical model or a stored characteristic diagram, in order to derive and/or calculate a temperature of the primary flow IV and/or the secondary flow V of the gaseous medium. In addition to several pressure measurements, at least one temperature measurement can also be carried out in the area of the primary flow IV in the primary channel 14 and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel 16 . This pressure Measurements are then compared with at least one reference value and/or a map and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model or a stored map, in order to derive and/or calculate a relative humidity of the gaseous medium. In this way, the measured differential pressures can be compared with the corresponding reference points (for example from the output of a mathematical model or a stored map). In this way, a connection to the currently prevailing relative humidity can be established. It is known that the pump capacity of the jet pump 4 drops by approximately 15% when the relative humidity increases from 0 to 100%. Above 100% relative humidity, there can even be instability effects in the secondary flow V, as a result of which the pumping effect is further degraded or fluctuates greatly. The detection of the differential pressure is significantly more sensitive than, for example, the signal of a humidity sensor, the sensor tip of which is saturated above 100% relative humidity and thus impedes the measurement.

Des Weiteren können in einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Förderaggregats 1 mehrere Druckmessungen im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal 14 und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal 16 erfolgen, und mit mindestens einem Referenzwert und/oder Referenzwert und/oder einem Kennfeld, verglichen und eine entsprechende Abweichung ermittelt werden, insbesondere anhand eines mathematischen Modells oder eines hinterlegten Kennfeldes, um die Geschwindigkeit der Sekundärströmung V zu ermitteln, insbesondere wenn die Geschwindigkeit der Sekundärströmung V im Bereich des zweiten Strömungsquerschnitts 19 nahe der Schallgeschwindigkeit liegt. Dabei wird aufgrund der Messergebnisse der Seitenkanalverdichter 2 derart entsprechend angesteuert, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt.Furthermore, in an exemplary embodiment of the method for operating the delivery unit 1, multiple pressure measurements can be made in the area of the primary flow IV in the primary channel 14 and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel 16, and with at least one reference value and/or reference value and/or a map, and a corresponding deviation can be determined, in particular using a mathematical model or a stored map, in order to determine the speed of the secondary flow V, in particular if the speed of the secondary flow V in the area of the second flow cross section 19 is close to the speed of sound . Based on the measurement results, the side channel compressor 2 is controlled accordingly in such a way that the speed and/or delivery rate is increased.

Zudem kann eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Förderaggregats 1 vorsehen, dass mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe 4 durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen werden, um beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes ein Abfallen und/oder ein Stall der Sekundärströmung V, bei der es sich insbesondere um eine Rezirkulationsströmung V handelt, zu detektieren. Beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes wird der Seitenkanalverdichter 2 entsprechend angesteuert, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt.In addition, a further exemplary embodiment of the method for operating the delivery unit 1 can provide that several pressure measurements are carried out inside or outside of the jet pump 4 and compared with at least one reference value and/or a characteristic map in order to detect a drop and/or a Stall of the secondary flow V, which is in particular a recirculation flow V to detect. If the value falls below a specified value, the side channel compressor 2 is activated accordingly, so that the speed and/or delivery rate is increased.

Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Förderaggregats 1 kann derart erfolgen, dass mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe 4 durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen werden. In dieser beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird dabei beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes eine Rückströmung entgegen der Strömungsrichtung III innerhalb der Strahlpumpe 4 derart verhindert, indem der Seitenkanalverdichter 2 entsprechend angesteuert wird, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt, bevor eine Rückströmung erfolgen kann.A further exemplary embodiment of the method for operating the delivery unit 1 can take place in such a way that several pressure measurements are carried out inside or outside the jet pump 4 and compared with at least one reference value and/or a characteristic map. In this exemplary embodiment of the method, when a specified value is undershot, a backflow against the direction of flow III within the jet pump 4 is prevented in such a way that the side channel compressor 2 is controlled accordingly, so that the speed and/or delivery rate is increased before a backflow occurs can.

Es existieren verschiedene Topologien für die Gestaltung des Brennstoffzellen-Systems 31. Das Druckgefälle zum Aufbau einer Rezirkulationsströmung wird entweder mittels des Seitenkanalverdichters 2 oder passiv mittels der Strahlpumpe 4 erzeugt. Alternativ kann das Förderaggregat 1 mittels einer kombinierten aktiven und passiven Rezirkulation betrieben werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Strahlpumpe 4 ist speziell für mobile Anwendungen von Vorteil, da der Wartungsaufwand geringer ist und zudem im Betrieb kein zusätzlicher Energieverbrauch für die Aufrechterhaltung der Rezirkulation benötigt wird.There are different topologies for the design of the fuel cell system 31. The pressure gradient for building up a recirculation flow is generated either by means of the side channel compressor 2 or passively by means of the jet pump 4. Alternatively, the delivery unit 1 can be operated by means of a combined active and passive recirculation. The use of the jet pump 4 according to the invention is particularly advantageous for mobile applications, since the maintenance effort is lower and no additional energy consumption is required to maintain the recirculation during operation.

In 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform des Brennstoffzellen-Systems 31 dargestellt, insbesondere eines Anodenkreislaufs. Dabei ist gezeigt, dass das Förderaggregat 1 und/oder die Strahlpumpe 4 über eine Verbindungsleitung 29 mit der Brennstoffzelle 32 verbunden ist, die den Anodenbereich 38 und einen Kathodenbereich 40 umfasst. Zudem ist die Rückführleitung 23 vorgesehen, die den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 32 mit dem ersten Zulauf 28, und somit insbesondere mit dem Ansaugbereich 7, des Förderaggregats 1 verbindet. Mittels der Rückführleitung 23 kann das im Anodenbereich 38 beim Betrieb der Brennstoffzelle 32 nicht verwertete erste gasförmige Medium zum ersten Zulauf 28 zurückgeführt werden. Bei diesem ersten gasförmigen Medium handelt es sich insbesondere um das vorangegangen beschriebene Rezirkulationsmedium. Es kann sich zudem in einer beispielhaften Ausführungsform im Bereich der Rückführleitung 23 der Seitenkanalverdichter 2. Somit strömt das unverbrauchte gasförmige Medium aus der Brennstoffzelle 32 in einen ersten Teil der Rückführleitung 23a, die mit dem Seitenkanalverdichter 2 verbunden ist, und von dort wird das gasförmige Medium in einen zweiten Teil der Rückführleitung 23b gefördert, die den Seitenkanalverdichter 2 mit einem ersten Zulauf 28 der Strahlpumpe 4 verbindet, insbesondere fluidisch. Weiterhin kann sich im Bereich des ersten Teils der Rückführleitung 23a ein Knotenpunkt 46 befinden, wobei es sich um eine Strömungsverzweigung handelt. Der Knotenpunkt 46 verbindet dabei die Rückführleitung 23 mit dem Ablassventil 30, welches bei Bedarf dazu genutzt werden kann, Wasser aus dem Brennstoffzellensystem 31 einen Bereich einer Umgebung 26 herauszuleiten.In 3 an exemplary embodiment of the fuel cell system 31 is shown, in particular an anode circuit. It is shown here that the delivery unit 1 and/or the jet pump 4 is connected via a connecting line 29 to the fuel cell 32 which comprises the anode area 38 and a cathode area 40 . In addition, the return line 23 is provided, which connects the anode area 38 of the fuel cell 32 to the first inlet 28 and thus in particular to the intake area 7 of the delivery unit 1 . The first gaseous medium that is not utilized in the anode region 38 during operation of the fuel cell 32 can be returned to the first inlet 28 by means of the return line 23 . This first gaseous medium is in particular the previously described recirculation medium. In an exemplary embodiment, the side channel compressor 2 can also be in the area of the return line 23. The unused gaseous medium thus flows from the fuel cell 32 into a first part of the return line 23a, which is connected to the side channel compressor 2, and from there the gaseous medium conveyed into a second part of the return line 23b, which connects the side channel compressor 2 to a first inlet 28 of the jet pump 4, in particular fluidly. Furthermore, in the area of the first part of the return line 23a, there can be a node 46, which is a flow branch. The Node 46 connects the return line 23 to the drain valve 30, which can be used, if necessary, to conduct water out of the fuel cell system 31 in an area 26 of the environment.

Wie aus 3 weiter ersichtlich, wird das in dem Tank 34 gespeicherte zweite gasförmige Medium über eine Zuströmleitung 21 einem Zuströmbereich, der insbesondere als der zweite Zulauf 36 ausgebildet ist, dem Förderaggregat 1 und/oder der Strahlpumpe 4 zugeführt.How out 3 As can also be seen, the second gaseous medium stored in the tank 34 is fed via an inflow line 21 to an inflow area, which is designed in particular as the second inlet 36, to the delivery unit 1 and/or the jet pump 4.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018213313 [0003, 0004]DE 102018213313 [0003, 0004]

Claims (11)

Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4), wobei ein Ausgang des Förderaggregats (1) mit einem Anodeneingang (5) einer Brennstoffzelle (32) fluidisch verbunden ist, wobei die Strahlpumpe (4) einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (9), einen Diffusorbereich (11) sowie einen Grundkörper (8) und eine Düse (12) aufweist und vom gasförmigen Medium in einer Strömungsrichtung III durchströmt wird, die parallel zu einer Längsachse (52) der Strahlpumpe (4) verläuft und wobei der Diffusorbereich (11) mit dem Anodeneingang (5) der Brennstoffzelle (32) zumindest mittelbar fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (4) eine erste Bohrung (33) mit einem ersten Sensor (41) und eine zweite Bohrung (35) mit einem zweiten Sensor (43) aufweist, wobei sich die Sensoren (41, 43) im Bereich eines sekundären Kanals (16) und/oder des Ansaugbereichs (7) und/oder des Mischrohrs (9) befinden und wobei sich der zweite Sensor (43) stromabwärts vom ersten Sensor (41) befindet.Conveyor unit (1) for a fuel cell system (31) for conveying and/or controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, with a jet pump (4) driven by a propulsion jet of a pressurized gaseous medium, with an outlet of the conveyor unit (1) is fluidically connected to an anode inlet (5) of a fuel cell (32), the jet pump (4) having an intake area (7), a mixing tube (9), a diffuser area (11) and a base body (8) and a nozzle (12) and has the gaseous medium flowing through it in a flow direction III, which runs parallel to a longitudinal axis (52) of the jet pump (4), and the diffuser region (11) is at least indirectly fluidically connected to the anode inlet (5) of the fuel cell (32), characterized in that the jet pump (4) has a first bore (33) with a first sensor (41) and a second bore (35) with a second sensor (43), the sensors (4th 1, 43) are located in the area of a secondary duct (16) and/or the suction area (7) and/or the mixing tube (9) and the second sensor (43) is located downstream of the first sensor (41). Förderaggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Sensor (41) im Bereich eines ersten Strömungsquerschnitts (17) und der zweite Sensor (43) im Bereich eines zweiten Strömungsquerschnitts (19) befindet.Delivery unit (1) after claim 1 , characterized in that the first sensor (41) is in the area of a first flow cross section (17) and the second sensor (43) in the area of a second flow cross section (19). Förderaggregat (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) eine zylindrisch verlängerte Düsenspitze (25) aufweist, wobei insbesondere die Düsenspitze (25) zumindest teilweise in den Bereich des Mischrohrs (9) hineinragt und ein Düsenaustritt (18) der Düse (12) stromabwärts der zweiten Bohrung (35) und/oder des zweiten Sensors (43) liegt.Delivery unit (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the nozzle (12) has a cylindrically elongated nozzle tip (25), in particular the nozzle tip (25) protruding at least partially into the region of the mixing tube (9) and a nozzle outlet (18) of the nozzle (12) downstream of the second bore (35) and/or the second sensor (43). Verfahren zum Betreiben eines Förderaggregats (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Druckmessungen in dem sekundären Kanal (16) der Strahlpumpe (4) mittels des ersten Sensors (41) und mittels des zweiten Sensors (43) durchgeführt werden.Method for operating a conveyor unit (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that at least two pressure measurements in the secondary channel (16) of the jet pump (4) are carried out by means of the first sensor (41) and by means of the second sensor (43). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Druckmessung in einem Bereich außerhalb der Strahlpumpe (4), insbesondere in einem Strömungsbereich des Brennstoffzellen-Systems (31), und/oder in einem primären Kanal (14) durchgeführt wird um ein Ablassventil (30), insbesondere ein Purge-Ventil (30), anzusteuern und zu öffnen.procedure after claim 4 , characterized in that a further pressure measurement is carried out in an area outside the jet pump (4), in particular in a flow area of the fuel cell system (31), and/or in a primary channel (14) around a discharge valve (30), in particular a purge valve (30) to control and open. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmessungen im Bereich einer Primärströmung IV in dem primären Kanal (14) und/oder im Bereich einer Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal (16) erfolgen, und mit Referenzwert und/oder einem Kennfeld /oder mindestens einem Referenzpunkt, verglichen und eine entsprechende Abweichung ermittelt wird, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine Temperatur der Primärströmung IV und/oder der Sekundärströmung V des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen.procedure after claim 4 or 5 , characterized in that several pressure measurements are made in the area of a primary flow IV in the primary channel (14) and/or in the area of a secondary flow V in the secondary channel (16), and with a reference value and/or a characteristic map/or at least one reference point, compared and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model or a stored characteristic diagram, in order to derive and/or calculate a temperature of the primary flow IV and/or the secondary flow V of the gaseous medium. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu mehreren Druckmessung mindestens jeweils eine Temperaturmessung im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal (14) und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal (16) erfolgt, und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen und eine entsprechende Abweichung ermittelt wird, insbesondere anhand eines mathematischen Models oder eines hinterlegten Kennfeldes, um eine relative Feuchte des gasförmigen Mediums abzuleiten und/oder zu errechnen.procedure after claim 4 or 5 , characterized in that in addition to several pressure measurements, at least one temperature measurement is carried out in the area of the primary flow IV in the primary channel (14) and/or in the area of the secondary flow V in the secondary channel (16), and with at least one reference value and/or a characteristic map is compared and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model or a stored characteristic map, in order to derive and/or calculate a relative humidity of the gaseous medium. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmessungen im Bereich der Primärströmung IV in dem primären Kanal (14) und/oder im Bereich der Sekundärströmung V in dem sekundären Kanal (16) erfolgen, und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen werden und eine entsprechende Abweichung ermittelt wird, insbesondere anhand eines mathematischen Models, um die Geschwindigkeit der Sekundärströmung V zu ermitteln, insbesondere wenn die Geschwindigkeit der Sekundärströmung V im Bereich des zweiten Strömungsquerschnitts (19) nahe der Schallgeschwindigkeit liegt, und einen Seitenkanalverdichter (2) entsprechend anzusteuern, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt.Procedure according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that several pressure measurements are made in the area of the primary flow IV in the primary duct (14) and/or in the area of the secondary flow V in the secondary duct (16) and are compared with at least one reference value and/or a characteristic map and a corresponding deviation is determined, in particular using a mathematical model, in order to determine the speed of the secondary flow V, in particular if the speed of the secondary flow V in the area of the second flow cross section (19) is close to the speed of sound, and to control a side channel compressor (2) accordingly, so that an increase in speed and / or flow occurs. Verfahren nach der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe (4) durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen werden, um beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes ein Abfallen und/oder ein Stall der Sekundärströmung V, bei der es sich insbesondere um eine Rezirkulationsströmung V handelt, zu detektieren und beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes den Seitenkanalverdichter (2) entsprechend anzusteuern, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt.Procedure after Claims 4 or 5 , characterized in that a number of pressure measurements are carried out inside or outside the jet pump (4) and compared with at least one reference value and/or a characteristic diagram in order to detect a drop and/or stall in the secondary flow V when it falls below a specified value in particular a recirculation flow V, and to activate the side channel compressor (2) accordingly when it falls below a specified value, so that the speed and/or delivery rate is increased. Verfahren nach der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmessungen innerhalb oder außerhalb der Strahlpumpe 4 durchgeführt und mit mindestens einem Referenzwert und/oder einem Kennfeld verglichen werden, um beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes eine Rückströmung entgegen der Strömungsrichtung III innerhalb der Strahlpumpe (4) zu verhindern, indem der Seitenkanalverdichter (2) entsprechend angesteuert wird, so dass eine Erhöhung der Drehzahl und/oder Fördermenge erfolgt.Procedure after Claims 4 or 5 , characterized in that several pressure measurements are carried out inside or outside the jet pump 4 and compared with at least one reference value and/or a characteristic map in order to prevent a backflow against the direction of flow III within the jet pump (4) if the value falls below a specified value, by the Side channel compressor (2) is controlled accordingly, so that the speed and / or flow rate is increased. Verwendung des Förderaggregates (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Brennstoffzellen-System 31.Use of the conveyor unit (1) according to one of Claims 1 until 9 in a fuel cell system 31.
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