DE102022202913A1

DE102022202913A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem mit einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE102022202913A1
Application number: DE102022202913.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Falkenau; Timo Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023179947A1

Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle (105) mit einer Anode (115) und einer Kathode (120). Das Verfahren weist einen Schritt des Ausgebens, einen Schritt des Einlesens und einen Schritt des Ermittelns auf. Im Schritt des Ausgebens wird ein mit einer Schwingung um einen Sollwert schwingendes Anregungssignal (140) an eine Schnittstelle zu einem Dosierventil (145) zum Dosieren von Wasserstoff (H2) an die Anode (115) ausgegeben, wobei das Anregungssignal (140) ausgebildet ist, um einen um einen Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode (115) zu erzeugen. Im Schritt des Einlesens wird ein Drucksignal (150) über eine Schnittstelle zu einem Drucksensor (155) zum Erfassen des Istdrucks an oder im Bereich der Anode (115) eingelesen. Im Schritt des Ermittelns wird die Leckage von Anodengas unter Verwendung des Istdrucks und/oder des Anregungssignals (140) ermittelt.

Description

Stand der Technik
Der Ansatz geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Die Erkennung einer Beschädigung in einem Brennstoffzellensystem erfolgt üblicherweise mittels voltmetrischer Einzelzellspannungsüberwachung oder anderer Sensorik wie z. B. mittels Wasserstoff-Sensor im Abgas.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein Brennstoffzellensystem mit einer Vorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine Leckage von Anodengas in oder im Bereich einer Brennstoffzelle schnell und einfach, ohne aufwendige Überwachungssensorik erkannt werden kann.
Es wird ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle mit einer Anode und einer Kathode vorgestellt. Das Verfahren weist einen Schritt des Ausgebens, einen Schritt des Einlesens und einen Schritt des Ermittelns auf. Im Schritt des Ausgebens wird ein mit einer Schwingung um einen Sollwert schwingendes Anregungssignal an eine Schnittstelle zu einem Dosierventil zum Dosieren von Wasserstoff an die Anode ausgegeben, wobei das Anregungssignal ausgebildet ist, um einen um einen Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode zu erzeugen. Im Schritt des Einlesens wird ein Drucksignal über eine Schnittstelle zu einem Drucksensor zum Erfassen des Istdrucks an oder im Bereich der Anode eingelesen. Im Schritt des Ermittelns wird die Leckage von Anodengas unter Verwendung des Istdrucks und/oder des Anregungssignals ermittelt.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Die Brennstoffzelle kann eine zwischen der Anode und der Kathode angeordnete Membran, beispielsweise eine sogenannte „Polymer Elektrolyt Membran“, kurz „PEM“, aufweisen. Zwischen der Anode und der Kathode kann im Betrieb der Brennstoffzelle eine definierte Druckdifferenz herrschen, beispielsweise eine Druckdifferenz von 300 mbar. Das Verfahren kann entsprechend auch im Zusammenhang mit einem Brennstoffzellensystem durchgeführt werden, das eine Mehrzahl der Brennstoffzellen, sogenannte „Stacks“, aufweist. Das Anodengas kann Wasserstoff, kurz „H₂“, Stickstoff, kurz „N₂“ und/oder Wasser, beispielsweise in Form von Wasserdampf, kurz „H₂O(g)“, aufweisen. Das Verfahren ermöglicht es vorteilhafterweise, eine externe und interne Leckage im Anodenpfad der Brennstoffzelle zu erkennen. Beispielsweise kann die Leckage durch eine undichte Stelle an oder in der Brennstoffzelle bewirkt werden. Es können auch andere Komponenten undicht sein wie z. B. ein Entlüftungsventil/Purge-Ventil oder Ablassventil/Drain-Ventil der Brennstoffzelle, oder eine Schnittstelle zu einem Sensor. Das Verfahren kann auch Leckagen nach extern oder in einen Kühlmittelpfad der Brennstoffzelle erkennen, ohne differenzieren zu können. Bei dem Dosierventil kann es sich um ein Wasserstoffdosierventil handeln, das ausgebildet ist, um Wasserstoff, beispielsweise Wasserstoffgas, an die Anode zu dosieren. Der Sollwert kann ein stationärer Wert zur Ansteuerung des Dosierventils im Betrieb der Wasserstoffzelle sein. Die Schwingung kann ausgebildet sein, um diesen Sollwert zu überlagern, um den Istdruck zu erzeugen. Als Istdruck ist der Solldruck zusammen mit einer durch die Schwingung erzeugten Druckreaktion zu verstehen, die auch als „Rippel“ bezeichnet werden kann. Im Schritt des Ausgebens kann beispielsweise das Anregungssignal ausgegeben werden, dessen Schwingung eine bestimmte Schwingungscharakteristik zur Erzeugung des Istdrucks aufweist. Das Anregungssignal kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Solldruckanforderung an einen Prozessdruck in der Brennstoffzelle anodenseitig mit einer gezielt angeregten Über- und/oder Unterschwingung im Druck zu bewirken. Im Schritt des Einlesens kann das Drucksignal eingelesen werden, wobei der Drucksensor angeordnet sein kann, um den Istdruck an einem Anodeneingang der Anode zu erfassen und zum Einlesen bereitzustellen.
Im Schritt des Ausgebens kann die Schwingung des Anregungssignals sinus-, rechtecks- oder sägezahnförmig sein. Eine solch sinus-, rechtecks- oder sägezahnförmige Schwingung führt zu einer periodischen Druckschwingung in der Anode als Druckantwort.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ausgebens das Anregungssignal ausgegeben werden, wobei die Schwingung des Anregungssignals ausgebildet ist, um eine Spannungs- und/oder Stromänderung auf das Dosierventil zu bewirken, um den um den Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode zu erzeugen. Über eine solche Spannungs- und/oder Stromänderung kann vorteilhafterweise eine Druckänderung an der Anode bewirkt werden, welche zur Ermittlung der Leckage dienen kann.
Im Schritt des Ermittelns kann beispielsweise ein Vergleich zwischen einem Verlauf des Istdrucks und einem Referenzverlauf eines Referenzdrucks durchgeführt werden, um die Leckage zu ermitteln. Der Referenzverlauf des Referenzdrucks kann beispielsweise vorbestimmt sein oder ein aus einer vorangegangenen Messung erhaltener Referenzverlauf sein. Als vorbestimmter Referenzverlauf des Referenzdrucks kann dieser beispielsweise in einer Speichereinheit als ein bekannter Referenzverlauf hinterlegt sein, welcher beispielsweise einen zu erwartenden Verlauf bei einer intakten Brennstoffzelle ohne Leckage repräsentiert. Der Verlauf kann beispielsweise einen Druckanstiegs- und/oder Druckabfallsverlauf des Istdrucks repräsentieren. So kann schnell und einfach durch einen Vergleich ermittelt werden, ob die Brennstoffzelle eine Leckage aufweist.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Ermittelns die Leckage von Anodengas ermittelt wird, wenn der Verlauf des Istdrucks von dem Referenzverlauf des Referenzdrucks abweicht. Bei einer intakten Brennstoffzelle sollte bei beispielsweise mehreren Messungen der Druckanstiegsverlauf und/oder Druckabfallverlauf je nach Bereitstellen des Anregungssignals gleich sein. Ist der Druckanstiegsverlauf und/oder Druckabfallverlauf hingegen geringer beim Druckanstieg und/oder größer im Druckabfall, muss irgendwo Gas verloren gegangen sein, also eine Leckage vorliegen.
Das Verfahren kann ferner einen weiteren Schritt des Ausgebens aufweisen, in dem zu einem sich vom Schritt des Ausgebens des Anregungssignals unterscheidenden Zeitpunkt ein mit der Schwingung um den Sollwert schwingendes weiteres Anregungssignals an die Schnittstelle zu dem Dosierventil ausgegeben wird, wobei das weitere Anregungssignal ausgebildet ist, um den um den Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode zu erzeugen, und das Verfahren kann ferner einen weiteren Schritt des Einlesens aufweisen, in dem ein weiteres Drucksignal über die Schnittstelle zu dem Drucksensor eingelesen wird, um den Referenzdruck zu erhalten. Bei dem sich unterscheidenden Zeitpunkt kann es sich beispielsweise um einen dem Schritt des Ausgebens des Anregungssignals vorangegangenen Zeitpunkt handeln. So können Istdruckwerte von mehreren, beispielsweise vorangegangenen, Messungen als Referenzdrücke berücksichtigt und verglichen werden, um die Leckage zu ermitteln. Ein standardmäßig hinterlegter Vergleichsdruckwert ist somit nicht notwendig.
Im Schritt des Einlesens kann das Drucksignal eingelesen werden, das einen Druckverlauf des Istdrucks repräsentiert, wobei im Schritt des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung eines Druckanstiegs und/oder Druckabfalls des Istdrucks ermittelt wird. Hierbei kann beispielsweise im Schritt des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung eines definierten Druckanstiegs und/oder Druckabfalls und/oder einer Amplitude des Istdrucks ermittelt werden. Ein definierter Druckanstieg und/oder definierter Druckabfall und/oder eine definierte Amplitude kann ein einfach zuordenbares Resultat bei Einstellen einer definierten Schwingung durch das Anregungssignal ermöglichen. So kann die Leckage beispielsweise schnell und einfach erkannt werden, wenn also der Druckanstieg und/oder Druckabfall und/oder die Amplitude der definierte Druckanstieg und/oder definierte Druckabfall und/oder die definierte Amplitude ermittelt wird.
Im Schritt des Ausgebens kann das Anregungssignal aber auch ausgegeben werden, um den Istdruck mit einer vorbestimmten Druckcharakteristik an der Anode zu erzeugen, wobei im Schritt des Ermittelns ein Vergleich zwischen der Schwingung des Anregungssignals und einer Referenzschwingung eines Referenzanregungssignals durchgeführt wird, um die Leckage zu ermitteln. Die vorbestimmte Druckcharakteristik des Istdrucks kann ein Druckverlauf des Istdrucks sein, beispielsweise ein Verlauf eines Druckanstiegs und/oder Druckabfalls des Istdrucks. Das Referenzanregungssignal kann ein zu einem sich von der Ausgabe des Anregungssignals unterscheidenden, beispielsweise vorangegangenen, Zeitpunkt ausgegebenes Anregungssignal sein. So kann beispielsweise die Leckage ermittelt werden, wenn zur Erzeugung des Istdrucks an der Anode mit der Zeit Anregungssignale mit unterschiedlichen Schwingungen erforderlich sind.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn im Schritt des Einlesens ferner eine Temperatur und/oder Konzentration eines Anodengases der Anode eingelesen wird, wobei im Schritt des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung ferner der Temperatur und/oder Konzentration ermittelt wird. Auch die Temperatur und/oder Konzentration des Anodengases können einen Hinweis auf eine Leckage von Anodengas geben.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Ein Brennstoffzellensystem weist zumindest eine Brennstoffzelle mit einer Anode und einer Kathode, ein Dosierventil zum Dosieren von Wasserstoff an die Anode und die vorangehend beschriebene Vorrichtung auf. Optional kann das Brennstoffzellensystem auch den Drucksensor aufweisen. Die Brennstoffzelle kann eine zwischen der Anode und der Kathode angeordnete Polymer Elektrolyt Membran aufweisen. Das Brennstoffzellensystem kann eine Mehrzahl der Brennstoffzellen, sogenannte „Stacks“, aufweisen. Bei einem solchen Brennstoffzellensystem ist vorteilhafterweise schnell und einfach ohne komplexe Sensorik erkennbar, ob eine Leckage von Anodengas in der Brennstoffzelle vorliegt.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in zumindest einer Brennstoffzelle;
2 ein Diagramm mit Verläufen eines Anregungssignals und eines Drucksignals gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in zumindest einer Brennstoffzelle mit einer Anode und einer Kathode; und
4 ein Blockschaltbild eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in zumindest einer Brennstoffzelle.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle 105.
Lediglich beispielhaft ist die Vorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Brennstoffzelle 105 angeordnet, welche hier beispielhaft an oder in einem Fahrzeug 110 angeordnet ist. Die Brennstoffzelle 105 weist zumindest eine Anode 115 und zumindest eine Kathode 120 auf.
Die Vorrichtung 105 weist eine Ausgabeeinrichtung 125, eine Einleseeinrichtung 130 und eine Ermittlungseinrichtung 135 auf. Die Ausgabeeinrichtung 125 ist ausgebildet, um ein mit einer Schwingung um einen Sollwert schwingendes Anregungssignal 140 an eine Schnittstelle zu einem Dosierventil 145 zum Dosieren von Wasserstoff H₂ an die Anode 115 auszugeben, wobei das Anregungssignal 140 ausgebildet ist, um einen um einen Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode 115 zu erzeugen. Die Einleseeinrichtung 130 ist ausgebildet, um ein Drucksignal 150 über eine Schnittstelle zu einem Drucksensor 155 zum Erfassen des Istdrucks an oder im Bereich der Anode 115 einzulesen. Die Ermittlungseinrichtung 135 ist ausgebildet, um die Leckage von Anodengas unter Verwendung des Istdrucks und/oder des Anregungssignals 140 zu ermitteln.
Lediglich beispielhaft ist die Vorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in ein Brennstoffzellensteuergerät 160 zum Ansteuern der Brennstoffzelle 105 integriert. Das Brennstoffzellensteuergerät 160, das auch als „Kontrollgerät“ bezeichnet werden kann, und/oder die Vorrichtung 100 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über einen CAN-Bus CAN mit einem Fahrzeugsteuergerät 165 des Fahrzeugs 110 signaltechnisch verbunden.
Die Vorrichtung 100 kann zusammen mit der Brennstoffzelle 105 und dem Dosierventil 145 auch als ein Brennstoffzellensystem 168 bezeichnet werden. Das Brennstoffzellensystem 168 umfasst lediglich optional gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner den Drucksensor 155, eine Zuleitung 170 zum Zuführen von Wasserstoff H₂ aus einem Wasserstofftank, ein Systemtrennventil 172 zum Trennen oder Herstellen einer Verbindung zwischen der Zuleitung 170 und dem Dosierventil 145, eine Strahlpumpe 175 zum Fördern des Wasserstoffs H₂ zu der Anode 115, einen Wasserabscheider 177 zum Abscheiden von Wasser von der Anode 115 zu einem Abgassystem 178 des Fahrzeugs 110 oder zum Abscheiden von Wasserstoff H₂ aus dem Wasser zurück zu der Strahlpumpe 175, ein zwischen dem Wasserabscheider 177 und dem Abgassystem 178 angeordnetes Entlüftungsventil 180, ein zwischen dem Wasserabscheider 177 und dem Abgassystem 178 angeordnetes Ablassventil 182, ein Gehäuse 185 zur Aufnahme der Brennstoffzelle 105, einer Kühleinrichtung 187 zum Kühlen der Brennstoffzelle 105 beispielsweise mittels eines Kühlmittels und/oder eines elektrischen Terminals 190 und/oder einen mit der Kathode 120 fluidisch verbundenen Abgaspfad 192 zu dem Abgassystem 178 zum Abgeben von Wasserstoff H₂ an eine Umgebung auf. Die Zuleitung 170, das Systemtrennventil 172, das Dosierventil 145, die Strahlpumpe 175, der Wasserabscheider 177, das Entlüftungsventil 180, das Ablassventil 182 und/oder die Anode 115 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel Teil eines Anoden-Subsystems der Brennstoffzelle 105. Die Kathode 120, der Abgaspfad 192 und/oder das Abgassystem 178 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel Teil eines Kathoden-Subsystems der Brennstoffzelle 105. Der Drucksensor 155 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft an einem Anodeneingang der Anode 115 angeordnet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 155 oder zumindest ein entsprechender weiterer Drucksensor an dem Entlüftungsventil 180, Ablassventil 182 und/oder der Kühleinrichtung 187 angeordnet.
Die Brennstoffzelle 105 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine zwischen der Anode 115 und der Kathode 120 angeordnete Membran, beispielsweise eine sogenannte „Polymer Elektrolyt Membran“, kurz „PEM“, auf. Zwischen der Anode 115 und der Kathode 120 herrscht gemäß einem Ausführungsbeispiel im Betrieb der Brennstoffzelle 105 eine definierte Druckdifferenz. Das Brennstoffzellensystem 168 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl der Brennstoffzellen 105, sogenannte „Stacks“. Bei der Anode 115 handelt es sich entsprechend gemäß einem Ausführungsbeispiel um einen Stack von Anoden und/oder bei der Kathode 120 um einen Stack von Kathoden. Das Anodengas weist gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen Wasserstoff H₂, Stickstoff und/oder Wasserdampf auf. Die Vorrichtung 100 ermöglicht es vorteilhafterweise, eine externe und interne Leckage im Anodenpfad der Brennstoffzelle 105 zu erkennen. Beispielsweise wurde die Leckage durch eine undichte Stelle an oder in der Brennstoffzelle 105 bewirkt, oder dadurch, dass andere Komponenten des Brennstoffzellensystems 168 undicht sind, wie z. B. das Entlüftungsventil 180/Purge-Ventil oder Ablassventil 182/Drain-Ventil, oder eine Schnittstelle zu einem Sensor. Die Vorrichtung 100 ermöglicht das Erkennen von Leckagen nach extern oder in einen Kühlmittelpfad, ohne differenzieren zu können. Zusätzlich oder alternativ ermöglicht die Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel das Erkennen von Leckagen von Komponenten des Brennstoffzellensystems 168 im Anodenkreis. Das Dosierventil 145, hier in Form eines Wasserstoffdosierventils, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um Wasserstoffgas an die Anode 115 zu dosieren. Der Sollwert repräsentiert einen stationären Wert zur Ansteuerung des Dosierventils 145 im Betrieb der Wasserstoffzelle 105. Die Schwingung des Ansteuersignals 140 ist ausgebildet, um diesen Sollwert zu überlagern, um den Istdruck zu erzeugen. Als Istdruck ist der Solldruck zusammen mit einer durch die Schwingung erzeugten Druckreaktion/-schwingung zu verstehen, die auch als „Rippel“ bezeichnet werden kann. Die Ausgabeeinrichtung 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Anregungssignal 140 auszugeben, dessen Schwingung eine bestimmte Schwingungscharakteristik zur Erzeugung des Istdrucks aufweist. Beispielsweise ist das Anregungssignal 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Solldruckanforderung an einen Prozessdruck in der Brennstoffzelle 105 anodenseitig mit einer gezielt angeregten Über- und/oder Unterschwingung im Druck zu bewirken. Die Einleseeinrichtung 130 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Drucksignal 150 von der Schnittstelle zu dem Drucksensor 155 einzulesen, der angeordnet ist, um den Istdruck an einem Anodeneingang der Anode 115 zu erfassen und für die Einleseeinrichtung 130 bereitzustellen.
Gezeigt ist in 1 das Brennstoffzellensystem 168 mit der Vorrichtung 100, die zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Leckage von Anodengas, das beispielsweise Wasserstoff H₂ aufweist, ausgebildet ist. Das Brennstoffzellensystem 168 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein sogenanntes „Polymer Elektrolyt Membran“-Brennstoffzellensystem ausgeformt, das ausgebildet ist, um Wasserstoff H₂ mittels Sauerstoff zu elektrischer Energie umzuwandeln, unter der Erzeugung von Abwärme und Wasser. Die PEM-Brennstoffzelle 168 besteht hierbei aus einer Anode 115, die mit Wasserstoff H₂ versorgt wird, einer Kathode 120, die mit Luft versorgt wird, und der gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazwischen platzierten Polymer Elektrolyt Membran. Mehrere solcher einzelnen Brennstoffzellen 105 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel in der praktischen Anwendung gestapelt angeordnet, um die elektrische erzeugte Spannung zu erhöhen. Innerhalb dieses Stapels, genannt „Stack“, befinden sich gemäß einem Ausführungsbeispiel Versorgungskanäle, die die einzelnen Zellen mit Wasserstoff H₂ und Luft versorgen und/oder die abgereicherte feuchte Luft sowie das abgereicherte Anodenabgas abtransportieren.
Systemisch hat sich bei bekannten Systemen zur Versorgung der PEM Anode mit Wasserstoff ein Ansatz etabliert, bei dem das noch wasserstoffreiche Anodenabgas mittels Gasfördereinheiten zusammen mit frischem Wasserstoff wieder dem Anodeneintritt zugeführt wird. Man spricht von Rezirkulation.
Als Gasfördereinheiten werden gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die Strahlpumpe 175, auch „Jetpump“ genannt, oder Hybridlösungen aus Jetpump und Wasserstoffgebläse verwendet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Betrieb des Brennstoffzellensystems 168 der Prozessdruck in dem Brennstoffzellensystem 168 lastabhängig variiert und es besteht eine Druckdifferenz zwischen Anode 115 und Kathode 120 mit einem Überdruck im Betrieb Anode 115 gegenüber Kathode 120. Lastanforderungsänderungen an das Brennstoffzellensystem 168, die durch externe Anforderungen z. B. durch das Fahrzeug 110 oder eine stationäre Anwendung erfolgt, sind insbesondere in Dauer, Höhe und Zeitpunkt oftmals nicht vorhersehbar. Damit sind auch Druckwechsel beliebig.
Als Ursache für Schädigungsmechanismen für einen Brennstoffzellenstapel sind insbesondere Verarmung an Edukten ursächlich. Vor allem anodenseitig führt Verarmung an Wasserstoff H₂ sehr schnell zu irreversiblen Beschädigungen in der Membran-Elektrodeneinheit, kurz „MEA“, der Wasserstoffzelle 105. Die Erkennung einer Beschädigung erfolgt unter Verwendung der hier vorgestellten Vorrichtung 100 vorteilhafterweise ohne voltmetrische Einzelzellspannungsüberwachung. Diese wäre aufwendig, teuer und für die erforderliche Sicherheitsgüte und -integrität momentan nicht über Lebensdauer am Markt erhältlich. Das hier vorgestellte Brennstoffzellensystem 168 kommt ferner ohne eine aktive Rezirkulation mittels Rezirkulationsgebläse, kurz „ARB“, aus.
Die Vorrichtung 100 ermöglicht es vorteilhafterweise, eine Leckage zwischen Anoden- und Kathodenseite in einem Brennstoffzellensystem 168 zu bewerten, ohne die Methode der voltmetrischen Einzelzellspannungsüberwachung oder andere Sensorik/Aktorik wie z. B. „ARB“ zu verwenden. Vielmehr ermöglicht es die Vorrichtung 100, eine Solldruckanforderung an den Prozessdruck im Brennstoffzellensystem 168 anodenseitig mit einer gezielt angeregten Über- und Unterschwingung im Druck einzustellen. Dazu erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels des Anregungssignals 140 von der Vorrichtung 100 im vorgeschlagenen Brennstoffzellensystem 168 eine Ansteuerstromschwingung in Form von Spannungs- und/oder Stromänderungen auf das Dosierventil 145, das auch als „Hydrogen Gas Injektor“ bezeichnet werden kann.
2 zeigt ein Diagramm, in dem beispielhaft Verläufe eines Anregungssignals 140 und eines Drucksignals 150 über die Zeit t aufgetragen sind. Dabei kann es sich um Ausführungsbeispiele der in 1 beschriebenen Signale handeln.
Die Schwingung 200 des Anregungssignals 140, das einen Ansteuerstrom des Dosierventils repräsentiert, verläuft gemäß diesem Ausführungsbeispiel annähernd sinusförmig, oder gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel rechtecks- oder sägezahnförmig, um den Sollwert 205, der auch als ein „stationärer Wert“ bezeichnet werden kann. Diese sinus-, oder alternativ rechtecks- oder sägezahnförmige Schwingung 200 führt zu einer periodischen Druckschwingung 210 in der Anode als Druckantwort, welche über das Drucksignal 150 erkennbar ist. Diese Druckschwingung 210 schwingt gemäß diesem Ausführungsbeispiel um einen stationären Solldruck 215, welcher zusammen mit der Druckschwingung 210 den Istdruck 218 des Drucksignals 150 repräsentiert.
Gezeigt sind in 2 ferner Amplituden 220, eine Periodendauer 225, ein Druckgradient Δp/Δt und ein Stromgradient ΔI/Δt. In einem ersten Bereich 230 ist im Betrieb des Brennstoffzellensystems ein geringerer Prozessdruck in dem Brennstoffzellensystem lastabhängig realisiert als in einem zweiten Bereich 235. Lastanforderungsänderungen an das Brennstoffzellensystem erfolgen durch externe Anforderungen z. B. durch das Fahrzeug 110 oder eine stationäre Anwendung, und sind insbesondere in Dauer, Höhe und Zeitpunkt oftmals nicht vorhersehbar.
Die Schwingung 200 des Anregungssignals 140 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, um eine Spannungs- und/oder Stromänderung auf das Dosierventil zu bewirken, um den um den Solldruck 215 schwingenden Istdruck 218 an der Anode zu erzeugen.
Die Ermittlungseinrichtung der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um einen Vergleich zwischen einem Verlauf des Istdrucks 218 und einem Referenzverlauf eines Referenzdrucks durchzuführen, um die Leckage zu ermitteln. Der Referenzverlauf des Referenzdrucks ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorbestimmt oder ein mittels der Vorrichtung aus einer vorangegangenen Messung erhaltener Referenzverlauf. Als vorbestimmter Referenzverlauf des Referenzdrucks ist der Referenzverlauf gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Speichereinheit der Vorrichtung 100 als ein bekannter Referenzverlauf hinterlegt und/oder abrufbar, welcher beispielsweise einen zu erwartenden Verlauf bei einer intakten Brennstoffzelle ohne Leckage repräsentiert. Der Verlauf repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Druckanstiegs- und/oder Druckabfallsverlauf des Istdrucks 218.
Beispielsweise ist die Ermittlungseinrichtung ausgebildet, um die Leckage von Anodengas zu ermitteln, wenn der Verlauf des Istdrucks 218 von dem Referenzverlauf des Referenzdrucks abweicht. Beispielsweise ist die Ermittlungseinrichtung ferner ausgebildet, um keine Leckage von Anodengas, also eine intakte Brennstoffzelle, zu ermitteln, wenn bei beispielsweise mehreren Messungen der Druckanstiegsverlauf und/oder Druckabfallverlauf nach Bereitstellen des Anregungssignals 140 gleich ist, oder der Verlauf des Istdrucks 218 mit dem Referenzverlauf des Referenzdrucks übereinstimmt. Ist der Druckanstiegsverlauf und/oder Druckabfallverlauf hingegen beispielsweise geringer beim Druckanstieg und/oder größer im Druckabfall, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel erkannt, dass irgendwo Gas verloren gegangen sein muss, also eine Leckage vorliegt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einleseeinrichtung der Vorrichtung ausgebildet, um das Drucksignal 150 einzulesen, das einen Druckverlauf des Istdrucks 218 repräsentiert, wobei die Ermittlungseinrichtung ausgebildet ist, um die Leckage von Anodengas unter Verwendung eines Druckanstiegs und/oder Druckabfalls und/oder einer Amplitude 220 des Istdrucks 218 zu ermitteln. Hierbei kann beispielsweise im Schritt des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung eines definierten Druckanstiegs und/oder definierten Druckabfalls und/oder einer definierten Amplitude des Istdrucks 218 ermittelt werden. So kann die Leckage beispielsweise schnell und einfach erkannt werden, wenn als der Druckanstieg und/oder Druckabfall und/oder die Amplitude 220 der definierte Druckanstieg und/oder definierte Druckabfall und/oder die definierte Amplitude ermittelt wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Ausgabeeinrichtung der Vorrichtung ausgebildet, um das Anregungssignal 140 auszugeben, das ausgebildet ist, um den Istdruck 218 mit einer vorbestimmten Druckcharakteristik an der Anode zu erzeugen, wobei die Ermittlungseinrichtung ausgebildet ist, um einen Vergleich zwischen der Schwingung 200 des Anregungssignals 140 und einer Referenzschwingung eines Referenzanregungssignals durchzuführen, um die Leckage zu ermitteln. Die vorbestimmte Druckcharakteristik des Istdrucks 218 repräsentiert gemäß einem Ausführungsbeispiel einen vorbestimmten Druckverlauf des Istdrucks 218, beispielsweise einen Verlauf eines Druckanstiegs und/oder Druckabfalls des Istdrucks 218. Das Referenzanregungssignal kann ein zu einem sich von der Ausgabe des Anregungssignals 140 unterscheidenden, beispielsweise vorangegangenen, Zeitpunkt ausgegebenes Anregungssignal sein. So wird beispielsweise gemäß einem Ausführungsbeispiel die Leckage ermittelt, wenn zur Erzeugung des Istdrucks 218 an der Anode mit der Zeit Anregungssignale 140 mit unterschiedlichen Schwingungen 200 erforderlich sind, also eine Änderung in dem Anregungssignal 140 erforderlich ist, um den vorbestimmten Druckverlauf des Istdrucks 218 zu erreichen.
Weiterhin ist die Einleseeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ferner eine Temperatur und/oder Konzentration eines Anodengases der Anode einzulesen, wobei die Ermittlungseinrichtung ausgebildet ist, um die Leckage von Anodengas unter Verwendung ferner der Temperatur und/oder Konzentration zu ermitteln.
Die überlagerte Änderung im Ansteuerstrom in Form der Schwingung 200 ist gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zum Beispiel sinus-, rechtecks-, oder sägezahnförmig. Dies führt zu der periodischen Druckschwingung 210 im Anodensystem als Sprungantwort. Die Grenzen, in denen sich die Schwingung 200 bewegt, sind gemäß einem Ausführungsbeispiel hauptsächlich vom Differenzdruck zwischen Anode und Kathode limitiert und bewegen sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen wenigen Millibar, beispielsweise 10 mbar, und bis zu einem Bar. Unter Ausnutzung der Grenzen ist die Auflösung und/oder Erkenngenauigkeit und die Abtastrate gemäß einem Ausführungsbeispiel gezielt beeinflussbar. Die beiden Ziele verhalten sich gemäß einem Ausführungsbeispiel reziprok.
Gemessen werden der Druckanstiegs- und Abfallsverlauf Δp/Δt und die Amplitude 220 anhand des Drucksignals 150 des Drucksensors am Eingang der Anodenseite.
Der Druckanstiegs- und Abfallsverlauf und die Amplitude 220 in der Anode des Brennstoffzellensystems auf vorgegebene Ansteuerstromschwingungen 200 sind für ein optimal funktionierendes System gemäß einem Ausführungsbeispiel bekannt. In der Vorrichtung oder gemäß einem Ausführungsbeispiel in dem Brennstoffzellensteuergerät/Kontrollgerät, engl. „Fuel Cell Control Unit“, kurz „FCCU“, werden diese Informationen abgeglichen und bewertet. Bei sonst gleichen Einstellungen und/oder gleichem Verbrauch von Wasserstoff H₂ zwischen zwei Messungen sollte der Verlauf des Druckanstiegs bzw. -abfalls bei intakter Brennstoffzelle gleich sein. Ist er geringer beim Druckanstieg und/oder größer im Druckabfall, muss irgendwo Gas verloren gegangen sein.
Die Leckagerate in einem neuen optimal funktionierenden Brennstoffzellensystem liegt beispielsweise zwischen 1000 und 4000 Nccm/h zwischen Anode und Kathode bei 300 mbar Druckdifferenz.
Hat z. B. die Membran der Brennstoffzelle ein Loch oder ist die Anode nach außen oder ins Kühlmittel undicht, steigt diese Leckrate an. Löcher in der Größenordnung von beispielsweise 0,1 mm haben einen Beitrag zum Wasserstoff-Verlust von ca. 10000 Nccm/h. Dies führt beispielsweise in dem Brennstoffzellensystem zu einer Druckänderung von 11 mbar in einer Sekunde in dem Brennstoffzellensystem gegenüber einem Brennstoffzellensystem ohne Loch.
Alternativ wird gemäß einem Ausführungsbeispiel die Druckschwingung 210 z. B. mittels Zweipunktregler erzeugt, der mit definierter Abweichung um den Solldruck 215 regelt, sozusagen wird die Amplitude 220 der Druckschwingung 210 vorgegeben. Als Maß für die Sprungantwort wird gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel der benötigte Ansteuerstrom des Wasserstoffdosierventils benutzt.
Die Methodik der Vorrichtung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Start- und/oder Abstellphase des Brennstoffzellensystems verwendet, in der gemäß einem Ausführungsbeispiel bei jeder Start- und/oder Stoppanforderung eine Sprungantwort des Anodendrucks ausgewertet wird.
Zur Verbesserung der Erkennungsgüte wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zusätzlich die Temperatur und/oder die Konzentration des Anodengases hinzugezogen.
Zusammengefasst ist das Brennstoffzellensystem für stationäre und mobile Anwendungen geeignet und kommt ohne spezielle Sensorik wie ein „ARB“ oder Zentivoltmeter, kurz „CVM“, zur Überwachung der Leckage Anodenseite gegenüber Kathodenseite, nach außen oder in den Kühlmittelpfad aus. Das Vermeiden und Erkennen von Anodengas-Leckagen, beispielsweise Wasserstoff-Leckagen, sind Sicherheitsziele im Brennstoffzellensystem.
Dank der Vorrichtung sind eine höhere Effizienz, eine höhere Lebensdauer und Energiedichte des Brennstoffzellensystems bei sinkenden Kosten ermöglicht. Die Vorrichtung kann ohne zusätzliche Sensorik während der gesamten Lebensdauer des Betriebs verwendet werden. Damit wird das Brennstoffzellensystem im Betrieb optimal über seine Lebensdauer ausgenutzt und der Wirkungsgrad über Lebensdauer erhöht.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in zumindest einer Brennstoffzelle mit einer Anode und einer Kathode. Dabei kann es sich um ein Verfahren 300 handeln, das von der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Vorrichtung ausführbar oder ansteuerbar ist.
Das Verfahren 300 weist einen Schritt 305 des Ausgebens, einen Schritt 310 des Einlesens und einen Schritt 315 des Ermittelns auf. Im Schritt 305 des Ausgebens wird ein mit einer Schwingung um einen Sollwert schwingendes Anregungssignal an eine Schnittstelle zu einem Dosierventil zum Dosieren von Wasserstoff an die Anode ausgegeben, wobei das Anregungssignal ausgebildet ist, um einen um einen Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode zu erzeugen. Im Schritt 310 des Einlesens wird ein Drucksignal über eine Schnittstelle zu einem Drucksensor zum Erfassen des Istdrucks an der Anode eingelesen. Im Schritt 315 des Ermittelns wird die Leckage von Anodengas unter Verwendung des Istdrucks und/oder des Anregungssignals ermittelt.
Optional weist das Verfahren 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen weiteren Schritt 320 des Ausgebens und/oder einen weiteren Schritt 325 des Einlesens auf. Im weiteren Schritt 320 des Ausgebens wird zu einem sich vom Schritt 305 des Ausgebens des Anregungssignals unterscheidenden Zeitpunkt ein mit der Schwingung um den Sollwert schwingendes weiteres Anregungssignals an die Schnittstelle zu dem Dosierventil ausgegeben, wobei das weitere Anregungssignal ausgebildet ist, um den um den Solldruck schwingenden Istdruck an der Anode zu erzeugen. Im weiteren Schritt 325 des Einlesens wird ein weiteres Drucksignal über die Schnittstelle zu dem Drucksensor eingelesen, um einen Referenzdruck für einen Vergleich mit dem Istdruck zu erhalten.
Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild 400 eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in zumindest einer Brennstoffzelle einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 3 beschriebene Verfahren handeln.
Dargestellt ist ein prozeduraler Ablauf der Bestimmung der Leckage. In einem ersten Block 405 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Sollwert in Form eines Soll-Ansteuerstroms für das Dosierventil bestimmt. In einem zweiten Block 410 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Sollansteuerstromabhängiger Rippel in Form der Schwingung für das Dosierventil bestimmt. In einem dritten Block 415 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einer Summe des Soll-Ansteuerstroms und des Rippels ein Ist-Ansteuerstrom für das Dosierventil mit Rippel eingestellt. Der dritte Block 415 kann dem in 3 beschriebenen Schritt des Ausgebens entsprechen. In einem vierten Block 420 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Istdruck mit Rippel gemessen. Der vierte Block 420 kann dem in 3 beschriebenen Schritt des Einlesens entsprechen. In einem fünften Block 425 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Analyse durchgeführt, um die Leckage zu erkennen. Der fünfte Block 425 kann dem in 3 beschriebenen Schritt des Ermittelns entsprechen. In einem sechsten Block 430 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein geglätteter Istdruck ermittelt. In einem siebten Block 435 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Solldruck ermittelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im ersten Block 405 der Sollwert unter Verwendung des Solldrucks bestimmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im ersten Block 405 der Sollwert unter Verwendung einer Differenz aus dem Solldruck und dem geglätteten Istdruck bestimmt.

Claims

Verfahren (300) zum Erkennen einer Leckage von Anodengas in oder im Bereich zumindest einer Brennstoffzelle (105) mit einer Anode (115) und einer Kathode (120), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: Ausgeben (305) eines mit einer Schwingung (200) um einen Sollwert (205) schwingenden Anregungssignals (140) an eine Schnittstelle zu einem Dosierventil (145) zum Dosieren von Wasserstoff (H₂) an die Anode (115), wobei das Anregungssignal (140) ausgebildet ist, um einen um einen Solldruck (215) schwingenden Istdruck (218) an der Anode (115) zu erzeugen; Einlesen (310) eines Drucksignals (150) über eine Schnittstelle zu einem Drucksensor (155) zum Erfassen des Istdrucks (218) an oder im Bereich der Anode (115); und Ermitteln (315) der Leckage von Anodengas unter Verwendung des Istdrucks (218) und/oder des Anregungssignals (140).
Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt (305) des Ausgebens die Schwingung (200) des Anregungssignals (140) sinus-, rechtecks- oder sägezahnförmig ist.
Verfahren (300) einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (305) des Ausgebens das Anregungssignal (140) ausgegeben wird, wobei die Schwingung (200) des Anregungssignals (140) ausgebildet ist, um eine Spannungs- und/oder Stromänderung auf das Dosierventil (145) zu bewirken, um den um den Solldruck (215) schwingenden Istdruck (218) an der Anode (115) zu erzeugen.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (315) des Ermittelns ein Vergleich zwischen einem Verlauf des Istdrucks (218) und einem Referenzverlauf eines Referenzdrucks durchgeführt wird, um die Leckage zu ermitteln.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 4, bei dem im Schritt (315) des Ermittelns die Leckage von Anodengas ermittelt wird, wenn der Verlauf des Istdrucks (218) von dem Referenzverlauf des Referenzdrucks abweicht.
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, mit einem weiteren Schritt (320) des Ausgebens, in dem zu einem sich vom Schritt (305) des Ausgebens des Anregungssignals (140) unterscheidenden Zeitpunkt ein mit der Schwingung (200) um den Sollwert (205) schwingendes weiteres Anregungssignals an die Schnittstelle zu dem Dosierventil (145) ausgegeben wird, wobei das weitere Anregungssignal ausgebildet ist, um den um den Solldruck (215) schwingenden Istdruck (218) an der Anode (115) zu erzeugen und mit einem weiteren Schritt (325) des Einlesens, in dem ein weiteres Drucksignal über die Schnittstelle zu dem Drucksensor (155) eingelesen wird, um den Referenzdruck zu erhalten.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (310) des Einlesens das Drucksignal (150) eingelesen wird, das einen Druckverlauf des Istdrucks (218) repräsentiert, wobei im Schritt (315) des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung eines Druckanstiegs und/oder Druckabfalls des Istdrucks (218) ermittelt wird.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (305) des Ausgebens das Anregungssignal (140) ausgegeben wird, wobei das Anregungssignal (140) ausgebildet ist, um den Istdruck (218) mit einer vorbestimmten Druckcharakteristik an der Anode (115) zu erzeugen, wobei im Schritt (315) des Ermittelns ein Vergleich zwischen der Schwingung (200) des Anregungssignals (140) und einer Referenzschwingung eines Referenzanregungssignals durchgeführt wird, um die Leckage zu ermitteln.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (310) des Einlesens ferner eine Temperatur und/oder Konzentration eines Anodengases der Anode (115) eingelesen wird, wobei im Schritt (315) des Ermittelns die Leckage von Anodengas unter Verwendung ferner der Temperatur und/oder Konzentration ermittelt wird.
Vorrichtung (100), die eingerichtet ist, um die Schritte (305, 310, 315, 320, 325) des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (125, 130, 135) auszuführen und/oder anzusteuern.
Brennstoffzellensystem (168) mit zumindest einer Brennstoffzelle (105) mit einer Anode (115) und einer Kathode (120), einem Dosierventil (145) zum Dosieren von Wasserstoff (H₂) an die Anode (115) und mit einer Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10.