DE102022204856A1

DE102022204856A1 - Verfahren zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen in einem Kathodensystem eines Brennstoffzellensystems

Info

Publication number: DE102022204856A1
Application number: DE102022204856.3A
Authority: DE
Inventors: Jochen Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in einem Kathodensystem (10) eines Brennstoffzellensystems (100),aufweisend:- Halten von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in einem abgesperrten Zustand, sodass ein Kathodenpfad (11) durch einen Brennstoffzellenstack (110) des Brennstoffzellensystems (100) mithilfe von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) abgesperrt ist,- Überwachen einer elektrischen Zustandsgröße, insbesondere einer elektrischen Spannung (UCell), von mindestens einem Zellbereich (R1, R2) des Brennstoffzellenstacks (110), insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks (110),- Bewerten der Dichtheit von mindestens einer, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in Abhängigkeit von dem Überwachen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen, insbesondere von Absperrventilen, in einem Kathodensystem eines Brennstoffzellensystems. Ferner betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Steuergerät zum Durchführen eines entsprechenden Verfahrens. Zudem betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Brennstoffzellensystem mit einem entsprechenden Steuergerät.
Stand der Technik
Bei Fahrzeugen (eng. „fuel cell vehicle“ bzw. FCV), bei denen Antriebsenergie (u.a.) auch durch ein (oder mehrere) Brennstoffzellensystem(en) (eng. „fuel cell system“ bzw. FCS) geliefert wird, wird in der Regel das Oxidationsmittel Sauerstoff aus der Umgebungsluft und als Reduktionsmittel bzw. Kraftstoff Wasserstoff benutzt, um in der Brennstoffzelle zu Wasser (bzw. Wasserdampf) zu reagieren und damit durch elektrochemische Wandlung eine elektrische Leistung zu liefern.
Zumeist wird der Kathodenpfad durch einen Stack eines Brennstoffzellensystems stromaufwärts des Stack-Einlasses und stromabwärts des Stack-Auslasses mittels dichtschließenden Absperrvorrichtungen abgesperrt, um beim Abschalten des Stacks, bspw. zum Abschalten des Brennstoffzellensystems oder des Brennstoffzellenfahrzeuges oder auch nur für Standby, z.B. wenn keine Leistung des Stacks geliefert werden soll, den Kathodenpfad zur Umgebung hin abzutrennen, Sauerstoff zu verarmen bzw. zu inertisieren, insbesondere um eine Leerlaufspannung zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt vor: ein Verfahren zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen, insbesondere von Absperrventilen, in einem Kathodensystem eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches. Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem zweiten Aspekt vor: ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des unabhängigen Produktanspruches. Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem dritten Aspekt vor: ein Steuergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches. Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem vierten Aspekt vor: ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Vorrichtungsanspruches. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen und/oder Aspekten der Erfindung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen und/oder Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Ausführungsformen und/oder Aspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Erfindung stellt bereit: Verfahren (kann ebenfalls als ein Diagnoseverfahren genannt werden) zur (insbesondere gezielten) Überprüfung einer Dichtheit von (bestimmten) Absperrvorrichtungen, insbesondere von Absperrventilen, in einem Kathodensystem eines Brennstoffzellensystems,
aufweisend folgende Aktionen/Verfahrensschritte:

- Halten von Absperrvorrichtungen in einem abgesperrten Zustand, sodass ein Kathodenpfad durch einen Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems mithilfe von Absperrvorrichtungen abgesperrt ist, wobei insbesondere dieser Schritt in einem Stillstand des Kathodensystems des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden kann, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen eines weiteren Dichtheitstests,
- Überwachen (bspw. umfassend Erfassen und/oder Auswerten) einer elektrischen Zustandsgröße, insbesondere einer elektrischen Spannung (bzw. Zellspannung), von mindestens einem Zellbereich des Brennstoffzellenstacks, insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks (am Stack-Kathodeneingang und/oder Stack-Kathodenausgang), bevorzugt mithilfe einer Cell-Voltage-Monitoring-Sensorik, sog. CVM-Sensorik, wobei vorzugsweise ein Zellbereich mindestens eine Brennstoffzelle oder eine bestimmte Anzahl, bspw. von 2 bis 10, z. B. 2 oder 5, an benachbarten Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenstacks umfassen kann,
- Bewerten der Dichtheit von mindestens einer, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen, insbesondere einer korrespondierenden Absperrvorrichtung für den zu überwachenden Zellbereich (stromaufwärts des Stack-Kathodeneingangs und/oder stromabwärts des Stack-Kathodenausgangs), in Abhängigkeit von dem Überwachen.

Alternative zur Zellspannung können auch - sofern auf Zellebene vorhanden - korrespondierende Größen, die überwacht werden können, Messwerte aus EIS-Verfahren (eng. „Electrochemical impedance spectroscopy“ oder kurz EIS) oder aus HFR-Verfahren (eng. „High Frequency Resistance“) oder abgeleiteter Größen sein (Gradienten, Differenzwerte, etc.).
Der Brennstoffzellenstack kann ebenfalls als ein Brennstoffzellenstapel oder einfach Stack bezeichnet werden. Das Kathodensystem kann ebenfalls als ein Luftsystem bezeichnet werden.
Das Brennstoffzellensystem kann dabei mindestens einen oder mehrere Stacks aufweisen. Das Verfahren kann dabei jeweils für einen Stack in dem Brennstoffzellensystem durchgeführt werden. Das Brennstoffzellensystem kann vorzugsweise für mobile Anwendungen, insbesondere in Fahrzeugen, ausgelegt sein. Aber auch stationäre Anwendungen, wie z. B. in Generatoren, sind ebenfalls denkbar.
Mithilfe der Erfindung wird ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen/Ventilen im Kathodenpfad des Brennstoffzellenstacks, insbesondere mithilfe einer Cell-Voltage-Monitoring-Sensorik, oder eng. CVM, bereitgestellt. Die Dichtfunktion von Absperrvorrichtungen kann dabei vorzugsweise durch eine CVM-Sensorik überprüft werden, die eine Messung von Einzelzellspannungen und/oder Spannungen von mehreren Zellen ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen/Ventilen im Kathodenpfad des Stacks (stromaufwärts des Stack-Kathodeneingangs und/oder stromabwärts des Stack-Kathodenausgangs). Hierzu wird vorgeschlagen, die Spannungstrajektorien von mindestens einem Zellbereich, insbesondere von einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks, vorzugsweise von mindestens zwei Zellbereichen, bevorzugt zwei Randbereichen, des Brennstoffzellenstacks zu vermessen und anhand von Spannungsverläufen die Dichtheit von Absperrvorrichtungen zu beurteilen. Da bei abgesperrten und intakten bzw. dichtschließenden Absperrvorrichtungen keine Edukte zum Stack diffundieren sollten, sollte auch keine elektrische Spannung durch die Brennstoffzellen erzeugt werden. Folglich kann bei einer Erfassung von einem Spannungsanstieg trotz abgesperrter Absperrvorrichtungen davon ausgegangen werden, dass die Absperrvorrichtungen undicht sind. Wiederum kann bei keiner Erfassung von wesentlichen Spannungsanstiegen bei abgesperrten Absperrvorrichtungen davon ausgegangen werden, dass die Absperrvorrichtungen intakt sind.
Wenn ein bestimmter Randbereich des Brennstoffzellenstacks betrachtet wird, dann kann die Bewertung der Spannung in diesem Randbereich einen Aufschluss über die Dichtheit der korrespondierenden Absperrvorrichtung (stromaufwärts des Stack-Kathodeneingangs und/oder stromabwärts des Stack-Kathodenausgangs) für diesen Randbereich liefern. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren eine gezielte Überprüfung der Dichtheit von korrespondierenden Absperrvorrichtungen für bestimmte Randbereiche des Brennstoffzellenstacks.
Das Verfahren kann somit einen Dichtheitstest zumindest in einem Stillstand des Kathodensystems, wenn die Gasfördermaschine ruht, bereitstellen.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren als ein (Vorab-)Dichtheitstest in einem Stillstand des Kathodensystems durchgeführt werden, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen eines weiteren Dichtheitstests.
Des Weiteren kann das Verfahren einen weiteren Dichtheitstest in einem Bypassbetrieb des Kathodensystems vorsehen, bei welchem ein Anodensystem des Brennstoffzellensystems im Betrieb sein kann, sodass Wasserstoff auf der Anodenseite des Stacks vorhanden sein kann. Auf diese Weise können schnelle und zuverlässige Ergebnisse bei dem weiteren Dichtheitstest erzielt werden.
Darüber hinaus kann das Verfahren eine Kombination von Dichtheitstests vorsehen:

- einen Dichtheitstest in einem Stillstand des Kathodensystems, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen des eigentlichen Dichtheitstests, und
- einen Dichtheitstest in einem Bypassbetrieb des Kathodensystems.

Die Ergebnisse aus dem Diagnoseverfahren können vorteilhafterweise verwendet werden, um folgende Maßnahmen bereitstellen zu können:

- Adaptionen von Betriebsstrategien bei einem Start, insbesondere bei einem Gefrierstart,
- Adaption von Betriebsstrategien bei Stopp-Vorgängen, Trocknungsvorgängen, usw., und/oder
- Adaptionen von Funktionen/Betriebsstrategien in einem Stillstand, bspw. über Wake-up-Funktionen,
- Adaption von Betriebsstrategien zur optimalen Betriebsführung, und/oder
- Nutzung von Diagnoseergebnissen via Cloud/Server, bspw. zur Optimierung von weiteren Fahrzeugen oder sogar von Fahrzeug-Flotten,
- Trigger für Inspektion/Werkstattüberprüfung/Teiletausch, insbesondere bei signifikanter Undichtheit, bspw. zur Inspektion/ Werkstattüberprüfung /Austausch von einzelnen oder allen Absperrvorrichtungen, usw.

Mithilfe des Verfahrens können gravierende Vorteile im Hinblick auf folgende Effekte erzielt werden:

- Reduktion oder sogar Vermeidung von Degradation/Alterung des Stacks,
- Sicherstellung oder sogar Verbesserung der Funktionalität des Systems bei unterschiedlichen Betriebsstrategien, wie z. B. bei einem Start, insbesondere bei einem Gefrierstart, usw.

Ferner kann vorgesehen sein, dass, wenn beim Überwachen ein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Undichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (gemeint ist von der korrespondierenden Absperrvorrichtung für den bestimmten Zellbereich des Stacks) detektiert wird. Auf diese Weise kann festgestellt werden, dass Luft zu dem Zellbereich gelangt, was ein Anzeichen von Undichtheit von der korrespondierenden Absperrvorrichtung für diesen Zellbereich des Stacks ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass, wenn beim Überwachen kein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Dichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (gemeint ist von der korrespondierenden Absperrvorrichtung für den bestimmten Zellbereich des Stacks) detektiert wird. Somit kann festgestellt werden, dass keine Luft zu dem Zellbereich bzw. Stack gelangt, was ein Anzeichen von Dichtheit von der korrespondierenden Absperrvorrichtung ist.
Des Weiteren kann das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen:

- Einleiten eines weiteren, vorzugsweise schnellen und/oder aussagekräftigen, Dichtheitstests von mindestens einer von Absperrvorrichtungen, wenn eine Undichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen (insbesondere in dem (Vorab-)Dichtheitstest in einem Stillstand des Kathodensystems) detektiert wird.

Auf diese Weise kann ein weiterer, insbesondere schnellerer, Dichtheitstest angefordert werden, um bspw. die Ergebnisse des ersten Tests zu überprüfen. Der weitere Dichtheitstest kann bspw. in einem Bypassbetrieb des Kathodensystems durchgeführt werden, bei welchem ein Anodensystem des Brennstoffzellensystems im Betrieb sein kann, sodass Wasserstoff auf der Anodenseite des Stacks vorhanden sein kann, und sodass schnelle Ergebnisse bei der Spannungsmessung erzielt werden können.
Darüber hinaus kann das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweisen:

- Betreiben des Kathodensystems in einem Bypassbetrieb, in welchem ein Kathodenpfad durch einen Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems mithilfe von Absperrvorrichtungen abgesperrt ist, wie z. B. bei einem Start, in einer Standby-Phase, bei einem Stopp, bei einem Abstellen und ggf. bei weiteren Systemzuständen, wobei insbesondere bei dem Bypassbetrieb im Wesentlichen gleiche Drücke vor und nach dem Stack eingestellt werden,
- Überwachen einer elektrischen Spannung von mindestens einem Zellbereich des Brennstoffzellenstacks,
- Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen in Abhängigkeit von dem Überwachen.

Auf diese Weise kann ein weiterer, insbesondere schneller und aussagekräftiger, Dichtheitstest durchgeführt werden. Mithilfe des weiteren Dichtheitstests können die Ergebnisse des ersten Dichtheitstests verifiziert und/oder überprüft werden
Ferner kann vorgesehen sein, dass, wenn beim Überwachen ein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Undichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen detektiert wird, die auf Dichtheit getestet wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass, wenn beim Überwachen kein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Dichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen detektiert wird.
Des Weiteren kann das Verfahren, insbesondere der Dichtheitstest im Sillstand des Kathodensystems, welcher wie oben beschrieben ablaufen kann, vor dem Durchführen des weiteren Dichtheitstests durchgeführt werden, bspw. als eine Vorabdiagnose. Zudem kann das Verfahren, insbesondere der Dichtheitstest im Sillstand des Kathodensystems, welcher wie oben beschrieben ablaufen kann, in einem Stillstand des Brennstoffzellensystems und insbesondere in einem Stillstand einer Gasfördermaschine des Kathodensystems durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann das Verfahren, insbesondere der Dichtheitstest im Sillstand des Kathodensystems, welcher wie oben beschrieben ablaufen kann, mithilfe einer Wake-up-Funktion durch ein internes und/oder ein externes Steuergerät getriggert werden.
Auf diese Weise kann eine Vorabdiagnose durchgeführt werden, die wiederum als ein Trigger zum Durchführen des weiteren Dichtheitstests genutzt werden kann, wenn eine Dichtheit von zumindest einer zu überprüfendenden Absperrvorrichtung detektiert wird.
Außerdem kann das Verfahren, insbesondere umfassend einen Dichtheitstest im Sillstand des Kathodensystems und/oder einen weiteren Dichtheitstest in einem Bypassbetrieb des Kathodensystems, für mindestens zwei Zellbereiche, insbesondere zwei Randbereiche, des Brennstoffzellenstacks oder für alle Zellbereiche des Brennstoffzellenstacks durchgeführt werden. Auf diese Weise können beide Absperrvorrichtungen auf ihre Dichtheit überprüft werden.
Ein Zellbereich kann dabei mindestens eine Brennstoffzelle oder eine bestimmte Anzahl, bspw. von 2 bis 10, z. B. 2 oder 5, an benachbarten Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenstacks umfassen.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweisen:

- Aufzeichnen von Spannungstrajektorien, Lastprofilen und/oder Diagnoseergebnisse durch ein internes und/oder ein externes Steuergerät, und/oder
- Anpassen von mindestens einer Funktion und/oder Betriebsstrategie zum Betreiben des Brennstoffzellensystems in Abhängigkeit vom Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen,
- Anfordern einer Inspektion/Werkstattüberprüfung/eines Teiletausches, insbesondere bei signifikanter Undichtheit, bspw. einer Inspektion/ Werkstattüberprüfung/eines Austausches von einzelnen oder allen Absperrvorrichtungen.

Mithilfe von Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien können wesentliche Vorteile im Hinblick auf Reduktion oder sogar Vermeidung von Degradation/Alterung des Stacks, Sicherstellung oder sogar Verbesserung der Funktionalität des Systems bei unterschiedlichen Betriebsstrategien, wie z. B. bei einem Start, insbesondere bei einem Gefrierstart, usw. erreicht werden.
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien im Stillstand über Wake-up können folgende Maßnahmen vorsehen: Parking-Purge, Inertisierungs-Funktionen, Rezirkulations-Funktionen, usw. Bei signifikanter Undichtheit kann z.B. eine Inertisierungs-Funktion (Verbrauch Sauerstoff) aktiviert werden. Dadurch kann die Degradation des Stacks erheblich vermieden oder sogar vermindert werden (Vermeidung von zu hohen Spannungen, insbesondere von zu hohen Leerlaufspannungen). Alternativ und/oder zusätzlich dazu kann auch die Absperrvorrichtung durch Inspektion/Werkstatt nach Aufforderung durch die Diagnosedaten getauscht werden und so der Stack geschützt werden. Der Austausch der Absperrvorrichtungen ist im Verhältnis zu einem Stacktausch vom Aufwand und von den Kosten um Größenordnungen kleiner.
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien bei Start-Vorgängen, insbesondere Gefrierstart, können folgende Maßnahmen vorsehen. Bei undichten Absperrventilen kann der Wassergehalt im Kathodenpfad während der Abstellphase ungewollt erhöht werden (durch Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft). Die Wassermenge im Stack muss insbesondere bei Gefrierstart berücksichtigt werden, um sowohl eine gute Funktionalität des Gefrierstarts sicherzustellen als auch die Degradation und Schädigungen des Stacks zu vermeiden.
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien bei Stopp-Vorgängen, Trocknungsvorgängen können folgende Maßnahmen vorsehen. Ist bekannt, dass Undichtheiten bei Absperrvorrichtungen vorliegen, dann kann die Betriebsstrategie beim Abstellen adaptiert werden, z.B. etwas mehr Trocknen, um nachfolgend zusätzlich in der Stillstandsphase entstehendes Wasser (s.o.) zu kompensieren und/oder aufnehmen zu können.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem zweiten Aspekt vor: ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren durchzuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem dritten Aspekt vor: ein Steuergerät, aufweisend eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, in welcher ein Code hinterlegt ist, welcher bei zumindest teilweiser Ausführung durch die Recheneinheit ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben, ablaufen kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Steuergeräts werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Das Steuergerät kann dabei als eine zentrale Steuereinheit eines Fahrzeuges, eine gemeinsame Steuereinheit für mindestens ein oder mehrere Brennstoffzellensysteme, als eine lokale Steuereinheit für mindestens ein oder mehrere Subsysteme in einem oder mehreren Brennstoffzellensystemen und/oder als eine verteilte Steuereinheit ausgeführt sein.
Vorteilhafterweise kann bei dem Steuergerät vorgesehen sein, dass die Rechenleistung zum Durchführen des Verfahrens zumindest zum Teil an ein externes Steuergerät ausgelagert wird, insbesondere zum Auslösen einer Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen mithilfe einer Wake-up-Funktion und/oder zum Aufzeichnen von Spannungstrajektorien, Lastprofilen und/oder Diagnoseergebnissen.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem vierten Aspekt vor: ein Brennstoffzellensystem, aufweisend ein Steuergerät, welche wie oben beschrieben, ausgeführt werden kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine schematische Darstellung eines Kathodensystems eines Brennstoffzellensystems,
2 eine schematische Darstellung eines Kathodensystems eines Bren nstoffzel lensystems,
3 eine schematische Darstellung von Zellspannungen, und
4 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese i. d. R. nur einmal beschrieben werden.
Die 1 bis 4 dienen zum Erklären eines Verfahrens, welches ebenfalls als ein Diagnoseverfahren bezeichnet werden kann. Das Verfahren wurde zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, insbesondere von Absperrventilen, in einem Kathodensystem 10 eines Brennstoffzellensystems 100 entwickelt.
Das Verfahren weist folgende Aktionen/Verfahrensschritte auf, wie es in der 4 veranschaulicht ist:

101 Halten von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 in einem abgesperrten Zustand, sodass ein Kathodenpfad 11 durch einen Brennstoffzellenstack 110 des Brennstoffzellensystems 100 mithilfe von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 abgesperrt ist, wobei insbesondere der Schritt 101 in einem Stillstand des Kathodensystems 10 des Brennstoffzellensystems 100 durchgeführt werden kann, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen eines weiteren Dichtheitstests, z. B. ausgelöst mithilfe einer Wake-up-Funktion W,
102 Überwachen, bspw. umfassend Erfassen und/oder Auswerten, einer elektrischen Spannung Ucell (bzw. Zellspannung) von mindestens einem Zellbereich R1, R2 des Brennstoffzellenstacks 110, insbesondere einer Gesamtspannung des Stacks, insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks 110, wie es die 1 und 2 zeigen (am Stack-Kathodeneingang und/oder Stack-Kathodenausgang), bevorzugt mithilfe einer Cell-Voltage-Monitoring-Sensorik, sog. CVM-Sensorik,
103 Bewerten der Dichtheit von mindestens einer, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich R1, R2 korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, insbesondere einer korrespondierenden Absperrvorrichtung SV1 und/oder SV2 für den zu überwachenden Zellbereich R1 und/oder R2 (stromaufwärts des Stack-Kathodeneingangs und/oder stromabwärts des Stack-Kathodenausgangs), in Abhängigkeit von dem Überwachen.

Das Brennstoffzellensystem 100 kann dabei mindestens einen oder mehrere Stacks 110 aufweisen. Das Verfahren kann dabei jeweils für einen Stack 110 in dem Brennstoffzellensystem 100 durchgeführt werden. Das Brennstoffzellensystem 100 kann vorzugsweise für mobile Anwendungen, insbesondere in Fahrzeugen, ausgelegt sein. Aber auch stationäre Anwendungen, wie z. B. in Generatoren, sind ebenfalls denkbar.
Beim Brennstoffzellensystem 100 wird in der Regel das Oxidationsmittel Sauerstoff in Form einer einfachen Luft aus der Umgebung U und als Reduktionsmittel bzw. Kraftstoff Wasserstoff benutzt, um in dem Stack 110 zu Wasser (bzw. Wasserdampf) zu reagieren und damit durch elektrochemische Wandlung eine elektrische Leistung zu liefern.
Wie es die 1 und 2 verdeutlichen, werden im Kathodenpfad 11 des Stacks 110 stromaufwärts des Stack-Kathodeneingangs und stromabwärts des Stack-Kathodenausgangs, insbesondere dichtschließende, Absperrvorrichtungen SV1, SV2, bspw. in Form von Ventilen, insbesondere Absperrventilen, angeordnet. Die Absperrvorrichtungen SV1, SV2 werden abgesperrt, um beim Abschalten des Stacks 110, bspw. zum Abschalten des Brennstoffzellensystems 100 oder des Brennstoffzellenfahrzeuges oder auch nur für einen Standby-Betrieb, z.B. wenn keine Leistung vom Stack 110 geliefert werden soll, den Kathodenpfad 11 zur Umgebung U hin abzutrennen, Sauerstoff zu verarmen bzw. zu inertisieren, insbesondere um eine Leerlaufspannung zu vermeiden.
Wie es die 1 und 2 ferner verdeutlichen, können im Kathodensystem 10 weitere Komponenten K1, K2, K3, K4 vorgesehen sein, die funktionswesentliche Aufgaben übernehmen können, wie z.B. ein Wärmeübertrager (vor der AbsperrvorrichtungSV1), ein Wasserabscheider (nach der Absperrvorrichtung SV2), usw.
Mithilfe des Verfahrens kann eine Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen/Ventilen SV1, SV2 im Kathodenpfad 11 des Brennstoffzellenstacks 110, insbesondere mithilfe einer Cell-Voltage-Monitoring-Sensorik, oder eng. CVM, durchgeführt werden.
Mithilfe des Verfahrens können die Spannungstrajektorien (vgl. 3) von mindestens einem Zellbereich R1, R2, insbesondere von einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks 110, vorzugsweise von mindestens zwei Zellbereichen R1 und R2, bevorzugt zwei Randbereichen, des Brennstoffzellenstacks 110 vermessen werden, um in Abhängigkeit von Spannungsverläufen die Dichtheit von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 zu beurteilen. Da bei abgesperrten und intakten bzw. dichtschließenden Absperrelementen SV1, SV2 keine Edukte zum Stack 110 durchdringen sollten, sollte auch keine elektrische Spannung Ucell durch die Brennstoffzellen erzeugt werden. Folglich kann bei einer Erfassung von einem Spannungsanstieg trotzt abgesperrter Absperrvorrichtungen SV1, SV2 davon ausgegangen werden, dass die Absperrvorrichtungen SV1, SV2 undicht sind. Wiederum kann bei keiner Erfassung von wesentlichen Spannungsanstiegen bei abgesperrten Absperrvorrichtungen SV1, SV2 davon ausgegangen werden, dass die Absperrvorrichtungen SV1, SV2 dicht bzw. intakt sind.
Wenn ein bestimmter Randbereich bzw. Zellbereich R1 und/oder R2 des Brennstoffzellenstacks 110 betrachtet wird, dann kann mithilfe der Bewertung der Spannung Ucell in diesem Zellbereich R1 und/oder R2 die Dichtheit der korrespondierenden Absperrvorrichtung SV1 und/oder SV2 für diesen Zellbereich R1 und/oder R2 überprüft werden.
Das Verfahren ermöglicht dabei eine gezielte Überprüfung der Dichtheit von bestimmten Absperrvorrichtungen SV1 und/oder SV2.
Wie es die 1 verdeutlicht, kann das Verfahren einen Dichtheitstest I zumindest in einem Stillstand des Kathodensystems 10 bereitstellen, bei welchem die Gasfördermaschine des Kathodensystems 10 ausgeschaltet ist.
Wie es die 1 andeutet, kann das Verfahren einen (Vorab-)Dichtheitstest in einem Stillstand des Brennstoffzellensystems 100 und insbesondere in einem Stillstand einer Gasfördermaschine im Kathodensystem 10 des Brennstoffzellensystems 100 vorsehen, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen eines weiteren Dichtheitstests II im Sinne der 2. Der Dichtheitstest I kann mithilfe einer Wake-up-Funktion W getriggert werden.
Der Dichtheitstest I kann im Stillstand des Brennstoffzellensystems 100 bzw. des Brennstoffzellenfahrzeuges durchgeführt werden. Die Absperrvorrichtungen SV1 und SV2 sind geschlossen (bspw. mithilfe einer Ansteuerung für Abdicht-Modus).
Ist die Absperrvorrichtung SV1 undicht, so dringt (langsam aufgrund Diffusionsvorgängen und keinem anliegenden Systemdruck) Sauerstoff in den abgeschlossenen Bereich in den Kathodenpfad 11 und gelangt so zum Stack 110. Dieser Sauerstoff verursacht in dem Zellbereich R1 eine Spannungserhöhung (zumindest solange Wasserstoff auf der Anodenseite vorhanden ist), die durch einen CVM-Sensor detektierbar ist und ausgewertet werden kann. Ist die Absperrvorrichtung SV2 undicht, so dringt Sauerstoff in den abgeschlossenen Bereich in den Kathodenpfad 11 ein und gelangt so zum Zellbereich R2. Dieser Sauerstoff verursacht ebenfalls eine Spannungserhöhung (zumindest solange Wasserstoff in der Anodenseite ist), die durch einen CVM-Sensor detektierbar ist und ausgewertet werden kann.
Durch die Einzelzellspannungsänderungen kann direkt festgestellt werden, ob die Absperrvorrichtung SV1 oder die Absperrvorrichtung SV2 oder beide Absperrvorrichtungen SV1, SV2 undicht sind (in dem entsprechenden Zeitraum im Stillstand).
Der Dichtheitstest I im Stillstand kann dauerhaft oder in zeitlichen Abständen mehrfach hintereinander erfolgen, um die entsprechenden Spannungs-Veränderungen der Zellspannungen detektieren zu können. Da die Vorgänge langsam erfolgen, kann der Dichtheitstest I zumindest eine Indikation für die Undichtheit von korrespondierenden Absperrvorrichtungen SV1, SV2 liefern.
Liegt eine Undichtheit von zumindest einer von den beiden Absperrvorrichtungen SV1, SV2 vor, so deutet das Ergebnis auf eine wahrscheinliche Undichtheit hin. In diesem Falle kann ein weiterer Dichtheitstest II, bspw. wie in der 2 gezeigt ist, angefordert werden.
Wie es die 2 zeigt, kann das Verfahren einen weiteren Dichtheitstest II in einem Bypassbetrieb BP des Kathodensystems 10 vorsehen, bei welchem im Wesentlichen gleiche Drücke vor und nach dem Stack 110 eingestellt werden können, um zu überprüfen, ob die Absperrvorrichtung SV1 und/oder SV2 (vor und/oder nach dem Stack) undicht ist. Das Bypassventil ByCath kann dabei geöffnet werden.
Der Dichtheitstest II mit abgesperrten Kathodenpfad 14 im Bypassbetrieb BP des Kathodensystems 10 kann während eines Starts, in einer Standby-Phase, bei einem Stopp, bei einem Abstellen und ggf. bei weiteren Systemzuständen, in denen der Kathodenpfad 14 abgesperrt ist, durchgeführt werden. Die Absperrvorrichtungen SV1 und SV2 sind geschlossen (bspw. mithilfe einer Ansteuerung für Abdicht-Modus). Während (bzw. zuvor bereits eingeschaltet) dessen kann der Anodenkreislauf 20 in Betrieb sein, sodass auf der Anodenseite Wasserstoff vorliegen kann. Durch das Luftverdichtungssystem wird (oder ist bereits aufgrund Betrieb des Luftsystems im Bypassbetrieb) ein Prüfdruck pTst aufgebaut, der an den Absperrvorrichtungen SV1 und SV2 anliegt (in einer Abluftleitung sind drosselnde Elemente eingebaut, wie z.B. ein Druckregelventil, sodass der Prüfdruck näherungsweise ähnlich bei Absperrvorrichtung SV2 wie bei der Absperrvorrichtung SV1 eingestellt werden kann). Der Prüfdruck kann für eine bestimmte Zeit tTst anliegen, die entweder durch die Diagnose vorgegeben werden kann oder - ohne eine Beeinflussung des Systembetriebs - abhängig von der aktuellen Dauer des Bypassbetriebs BP erfolgen kann. Auch hier kann ein CVM-Sensor die Einzelzellspannungsverläufe vermessen. Die Einzelzellspannungsverläufe können ausgewertet werden. Ist die Absperrvorrichtung SV1 undicht, so dringt Sauerstoff in den abgeschlossenen Kathodenpfad 11 ein und gelangt so zu dem Zellbereich R1 des Stacks 110. Da auf der Anodenseite Wasserstoff vorhanden ist, ergibt sich durch den Sauerstoff ein Spannungsanstieg.
Aufgrund der anliegenden Druckdifferenz über die Absperrvorrichtungen SV1 und SV2 im Kathodenpfad 11 kann der Dichtheitstest II (2) schneller sein als der Dichtheitstest I (1).
Die Einzelzellspannungen in dem Zellbereich R1 können auch hier ausgewertet werden. Analog kann der Dichtheitstest II (2) für den Zellbereich R2 durchgeführt werden.
Wie es die 4 andeutet, kann das Verfahren vorteilhafterweise eine Kombination von Dichtheitstests I und II vorsehen:

- einen Dichtheitstest SX in einem Stillstand des Kathodensystems 10, bspw. als eine Vorabdiagnose und/oder Trigger zum Durchführen des eigentlichen Dichtheitstests SY, und
- einen Dichtheitstest SY in einem Bypassbetrieb BP des Kathodensystems 10.

Des Weiteren deutet die 4 an, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen kann:

104 Einleiten eines weiteren Dichtheitstests II von mindestens einer von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, wenn eine Undichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, insbesondere in dem ersten Dichtheitstest I, detektiert wird.

Darüber hinaus deutet die 4 an, dass das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweisen kann (Dichtheitstest II):

105 Betreiben des Kathodensystems 10 in einem Bypassbetrieb BP, in welchem ein Kathodenpfad 11 durch einen Brennstoffzellenstack 110 des Brennstoffzellensystems 100 mithilfe von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 abgesperrt ist, wie z. B. bei einem Start, in einer Standby-Phase, bei einem Stopp, bei einem Abstellen und ggf. bei weiteren Systemzuständen, wobei insbesondere bei dem Bypassbetrieb BP1 im Wesentlichen gleiche Drücke vor und nach dem Stack 110 eingestellt werden,
106 Überwachen einer elektrischen Spannung Ucell von mindestens einem Zellbereich R1, R2 des Brennstoffzellenstacks 110, insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks 110,
107 Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 in Abhängigkeit von dem Überwachen.

Auf diese Weise kann ein weiterer, insbesondere schnellerer, Dichtheitstest II durchgeführt werden. Mithilfe des weiteren Dichtheitstests II können die Ergebnisse des ersten Dichtheitstests I verifiziert und/oder überprüft werden. Der Dichtheitstest II kann auch ohne einen zuvor ausgeführten Dichtheitstest I erfolgen bzw. angewendet werden.
Ferner deutet die 4 an, dass, wenn beim Überwachen ein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Undichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich R1, R2 korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 detektiert wird, die auf Dichtheit getestet wird.
Weiterhin deutet die 4 an, dass, wenn beim Überwachen kein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Dichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich R1, R2 korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 detektiert wird festgestellt wird.
Zudem deutet die 4 an, dass das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweisen:

120 Aufzeichnen von Spannungstrajektorien Ucell(t), Lastprofilen und/oder Diagnoseergebnisse durch ein internes und/oder ein externes Steuergerät 111, 112, und/oder
108 Anpassen von mindestens einer Funktion und/oder Betriebsstrategie zum Betreiben des Brennstoffzellensystems 100 in Abhängigkeit vom Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen SV1, SV2.

Unter Punkt 108 kann weiterhin und/oder alternativ vorgesehen sein:

- Anfordern einer Inspektion/Werkstattüberprüfung/eines Teiletausches, insbesondere bei signifikanter Undichtheit, bspw. einer Inspektion/ Werkstattüberprüfung/eines Austausches von einzelnen oder allen Absperrvorrichtungen SV1 und/oder SV2.

Mithilfe von Schritt 120 können erweiterte und/oder systemübergreifende Vorteile erreicht werden, wie z. B. Erstellung von Kennfeldern zum Betreiben von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, Auswertung von Funktionalität/Lebensdauer von Absperrvorrichtungen SV1, SV2, Bereitstellen von Diagnoseergebnissen an weitere Interessenten, bspw. via Cloud/Server, wie z. B: zur Optimierung von weiteren Fahrzeugen oder sogar von Fahrzeug-Flotten, Trigger/Aufforderung für Inspektion/Werkstatt/Teiletausch.
Mithilfe von Schritt 108 können wesentliche Vorteile im Hinblick auf Reduktion oder sogar Vermeidung von Degradation/Alterung des Stacks 110, Sicherstellung oder sogar Verbesserung der Funktionalität des Systems 100 bei unterschiedlichen Betriebsstrategien, wie z. B. bei einem Start, insbesondere bei einem Gefrierstart, usw. erreicht werden.
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien im Stillstand über Wake-up können folgende Maßnahmen vorsehen: Parking-Purge, Inertisierungs-Funktionen, Rezirkulations-Funktionen, usw. Bei signifikanter Undichtheit kann z.B. eine Inertisierungs-Funktion (Verbrauch Sauerstoff) aktiviert werden. Dadurch kann die Degradation des Stacks erheblich vermieden oder sogar vermindert werden (Vermeidung von zu hohen Spannungen, insbesondere von zu hohen Leerlaufspannungen).
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien bei Start-Vorgängen, insbesondere Gefrierstart, können folgende Maßnahmen vorsehen. Bei undichten Absperrventilen kann der Wassergehalt im Kathodenpfad während der Abstellphase ungewollt erhöht werden (durch Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft). Die Wassermenge im Stack muss insbesondere bei Gefrierstart berücksichtigt werden, um sowohl eine gute Funktionalität des Gefrierstarts sicherzustellen als auch die Degradation und Schädigungen des Stacks zu vermeiden.
Anpassungen von Funktionen/Betriebsstrategien bei Stopp-Vorgängen, Trocknungsvorgängen können folgende Maßnahmen vorsehen. Ist bekannt, dass Undichtheiten bei Absperrvorrichtungen vorliegen, dann kann die Betriebsstrategie beim Abstellen adaptiert werden, z.B. etwas mehr Trocknen, um nachfolgend zusätzlich in der Stillstandsphase entstehendes Wasser (s.o.) zu kompensieren und/oder aufnehmen zu können.
Bei signifikanter Undichtheit von mind. einer der Absperrvorrichtungen kann auch eine Aufforderung für Inspektion/Werkstatt/Teiletausch dieser Absperrvorrichtung ausgelöst werden, um den/die Stacks vor zu hoher Degradation rechtzeitig zu schützen. Der Austausch der Absperrvorrichtungen ist im Verhältnis zu einem Stacktausch vom Aufwand und von den Kosten um Größenordnungen kleiner.
Ein korrespondierendes Steuergerät 111, aufweisend eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, in welcher ein Code hinterlegt ist, welcher bei zumindest teilweiser Ausführung durch die Recheneinheit ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben, ablaufen kann, stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar.
Das Steuergerät 111 kann dabei als eine zentrale Steuereinheit eines Fahrzeuges, eine gemeinsame Steuereinheit für mindestens ein oder mehrere Brennstoffzellensysteme 100, als eine lokale Steuereinheit für mindestens ein oder mehrere Subsysteme in einem oder mehreren Brennstoffzellensystemen 100 und/oder als eine verteilte Steuereinheit 111 ausgeführt sein.
Vorteilhafterweise kann bei dem Steuergerät 111 vorgesehen sein, dass die Rechenleistung zum Durchführen des Verfahrens zumindest zum Teil an ein externes Steuergerät 112 ausgelagert wird, bspw. zum Auslösen einer Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen SV1, SV2 mithilfe einer Wake-up-Funktion und/oder zum Aufzeichnen von Spannungstrajektorien Ucell(t), Lastprofilen und/oder Diagnoseergebnissen.
Ein korrespondierendes Brennstoffzellensystem 100 mit einem entsprechenden Steuergerät 111 stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Überprüfung einer Dichtheit von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2), insbesondere von Absperrventilen, in einem Kathodensystem (10) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend: - Halten von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in einem abgesperrten Zustand, sodass ein Kathodenpfad (11) durch einen Brennstoffzellenstack (110) des Brennstoffzellensystems (100) mithilfe von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) abgesperrt ist, - Überwachen einer elektrischen Zustandsgröße, insbesondere einer elektrischen Spannung (UCell), von mindestens einem Zellbereich (R1, R2) des Brennstoffzellenstacks (110), insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks (110), - Bewerten der Dichtheit von mindestens einer, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in Abhängigkeit von dem Überwachen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn beim Überwachen ein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Undichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) detektiert wird, oder dass, wenn beim Überwachen kein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Dichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweist: - Einleiten eines weiteren Dichtheitstests von mindestens einer von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2), wenn eine Undichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweist: - Betreiben des Kathodensystems (10) in einem Bypassbetrieb (BP), in welchem ein Kathodenpfad (11) durch einen Brennstoffzellenstack (110) des Brennstoffzellensystems (100) mithilfe von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) abgesperrt ist, - Überwachen einer elektrischen Spannung (Ucell) von mindestens einem Zellbereich (R1, R2) des Brennstoffzellenstacks (110), insbesondere in einem Randbereich des Brennstoffzellenstacks (110), - Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) in Abhängigkeit von dem Überwachen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn beim Überwachen ein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Undichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) detektiert wird, oder dass, wenn beim Überwachen kein Spannungsanstieg erfasst wird, eine Dichtheit von der mindestens einen, insbesondere zu dem mindestens einen Zellbereich (R1, R2) korrespondierenden, von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 vor dem Durchführen des Verfahrens nach dem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5 durchgeführt wird, und/oder dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 in einem Stillstand des Brennstoffzellensystems (100) und/oder in einem Stillstand einer Gasfördermaschine des Kathodensystems (10) durchgeführt wird, und/oder dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 mithilfe einer Wake-up-Funktion durch ein internes und/oder ein externes Steuergerät (111, 112) getriggert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für mindestens zwei Zellbereiche (R1, R2), insbesondere zwei Randbereiche, des Brennstoffzellenstacks (110) oder für alle Zellbereiche (R1, R2) des Brennstoffzellenstacks (110) durchgeführt wird, wobei insbesondere ein Zellbereich (R1, R2) mindestens eine Brennstoffzelle oder eine bestimmte Anzahl, bspw. von 2 bis 10, z. B. 2 oder 5, an benachbarten Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenstacks (110) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen weiteren von den folgenden Schritten aufweist: - Aufzeichnen von Spannungstrajektorien (Ucell(t)), Lastprofilen (P(t)) und/oder Diagnoseergebnisse durch ein internes und/oder ein externes Steuergerät (111, 112), und/oder - Anpassen von mindestens einer Funktion und/oder Betriebsstrategie zum Betreiben des Brennstoffzellensystems (100) in Abhängigkeit vom Bewerten der Dichtheit von mindestens einer von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2), und/oder - Anfordern einer Inspektion/Werkstattüberprüfung/eines Teiletausches, insbesondere bei signifikanter Undichtheit, bspw. einer Inspektion/ Werkstattüberprüfung/eines Austausches von einzelnen oder allen Absperrvorrichtungen (SV1, SV2).
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Steuergerät (111), aufweisend eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, in welcher ein Code hinterlegt ist, welcher bei zumindest teilweiser Ausführung durch die Recheneinheit ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführt.
Steuergerät (111) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenleistung zum Durchführen des Verfahrens zumindest zum Teil an ein externes Steuergerät (112) auslagerbar ist, insbesondere zum Auslösen einer Überprüfung der Dichtheit von Absperrvorrichtungen (SV1, SV2) mithilfe einer Wake-up-Funktion und/oder zum Aufzeichnen von Spannungstrajektorien (Ucell(t)), Lastprofilen (P(t)) und/oder Diagnoseergebnisse.
Brennstoffzellensystem (100), aufweisend ein Steuergerät (111) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11.