WO2010015373A2 - Method for diagnosing a fuel cell arrangement - Google Patents

Method for diagnosing a fuel cell arrangement Download PDF

Info

Publication number
WO2010015373A2
WO2010015373A2 PCT/EP2009/005618 EP2009005618W WO2010015373A2 WO 2010015373 A2 WO2010015373 A2 WO 2010015373A2 EP 2009005618 W EP2009005618 W EP 2009005618W WO 2010015373 A2 WO2010015373 A2 WO 2010015373A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
values
detected
cell stack
average
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/005618
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2010015373A3 (en
Inventor
Urban Angerer
Original Assignee
Mtu Onsite Energy Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mtu Onsite Energy Gmbh filed Critical Mtu Onsite Energy Gmbh
Publication of WO2010015373A2 publication Critical patent/WO2010015373A2/en
Publication of WO2010015373A3 publication Critical patent/WO2010015373A3/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04432—Pressure differences, e.g. between anode and cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04582—Current of the individual fuel cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for the diagnosis of a fuel cell arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a multiplicity of fuel cells are arranged in the form of a fuel cell stack and connected electrically in series.
  • the fuel cells operate within predetermined operating ranges, in particular in terms of voltage and temperature. It is important that none of the fuel cells operate under impermissible operating conditions, for example, not with negative cell voltage or with (point) over-temperature. Because the monitoring of each individual cell requires a disproportionately high effort, the fuel cell stack is usually subdivided into a number of packets each containing a plurality of fuel cells, at which the operating values to be monitored are then detected at regular time intervals.
  • a method for monitoring the function or performance of a plurality of fuel cells connected in series in which the fuel cells are divided into several groups or packages and the voltages across each of them are measured.
  • the voltage of each of the fuel cell groups is compared with a first reference voltage equal to a predetermined minimum voltage and a second reference voltage which is equal to the measured voltage of each of the other of the fuel cell groups.
  • An alarm is activated when the voltage on one of the fuel cell groups is less than the first reference voltage, ie, the minimum voltage, or if it deviates from the second reference voltage, ie, the voltage of one of each of the other fuel cell groups, more than a predetermined voltage difference. This is to achieve that an alarm is generated when one or more cells in the stack with their performance is below a desired level, without all cells must be monitored.
  • a method for monitoring of fuel cells is known, which are combined into several units or packages, in which the individual voltages of the units measured and used to determine an average voltage and the individual voltages are compared with the average voltage to a warning information when one of the individual voltages is less than a mean voltage dependent first single voltage threshold. Furthermore, the difference between the largest and the smallest individual voltage of the units is determined and issued a warning information when this voltage difference exceeds a predetermined voltage difference limit.
  • the object of the invention is to specify an improved method for the diagnosis of a fuel cell arrangement.
  • this should be suitable to detect short-term fault conditions during operation of fuel cells.
  • the invention provides a method of diagnosing a fuel cell assembly with respect to one or more operating values to be monitored, wherein the fuel cell stack is divided into a plurality of packets containing a plurality of fuel cells, and at each time the fuel cell stack is packaged, the operating value to be monitored is detected.
  • the number of packets can be chosen arbitrarily. In particular, the number of packets is not limited to the parenthetical references in the claims.
  • the profile of the recorded operating values is compared with the course of the average value of the detected operating values and an alarm signal is generated if the result of the comparison violates a predetermined condition, and / or a time average is formed from the detected operating values, wherein the course of the temporal averages is compared with the course of the average values, and an alarm signal is generated if the result of the comparison is a predetermined one Condition violated.
  • the time intervals for the measurements, and thus the number of measured values are basically arbitrary and not limited to the numbers referred to in the claims or numbers described in the exemplary embodiments.
  • the operating values recorded at regular time intervals are each stored in a shift register which has a number of memory lines corresponding to a predetermined number of successive measurements for each of the fuel cell packets, and the detected operating values are shifted in time accordingly.
  • the temporal averages can be generated by averaging from a predetermined number of memory lines of the shift register for data volume reduction.
  • the operating values to be monitored are voltages tapped by the fuel cells.
  • the voltages of a number of fuel cells at the ends of the fuel cell stack may be detected individually.
  • the operating values to be monitored are at respective predetermined temperatures detected over the area of the fuel cells.
  • the temperatures are detected in only one or only part of the fuel cells of the respective fuel cell packets.
  • the method is performed by remote diagnosis.
  • the comparison of the current acquired operating values and / or the current average values with the previous operating value or averages in a (first) shift register takes place has the time interval of the farthest apart to comparative measurements corresponding number of memory cells.
  • the evaluation of the mean time value can take place in a (second) shift register, which has a number of memory cells corresponding to the duration of the monitoring period that occurs over the longest period of time.
  • the invention also provides a device for carrying out the method according to the invention.
  • This device can be remotely controlled.
  • FIG. 1 is a plan view of a simplified representation of a fuel cell assembly in which a number of fuel cells are combined to form a fuel cell stack, wherein according to an embodiment of the invention, a diagnosis of the fuel cell assembly takes place with respect to the fuel cell voltage;
  • Fig. 2a is a schematic perspective exploded view illustrating individual fuel cells of a fuel cell assembly provided in the form of a fuel cell stack fuel cell, wherein according to another embodiment of the invention, a diagnosis of the fuel cell assembly is carried out in terms of the temperature of the fuel cell, said
  • Fig. 2b is a frontal view of the fuel cells to illustrate the spatial arrangement of temperature sensors for sensing said fuel cell temperature to be monitored;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a fuel cell arrangement, again with a number of combined in the form of a fuel cell stack Fuel cells, wherein according to a further embodiment of the invention, a diagnosis with respect to the temperature of the cathode gas flows takes place;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a fuel cell stack in which, according to a further embodiment of the invention, a diagnosis is made with regard to the distribution of the anode outlet temperatures;
  • FIG. 6 shows a block diagram of a component of the method for diagnosing a fuel cell arrangement with regard to one or more operating values to be monitored according to an embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a table which illustrates how, according to an embodiment of the invention, respective current measurements of operating values to be monitored of the fuel cell arrangement are stored in a shift register and evaluated for the diagnosis.
  • FIG. 1 schematically shows a fuel cell arrangement in which a number of a total of 342 fuel cells are arranged in the form of a fuel cell stack 10 and are electrically connected in series.
  • the cathode-side end MS is shown, on the left side of the anode-side end ES.
  • the fuel cell stack 10 is traversed in directions transversely to its longitudinal extent by the anode gas and the cathode gas, wherein the input and the output of the cathode gas are denoted by d and C x , input and output of the anode gas are not shown in FIG.
  • the Fuel cells of the fuel cell stack 10 are subdivided into a plurality of fuel cell containing packages G601, G602 ... G607, each comprising 49 fuel cells, with the exception of the package G604, which includes only 48 fuel cells.
  • the voltages of the four last fuel cells are tapped in order to obtain a refined measurement here.
  • the voltages of the fuel cells 1-4 are picked off at the cathode-side end of the fuel cell stack, tapping points W609-W612, and at the anode-side end the voltages of the fuel cells 340-342, namely tapping points W613, W614, W615, and an anode-side half cell at the end of the fuel cell stack.
  • Tapping point W 608 which is also the said anode-side reference potential of the last fuel cell package G607.
  • the voltage of an anode-side end plate and a cathode-side end plate of the fuel cell stack 10 is measured at the tapping point for the voltages W601. This is the already mentioned potential of the first fuel cell stack G601, or a voltage at the tapping point W616, which at the same time is the voltage at the cathode-side end ES of the fuel cell stack 10.
  • measured values of the fuel cell voltages to be monitored are detected at regular intervals and evaluated in order to carry out an ongoing diagnosis of the fuel cell arrangement. For example, because of different sizes of cell groups or packets, the measurements are computationally adjusted to the level with the maximum cell number, i. normalized.
  • Fig. 2a shows a perspective exploded view of individual fuel cells from the fuel cell packages G601, G602, ... G607 of FIG. 1, which are detected for the diagnosis of the fuel cell assembly with respect to the temperature inside the fuel cell stack as the operating value to be monitored. They are the cell 2 from the fuel cell stack G601, the cell 56 from the fuel cell stack G602 at the anode-side end, the cell 116 from the fuel cell stack G603, the cell 168 from the fuel cell stack G604, the cell 224 from the fuel cell stack G605, the cell 280 from FIG Fuel cell package G606 and the cell 342 from the fuel cell stack G607 shown at the cathode side end of the fuel cell stack 10.
  • the temperatures are detected at the points indicated by filled circles in FIG. 2a).
  • Some of the temperatures detected in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 a) are denoted by CT601 to CT615 by way of example.
  • the locations at which the temperatures are detected complement each other so that a total of nine locations is measured, which in FIG 2b) are designated by rectangles which are denoted by A, C, E, K, M, O, U, W, Y.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a fuel cell arrangement with fuel cells combined in a stack, in which the cathode gas temperature is measured by means of a number of temperature sensors CT701-CT723 distributed over the fuel cell stack.
  • the evaluation of the output signals of the temperature sensors CT701 - CT723 is similar to that already described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a plan view of the anode output side of a fuel cell stack where temperatures CT101-CT104 are measured at various preferred locations at the end regions of the fuel cell stack, namely with sensors CT102 and CT103 in the center and cathode side end MS additionally laterally with respect to the fuel cell stack length direction 10 forward or backward offset on CT101 and CT104 sensors.
  • the fuel cell stack 10 is arranged inside a hermetically sealed housing, a so-called "hot module", which is shown in a sectional front view in FIG. 5 a) and in FIG. 5 b) a sectional side view is shown.
  • a so-called "hot module” which is shown in a sectional front view in FIG. 5 a) and in FIG. 5 b) a sectional side view is shown.
  • temperature sensors CT402-CT407 are shown by way of example in FIG. 5b).
  • temperature sensors are both in a gas hood 21 at the cathode input side, left in the picture, and at the cathode output side, right in the picture, as well as at the anode inputs and outputs, below and above.
  • the cathode output side C x opens directly into the interior of the container 20, as usual in today's hot-module fuel cell arrangements.
  • the cathode input side C 1 and at the anode input and the anode output respective gas hoods may be provided, only the gas hood at the cathode input Q is shown.
  • FIG. 6 shows a flowchart in block form of the method for diagnosing the fuel cell arrangement with regard to one or more operating values to be monitored in general form according to an embodiment of the invention.
  • the start of the method is at 201.
  • the operating values to be monitored are recorded in the form of measured values at regular time intervals and an average value is calculated from the current measured values at 203.
  • all values, ie both the current measured values and the average value calculated therefrom, are stored in a first shift register 1, the shift register having a number of memory lines i corresponding to a predetermined number of successive measurements on the basis of which the method is carried out should. This will be discussed later with reference to the table shown in Fig. 8.
  • the difference between each current value and the last value stored in the shift register 1 is calculated, and at 207, the deviation of the difference in the measured value from the difference calculated at step 203.
  • a check is made for the deviation calculated at 207 with respect to any violation of predetermined limits. If this check reveals that there is no limit violation, at 209 a first possible alarm message 1 is cleared and at 211 the cycle end is set, from which a return to start 201 for execution occurs at the next time i + 1. If the check at 208 shows that there is a limit violation, a corresponding alarm message is issued at 210, from where a return to start 201 takes place via the end of the cycle end step at 211.
  • FIGS. 7a) and 7b) show in block form a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention, in which, in addition to a method sequence corresponding to that shown in FIG. 6, a calculation of temporal averages over a predetermined period of time and a comparison of FIG Measured values with these is provided.
  • steps 301-304 and 306-310 in Fig. 7a correspond to steps 201-204 and 206-210 in Fig. 6.
  • the average is calculated from last 15 Measured values (in the embodiment shown here) calculated a measuring point. Because of different sizes of the cell packets, after step 302, the measured values are, for example, mathematically adapted to the level with the maximum number of cells, ie normalized.
  • step 312 a cycle counter is incremented by one after each measurement until the x -th cycle is reached, which is determined at 313. If the xth cycle has occurred, at 315 the cycle counter is cleared, i. set to zero, if not, then at 314 the cycle is set to end, from which a return to start 301 occurs without clearing the cycle counter.
  • the averages are stored at 316 in a second shift register 2, and at 317 a calculation is made of the differences between the current average and the values of corresponding monitoring intervals.
  • a calculation of the deviation of the differences of the mean values of the individual measuring point to the difference of the average mean values takes place at 318, analogously to the calculation of the differences or deviations in steps 306 and 307 for the individual, ie not yet time-averaged measured values.
  • the alarm message for the respective intervals is cleared at 321, if there is a limit violation, an alarm message for the corresponding intervals occurs at 322.
  • the cycle is complete, at which 301 a new start can begin.
  • nZ-nV The current measured values are denoted by nZ-nV, ie they correspond, for example, to the measured voltages in the tapping points W601-W607 of the fuel cell packets G601-G607 shown in FIG.
  • a second shift register 2 may for example contain 288 lines, in each of which a mean value for here z. B.15 measurements are stored according to the sequence of Fig. 7, ie the 288 lines correspond to 72 hours.
  • the mean values ITi 1 0 "15 , m 2 0" 15 ,... M 7 ° "15 are calculated from the sum of the last values of a series of measurements divided by the number of measurements for which stored temporally averaged instantaneous individual measured values, and an average value m d 0 "15 , which is the time-averaged value of the average value of the instantaneous individual measurements.
  • the temporal averages can be formed over different averaging times, corresponding to different memory lines, which are used for the calculation. This results in a smaller amount of data for larger monitoring periods, for example, for eight hours or for the said 72 hours, of course, for any other period of time.
  • the diagnostic method according to the invention has been described above for evaluating voltage values or temperature values, but other operating values, such as differential pressures and current densities, which are decisive for the operation of the fuel cell arrangement, can also be monitored and evaluated accordingly.
  • the method can be carried out by remote diagnosis.
  • a device for carrying out the method according to the invention can be formed in particular by a suitably controlled digital processing device. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • CT601 - CT615 Fuel cell temperatures niW instantaneous individual measured values n d j average of the instantaneous individual measured values mi ° - 15 - m 7 0 - 15 time average of the individual measured values

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for diagnosing a fuel cell arrangement which comprises a plurality of fuel cells arranged in a fuel cell stack (10) for one or more operating parameters to be monitored. Said method comprises the following steps: subdividing the fuel cell stack (10) into a number of packets (G601, G602,... G607) containing a plurality of fuel cells, and detecting the operating parameter (n1 i, n2 i,... n7 i) to be monitored in regular intervals on every packet (G601, G602,... G607) of the fuel cell stack (10). The method according to the invention is characterized by the following steps: comparing the course of the detected operating parameters (n1 i, n2 i,... n7 i) to the course of the average value of the detected operating parameters (n1 i, n2 i,... n7 i) and producing an alarm signal if the result of the comparison infringes a predetermined condition, and/or forming a time average of the detected operating parameters (n1 i, n2 i,... n7 i), comparing the course of the time averages (m1 to m7) to the course of the time averages of the average readings, and producing an alarm signal if the result of the comparison infringes a predetermined condition.

Description

Verfahren zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung Method for diagnosing a fuel cell arrangement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for the diagnosis of a fuel cell arrangement according to the preamble of claim 1.
Bei bekannten Brennstoffzellenanordnungen sind eine Vielzahl von Brennstoffzellen in Form eines Brennstoffzellenstapels angeordnet und elektrisch hintereinander geschaltet. Für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Brennstoffzellen, und um für diese eine hohe Lebensdauer sicherzustellen, ist es notwendig, dass die Brennstoffzellen innerhalb vorgegebener Betriebsbereiche arbeiten, insbesondere hinsichtlich Spannung und Temperatur. Es ist wichtig, dass keine der Brennstoffzellen unter unzulässigen Betriebsbedingungen arbeitet, beispielsweise nicht mit negativer Zellspannung oder mit (punktuellen) Übertemperaturen. Weil die Überwachung jeder einzelnen Zelle einen unverhältnismäßig hohen Aufwand erforderlich macht, wird üblicherweise der Brennstoffzellenstapel in eine Anzahl von jeweils mehrere Brennstoffzellen enthaltenden Paketen unterteilt, an denen dann in regelmäßigen zeitlichen Abständen der oder die zu überwachenden Betriebswerte erfasst werden.In known fuel cell arrangements, a multiplicity of fuel cells are arranged in the form of a fuel cell stack and connected electrically in series. For a reliable and safe operation of the fuel cells, and to ensure a long service life for them, it is necessary that the fuel cells operate within predetermined operating ranges, in particular in terms of voltage and temperature. It is important that none of the fuel cells operate under impermissible operating conditions, for example, not with negative cell voltage or with (point) over-temperature. Because the monitoring of each individual cell requires a disproportionately high effort, the fuel cell stack is usually subdivided into a number of packets each containing a plurality of fuel cells, at which the operating values to be monitored are then detected at regular time intervals.
Aus der DE 691 23 822 T2, entsprechend WO 91/19328 ist ein Verfahren zur Funktionsoder Leistungsüberwachung mehrerer elektrisch in Serie geschalteter Brennstoffzellen bekannt, bei dem die Brennstoffzellen in mehrere Gruppen oder Pakete aufgeteilt und die Spannungen über jeder von diesen gemessen wird. Die Spannung jeder der Brennstoffzellengruppen wird mit einer ersten Bezugsspannung verglichen, welche gleich einer vorgegebenen minimalen Spannung ist, sowie mit einer zweiten Bezugsspannung, welche gleich der gemessenen Spannung jeder der anderen der Brennstoffzellengruppen ist. Ein Alarm wird aktiviert, wenn die Spannung an einer der Brennstoffzellengruppen kleiner als die erste Bezugsspannung, d.h. die minimale Spannung ist, oder wenn sie von der zweiten Bezugsspannung, d.h. der Spannung einer von jeder der anderen Brennstoffzellengruppen, mehr als eine vorgegebene Spannungsdifferenz abweicht. Hierdurch soll erreicht werden, dass ein Alarm erzeugt wird, wenn eine oder mehrere Zellen im Stapel mit ihrer Leistung unter einem gewünschten Niveau liegt, ohne dass sämtliche Zellen überwacht werden müssen.From DE 691 23 822 T2, corresponding to WO 91/19328, a method is known for monitoring the function or performance of a plurality of fuel cells connected in series, in which the fuel cells are divided into several groups or packages and the voltages across each of them are measured. The voltage of each of the fuel cell groups is compared with a first reference voltage equal to a predetermined minimum voltage and a second reference voltage which is equal to the measured voltage of each of the other of the fuel cell groups. An alarm is activated when the voltage on one of the fuel cell groups is less than the first reference voltage, ie, the minimum voltage, or if it deviates from the second reference voltage, ie, the voltage of one of each of the other fuel cell groups, more than a predetermined voltage difference. This is to achieve that an alarm is generated when one or more cells in the stack with their performance is below a desired level, without all cells must be monitored.
Aus der DE 195 23 260 C2 ist ein Verfahren zur Überwachung von Brennstoffzellen bekannt, welche zu mehreren in Einheiten oder Paketen zusammengefasst sind, bei dem die Einzelspannungen der Einheiten gemessen und daraus eine Mittelwertspannung bestimmt und die Einzelspannungen mit der Mittelwertspannung verglichen werden, um eine Warninformation abzugeben, wenn eine der Einzelspannungen kleiner als ein von der Mittelwertspannung abhängiger erster Einzelspannungsgrenzwert ist. Weiterhin wird auch die Differenz zwischen der größten und der kleinsten Einzelspannung der Einheiten bestimmt und eine Warninformation abgegeben, wenn diese Spannungsdifferenz einen vorgegebenen Spannungsdifferenzgrenzwert überschreitet.From DE 195 23 260 C2 a method for monitoring of fuel cells is known, which are combined into several units or packages, in which the individual voltages of the units measured and used to determine an average voltage and the individual voltages are compared with the average voltage to a warning information when one of the individual voltages is less than a mean voltage dependent first single voltage threshold. Furthermore, the difference between the largest and the smallest individual voltage of the units is determined and issued a warning information when this voltage difference exceeds a predetermined voltage difference limit.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung anzugeben. Insbesondere soll dieses geeignet sein, kurzfristig auftretende Fehlerzustände beim Betrieb von Brennstoffzellen zu erkennen.The object of the invention is to specify an improved method for the diagnosis of a fuel cell arrangement. In particular, this should be suitable to detect short-term fault conditions during operation of fuel cells.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the method according to the invention are characterized in the subclaims.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung im Hinblick auf einen oder mehrere zu überwachende Betriebswerte geschaffen, bei dem der Brennstoffzellenstapel in eine Anzahl von mehrere Brennstoffzellen enthaltende Pakete unterteilt wird, und an jedem Paket des Brennstoffzellenstapels in regelmäßigen zeitlichen Abständen der zu überwachende Betriebswert erfasst wird. Die Anzahl der Pakete kann dabei beliebig gewählt werden. Insbesondere ist die Anzahl der Pakete nicht auf die in den Ansprüchen in Klammern gesetzten Bezüge begrenzt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Verlauf der erfassten Betriebswerte mit dem Verlauf des Durchschnittswerts der erfassten Betriebswerte verglichen und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Bedingung verletzt, und/oder dass aus den erfassten Betriebswerten ein zeitlicher Mittelwert gebildet wird, wobei der Verlauf der zeitlichen Mittelwerte mit dem Verlauf der Durchschnittswerte verglichen wird, und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Bedingung verletzt. Die zeitlichen Abstände für die Messungen, und damit die Anzahl der Messwerte, sind grundsätzlich beliebig und nicht auf die in den Ansprüchen in Bezug genommenen Anzahlen oder in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Anzahlen begrenzt.The invention provides a method of diagnosing a fuel cell assembly with respect to one or more operating values to be monitored, wherein the fuel cell stack is divided into a plurality of packets containing a plurality of fuel cells, and at each time the fuel cell stack is packaged, the operating value to be monitored is detected. The number of packets can be chosen arbitrarily. In particular, the number of packets is not limited to the parenthetical references in the claims. According to the invention, it is provided that the profile of the recorded operating values is compared with the course of the average value of the detected operating values and an alarm signal is generated if the result of the comparison violates a predetermined condition, and / or a time average is formed from the detected operating values, wherein the course of the temporal averages is compared with the course of the average values, and an alarm signal is generated if the result of the comparison is a predetermined one Condition violated. The time intervals for the measurements, and thus the number of measured values, are basically arbitrary and not limited to the numbers referred to in the claims or numbers described in the exemplary embodiments.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfassten Betriebswerte jeweils in einem Schieberegister abgelegt, das für jedes der Brennstoffzellenpakete eine einer vorgegebenen Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen entsprechende Anzahl von Speicherzeilen aufweist, und die erfassten Betriebswerte entsprechend zeitlich verschoben werden.According to a preferred embodiment of the invention, the operating values recorded at regular time intervals are each stored in a shift register which has a number of memory lines corresponding to a predetermined number of successive measurements for each of the fuel cell packets, and the detected operating values are shifted in time accordingly.
Die zeitlichen Mittelwerte können zur Datenmengenreduktion durch Mittelung aus einer vorgegebenen Anzahl von Speicherzeilen des Schieberegisters erzeugt werden.The temporal averages can be generated by averaging from a predetermined number of memory lines of the shift register for data volume reduction.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die zu überwachenden Betriebswerte von den Brennstoffzellen abgegriffene elektrische Spannungen.According to one embodiment of the invention, the operating values to be monitored are voltages tapped by the fuel cells.
Zusätzlich können die Spannungen einer Anzahl von Brennstoffzellen an den Enden des Brennstoffzellenstapels einzeln erfasst werden.In addition, the voltages of a number of fuel cells at the ends of the fuel cell stack may be detected individually.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die zu überwachenden Betriebswerte an jeweiligen vorgegebenen, über die Fläche der Brennstoffzellen verteilten Stellen erfasste Temperaturen.According to another embodiment of the invention, the operating values to be monitored are at respective predetermined temperatures detected over the area of the fuel cells.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung werden die Temperaturen in nur einer oder nur einem Teil der Brennstoffzellen der jeweiligen Brennstoffzellenpakete erfasst.According to one embodiment of the invention, the temperatures are detected in only one or only part of the fuel cells of the respective fuel cell packets.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren mittels Ferndiagnose durchgeführt.According to one embodiment of the invention, the method is performed by remote diagnosis.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Vergleich der aktuellen erfassten Betriebswerte und/oder der aktuellen Durchschnittswerte mit dem oder den vorherigen Betriebswerten oder Durchschnittswerten in einem (ersten) Schieberegister, das eine dem zeitlichen Abstand der am weitesten auseinander liegenden zu vergleichenden Messungen entsprechende Anzahl von Speicherzellen aufweist.According to one embodiment of the invention, the comparison of the current acquired operating values and / or the current average values with the previous operating value or averages in a (first) shift register takes place has the time interval of the farthest apart to comparative measurements corresponding number of memory cells.
Die Auswertung des zeitlichen Mittelwerts kann in einem (zweiten) Schieberegister erfolgen, das eine der Dauer des über den längsten Zeitraum erfolgenden Überwachungszeitraums entsprechende Anzahl von Speicherzellen aufweist.The evaluation of the mean time value can take place in a (second) shift register, which has a number of memory cells corresponding to the duration of the monitoring period that occurs over the longest period of time.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention also provides a device for carrying out the method according to the invention.
Diese Einrichtung kann ferngesteuert sein.This device can be remotely controlled.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in der Draufsicht eine vereinfachte Darstellung einer Brennstoffzellenanordnung, bei der eine Anzahl von Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasst sind, wobei gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diagnose der Brennstoffzellenanordnung im Hinblick auf die Brennstoffzellenspannung erfolgt;1 is a plan view of a simplified representation of a fuel cell assembly in which a number of fuel cells are combined to form a fuel cell stack, wherein according to an embodiment of the invention, a diagnosis of the fuel cell assembly takes place with respect to the fuel cell voltage;
Fig. 2a) eine schematisierte perspektivische Explosionsdarstellung, welche einzelne Brennstoffzellen einer Brennstoffzellenanordnung mit in Form eines Brennstoffzellenstapels vorgesehenen Brennstoffzellen darstellt, wobei gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diagnose der Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf die Temperatur der Brennstoffzellen erfolgt, wobeiFig. 2a) is a schematic perspective exploded view illustrating individual fuel cells of a fuel cell assembly provided in the form of a fuel cell stack fuel cell, wherein according to another embodiment of the invention, a diagnosis of the fuel cell assembly is carried out in terms of the temperature of the fuel cell, said
Fig. 2b) eine frontale Ansicht auf die Brennstoffzellen zur Verdeutlichung der räumlichen Anordnung von Temperatursensoren zur Erfassung der besagten zu überwachenden Brennstoffzellentemperatur ist;Fig. 2b) is a frontal view of the fuel cells to illustrate the spatial arrangement of temperature sensors for sensing said fuel cell temperature to be monitored;
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung einer Brennstoffzellenanordnung mit wiederum einer Anzahl von in Form eines Brennstoffzellenstapels zusammengefassten Brennstoffzellen, wobei gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diagnose in Hinblick auf die Temperatur der Kathodengasströme erfolgt;FIG. 3 is a schematic representation of a fuel cell arrangement, again with a number of combined in the form of a fuel cell stack Fuel cells, wherein according to a further embodiment of the invention, a diagnosis with respect to the temperature of the cathode gas flows takes place;
Fig. 4 eine schematisierte Darstellung eines Brennstoffzellenstapels, bei dem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diagnose in Hinblick auf die Verteilung der Anodenausgangstemperaturen vorgenommen wird;4 is a schematic representation of a fuel cell stack in which, according to a further embodiment of the invention, a diagnosis is made with regard to the distribution of the anode outlet temperatures;
Fig. 5a) und b) jeweils Querschnittsansichten einer Brennstoffzellenanordnung in der frontalen Querschnittsansicht bzw. in der seitlichen Querschnittsansicht, welche die räumliche Verteilung von Temperatursensoren zur Diagnose der Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf die Temperatur innerhalb eines Behältnisses zeigt, in welchem die Brennstoffzellenanordnung nach Art eines sogenannten Hot- Modules vorgesehen ist, gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;5 a) and b) respectively show cross-sectional views of a fuel cell arrangement in the frontal cross-sectional view and in the lateral cross-sectional view showing the spatial distribution of temperature sensors for diagnosing the fuel cell assembly with respect to the temperature within a container, in which the fuel cell arrangement in the manner of a so-called Hot modules is provided, according to yet another embodiment of the invention;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Bestandteils des Verfahrens zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf einen oder mehrere zu überwachende Betriebswerte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;6 shows a block diagram of a component of the method for diagnosing a fuel cell arrangement with regard to one or more operating values to be monitored according to an embodiment of the invention;
Fig. 7a) und b) ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf einen oder mehrere zu überwachende Betriebswerte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und7 a) and b) a block diagram of a method for diagnosing a fuel cell arrangement with regard to one or more operating values to be monitored according to a further exemplary embodiment of the invention; and
Fig. 8 eine Tabelle, welche verdeutlicht, wie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweilige aktuelle Messungen von zu überwachenden Betriebswerten der Brennstoffzellenanordnung in einem Schieberegister abgelegt und für die Diagnose ausgewertet werden.8 shows a table which illustrates how, according to an embodiment of the invention, respective current measurements of operating values to be monitored of the fuel cell arrangement are stored in a shift register and evaluated for the diagnosis.
In Fig. 1 ist schematisiert eine Brennstoffzellenanordnung gezeigt, bei der eine Anzahl von insgesamt 342 Brennstoffzellen in Form eines Brennstoffzellenstapels 10 angeordnet und elektrisch hintereinandergeschaltet sind. An der rechten Seite des Brennstoffzellenstapels 10 ist das kathodenseitige Ende MS gezeigt, an der linken Seite das anodenseitige Ende ES. Der Brennstoffzellenstapel 10 wird in Richtungen quer zu seiner Längsausdehnung vom Anodengas bzw. vom Kathodengas durchströmt, wobei der Eingang und der Ausgang des Kathodengases mit d bzw. mit Cx bezeichnet sind, Eingang und Ausgang des Anodengases sind in der Fig. 1 nicht dargestellt. Die Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 10 sind in eine Anzahl von jeweils mehrere Brennstoffzellen enthaltende Pakete G601 , G602 ... G607 unterteilt, welche jeweils 49 Brennstoffzellen umfassen, mit der Ausnahme des Pakets G604, welches lediglich 48 Brennstoffzellen beinhaltet.1 schematically shows a fuel cell arrangement in which a number of a total of 342 fuel cells are arranged in the form of a fuel cell stack 10 and are electrically connected in series. On the right side of the fuel cell stack 10, the cathode-side end MS is shown, on the left side of the anode-side end ES. The fuel cell stack 10 is traversed in directions transversely to its longitudinal extent by the anode gas and the cathode gas, wherein the input and the output of the cathode gas are denoted by d and C x , input and output of the anode gas are not shown in FIG. The Fuel cells of the fuel cell stack 10 are subdivided into a plurality of fuel cell containing packages G601, G602 ... G607, each comprising 49 fuel cells, with the exception of the package G604, which includes only 48 fuel cells.
Zur Überwachung der Brennstoffzellenspannung als bei diesem Ausführungsbeispiel zu überwachender Betriebswert der Brennstoffzellenanordnung wird jeweils die Spannung über jedem der Brennstoffzellenpakete G601 , G602, ... G607 abgegriffen.In order to monitor the fuel cell voltage as the operating value of the fuel cell arrangement to be monitored in this exemplary embodiment, in each case the voltage across each of the fuel cell packets G601, G602,... G607 is tapped.
Weiterhin werden an den Enden des Brennstoffzellenstapels auch die Spannungen der jeweils vier letzten Brennstoffzellen abgegriffen, um hier eine verfeinerte Messung zu erhalten. So werden am kathodenseitigen Ende des Brennstoffzellenstapels die Spannungen der Brennstoffzellen 1 - 4 abgegriffen, Abgriffspunkte W609 - W612, sowie am anodenseitigen Ende die Spannungen der Brennstoffzellen 340 - 342, nämlich Abgriffspunkte W613, W614, W615, sowie einer anodenseitigen Halbzelle am Ende des Brennstoffzellenstapels, Abgriffspunkt W 608, was gleichzeitig das besagte anodenseitige Bezugspotential des letzten Brennstoffzellenpakets G607 ist. Die Spannung einer anodenseitigen Endplatte und einer kathodenseitigen Endplatte des Brennstoffzellenstapels 10 wird am Abgriffspunkt für die Spannungen W601 gemessen. Das ist das bereits genannte Potential des ersten Brennstoffzellenpakets G601 , bzw. eine Spannung am Abgriffspunkt W616, welche gleichzeitig die Spannung am kathodenseitigen Ende ES des Brennstoffzellenstapels 10 ist.Furthermore, at the ends of the fuel cell stack, the voltages of the four last fuel cells are tapped in order to obtain a refined measurement here. Thus, the voltages of the fuel cells 1-4 are picked off at the cathode-side end of the fuel cell stack, tapping points W609-W612, and at the anode-side end the voltages of the fuel cells 340-342, namely tapping points W613, W614, W615, and an anode-side half cell at the end of the fuel cell stack. Tapping point W 608, which is also the said anode-side reference potential of the last fuel cell package G607. The voltage of an anode-side end plate and a cathode-side end plate of the fuel cell stack 10 is measured at the tapping point for the voltages W601. This is the already mentioned potential of the first fuel cell stack G601, or a voltage at the tapping point W616, which at the same time is the voltage at the cathode-side end ES of the fuel cell stack 10.
An jedem Paket G601 , G602, ... G607 des Brennstoffzellenstapels 10 werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen Messwerte der zu überwachenden Brennstoffzellenspannungen erfasst und diese ausgewertet, um eine laufende Diagnose der Brennstoffzellenanordnung durchzuführen. Wegen unterschiedlicher Größen der Zellgruppen oder -pakete werden die Messwerte beispielsweise auf das Niveau mit der maximalen Zellenanzahl rechnerisch angepasst, d.h. normiert.At each package G601, G602,... G607 of the fuel cell stack 10, measured values of the fuel cell voltages to be monitored are detected at regular intervals and evaluated in order to carry out an ongoing diagnosis of the fuel cell arrangement. For example, because of different sizes of cell groups or packets, the measurements are computationally adjusted to the level with the maximum cell number, i. normalized.
In allgemeiner Weise formuliert erfolgt dies so, dass an jedem Brennstoffzellenpaket G601 , G602, ... G607 in regelmäßigen zeitlichen Abständen, beispielsweise jede Minute, die Spannung abgegriffen und erfasst wird. Sowohl die jeweiligen aktuellen Spannungswerte als auch der jeweilige daraus gebildete Durchschnittswert werden nacheinander nach Art eines Schieberegisters abgespeichert und mit einem oder mehreren vorherigen, d.h. früher erfassten Messwerten oder Durchschnittswerten eine Differenz gebildet und ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Differenz eine vorgegebene Bedingung verletzt. Dabei wird der Durchschnittswert von jeder der Messwertdifferenzen subtrahiert. Zusätzlich oder alternativ wird aus den erfassten aktuellen Betriebswerten, also den aktuellen Werten der Spannungen an den Abgriffspunkten W601 , W602, ... W607 über eine vorgegebene Zeitdauer ein zeitlicher Mittelwert gebildet und wiederum ein Alarmsignal erzeugt, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Bedingung verletzt. Ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die besagten aktuellen Betriebswerte, im Falle des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 also die an den Abgriffspunkten W601 , W602, ... W607 gemessenen Spannungen nach Art eines Schieberegisters verarbeitet und ausgewertet werden, wird später noch unter Bezugnahme auf die in Fig. 8 gezeigte Tabelle näher erläutert.In general terms, this is done so that at each fuel cell stack G601, G602, ... G607 at regular time intervals, for example every minute, the voltage is tapped and recorded. Both the respective current voltage values and the respective average value formed therefrom are successively stored in the manner of a shift register and with one or more a plurality of previous, ie earlier detected measured values or average values formed a difference and generates an alarm signal when the difference violates a predetermined condition. The average value of each of the measured value differences is subtracted. Additionally or alternatively, from the detected current operating values, ie the current values of the voltages at the tap points W601, W602,... W607, a time average is formed over a predetermined period of time and an alarm signal is again generated if the result of the comparison violates a predetermined condition , An embodiment in which the said current operating values, in the case of the exemplary embodiment of FIG. 1, the voltages measured at the tapping points W601, W602,... W607 are processed and evaluated in the manner of a shift register, will be described later with reference to FIGS Fig. 8 illustrated in more detail table.
Fig. 2a) zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung einzelne Brennstoffzellen aus den Brennstoffzellenpaketen G601 , G602, ... G607 von Fig. 1 , welche zur Diagnose der Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf die Temperatur im Inneren des Brennstoffzellenstapels als zu überwachender Betriebswert erfasst werden. Es sind die Zelle 2 aus dem Brennstoffzellenpaket G601 , die Zelle 56 aus dem Brennstoffzellenpaket G602 am anodenseitigen Ende, die Zelle 116 aus dem Brennstoffzellenpaket G603, die Zelle 168 aus dem Brennstoffzellenpaket G604, die Zelle 224 aus dem Brennstoffzellenpaket G605, die Zelle 280 aus dem Brennstoffzellenpaket G606 und die Zelle 342 aus dem Brennstoffzellenpaket G607 am kathodenseitigen Ende des Brennstoffzellenstapels 10 gezeigt. In jeder der gezeigten Zellen 2, 56, 112, 116, 168, 224, 280 und 342 werden an den in Fig. 2a) durch ausgefüllte Kreise kenntlich gemachten Stellen die Temperaturen, beispielsweise an deren jeweiliger Kathode, erfasst. Ein Teil der bei dem in Fig. 2a) gezeigten Ausführungsbeispiel erfassten Temperaturen sind exemplarisch mit CT601 bis CT615 bezeichnet. Wie der Vergleich von jeweils einander benachbarten von denjenigen Zellen, deren Temperatur erfasst wird, zeigt, beispielsweise der Zellen 168 und 224, ergänzen sich die Orte, an denen die Temperaturen detektiert werden, so, dass insgesamt an neun Orten gemessen wird, die in Fig. 2b) durch Rechtecke bezeichnet sind, welche mit A, C, E, K, M, O, U, W, Y bezeichnet sind. In der Zelle 168 wird an den Orten C, K, O und U gemessen, in der Zelle 224 an den Orten A, E, M, U und Y. Die Messungen an beiden Zellen 168 und 224 zusammen ergänzen sich somit zu dem in Fig. 2b) gezeigten Gesamtraster. Die Auswertung der Betriebswerte für die solchermaßen gemessenen Temperaturen im Inneren des Brennstoffzellenstapels erfolgt in einer Weise, wie sie vorher unter Bezugnahme auf die Fig. 1 hinsichtlich der dort erfassten Spannungen beschrieben wurde, nun sind es aber die Temperaturen, welche als Betriebswerte überwacht werden. Das bedeutet, an jedem Paket werden in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise jede Minute, die momentanen Temperaturen an den in Fig. 2a) gezeigten Orten erfasst, sowohl die erfassten aktuellen Werte der Temperaturen als auch daraus ein Durchschnittswert gebildet und nach Art eines Schieberegisters abgespeichert und die jeweiligen vorher unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Vergleiche durchgeführt, um ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn das Ergebnis der Vergleiche vorgegebene Bedingungen verletzt.Fig. 2a) shows a perspective exploded view of individual fuel cells from the fuel cell packages G601, G602, ... G607 of FIG. 1, which are detected for the diagnosis of the fuel cell assembly with respect to the temperature inside the fuel cell stack as the operating value to be monitored. They are the cell 2 from the fuel cell stack G601, the cell 56 from the fuel cell stack G602 at the anode-side end, the cell 116 from the fuel cell stack G603, the cell 168 from the fuel cell stack G604, the cell 224 from the fuel cell stack G605, the cell 280 from FIG Fuel cell package G606 and the cell 342 from the fuel cell stack G607 shown at the cathode side end of the fuel cell stack 10. In each of the cells 2, 56, 112, 116, 168, 224, 280 and 342 shown, the temperatures, for example at their respective cathode, are detected at the points indicated by filled circles in FIG. 2a). Some of the temperatures detected in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 a) are denoted by CT601 to CT615 by way of example. As the comparison of mutually adjacent ones of the cells whose temperature is detected shows, for example the cells 168 and 224, the locations at which the temperatures are detected complement each other so that a total of nine locations is measured, which in FIG 2b) are designated by rectangles which are denoted by A, C, E, K, M, O, U, W, Y. In cell 168 measurements are made at locations C, K, O and U, in cell 224 at locations A, E, M, U and Y. The measurements on both cells 168 and 224 together thus complement each other to that shown in FIG 2b). The evaluation of the operating values for the temperatures thus measured in the interior of the fuel cell stack takes place in a manner as previously described with reference to FIG. 1 with regard to the voltages detected there, but now it is the temperatures which are monitored as operating values. That is, on each packet at regular intervals, for example every minute, the current temperatures are detected at the locations shown in Fig. 2a), both the detected actual values of the temperatures and therefrom an average value formed and stored in the manner of a shift register and the 1, to generate an alarm signal if the result of the comparisons violates given conditions.
Fig. 3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Brennstoffzellenanordnung mit in einem Stapel zusammengefassten Brennstoffzellen, bei der die Kathodengastemperatur mittels einer Anzahl von über den Brennstoffzellenstapel verteilten Temperatursensoren CT701 - CT723 gemessen wird. Die Auswertung der Ausgangssignale der Temperatursensoren CT701 - CT723 erfolgt ähnlich wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.3 shows a schematic representation of a fuel cell arrangement with fuel cells combined in a stack, in which the cathode gas temperature is measured by means of a number of temperature sensors CT701-CT723 distributed over the fuel cell stack. The evaluation of the output signals of the temperature sensors CT701 - CT723 is similar to that already described with reference to FIGS. 1 and 2.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Anodenausgangsseite eines Brennstoffzellenstapels, wo Temperaturen CT101 - CT104 an verschiedenen bevorzugten Stellen an den Endbereichen des Brennstoffzellenstapels gemessen werden, nämlich mit den Sensoren CT102 und CT 103 mittig und am kathodenseitigen Ende MS zusätzlich seitlich bezüglich der Längsrichtung des Brennstoffzellenstapels 10 nach vorne bzw. nach hinten versetzt an Sensoren CT101 und CT104.4 shows a plan view of the anode output side of a fuel cell stack where temperatures CT101-CT104 are measured at various preferred locations at the end regions of the fuel cell stack, namely with sensors CT102 and CT103 in the center and cathode side end MS additionally laterally with respect to the fuel cell stack length direction 10 forward or backward offset on CT101 and CT104 sensors.
Bei dem in den Fig. 5a) und b) dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brennstoffzellenstapel 10 im Inneren eines hermetisch abgeschlossenen Gehäuses, eines sogenannten "Hot-Module" angeordnet, was in Fig. 5a) in einer geschnittenen Frontansicht und in Fig. 5b) in einer geschnittenen Seitenansicht gezeigt ist. Im Inneren des Behälters 20 sind eine Anzahl von Temperatursensoren räumlich verteilt angeordnet, von denen in Fig. 5b) exemplarisch Temperatursensoren CT402 - CT407 gezeigt sind. Wie die frontale Querschnittsansicht von Fig. 5a) zeigt, sind Temperatursensoren sowohl in einer Gashaube 21 an der Kathodeneingangsseite, links im Bild, als auch an der Kathodenausgangsseite, rechts im Bild, sowie auch an den Anodeneingängen und -ausgängen, unten und oben, dargestellt. Die Kathodenausgangsseite Cx öffnet sich direkt ins Innere des Behälters 20, wie bei heutigen Hot-Module- Brennstoffzellenanordnungen üblich. An der Kathodeneingangsseite C1, sowie am Anodeneingang und am Anodenausgang können jeweilige Gashauben vorgesehen sein, nur die Gashaube am Kathodeneingang Q ist dargestellt.In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 a) and b), the fuel cell stack 10 is arranged inside a hermetically sealed housing, a so-called "hot module", which is shown in a sectional front view in FIG. 5 a) and in FIG. 5 b) a sectional side view is shown. Inside the container 20, a number of temperature sensors are spatially distributed, of which temperature sensors CT402-CT407 are shown by way of example in FIG. 5b). As the frontal cross-sectional view of Fig. 5a) shows, temperature sensors are both in a gas hood 21 at the cathode input side, left in the picture, and at the cathode output side, right in the picture, as well as at the anode inputs and outputs, below and above. The cathode output side C x opens directly into the interior of the container 20, as usual in today's hot-module fuel cell arrangements. At the cathode input side C 1 , and at the anode input and the anode output respective gas hoods may be provided, only the gas hood at the cathode input Q is shown.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm in Blockform des Verfahrens zur Diagnose der Brennstoffzellenanordnung in Hinblick auf einen oder mehrere zu überwachende Betriebswerte in allgemeiner Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Start des Verfahrens ist bei 201. Bei 202 werden die zu überwachenden Betriebswerte in Form von Messwerten in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfasst und aus den aktuellen Messwerten bei 203 ein Durchschnittswert berechnet. Bei 204 werden alle Werte, also sowohl die aktuellen Messwerte als auch der daraus berechnete Durchschnittswert in einem ersten Schieberegister 1 abgelegt, wobei das Schieberegister eine Anzahl von Speicherzeilen i aufweist, die einer vorgegebenen Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen entspricht, aufgrund derer das Verfahren durchgeführt werden soll. Darauf wird später noch unter Bezugnahme auf die in Fig. 8 gezeigten Tabelle näher eingegangen. Bei 206 wird die Differenz zwischen jedem aktuellen Wert und dem letzten im Schieberegister 1 gespeicherten Wert und bei 207 die Abweichung der Differenz des Messwerts von der in Schritt 203 berechneten Differenz berechnet. Bei 208 erfolgt eine Prüfung der bei 207 berechneten Abweichung in Hinblick auf eine etwaige Verletzung vorgegebener Grenzwerte. Wenn diese Prüfung ergibt, dass keine Grenzwertverletzung vorliegt, wird bei 209 eine erste mögliche Alarmmeldung 1 gelöscht und bei 211 das Zyklusende gesetzt, von wo ein Rücksprung zum Start 201 für die Durchführung zum nächsten Zeitpunkt i+1 erfolgt. Zeigt die Prüfung bei 208, dass eine Grenzwertverletzung vorliegt, wird bei 210 eine entsprechende Alarmmeldung abgesetzt, von wo über den Schritt Zyklusende bei 211 wieder ein Rücksprung zum Start 201 erfolgt.6 shows a flowchart in block form of the method for diagnosing the fuel cell arrangement with regard to one or more operating values to be monitored in general form according to an embodiment of the invention. The start of the method is at 201. At 202, the operating values to be monitored are recorded in the form of measured values at regular time intervals and an average value is calculated from the current measured values at 203. At 204, all values, ie both the current measured values and the average value calculated therefrom, are stored in a first shift register 1, the shift register having a number of memory lines i corresponding to a predetermined number of successive measurements on the basis of which the method is carried out should. This will be discussed later with reference to the table shown in Fig. 8. At 206, the difference between each current value and the last value stored in the shift register 1 is calculated, and at 207, the deviation of the difference in the measured value from the difference calculated at step 203. At 208, a check is made for the deviation calculated at 207 with respect to any violation of predetermined limits. If this check reveals that there is no limit violation, at 209 a first possible alarm message 1 is cleared and at 211 the cycle end is set, from which a return to start 201 for execution occurs at the next time i + 1. If the check at 208 shows that there is a limit violation, a corresponding alarm message is issued at 210, from where a return to start 201 takes place via the end of the cycle end step at 211.
Die Fig. 7a) und 7b) zeigen ein Ablaufdiagramm in Blockform von einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zusätzlich zu einem Verfahrensablauf, der dem in Fig. 6 gezeigten entspricht, eine Berechnung von zeitlichen Mittelwerten über eine vorgegebene Zeitdauer und ein Vergleich der Messwerte mit diesen vorgesehen ist. Mit Ausnahme eines zusätzlichen Schrittes 305 entsprechen die Schritte 301 - 304 und 306 - 310 in Fig. 7a) den Schritten 201 - 204 und 206 - 210 in Fig. 6. In dem zusätzlichen Schritt 305 der Fig. 7a) wird der Mittelwert aus den letzten 15 Messwerten (bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel) einer Messstelle berechnet. Wegen unterschiedlicher Größen der Zellpakete werden nach Schritt 302 die Messwerte beispielsweise auf das Niveau mit der maximalen Zellenanzahl rechnerisch angepasst, d.h. normiert.FIGS. 7a) and 7b) show in block form a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention, in which, in addition to a method sequence corresponding to that shown in FIG. 6, a calculation of temporal averages over a predetermined period of time and a comparison of FIG Measured values with these is provided. With the exception of an additional step 305, steps 301-304 and 306-310 in Fig. 7a correspond to steps 201-204 and 206-210 in Fig. 6. In the additional step 305 of Fig. 7a), the average is calculated from last 15 Measured values (in the embodiment shown here) calculated a measuring point. Because of different sizes of the cell packets, after step 302, the measured values are, for example, mathematically adapted to the level with the maximum number of cells, ie normalized.
Nach den Schritten 309 bzw. 310, welche den Schritten 209 bzw. 210 von Fig. 6 entsprechen, erfolgt jedoch noch nicht ein Rücksprung zum Start 301 , sondern in einem Schritt 312 wird ein Zykluszähler jeweils nach jeder Messung um eins erhöht, bis der x-te Zyklus erreicht wird, was bei 313 festgestellt wird. Ist der x-te Zyklus erfolgt, wird bei 315 der Zykluszähler gelöscht, d.h. auf null gesetzt, ist dies nicht der Fall, wird bei 314 der Zyklus auf Ende gesetzt, von wo ein Rücksprung zum Start 301 erfolgt, ohne dass der Zykluszähler gelöscht wird.However, after steps 309 and 310, respectively, which correspond to steps 209 and 210 of FIG. 6, a return to the start 301 does not yet take place, but in step 312 a cycle counter is incremented by one after each measurement until the x -th cycle is reached, which is determined at 313. If the xth cycle has occurred, at 315 the cycle counter is cleared, i. set to zero, if not, then at 314 the cycle is set to end, from which a return to start 301 occurs without clearing the cycle counter.
Danach, Fig. 7b), werden die Mittelwerte bei 316 in einem zweiten Schieberegister 2 abgelegt und bei 317 erfolgt eine Berechnung der Differenzen zwischen dem aktuellen Mittelwert und den Werten entsprechender Überwachungsintervalle. Im Schieberegister 2 erfolgt bei 318 eine Berechnung der Abweichung der Differenzen der Mittelwerte der einzelnen Messstelle zur Differenz der Durchschnittsmittelwerte, analog zur Berechnung der Differenzen bzw. Abweichungen in den Schritten 306 und 307 für die einzelnen, also noch nicht zeitlich gemittelten Messwerte. Bei 320 erfolgt dann eine Prüfung in Hinblick auf eine mögliche Grenzwertverletzung, liegt keine solche vor, wird bei 321 die Alarmmeldung für die entsprechenden Intervalle gelöscht, falls eine Grenzwertverletzung vorliegt, erfolgt bei 322 eine Alarmmeldung für die entsprechenden Intervalle. Bei 323 ist der Zyklus beendet, worauf bei 301 ein neuer Start beginnen kann.Thereafter, Fig. 7b), the averages are stored at 316 in a second shift register 2, and at 317 a calculation is made of the differences between the current average and the values of corresponding monitoring intervals. In the shift register 2, a calculation of the deviation of the differences of the mean values of the individual measuring point to the difference of the average mean values takes place at 318, analogously to the calculation of the differences or deviations in steps 306 and 307 for the individual, ie not yet time-averaged measured values. At 320, if there is a check for a possible limit violation, if no such violation exists, the alarm message for the respective intervals is cleared at 321, if there is a limit violation, an alarm message for the corresponding intervals occurs at 322. At 323, the cycle is complete, at which 301 a new start can begin.
Fig. 8 zeigt eine Tabelle, in welcher exemplarisch die Auswertung der gewonnenen Messwerte mittels der beiden Schieberegister 1 und 2, vergleiche Fig. 6 und 7, durchgeführt wird. Die aktuellen Messwerte sind mit nZ-nV bezeichnet, entsprechen also beispielsweise den gemessenen Spannungen in den Abgriffspunkten W601 - W607 der in Fig. 1 gezeigten Pakete G601 - G607 von Brennstoffzellen. Der obere Index i bedeutet den jeweiligen Messzeitpunkt, wobei i=0 die jüngste, aktuelle Messung n° und i=60 die älteste Messung n60 im Schieberegister 1 bezeichnet. Weiterhin bedeutet nd' den jeweiligen momentanen Durchschnittswert der Messungen n^-n? zu den entsprechenden gleichen Zeitpunkten, also beispielsweise jede Minute gemessen. Nach jeder Speicherung einer neuen Wertereihe im Schieberegister 1 werden die Differenzen y der jüngsten Messung nj°und der ältesten Messung nj 60gebildet, d.h.
Figure imgf000013_0001
ni60, y2 =n2°-n2 60, ... y7 =n7 0-n7 60 für die einzelnen Messwerte, sowie yd=nd°-nd 60 für den Durchschnittswert der jeweiligen momentanen Messungen. Die Prüfung bezüglich einer Grenzwertverletzung, entsprechend den Schritten 208 in Fig. 6 bzw. 308 in Fig. 7a) bedeutet somit yt - yd < G, wobei G = Grenzwert bedeutet.8 shows a table in which, by way of example, the evaluation of the measured values obtained is carried out by means of the two shift registers 1 and 2, cf. FIGS. 6 and 7. The current measured values are denoted by nZ-nV, ie they correspond, for example, to the measured voltages in the tapping points W601-W607 of the fuel cell packets G601-G607 shown in FIG. The upper index i denotes the respective measuring time, where i = 0 denotes the most recent, current measurement n ° and i = 60 denotes the oldest measurement n 60 in the shift register 1. Furthermore, n d 'means the respective instantaneous average value of the measurements n 1 -n ? at the corresponding same times, so for example measured every minute. After each storage of a new series of values in the shift register 1, the differences y of the most recent measurement nj ° and the oldest measurement n j 60 are formed, ie
Figure imgf000013_0001
ni 60 , y 2 = n 2 ° -n 2 60 , ... y 7 = n 7 0 -n 7 60 for the individual measured values, and y d = n d ° -n d 60 for the average value of the respective instantaneous measurements , The check for a limit violation, corresponding to the steps 208 in FIGS. 6 and 308 in FIG. 7a) thus means y t -y d <G, where G = limit value.
Ein zweites Schieberegister 2 kann beispielsweise 288 Zeilen enthalten, in welchen jeweils ein Mittelwert für hier z. B.15 Messungen entsprechend dem Ablauf von Fig. 7 abgelegt werden, d.h. die 288 Zeilen entsprechen 72 Stunden. In den Zeilen des Schieberegisters 2 werden so jeweils die Mittelwerte ITi1 0"15, m2 0"15, ... m7°"15, errechnet aus der Summe der letzten Werte einer Messreihe dividiert durch die Zahl der Messungen, für die zeitlich gemittelten momentanen Einzelmesswerte abgelegt, sowie ein Mittelwert md 0"15, welches der zeitlich gemittelte Wert des Durchschnittswerts der momentanen Einzelmessungen ist.A second shift register 2 may for example contain 288 lines, in each of which a mean value for here z. B.15 measurements are stored according to the sequence of Fig. 7, ie the 288 lines correspond to 72 hours. In the lines of the shift register 2, the mean values ITi 1 0 "15 , m 2 0" 15 ,... M 7 ° "15 are calculated from the sum of the last values of a series of measurements divided by the number of measurements for which stored temporally averaged instantaneous individual measured values, and an average value m d 0 "15 , which is the time-averaged value of the average value of the instantaneous individual measurements.
Die zeitlichen Mittelwerte können über verschieden lange Mittelungszeiten gebildet werden, entsprechend unterschiedlichen Speicherzeilen, die zur Berechnung herangezogen werden. Dadurch ergibt sich eine kleinere Datenmenge für größere Überwachungszeiträume, beispielsweise für acht Stunden oder für die besagten 72 Stunden, selbstverständlich auch für jedwede andere Zeitdauer.The temporal averages can be formed over different averaging times, corresponding to different memory lines, which are used for the calculation. This results in a smaller amount of data for larger monitoring periods, for example, for eight hours or for the said 72 hours, of course, for any other period of time.
Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren wurde vorstehend zur Auswertung von Spannungswerten oder Temperaturwerten beschrieben, es können jedoch auch andere für den Betrieb der Brennstoffzellenanordnung maßgebliche Betriebswerte, wie Differenzdrücke und Stromdichten überwacht und entsprechend ausgewertet werden.The diagnostic method according to the invention has been described above for evaluating voltage values or temperature values, but other operating values, such as differential pressures and current densities, which are decisive for the operation of the fuel cell arrangement, can also be monitored and evaluated accordingly.
Vorteilhaft kann das Verfahren mittels Ferndiagnose ausgeführt werden.Advantageously, the method can be carried out by remote diagnosis.
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere durch eine geeignet gesteuerte digitale Verarbeitungseinrichtung gebildet sein. BezugszeichenlisteA device for carrying out the method according to the invention can be formed in particular by a suitably controlled digital processing device. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Brennstoffzellenstapel10 fuel cell stacks
20 Hot-Module-Gehäuse20 hot module enclosures
21 Kathodengaseinlasshaube21 cathode gas inlet hood
G601 - G607 BrennstoffzellenpaketeG601 - G607 Fuel Cell Packages
W601 ■ - W616 Abgriffspunkte für die SpannungenW601 ■ - W616 Tapping points for the voltages
CT101 - CT104 AnodenausgangstemperaturenCT101 - CT104 anode output temperatures
CT701 - CT723 KathodenausgangstemperaturenCT701 - CT723 cathode output temperatures
CT402 - CT407 Temperaturen im Hot-ModuleCT402 - CT407 temperatures in the hot module
CT601 - CT615 Brennstoffzellentemperaturen niW momentane Einzelmesswerte nd j Durchschnitt der momentanen Einzelmesswerte mi°-15- m7 0-15 zeitlicher Mittelwert der EinzelmesswerteCT601 - CT615 Fuel cell temperatures niW instantaneous individual measured values n d j average of the instantaneous individual measured values mi ° - 15 - m 7 0 - 15 time average of the individual measured values
„ 0-15 IDd zeitlicher Mittelwert der Durchschnittsmesswerte"0-15 IDd time average of average readings
Differenzen der Einzelwerte nV-n/' yd' Differenz des Durchschnitts der Einzelmesswerte nd' Differences of the individual values nV-n / 'y d ' difference of the average of the individual measured values n d '

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Diagnose einer Brennstoffzellenanordnung, welche eine Anzahl von in einem Brennstoffzellenstapel (10) angeordneten Brennstoffzellen umfasst, im Hinblick auf einen oder mehrere zu überwachende Betriebswerte, bei demA method of diagnosing a fuel cell assembly comprising a number of fuel cells arranged in a fuel cell stack (10) with respect to one or more operating values to be monitored, wherein
- der Brennstoffzellenstapel (10) in eine Anzahl von mehrere Brennstoffzellen enthaltende Pakete (G601 , G602, ... G607) unterteilt wird,the fuel cell stack (10) is divided into a number of packets containing multiple fuel cells (G601, G602, ... G607),
- an jedem Paket (G601 , G602, ... G607) des Brennstoffzellenstapels (10) in regelmäßigen zeitlichen Abständen der zu überwachende Betriebswert (ni1, n2', ... n7') erfasst wird, dadurch gekennzeichnet,- at each packet (G601, G602, ... G607) of the fuel cell stack (10) at regular time intervals, the monitored operating value (ni 1 , n 2 ', ... n 7 ') is detected, characterized
- dass der Verlauf der erfassten Betriebswerte (n/, n2', ... n7') mit dem Verlauf des Durchschnittswerts (nd') der erfassten Betriebswerte (nV, n2', ... n7) verglichen und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Bedingung verletzt, und/oder- That the course of the detected operating values (n /, n 2 ', ... n 7 ') with the course of the average value (n d ') of the detected operating values (nV, n 2 ', ... n 7 ) compared and an alarm signal is generated if the result of the comparison violates a predetermined condition, and / or
- dass aus den erfassten Betriebswerten (nV, n2', ... n7') ein zeitlicher Mittelwert gebildet wird,- that from the recorded operating values (nV, n 2 ', ... n 7 ') a time average is formed,
- der Verlauf der zeitlichen Mittelwerte (In1 bis m7) mit dem Verlauf der zeitlichen Mittelwerte der Durchschnittsmesswerte (md 0"15) verglichen wird, undthe course of the temporal mean values (In 1 to m 7 ) is compared with the progression of the time averages of the average measured values (m d 0 "15 ), and
- ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Bedingung verletzt.- An alarm signal is generated when the result of the comparison violated a predetermined condition.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfassten Betriebswerte (n^, n2', ... n7') jeweils in einem Schieberegister abgelegt werden, das für jedes der Brennstoffzellenpakete (G601 , G602, ... G607) eine einer vorgegebenen Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden Messungen entsprechende Anzahl (i) von Speicherzeilen aufweist, und entsprechend zeitlich verschoben werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the detected at regular time intervals operating values (n ^, n 2 ', ... n 7') are each stored in a shift register (for each of the fuel cell packets G601, G602, ... G607) has a number (i) of memory lines corresponding to a predefined number of measurements which follow one another temporally and are shifted in time accordingly.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Mittelwerte (mΛ15, m2°"15, ... m7 0"15, md 0"15) durch Mittelung aus einer vorgegebenen Anzahl von Speicherzeilen des Schieberegisters erzeugt werden.3. The method according to claim 2, characterized in that the time average values (mΛ 15 , m 2 ° "15 , ... m 7 0" 15 , m d 0 "15 ) generated by averaging from a predetermined number of memory lines of the shift register become.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Betriebswerte (rπ, n2, ... n7) von den Brennstoffzellen abgegriffene elektrische Spannungen sind.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the monitored operating values (rπ, n 2 , ... n 7 ) are tapped by the fuel cells electrical voltages.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Spannungen einer Anzahl von Brennstoffzellen (1 bis 342) an den Enden des Brennstoffzellenstapels (10) erfasst werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in addition the voltages of a number of fuel cells (1 to 342) at the ends of the fuel cell stack (10) are detected.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Betriebswerte (nu n2, ... n7) an jeweiligen vorgegebenen über die Fläche der Brennstoffzellen verteilten Stellen erfasste Temperaturen oder Differenzdrücke oder Stromdichten sind.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the monitored operating values (n u n 2 , ... n 7 ) at respective predetermined distributed over the surface of the fuel cell locations detected temperatures or differential pressures or current densities.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen in nur einer oder nur einem Teil der Brennstoffzellen der jeweiligen Brennstoffzellenpakete (G601 , G602, ... G607) erfasst werden.7. The method according to claim 6, characterized in that the temperatures in only one or only a part of the fuel cells of the respective fuel cell packets (G601, G602, ... G607) are detected.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels Ferndiagnose durchgeführt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the method is carried out by remote diagnosis.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des aktuellen erfassten Betriebswerts (nΛ n2 0, ... n7 0) und/oder des aktuellen Durchschnittswerts (nd°) mit dem oder den vorherigen Betriebswerten (ni59, n2 59, ... n7 59) oder Durchschnittswerten (nd 59) in einem (ersten) Schieberegister erfolgt, das eine den zeitlichem Abstand der am weitesten auseinander liegenden zu vergleichenden Messungen entsprechende Anzahl von Speicherzeilen aufweist.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the comparison of the current detected operating value (nΛ n n 2 0 , ... n 7 0 ) and / or of the current average value (n d °) with the previous operating value (ni 59 , n 2 59 , ... n 7 59 ) or average value (n d 59 ) in a (first) shift register, which determines the time interval of the having the farthest apart number of memory lines corresponding to comparative measurements.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des zeitlichen Mittelwerts in einem (zweiten) Schieberegister erfolgt, das eine der Dauer des über den längsten Zeitraum erfolgenden Überwachungszeitraums entsprechende Anzahl von Speicherzellen aufweist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the formation of the time average takes place in a (second) shift register having a corresponding to the duration of the monitoring period over the longest period corresponding number of memory cells.
11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.11. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 10.
12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferngesteuert arbeitet. 12. Device according to claim 11, characterized in that the device operates remotely controlled.
PCT/EP2009/005618 2008-08-08 2009-08-04 Method for diagnosing a fuel cell arrangement WO2010015373A2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008037097.5 2008-08-08
DE102008037097 2008-08-08
DE102009031089.4 2009-06-30
DE102009031089A DE102009031089A1 (en) 2008-08-08 2009-06-30 Method for diagnosing a fuel cell arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010015373A2 true WO2010015373A2 (en) 2010-02-11
WO2010015373A3 WO2010015373A3 (en) 2010-05-14

Family

ID=41566956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/005618 WO2010015373A2 (en) 2008-08-08 2009-08-04 Method for diagnosing a fuel cell arrangement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009031089A1 (en)
WO (1) WO2010015373A2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0918363A1 (en) * 1997-11-20 1999-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for monitoring a selected group of fuel cells of a high temperature fuel cell stack
EP1128456A2 (en) * 2000-02-22 2001-08-29 General Motors Corporation Method and apparatus for preventing cell reversal in a fuel cell stack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6477876A (en) * 1987-09-18 1989-03-23 Hitachi Ltd Fuel concentration sensor for fuel cell
CA2018639A1 (en) 1990-06-08 1991-12-08 James D. Blair Method and apparatus for comparing fuel cell voltage
DE19523260C2 (en) 1995-06-27 1998-01-15 Daimler Benz Ag Method for monitoring more than two similar voltage source units

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0918363A1 (en) * 1997-11-20 1999-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for monitoring a selected group of fuel cells of a high temperature fuel cell stack
EP1128456A2 (en) * 2000-02-22 2001-08-29 General Motors Corporation Method and apparatus for preventing cell reversal in a fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009031089A1 (en) 2010-02-25
WO2010015373A3 (en) 2010-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10345057B4 (en) Method and device for determining the state of charge of a battery
DE10231700A1 (en) Method for determining the amount of charge that can be drawn from a storage battery and monitoring device
EP2649666A1 (en) Method for ascertaining operating parameters of a battery, battery management system, and battery
DE112006002187T5 (en) Fuel cell system and operating method for the fuel cell system
DE102010041049A1 (en) Battery system and method for determining battery module voltages
DE102018126235B4 (en) Process for measuring insulation resistance in inverters with multi-point topology and inverters with multi-point topology
EP3864734A1 (en) Detection of abnormal self-discharge of lithium ion cells, and battery system
EP1382978A2 (en) Monitoring the residual charge of a battery
WO2021105071A1 (en) Method for estimating the state of an energy store
WO2018193067A1 (en) Electrochemical device, functional element, and method for manufacturing same
DE102016207571A1 (en) Diagnostic method, operating method for a battery assembly, method of operating a device, control unit and device
DE102013013471A1 (en) Method for determining the supply impedance in multicell battery packs for line fault detection
WO2012123286A1 (en) Electrical battery and method for measuring the cell voltages in an electrical battery
DE102008036159A1 (en) Battery&#39;s charging condition determining method for use during driving of vehicle, involves determining value of quasi idle voltage, and determining condition of battery depending on value of idle voltage
DE102018206353B3 (en) Method for determining charge states of cells in a battery
EP1901081A1 (en) Device and method for determining the status of a battery
WO2010015373A2 (en) Method for diagnosing a fuel cell arrangement
DE202021101046U1 (en) Device for checking fuel cell stacks
DE102019203687A1 (en) Method for diagnosing exhaust gas sensors
DE102016212184A1 (en) Method for detecting an error in a vehicle electrical system
DE102020104984A1 (en) Irregularity diagnosing device for power supply device
EP3196664B1 (en) Method and device for determining a reduced capacity of a cell module of a battery
DE102012204585B4 (en) Method for determining a characteristic state of a lithium-ion energy storage device and vehicle with a lithium-ion battery
DE102017208865A1 (en) Device, means of transport and method for logging a performance of a fuel cell system
AT526596B1 (en) Method for determining an ageing state of a fuel cell, a fuel cell stack and/or a fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09777624

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09777624

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2