Patent DE-102017131157-B4 (DE)
Title: Brennstoffzellensystem und Wasserstoffleckentscheidungsverfahren in einem Brennstoffzellensystem
Inventor: SAITO HIROMU
IPC: H01M8/04089
Filed: 2017-12-22
Granted: 2023-08-03
Abstract: Brennstoffzellensystem (20; 20d), umfassend:eine Brennstoffzelle (40);einen Wasserstofftank (70; 70d; 70e), der dafür ausgestaltet ist, Wasserstoff darin zu speichern;einen Wasserstoffzuleitungspfad (60), der dafür ausgestaltet ist, den Wasserstofftank (70; 70d; 70e) und die Brennstoffzelle (40) miteinander zu verbinden;ein Ventilelement (71; 71d; 71e), das dafür ausgestaltet ist, wenn es geschlossen ist, die Zufuhr von Wasserstoff von dem Wasserstofftank (70; 70d; 70e) zu dem Wasserstoffzuleitungspfad (60) abzusperren;einen Drucksensor (P1; P2) zum Detektieren eines Innendruckwertes des Wasserstoffzuleitungspfades (60);einen Druckminderer (54), der dafür ausgestaltet ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) zu senken; undeine Steuereinheit (90; 90d), die dafür ausgestaltet ist, das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks in dem Brennstoffzellensystem (20; 20d) beim Anhalten der Energieerzeugung der Brennstoffzelle (40) zu entscheiden, wobeidie Steuereinheit (90; 90d):während das Ventilelement (71; 71d; 71e) geschlossen ist, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) durch den Druckminderer (54) auf einen ersten Druckwert senkt;nach der Drucksenkung auf den ersten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet;für den Fall der Entscheidung, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, den Innendruck des Wasserstoffzuleitungspfades (60) durch den Druckminderer (54) auf einen zweiten Druckwert senkt, der niedriger ist als der erste Druckwert; undnach der Druckminderung auf den zweiten Druckwert das Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet,wobei die Steuereinheit (90; 90d):das Vorliegen oder Fehlen eines Verdachts auf ein Wasserstoffleck anhand einer Variation eines von dem Drucksensor erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Senkung des Innendrucks (P1; P2) des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer ersten Entscheidungszeit (t1) ergibt; unddas Vorliegen oder Fehlen eines Wasserstofflecks anhand einer Variation eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes entscheidet, die sich über einen Zeitraum von der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert bis zu einem Verstreichen einer zweiten Entscheidungszeit (t2), die länger als die erste Entscheidungszeit (t1) ist, ergibt,dadurch gekennzeichnet, dassdie Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und einer sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf einen zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist, wobei die erste Wasserstoffleck-Strömungsrate unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den ersten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung eines Volumens (V) des Wasserstoffzuleitungspfades (60), dessen Druckwert durch den Drucksensor (P1; P2) detektiert wird, berechnet wird, und wobei die sensorfehleräquivalente Strömungsrate (Qerr) unter Verwendung eines absoluten Wertes eines Druckwertes (Perr), der einem Fehler des Drucksensors (P1; P2) äquivalent ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird;die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass ein Verdacht auf ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der ersten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q1) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die erste Entscheidungszeit (t1) verstrichen ist;die Steuereinheit (90; 90d) entscheidet, dass kein Wasserstoffleck vorliegt, wenn ein Summenwert einer zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) auf den zuvor festgelegte Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist, wobei die zweite Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) unter Verwendung eines absoluten Wertes einer Variation (ΔP) eines von dem Drucksensor (P1; P2) erfassten Druckwertes, die sich über einen Zeitraum ergibt, der seit der Innendrucksenkung des Wasserstoffzuleitungspfades (60) auf den zweiten Druckwert verstrichen ist, sowie unter Verwendung des Volumens (V) berechnet wird; unddie Steuereinheit (90, 90d) entscheidet, dass ein Wasserstoffleck vorliegt, wenn der Summenwert der zweiten Wasserstoffleck-Strömungsrate (Q2) und der sensorfehleräquivalenten Strömungsrate (Qerr) nicht auf den zuvor festgelegten Wert (Qth) oder darunter gekommen ist, bevor die zweite Entscheidungszeit (t2) verstrichen ist.