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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR DIAGNOSING LEAKAGE, AND FUEL CELL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102435
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a method (100) for diagnosing the leakage of at least one first fluid (10) in a fluidic system (1), in particular in a fuel cell system (1), said method comprising the following steps: a) provision of a relative limit value (201) of a pressure gradient (200) of the first fluid (10), b) detection of a first value (210) of the pressure gradient (200) at least at a first operating point (220) and detection of a second value (211) of the pressure gradient (200) at a second operating point (221), c) determining of at least one first functional correlation (212) at least of the first value (210) and the second value (211), d) comparison of at least the first functional correlation (212) with the relative limit value (201).

Inventors:
SCHILD JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/079889
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 06, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H01M8/04089; G01M3/26; H01M8/0438; H01M8/04664
Foreign References:
US20070207355A12007-09-06
US20090068504A12009-03-12
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren (100) zur Diagnose einer Leckage zumindest eines ersten

Fluides (10) in einem Fluidsystem (1), insbesondere in einem

Brennstoffzellensystem (1), umfassend folgende Schritte:

a) Bereitstellen eines relativen Grenzwertes (201) eines Druckgradientens (200) des ersten Fluides (10),

b) Erfassen eines ersten Wertes (210) des Druckgradientens (200)

zumindest in einem ersten Betriebspunkt (220) und eines zweiten Wertes (211) des Druckgradientens (200) in einem zweiten

Betriebspunkt (221),

c) Bestimmen mindestens eines ersten Funktionszusammenhangs (212) zumindest zwischen dem ersten Wert (210) und dem zweiten Wert (211),

d) Vergleichen zumindest des ersten Funktionszusammenhangs (212) mit dem relativen Grenzwert (201).

2. Verfahren (100) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Verfahren (100) einen Schritt e) umfasst, wobei ein Bewerten des Vergleichs des Funktionszusammenhangs (212) mit dem relativen

Grenzwert (201) erfolgt.

3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass in einem Schritt f) ein Vergleichen zumindest des ersten Wertes (210) und/oder des zweiten Wertes (211) mit einem absoluten Grenzwert (202) erfolgt. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Erfassen des ersten Wertes (210) und/oder des zweiten Wertes (211) in einem Behälter (11) stattfindet, wobei der Behälter (11) zumindest ein Ventil (12) aufweist, welches insbesondere im ersten Betriebspunkt (220) und/oder im zweiten Betriebspunkt (221) geschlossen ist.

Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der erste Wert (210) und/oder der zweite Wert (211)

warteschlangenartig, insbesondere in einem Ringbuffer (230), gespeichert wird.

Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der erste Funktionszusammenhang (212) zumindest einen

Vergangenheitswert (214) berücksichtigt, wobei der Vergangenheitswert (214) zeitlich vor dem ersten Wert (210) und dem zweiten Wert (211) oder zeitlich zwischen dem ersten Wert (210) und dem zweiten Wert (211) liegt.

Verfahren (100) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass der erste Funktionszusammenhang (212) das arithmetische Mittel zumindest aus dem Vergangenheitswert (214) und dem ersten Wert (210) aufweist.

Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass gemäß Schritt c) zumindest ein zweiter Funktionszusammenhang (213) ermittelt wird und gemäß Schritt d) mit dem relativen Grenzwert (201) verglichen wird, insbesondere wobei der zweite Funktionszusammenhang

(213) zumindest den ersten Wert (210) und einen Vergangenheitswert

(214) berücksichtigt.

9. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest die Schritte b) bis d) zyklisch wiederholt werden. 10. Brennstoffzellensystem (1), das zumindest ein erstes Fluid (11) enthält, mit zumindest einem Sensor (13) zum Erkennen zumindest eines

Druckgradienten (200),

wobei zumindest für einen Bereich des Brennstoffzellensystems (1) ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführbar ist.

Description:
Beschreibung Titel

Verfahren zur Diagnose einer Leckage sowie Brennstoffzellensystem

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Leckage bei einem Brennstoffzellensystem sowie ein entsprechendes Brennstoffzellensystem selber.

Systeme, die mit Flüssigkeiten oder Gasen arbeiten, werden i. d. R. gegen eine Leckage abgedichtet. Bedingt durch konstruktive Toleranzen oder bspw.

Verschleißerscheinungen im Laufe des Betriebs ist eine vollständige Abdichtung jedoch in den seltensten Fällen möglich. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn Leckagen sicherheitsrelevant sein können. So steht bspw. ein Brennstoffzellensystem i. d. R. zumindest tlw. unter hohem Druck eines stark reaktiven Gases, wie bspw. Wasserstoff. Dabei können der hohe Druck und die hohe Reaktivität von Wasserstoff bspw. gleichzeitig Leckagen weiter begünstigen und deren Sicherheitsrelevanz steigern. Durch den Vergleich der Leckage mit einer zuvor bestimmten Obergrenze kann somit die Gesamtleckage erfasst werden, wobei nicht zwischen sich schnell ausprägenden und sich langsam ausprägenden Leckagen unterschieden wird.

Aus dem Stand der Technik ist daher bekannt, in bestimmten Wartungsintervallen die Leckage des Gases oder der Flüssigkeit eines derartigen Systems zu messen und bspw. mit einer zuvor bestimmten Obergrenze zu vergleichen. Bei derartigen System wird also die Gesamtleckage eines Systems betrachtet und mit einer zulässigen Toleranz verglichen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Leckage gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch sowie ein Brennstoffzellensystem gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen

Anspruch angegebenen Verfahrens sowie der im unabhängigen

Vorrichtungsanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Diagnose einer Leckage

(insbesondere einer kritischen Leckage) zumindest eines ersten Fluides in einem Fluidsystem die Schritte a) bis d). Gemäß dem Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines relativen Grenzwertes eines Druckgradientens des ersten Fluids.

Entsprechend Schritt b) werden ein erster Wert des Druckgradientens zumindest in einem ersten Betriebspunkt und ein zweiter Wert des Druckgradientens in einem zweiten Betriebspunkt erfasst. Ferner umfasst Schritt c) das Bestimmen mindestens eines ersten Funktionszusammenhangs zumindest zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert. Weiterhin ist gemäß Schritt d) ein

Vergleichen zumindest des ersten Funktionszusammenhangs mit dem relativen Grenzwert vorgesehen. Dadurch können einzelne Unregelmäßigkeiten innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit erkannt werden. Insbesondere die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ergebende Möglichkeit sich schnell ausprägende Leckagen rechtzeitig zu erkennen, kann die Sicherheit des Fluidsystems deutlich steigern. So können dadurch bspw. schnelle Reaktionszeiten für

Gegenmaßnahmen oder zumindest eine sehr genaue Protokollierung eines Fehlers oder des Fluidverbrauchs erreicht werden. Vorzugsweise werden die Schritte a) bis d) wiederholend nacheinander durchgeführt, wobei auch eine zumindest teilweise gleichzeitig Durchführung der Schritte denkbar ist.

Dabei kann unter einer kritischen Leckage eine Leckage verstanden werden, die sich gefährlich auf das Fluidsystem oder die Umgebung auswirken kann. Kritisch kann eine Leckage jedoch auch dann sein, wenn dies aus einem anderen Grund interessant erscheint, wie bspw. die Auswirkung auf den Verbrauch des ersten Fluids. Unter einem Fluidsystem kann bspw. ein System verstanden werden, das zumindest ein erstes Fluid enthält. Dabei kann das Fluidsystem vorzugsweise aus einem oder mehreren Behältern bestehen, welche das Fluid zumindest abschnittsweise beinhalten. Unter dem ersten Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas verstanden werden, welches insbesondere unter Druck steht. Bei dem Fluidsystem kann es sich um ein Brennstoffzellensystem handeln, so dass ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Diagnose einer Leckage, insbesondere einer kritischen Leckage, zumindest eines ersten Fluids insbesondere in dem

Brennstoffzellensystem vorgesehen sein kann, sodass die Sicherheit des

Brennstoffzellensystems gesteigert sein kann. Somit kann es sich vorzugsweise bei dem ersten Fluid um Wasserstoff handeln. Der Druckgradient des ersten Fluids kann im Sinne der vorliegenden Erfindung als Indikator der Leckage verstanden werden. So kann bspw. ein Druckverlust über die Zeit proportional zur Leckage des ersten Fluids sein. Ein Druckgradient kann daher vorzugsweise als zeitliche Änderung eines Drucks verstanden werden. Der relative Grenzwert kann somit eine Veränderung des Druckgradienten darstellen bis zu welcher eine Leckage als kritisch oder unkritisch eingestuft wird und insbesondere damit gleichzeitig eine zulässige, relative Obergrenze der Veränderung der Leckage festlegen. Der erste und zweite Betriebspunkt kann daher jeweils bspw. einen

Zeitraum umfassen, in welchem die Betriebsbedingungen über dem Zeitraum annähernd ähnlich insbesondere gleich sind. Ein Betriebspunkt kann dabei auch durch eine bestimmte Parameterkombination, z. B. den Zeitpunkt im

Betriebszyklus, die Kühlmitteltemperatur und/oder die Außentemperatur definiert sein. Das Bestimmen des Funktionszusammenhangs kann vorzugsweise ein Errechnen eines bestimmten Wertes, z. B. basierend auf einer Addition oder Subtraktion, insbesondere des ersten und des zweiten Wertes, sowie

vorzugsweise weiterer Parameter, umfassen. Das Vergleichen des zumindest ersten Funktionszusammenhangs mit dem relativen Grenzwert kann

vorzugsweise ein boolsches Ergebnis, insbesondere wahr oder falsch, zur Folge haben. Dem kann bspw. eine Abfrage zugrunde liegen, ob eine Ungleichung erfüllt ist. Eine derartige Ungleichung kann bspw. beinhalten, dass der erste Funktionszusammenhang größer ist als der relative Grenzwert oder der erste Funktionszusammenhang kleiner ist als der relative Grenzwert.

Es ist des Weiteren vorzugsweise denkbar, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren einen Schritt e) umfasst, wobei ein Bewerten des Vergleichs des ersten Funktionszusammenhangs mit dem relativen Grenzwert erfolgt. Ein derartiges Bewerten des Vergleichs kann bspw. eine Abfrage beinhalten, ob ein Fehlersignal ausgegeben werden soll oder ob das Fluidsystem im Normalbetrieb weiter betrieben werden soll. Vorzugsweise kann dies auch die Ausgabe eines Fehlersignals an sich beinhalten. Dies hat den Vorteil, dass auf Unregelmäßigkeiten der Leckage schnell reagiert werden kann und somit die Sicherheit des Fluidsystems gesteigert sein kann. Insbesondere kann ein zulässiger, absoluter Grenzwert durch die kleinschrittigere Erkennung großzügiger dimensioniert sein, sodass bspw. die Häufigkeit von Fehlannahmen reduziert sein kann.

Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner in einem Schritt f) ein Vergleichen zumindest des ersten Wertes und/oder des zweiten

Wertes mit einem absoluten Grenzwert erfolgen. Dabei kann der absolute Grenzwert vorteilhafterweise einen einzelnen, insbesondere zulässigen, Druckgradienten umfassen bis zu welchem eine Gesamtleckage als kritisch oder unkritisch eingestuft wird. Dies hat den Vorteil, dass durch das Verfahren zum einen eine relative Sicherheit erhöht ist, wobei die sich schnell ausbildenden

Leckagen detektierbar sind und zum anderen eine zusätzliche Sicherheit gegen sich langsam ausbildende Leckagen bereitgestellt sein kann. Dadurch kann die Sicherheit des Fluidsystems insgesamt erhöht sein, insbesondere wobei die Leckageüberwachung auf mehreren Ebenen stattfindet. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Erfassen des ersten Wertes und/oder des zweiten Wertes in einem Behälter stattfindet, wobei der Behälter zumindest ein Ventil aufweist, welches insbesondere im ersten Betriebspunkt und im zweiten

Betriebspunkt geschlossen ist. Unter einem Behälter kann vorzugsweise ein, insbesondere abgeschlossener, Abschnitt des Strömungsweges des ersten Fluides verstanden werden. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass für das Erfassen des ersten und/oder des zweiten Wertes eine definierte

Umgebung vorliegt, sodass die gemessenen Werte des Druckgradientens in ihrer Vergleichbarkeit verbessert sind, und das Verfahren insbesondere eine erhöhte

Genauigkeit aufweist. Durch das Schaffen vergleichbarer, insbesondere stationärer, Betriebsbedingungen durch das Schließen des zumindest einen Ventils, kann diese Genauigkeit ferner gesteigert sein. Dadurch können auch besonders kleine Leckagen zuverlässig erkannt werden. Vorzugsweise können der erste und der zweite Betriebspunkt in einem Punkt des Betriebszyklus vorgesehen sein, in dem das Ventil ohnehin geschlossen ist. Dadurch kann eine Störung des Ablaufes des Betriebszyklus reduziert sein. Alternativ kann der erste und zweite Betriebspunkt derart ausgewählt sein, dass ein, insbesondere theoretisches, Fließgleichgewicht im Behälter im ersten und/oder zweiten

Betriebspunkt vorliegt. Dies kann bspw. zum Erkennen mittelgroßer Leckagen vorteilhaft sein und einen besonders geringen Aufwand, wie bspw. ein Anfahren des Betriebspunktes durch Schließen des zumindest einen Ventils ermöglichen.

Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der erste und/oder der zweite Wert warteschlangenartig, insbesondere in einem

Ringbuffer, gespeichert werden. Dadurch kann bspw. ein First-ln-/First-Out- Prinzip vorgesehen sein, sodass die Reihenfolge der Werte festgelegt und nachvollziehbar sein kann. Dadurch kann auch diese Information eine genauere Bewertung der vorliegenden Leckage bzw. des vorliegenden Druckgradienten zulassen. So kann im zeitlichen Verlauf bspw. der zweite Wert mit einem dritten

Wert verglichen werden und der dritte Wert mit einem vierten Wert usw. Ein Ringbuffer bezeichnet vorzugsweise einen warteschlangenartigen Speicher, wobei die Warteschlange insbesondere kreisförmig vorstellbar ist. So kann ein Ringbuffer bspw. eine begrenzte Anzahl an Speicherplätzen aufweisen, sodass nur eine bestimmte Anzahl an Werten abrufbar ist. Ist die maximale Anzahl an gespeicherten Werten im Ringbuffer erreicht, kann der zuerst gespeicherte Wert von dem neu ermittelten Wert entsprechend überschrieben werden. Dies hat den Vorteil, dass nur eine vorhersehbare Kapazität an Speicherplatz notwendig ist und sich somit ein geringer Steueraufwand, bspw. für den

Funktionszusammenhang, ergibt. Durch die feste Zuweisung von

Speicherplätzen kann bspw. ein Algorithmus und damit das Verfahren stark vereinfacht sein.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner denkbar, dass der erste Funktionszusammenhang zumindest einen weiteren Vergangenheitswert berücksichtigt, wobei der Vergangenheitswert zeitlich vor dem ersten Wert und dem zweiten Wert oder zeitlich zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert liegt. Vorteilhafterweise kann der Vergangenheitswert somit auch in der

Warteschlange bzw. im Ringbuffer eine entsprechende Position vor dem ersten Wert und dem zweiten Wert oder zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert einnehmen. Vorzugsweise kann der Vergangenheitswert in einem früheren Betriebspunkt erfasst worden sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der erste Funktionszusammenhang eine größere Anzahl an gemessenen

Stichprobenwerten berücksichtigt, sodass die Genauigkeit des Verfahrens gesteigert sein kann. Dadurch kann ferner vorteilhafterweise die Sicherheit des Fluidsystems weiter gesteigert sein.

Es ist ferner denkbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren

vorzugsweise der erste Funktionszusammenhang das arithmetische Mittel zumindest aus dem Vergangenheitswert und dem ersten Wert aufweist. Dabei ist weiterhin denkbar, dass vorzugsweise auch ein dritter, vierter oder weitere Werte, im ersten Funktionszusammenhang berücksichtigt werden können. Durch die Bildung des arithmetischen Mittels kann bspw. die Bedeutung von

Messfehlern für das Verfahren reduziert sein. So kann bspw. die Berücksichtigung des Druckgradientens bzw. der Leckage über einen längeren Zeitraum eine genauere Aussage darüber erlauben, ob sich einzelne Leckagen gegenüber einem als Normalzustand angenommenem Zustand der Vergangenheit weiter kumuliert bzw. erhöht haben. Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass gemäß Schritt c) zumindest ein zweiter Funktionszusammenhang ermittelt wird und gemäß Schritt d) mit dem relativen Grenzwert verglichen wird. Insbesondere kann dabei der zweite Funktionszusammenhang zumindest den ersten Wert und einen Vergangenheitswert berücksichtigen. Dies kann eine weitere Möglichkeit darstellen, die Leckage über einen längeren Zeitraum zu berücksichtigen, sodass die Sicherheit gegenüber Leckagen, die zu

verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich ausgeprägt oder aufgetreten sind, erhöht sein kann. Daher ist es auch denkbar, dass ein dritter, ein vierter oder ein weiterer Funktionszusammenhang vorgesehen ist, der insbesondere weitere gemessene Werte mit dem ersten Wert in Verbindung setzt. Mehrere

Funktionszusammenhänge können z. B. in einem Algorithmus verarbeitet werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein übergeordneter

Funktionszusammenhang vorgesehen ist, der z. B. den maximalen oder den minimalen Wert der vorgesehenen Funktionszusammenhänge ausgibt.

Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass zumindest die Schritte b) bis d) des Verfahrens zyklisch wiederholt werden. Im Sinne der Erfindung kann man unter einer zyklischen Wiederholung der Schritte des Verfahrens verstanden werden, dass diese regelmäßig durchgeführt werden. So kann bspw. vorgesehen sein, die Schritte in bestimmten Zeitabständen durchzuführen oder zu bestimmten Punkten oder Ereignissen innerhalb eines Betriebszyklus. Vorteilhafterweise können die Schritte des Verfahrens bspw. beim Starten und/oder beim Herunterfahren eines

Fluidsystems oder eines Fahrzeuges, das das Fluidsystem beinhaltet, vorgesehen sein. Eine derartige, regelmäßige Überprüfung des Druckgradienten bzw. der Leckage kann somit weiterhin die Erkennung einer insbesondere kritischen Leckage verbessern und insbesondere die Sicherheit im Betrieb weiter erhöhen, insbesondere wobei der Betriebsablauf in einem Betriebszyklus in nur einem geringen Maße gestört sein kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem beansprucht, das zumindest ein erstes Fluid enthält. Dabei umfasst das

Brennstoffzellensystem zumindest einen Sensor zum Erkennen zumindest eines Druckgradientens, wobei zumindest für einen Bereich des Brennstoffzellensystems ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführbar ist. Bei einem derartigen Sensor kann es sich vorteilhafterweise um eine Vorrichtung zum Erfassen des Druckgradientens, vorzugsweise einem Drucksensor, handeln. Durch den Sensor kann vorteilhafterweise der Druck des ersten Fluides über eine bestimmte Zeit im ersten und/oder im zweiten

Betriebspunkt aufnehmbar sein. Unter einem Bereich des Brennstoffzellensystems kann ferner vorzugsweise ein Abschnitt verstanden werden, der insbesondere durch Ventile zumindest im Wesentlichen abschließbar ist. So kann bspw. ein Hochdruckbereich vor einem Druckminderer, ein Mitteldruckbereich zwischen dem Druckminderer und einem Stackeingang oder eine Umgebung der Anode des Stacks einen derartigen Abschnitt darstellen. Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem bringt dabei somit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.

Vorteilhafterweise können bei einem erfindungsgemäßes Verfahren die Schritte in der Reihenfolge a) bis d), a) bis e) oder a) bis f) erfolgen. Insbesondere ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Verfahrensschritte, sofern technisch sinnvoll, in einer geänderten Reihenfolge durchgeführt werden und/oder einzelne Schritte des Verfahrens wiederholt werden.

Figurenbeschreibung

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den

Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche

Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte b) - d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem weiteren

Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine schematisches Darstellung eines Druckverlaufs in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine schematische Darstellung unterschiedlicher

Druckgradienten für ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 ein Ringbuffer in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem in einem

weiteren Ausführungsbeispiel.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen

Bezugszeichen verwendet.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Diagnose einer Leckage, insbesondere einer kritischen Leckage, in einem ersten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung einer möglichen Reihenfolge der Verfahrensschritte. Gemäß einem Schritt a) wird ein relativer Grenzwert 201 eines Druckgradientens 200 eines ersten Fluides bereitgestellt. So kann es sich bei dem relativen Grenzwert 201 bspw. um die zeitliche Veränderung eines Druckverlustes eines Wasserstoffs in einem als Brennstoffzellensystem 1 ausgestalteten Fluidsystem 1 handeln. Das Bereitstellen des relativen Grenzwertes 201 kann bspw. durch Referenzmessungen im Produktionsprozess stattfinden oder auf

Erfahrungswerten beruhen. Gemäß einem Schritt b) können ein erster Wert 210 des Druckgradientens 200 in einem ersten Betriebspunkt 220 und ein zweiter Wert 211 des Druckgradientens 200 in einem zweiten Betriebspunkt 221 erfasst werden. Das Erfassen des ersten Wertes 210 und des zweiten Wertes 211 kann bspw. durch eine Messung des Druckgradientens 200 im ersten bzw. zweiten Betriebspunkt 220, 221 erfolgen. Der erste Wert 210 und der zweite Wert 211 werden daraufhin in einen Funktionszusammenhang 212 gesetzt. Dabei erfolgt ein Errechnen des Funktionszusammenhangs 212, wobei insbesondere eine entsprechende Gleichung bereits vor Auslieferung des Fluidsystems ab Werk bereitgestellt sein kann. Der Funktionszusammenhang 212 der somit

insbesondere das rechnerische Ergebnis beinhaltet, wird daraufhin mit dem relativen Grenzwert 201 verglichen. Dieser Vergleich zwischen dem ersten

Funktionszusammenhang 212 und dem relativen Grenzwert 201 wird

insbesondere nicht nur zur Protokollierung verwendet, sondern gemäß einem Schritt e) bewertet. Je nach Ausgang der Bewertung kann bei einem

Rückschluss auf einen Fehler gemäß Schritt e) ferner eine Relativfehlermeldung 215 erfolgen, welche bspw. zu einem Warnsignal führen kann. Ferner können die in Schritt b) erfassten Werte 210, 211 in einem Schritt f) mit einem absoluten Grenzwert 202 verglichen werden. Dabei kann dieser Vergleich ferner auch bewertet werden, sodass ggf. eine Absolutfehlermeldung 216 erfolgen kann. Eine derartige Absolutfehlermeldung kann bspw. eine Notabschaltung des Systems initiieren. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Schritte b) bis d), b) bis e) oder b) bis f) wiederholt werden.

Figur 2 zeigt die Verfahrensschritte b - d eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. So werden gemäß Schritt b) in diesem Ausführungsbeispiel ein erster Wert 210, ein zweiter Wert 211 und ein

Vergangenheitswert 214 erfasst. Gemäß Schritt c) wird daraufhin ein erster Funktionszusammenhang 212 zwischen dem ersten Wert 210 und dem zweiten Wert 211 bestimmt und ein zweiter Funktionszusammenhang 213 zwischen dem ersten Wert 210 und dem Vergangenheitswert 214 bestimmt. Dabei stellen insbesondere der erste Funktionszusammenhang 212 und der zweite

Funktionszusammenhang 213 jeweils das rechnerische Ergebnis dar, sodass der erste Funktionszusammenhang 212 und der zweite Funktionszusammenhang 213 in einem Schritt d) jeweils mit einem relativen Grenzwert 201 verglichen werden kann. Insbesondere kann jeder dieser Vergleiche anschließend einzeln bewertet werden und ggf. eine Fehlerreaktion initiieren. Figur 3 zeigt ein Verlaufsdiagramm eines Druckes an einer Messstelle im

Fluidsystem. Dabei ist der Druck über der Zeit aufgetragen. Um einen ersten Wert 210 und einen zweiten Wert 211 zu bestimmen, wird für den ersten Wert 210 der Druck über einen ersten Zeitraum 205 gemessen und eine erste

Druckdifferenz 207 des ersten Zeitraumes 205 für den ersten Wert 210 bestimmt. Dabei kann es ausreichen, den Druck zu Beginn des ersten Zeitraumes 205 und zum Ende des ersten Zeitraumes 205 jeweils einmal zu messen, insbesondere um den ersten Wert 210 als erste Druckdifferenz 207 pro Zeitraum 205, und damit insbesondere als Gradient, zu erhalten. Der zweite Wert 211 wird insbesondere analog in einem zweiten Betriebspunkt 221 über einen zweiten Zeitraum 206 bestimmt, insbesondere sodass der zweite Wert 211 des

Druckgradientens 200 sich als Quotient aus der zweiten Druckdifferenz 208 und dem zweiten Zeitraum 206 ergibt. Dabei markiert der zweite Zeitraum 206 insbesondere einen zweiten Betriebspunkt 221, und der

erste Zeitraum 205 einen ersten Betriebspunkt 220.

Figur 4 zeigt ein Diagramm eines Druckgradientens 200 gegenüber der Zeit in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei ist ein erster Wert 210 des

Druckgradientens 200 einem ersten Betriebspunkt 220 zugeordnet, ein zweiter

Wert 211 des Druckgradientens 200 einem zweiten Betriebspunkt 221 zugeordnet und ein Vergangenheitswert 214 des Druckgradientens 200 einem früheren Betriebspunkt 222 zugeordnet. Ferner ist an der Achse des

Druckgradientens 200 jeweils die Differenz zwischen dem ersten Wert 210 und dem zweiten Wert 211 und dem ersten Wert 210 und dem Vergangenheitswert

214 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel markiert die Differenz zwischen dem ersten Wert 210 und dem zweiten Wert 211 den ersten

Funktionszusammenhang 212 und die Differenz zwischen dem ersten Wert 210 und dem Vergangenheitswert 214 den zweiten Funktionszusammenhang 213.

Figur 5 zeigt einen Ringbuffer 230 zur Speicherung unterschiedlicher Werte eines Druckgradientens 200. Dabei sind in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein erster Wert 210, sowie vier jeweils unterschiedliche Vergangenheitswerte 214 jeweils in einem Speicherplatz 231 des Ringbuffers 230 abgespeichert. Soll nun ein zweiter Wert 211 in dem Ringbuffer 230 abgespeichert werden, wird ein Vergangenheitswert 214 überschrieben, sodass anschließend nur noch der erste Wert 210, der zweite Wert 211 und drei unterschiedliche Vergangenheitswerte 214 im Ringbuffer 230 zur Verfügung stehen.

Figur 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 1, welches in einem weiteren Ausführungsbeispiel zumindest drei unterschiedliche Behälter 11 aufweist. Dabei umfasst insbesondere ein erster Behälter 11.1 einen Tank 14, der ein erstes Fluid 10 enthält, wobei es sich insbesondere bei dem ersten Fluid 10 um Wasserstoff handelt. Weiterhin umfasst der erste Behälter 11.1 Ventile 12 sowie einen Sensor 13, der als Drucksensor ausgeführt ist und einen Abschnitt des Brennstoffzellensystems 1, an welchem ein Druckminderer 15 angeordnet ist. Zusätzlich ist am Druckminderer 15 insbesondere ein zweiter Behälter 11.2 vorgesehen, welcher Ventile 12 umfasst, einen Sensor 13 aufweist und im Bereich vor einem Stacks 16 des Brennstoffzellensystem 1 angeordnet ist. In dem Stack 16 können mehrere Brennstoffzellen angeordnet sein, wobei ein dritter Behälter 11.3 vorzugsweise den Bereich einer Anode im Stack 16 umfasst. Durch Schließen von Ventilen 12 des ersten Behälters 11.1, des zweiten

Behälters 11.2 und/oder des dritten Behälters 11.3 kann jeweils ein

abgeschlossener Bereich des Brennstoffzellensystems 1 hergestellt werden, indem ein Verfahren 100 besonders vorteilhaft ausführbar sein kann, da zumindest hinsichtlich des Druckes des ersten Fluides 10 in dem jeweiligen Abschnitt dadurch ein stationärer Zustand erreichbar sein kann.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.

Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.