Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absichern eines abgeschalteten Brennstoffzellensystems, ein System zum Überwachen, Spülen eines Teils eines Brennstoffzellensystems und/oder Bereitstellen von Sperrluft in einem Teil des Brennstoffzellensystems, sowie ein Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt.

Üblicherweise bildet sich unter bestimmten Voraussetzungen bei Brennstoffzellensystemen Kondensat bzw. Kondenswasser in den Teilen des Brennstoffzellensystems. Diese Brennstoffzellensysteme sind üblicherweise dazu eingerichtet während des Betriebs des Brennstoffzellensystems auftretendes Kondensat bzw. Kondenswasser aus dem Brennstoffzellensystem zu entfernen. Üblicherweise sind Brennstoffzellensysteme, insbesondere bei abgeschaltetem brennstoffzellenbetriebenem Fahrzeug bzw. fuel cell electric vehicle (FCEV), insbesondere wenn Teile des Brennstoffzellensystems heruntergefahren sind bzw. inaktiviert sind, nicht mehr dazu in der Lage, Kondensat bzw. Kondenswasser zu entfernen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere unter anderem, eine Zuverlässigkeit eines Brennstoffzellensystems zu verbessern, insbesondere wenn die eine Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems, ein Großteil der Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems oder ein das Brennstoffzellensystem aufweisendes Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) abgeschaltet ist, insbesondere wenigstens ein Teil, insbesondere ein Großteil, des Brennstoffzellensystems heruntergefahren ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erster Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein Verfahren zum Absichern eines Brennstoffzellensystems, insbesondere zum Absichern eines abgeschalteten Brennstoffzellensystems. In einigen Ausführungsformen der Erfindung weist das Verfahren ein Ermitteln von Zustandsdaten auf. In einigen Ausführungsformen beschreiben die Zustandsdaten einen, insbesondere externen, Zustand wenigstens eines Teils des Brennstoffzellensystems. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Bereitstellen von Sperrluft im wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems und/oder ein Spülen des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems auf, basierend auf den Zustandsdaten.

Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der vorliegenden Lösung kombiniert werden können.

In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ferner ein Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten auf. In einigen Ausführungsformen beschreiben die Brennstoffzellensystemdaten einen, insbesondere internen, Zustand wenigstens eines Teils des Brennstoffzellensystems. In einigen Ausführungen basiert das Bereitstellen von Sperrluft im wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems und/oder ein Spülen des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems, insbesondere zusätzlich, auf den Brennstoffzellensystemdaten.

In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Bereitstellen von Sperrluft im wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems und/oder ein Spülen des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems auf, basierend auf den Zustandsdaten und/oder den Brennstoffzellensystemdaten auf.

In einigen Ausführungsformen wird das Bereitstellen von Sperrluft und/oder das Spülen mittels eines Gases aus einem Druckbehälter, insbesondere aus einem Druckluftspeicher bzw. Druckluftkessel, durchgeführt. In einigen Ausführungsformen wird das Bereitstellen von Sperrluft und/oder das Spülen mittels eines Gases zusätzlich oder alternativ aus einem Druckbehälter, insbesondere aus einem Druckluftspeicher bzw. Druckluftkessel, durchgeführt, insbesondere aus einem Druckbehälter, der üblicherweise für eine andere Aufgabe als das Spülen und/oder Bereitstellen in Brennstoffzellensystemen, insbesondere in Fahrzeugen mit Brennstoffzellensystemen und/oder FCEV, eingesetzt wird. In einer Ausführung wird der Druckbehälter wenigstens zusätzlich (zu seinen anderen und/oder üblichen Verwendungsarten) zum Bereitstellen von Sperrluft und/oder zum Spülen mittels Sperrluft, insbesondere mittels eines Gases, verwendet bzw. ist der Druckbehälter hierfür ausgebildet. In einer Ausführung wird kein Druckbehälter eingesetzt, der nur für das Bereitstellen von Sperrluft und/oder das Spülen mittels eines Gases verwendet wird bzw. nur hierfür ausgebildet ist. In einer Ausführung ist der Druckbehälter zusätzlich für ein hierin beschriebenes Bereitstellen von Sperrluft und/oder Spülen konfiguriert. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Abschalten des Brennstoffzellensystems auf, insbesondere ein Abschalten („Shutdown“) der (Teil- )Systeme des Brennstoffzellensystems, so dass sich dieses in einem Ruhezustand bzw. einem „Abgeschaltet“-Zustand befindet. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Ermitteln, ob das Brennstoffzellensystem abgeschaltet ist, auf, insbesondere ein Ermitteln ob diejenigen Teile des Brennstoffzellensystems deaktiviert sind, insbesondere entsprechend einem Zustand des Brennstoffzellensystems der (üblicherweise) als „abgeschaltet“ angesehen wird bzw. gilt. In einigen Ausführungsformen wird das Ermitteln von Zustandsdaten und/oder das Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten nach einem Abschalten des Brennstoffzellensystems durchgeführt, insbesondere solange sich das Brennstoffzellensystem in einem abgeschalteten Zustand befindet. Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen das Ermitteln von Zustandsdaten ein Ermitteln eines „Abgeschaltet“-Zustands des Brennstoffzellensystems umfassen. „Abgeschaltet“ wie hierin verwendet, kann in einigen Ausführungsformen so verstanden werden, dass das Brennstoffzellensystem nicht mehr in der Lage ist, (trockene) Luft, insbesondere (trockenes) Gas, zur Verfügung zu stellen, insbesondere nicht mehr in der Lage ist, alle oder zumindest einige Teile vor Kondensatbildung zu schützen, insbesondere durch einen Luft- und/oder Gasfluss durch zumindest einen Teil des Brennstoffzellensystems.

Unter „Gas“ ist hierin in einigen Ausführungsformen insbesondere ein Fluid, weiter insbesondere ein reines Gas oder ein Gasgemisch zu verstehen. In einigen Ausführungsformen ist unter „Gas“ ein inertes Fluid, insbesondere inertes Gas oder inertes Gasgemisch, zu verstehen. In einigen Ausführungsformen ist hierin unter „Gas“ ein Fluid mit einer relativen Feuchte von weniger als 2%, trockenes Gas bzw. trockene Luft, insbesondere ein Fluid mit einer Spurenfeuchte von weniger als 200 ppm oder weniger als 60 ppm zu verstehen.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen, insbesondere durch das „Ausspülen“ von Kondensat oder Kondensat-Ansammlungen, insbesondere durch das „Ausspülen“ von feuchter Luft und/oder Gas, das einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, ein Eindringen von (kondensiertem) Wasser und damit insbesondere ein Fehler im Hochspannungssystem des Brennstoffzellensystems, HV-lsolationsfehler und/oder Korrosion im System verhindert werden. Weiter vorteilhafterweise kann dies in einigen Ausführungsformen ohne ein Hochfahren von Teilen oder des (gesamten) Brennstoffzellensystems erfolgen. In einigen Ausführungsformen umfassen bzw. beschreiben die Zustandsdaten wenigstens einen Wert aus der Gruppe von Standzeit des Brennstoffzellensystems, einen Aktivierungszustand des Brennstoffzellensystems, insbesondere ob das Brennstoffzellensystems abgeschaltet ist oder nicht, eine Windrichtung, insbesondere eine Windrichtung zur Hauptachse des Brennstoffzellensystems, eine Parkposition des Brennstoffzellensystems, insbesondere eine GPS-Position, eine Außentemperatur und einen Außentemperaturverlauf, insbesondere am Brennstoffzellensystem. In einigen Ausführungsformen können auch andere Werte, insbesondere öffentlich verfügbare Werte, insbesondere aus (öffentlichen) Datenbanken zum Wetter und/oder Wetterprognosen, insbesondere an einer ermittelten „Park“-Position des Brennstoffzellensystems, von den Zustandsdaten umfasst bzw. beschrieben sein bzw. werden. In anderen Worten wird in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Zustandsdaten aus einer externen Datenquelle ermittelt, insbesondere eine online zur Verfügung gestellte Datenquelle genutzt, insbesondere Daten eines Wetterdienstes, wie insbesondere Temperaturdaten, Daten zu Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung, weiter insbesondere Vorhersagen zu den genannten Daten, insbesondere an der Position des Brennstoffzellensystems bzw. zu der Position des Brennstoffzellensystems.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ermöglicht werden, dass ein aktueller Zustand und/oder ein zukünftiger Zustand, insbesondere ein entsprechender Wert für einen Zustand, des Brennstoffzellensystems, insbesondere an seiner (aktuellen) Position ermittelt wird bzw. werden kann. In anderen Worten kann vorteilhafterweise in einigen Ausführungsformen hierdurch eine Prognose für den Zustand des Brennstoffzellensystems ermittelt werden. Die Prognose kann in einigen Ausführungsformen dazu dienen, zu ermitteln (insbesondere anhand der Zustandsdaten und/oder der Brennstoffzellensystemdaten) ob für den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems eine Bildung von Kondensat bzw. Kondenswasser, insbesondere ein Einfrieren des gebildeten Kondensats, zu erwarten ist bzw. ob eine Wahrscheinlichkeit des Einfrierens des gebildeten Kondensats höher als eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit ist.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Ermitteln von Zustandsdaten und/oder das Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten ein Prognostizieren der Entwicklung der Werte dieser Daten.

Vorteilhafterweise kann hierdurch neben einem Ist-Zustand des Brennstoffzellensystems die Vorhersage eines Ist-Zustandes des Brennstoffzellensystems ergänzt werden bzw. wird hierdurch ergänzt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Ermitteln von Zustandsdaten ein Kombinieren von mehreren Zustandsdaten, insbesondere ein Ableiten bzw. Berechnen von Prognosen zu wenigstens einem der (von den Zustandsdaten beschriebenen) Werte und/oder ein Verwenden der ermittelten Werte mit einem mathematischen Modell, einer künstlichen Intelligenz oder einer Umsetzungstabelle (englisch: Lookup Table) zum Ermitteln eines Zustands des Brennstoffzellensystems oder einer Prognose des Zustands des Brennstoffzellensystems, insbesondere um zu ermitteln, ob das Brennstoffzellensystem Bedingungen ausgesetzt ist oder sein wird, die zu einem Einfrieren von Kondensat führen bzw. führen können.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen festgestellt werden, ob das Brennstoffzellensystem abgeschaltet wurde, insbesondere ob das Brennstoffzellensystem heruntergefahren wurde. In anderen Worten kann in einigen Ausführungsformen mittels der Zustandsdaten ermittelt werden, ob das Brennstoffzellensystem, insbesondere seine Teile, Umweltbedingungen ausgesetzt ist oder ausgesetzt sein wird, die das Einfrieren von Kondensat bzw. Kondenswasser auslösen bzw. auslösen können.

In einigen Ausführungsformen umfassen bzw. beschreiben die Brennstoffzellensystemdaten wenigstens einen Wert aus der Gruppe von: Feuchtegehalt wenigstens eines Teils des Brennstoffzellensystems, insbesondere eine relative Feuchte, Kondensatbildung und/oder Kondensatmenge in dem wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems, Temperatur des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems und Temperaturverlauf des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass das unterschiedliche Abkühlverhalten der verschiedenen Komponenten des Brennstoffzellensystems berücksichtigt wird bzw. werden kann und/oder dass ein Spülen der Komponenten des Brennstoffzellensystems entsprechend deren Abkühlverhalten verbessert werden kann bzw. wird.

In einigen Ausführungsformen erfolgt das Spülen mittels Gas, insbesondere mittels Druckluft und/oder mittels Wasserstoff, und/oder mittels eines inerten Gases, insbesondere Stickstoff oder Argon. In einigen Ausführungsformen erfolgt das Bereitstellen von „Sperrluft“ mittels Gas, insbesondere mittels Druckluft und/oder Wasserstoff, und/oder einem Gas, insbesondere einem inerten Gas, insbesondere Stickstoff oder Argon. Weiter vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen verhindert werden, dass Teile des Brennstoffzellensystems, in denen sich Kondensat bilden kann, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen (beim oder unter dem Gefrierpunkt), einfrieren. Der Begriff „Sperrluft“, wie hierin verwendet, soll vorzugsweise als Fluid, Fluidgemisch, insbesondere Gas oder Gasgemisch, verstanden werden. „Sperrluft“ ist vorzugsweise ohne Beschränkung der Allgemeinheit zu verstehen, insbesondere ist „Sperrluft“ nicht auf „Luft“ im umgangssprachlichen Sinn beschränkt.

In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Teil des Brennstoffzellensystems auf einer Kathodenseite des Brennstoffzellensystems bzw. ein Kathodenzweig des Brennstoffzellensystems oder auf einer Anodenseite des Brennstoffzellensystems bzw. ein Anodenzweig des Brennstoffzellensystems. In einigen Ausführungsformen erfolgt das Spülen oder das Bereitstellen von Sperrluft auf der Kathodenseite bzw. im Kathodenzweig mittels Druckluft, einem inerten Gas, insbesondere Stickstoff, und auf einer Anodenseite bzw. im Anodenzweig mittels Wasserstoff und/oder mittels eines inerten Gases, bevorzugt mittels Wasserstoff.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ermöglicht werden, dass die Teile des Brennstoffzellensystems jeweils passend zu ihren Eigenschaften mit einem für diese Eigenschaften passenden Gas gespült werden oder entsprechende Sperrluft bereitgestellt wird bzw. werden kann.

In einigen Ausführungsformen wird das Spülen des wenigstens einen Teils des Brennstoffzellensystems oder das Bereitstellen von Sperrluft in dem wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems mittels einer steuerbaren, insbesondere mittels einer regelbaren, Ventilsteuerung, wobei die Ventilsteuerung wenigstens ein Ventil aufweist, durchgeführt.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ermöglicht werden, dass verschiedene Teile des Brennstoffzellensystems individuell gespült werden können bzw. werden oder dass verschiedene Teile des Brennstoffzellensystems individuell mit Sperrluft versorgt werden können bzw. versorgt werden, insbesondere parallel und/oder sequenziell.

In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems durchgeführt und/oder in einem vorbestimmten (zeitlichen) Intervall. Alternativ oder ergänzend wird das Verfahren (zeitlich) randomisiert oder fortwährend durchgeführt. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Wiederholen der hierin beschriebenen Schritte auf, insbesondere wird in einigen Ausführungsformen ein Ermitteln von Zustandsdaten und/oder ein Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten und ein Bereitstellen von Sperrluft oder ein Spülen, basierend auf den Zustandsdaten und/oder den Brennstoffzellensystemdaten, wiederholt, insbesondere solange das Brennstoffzellensystem abgeschaltet ist.

In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren ohne Starten des (Gesamt-) Brennstoffzellensystems durchgeführt, insbesondere ohne Starten bzw. Inbetriebnahme eines elektrischen Turboladers des Brennstoffzellensystems. Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen eine (starke) Lärmentwicklung durch das Starten des Gesamtsystems, ein Überraschungsmoment bzw. eine Irritation von Personen in der Umgebung durch diesen Lärm eingeschränkt bzw. vermieden werden. Vielmehr kann in einigen Ausführungsformen für den Fall einer Einfrieren-Gefahr vermieden werden, dass das Brennstoffzellensystem „aufgeweckt“ werden muss, um wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems spülen zu können und/oder Sperrluft für diesen Teil zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren durchgeführt, wenn das Brennstoffzellensystem heruntergefahren ist, insbesondere in einem Teilbetrieb ist und/oder in einem Betriebszustand, der die Bildung von Kondensat in wenigstens Teilen des Systems nicht (mehr) verhindern kann.

In einigen Ausführungen ist das Brennstoffzellensystem ein mobiles Brennstoffzellensystem, insbesondere eine Brennstoffzellensystem das zumindest teilweise ein Fahrzeug betreibt oder diesem zumindest teilweise elektrische Energie und/oder Wärme liefert. In einigen Ausführungen ist der Begriff „Fahrzeug“ insbesondere derart zu verstehen, dass das Brennstoffzellensystem mobil ausgestaltet ist, insbesondere zumindest teilweise zur Fortbewegung des Fahrzeugs dient bzw. beim Erzeugen der Energie für eine Fortbewegung des Fahrzeugs zumindest beteiligt ist und/oder für eine Strom- bzw. Energieversorgung des Fahrzeugs eingesetzt wird, insbesondere als „Auxiliary Power Unit“ (APU) oder dergleichen. Unter „Fahrzeug“ ist in einigen Ausführungsformen ein mobiles Verkehrsmittel und/oder mobiles Transportmittel, insbesondere ein Nutzfahrzeug, ein Lastkraftwagen (LKW), ein Personenkraftwagen, ein Schiff oder ein Fluggerät, insbesondere ein, insbesondere eVTOL oder eSTOL, Flugzeug oder ein Tragschrauber, insbesondere mit einem Brennstoffzellensystem, zu verstehen. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Abschalten des Fahrzeugs auf, insbesondere ein Abschalten („Shutdown“) der Systeme des Fahrzeugs, so dass sich dieses in einem Ruhezustand bzw. einem „Abgeschaltet“-Zustand befindet. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ein Ermitteln, ob das Fahrzeug abgeschaltet ist, auf, insbesondere ein Ermitteln ob diejenigen Teile des Fahrzeugs und/oder diejenigen Teile des Brennstoffzellensystems deaktiviert sind, insbesondere entsprechend einem Zustand des Fahrzeugs der (üblicherweise) als „abgeschaltet“ angesehen wird. In einigen Ausführungsformen wird das Ermitteln von Zustandsdaten und/oder das Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten nach einem Abschalten des Fahrzeugs durchgeführt, insbesondere solange sich das Fahrzeug in einem abgeschalteten Zustand befindet. Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen das Ermitteln von Zustandsdaten ein Ermitteln eines „Abgeschaltet“-Zustands des Fahrzeugs umfassen.

Ein zweiter Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein System zum Überwachen, Spülen wenigstens eines Teils eines Brennstoffzellensystems und/oder Bereitstellen von Sperrluft in wenigstens einem Teil des Brennstoffzellensystem, insbesondere eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen ist das System dazu eingerichtet, ein hierin beschriebenes Verfahren durchzuführen.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ermöglicht werden, dass das Brennstoffzellensystem startbar ist bzw. bleibt, insbesondere bei Bedingungen, die üblicherweise zu einem Einfrieren von Kondensat oder einer vermehrten Bildung von Kondensat führen, insbesondere Bedingungen die (üblicherweise) dazu führen, dass Kondensat einen Fehler im Brennstoffzellensystem auslöst, sofern das Kondensat nicht entfernt wird bzw. werden kann, insbesondere wenn das Brennstoffzellensystem und/oder das Fahrzeug mit Brennstoffzellensystem kein hierin beschriebenes System aufweist.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Erfindung.

Das Verfahren nach dem ersten Aspekt ist bevorzugt zur Ausführung mittels des erfindungsgemäßen Systems nach dem zweiten Aspekt ausgebildet, insbesondere einer hierin beschriebenen Ausführungsform davon. Das erfindungsgemäße System ist bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt ausgebildet, insbesondere einer hierin beschriebenen Ausführungsform davon.

In einigen Ausführungsformen weist das System, insbesondere das Brennstoffzellensystem und/oder das Fahrzeug mit Brennstoffzellensystem, einen Druckbehälter bzw. Druckluftspeicher oder Druckluftkessel, insbesondere einen weiteren oder einen erweiterten Druckbehälter, auf. In einigen Ausführungsformen ist der Druckbehälter dazu eingerichtet, insbesondere zusätzlich dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems mit Gas zu spülen oder den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems mit Sperrluft zu versorgen, insbesondere regelbar. „Zusätzlich“ wie hierin verwendet, kann sich in einigen Ausführungsformen auf einen Druckbehälter im Fahrzeug beziehen, der üblicherweise für die Bedruckung von Bremsen oder dergleichen verwendet wird, aber nicht für ein Spülen und/oder Bereitstellen von Sperrluft konfiguriert ist. In einigen Ausführungsformen weist das System hierfür wenigstens ein (mit einer Ventilsteuerung) regelbares Ventil auf, das dazu eingerichtet ist, einen Gasfluss aus dem Druckbehälter zu regeln. In einigen Ausführungen weist das System, insbesondere das Brennstoffzellensystem und/oder das Fahrzeug mit Brennstoffzellensystem, einen Druckluftspeicher, insbesondere einen erweiterten Druckluftspeicher, insbesondere in Bezug auf ein Fahrzeug, das kein hierin beschriebenes System aufweist, weiter insbesondere das kein System aufweist, das zum Durchführen eines hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, auf.

Vorteilhafterweise kann hierdurch ermöglicht werden, dass ein Spülen von Teilen des Systems oder das Bereitstellen von Sperrluft in Teilen des Systems unabhängig durchgeführt werden kann, insbesondere ohne Teile des Brennstoffzellensystems, insbesondere ohne das gesamte Brennstoffzellensystem, aktivieren zu müssen. Das Brennstoffzellensystem kann in einer Ausführung vorteilhafterweise in einem heruntergefahrenen Zustand verbleiben, insbesondere kann das System vorteilhafterweise (dennoch) ein Spülen oder Sperrluft bereitstellen.

In einigen Ausführungsformen weist das System eine Vielzahl an Ventilen auf, insbesondere eine Vielzahl an, insbesondere mit einer Ventilsteuerung, regelbaren Ventilen. In einigen Ausführungsformen ist jeweils wenigstens ein Ventil der Vielzahl an Ventilen mit einem Motorgehäuse und/oder einer Turbinenseite eines elektrischen Turboladers (englisch: Electric Turbo Charger; ETC), einem Ventil des Anodenabscheiders (englisch: Anode Knock-out, AKO) insbesondere einem Ablassventil (englisch: Drain-Valve) verbunden, insbesondere zum Spülen der genannten Teile bzw. zum Bereitstellen von Sperrluft in den genannten Teilen, insbesondere derart dass eine Verbindung zwischen dem Druckbehälter und den jeweiligen Teilen des Brennstoffzellensystems von den Ventilen beeinflusst wird bzw. beeinflusst ist, insbesondere geregelt wird bzw. geregelt ist. In einigen Ausführungsformen ist jeweils wenigstens ein Ventil der Vielzahl an Ventilen mit einem Spülventil (englisch: Purge-Valve) des Anodenabscheiders, weiter insbesondere einer nachfolgenden Anodenabscheider-Sammelleitung und/oder einer -Heizleitung bis zum Auspuff (englisch: Exhaust pipe), einem Kathodenabscheider (englisch: Cathode Knock Out; CKO), insbesondere einem Ablassventil (englisch: Drain-Valve) des Kathodenabscheiders, insbesondere in einer Luftaufbereitungsanlage (englisch: Air processing unit; APU) des Brennstoffzellensystems, weiter insbesondere einer nachfolgenden Heizleitung des Kathodenabscheiders bis zum Auspuff, verbunden, insbesondere zum Spülen der genannten Teile bzw. zum Bereitstellen von Sperrluft in den genannten Teilen, insbesondere derart dass eine Verbindung zwischen dem Druckbehälter und den jeweiligen Teilen des Brennstoffzellensystems von den Ventilen beeinflusst wird bzw. beeinflusst ist, insbesondere geregelt wird bzw. geregelt ist. In einigen Ausführungsformen ist jeweils wenigstens ein Ventil der Vielzahl an Ventilen mit einer Brennstoffzellen-Stack-Kathodenseite, einer Brennstoffzellen-Stack-Anodenseite und/oder einem Wasserstoff-Umlaufgebläse (englisch: Hydrogen Recirculation Blower; HRB), insbesondere einem Wasserstoff-Umlaufgebläse einer Anodenzuführungseinrichtung (englisch: anode feed unit; AFU) des Brennstoffzellensystems, verbunden, insbesondere zum Spülen der genannten Teile bzw. zum Bereitstellen von Sperrluft in den genannten Teilen, insbesondere derart dass eine Verbindung zwischen dem Druckbehälter und den jeweiligen Teilen des Brennstoffzellensystems von den Ventilen beeinflusst wird bzw. beeinflusst ist, insbesondere geregelt wird bzw. geregelt ist.

Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ermöglicht werden, dass die Teile des Brennstoffzellensystems, insbesondere die genannten Teile des Brennstoffzellensystems, entsprechend der Brennstoffzellensystemdaten, insbesondere entsprechend ihres (individuellen) Abkühlverhaltens, insbesondere ihres Temperaturverlaufs und/oder ihrer aktuellen Temperatur, entsprechend der in diesem Teil vorhandenen Kondensatmenge bzw. Kondenswassermenge, entsprechend dem in diesem Teil vorherrschenden Feuchtegrad und/oder in Abhängigkeit der Zustandsdaten (wie hierin beschrieben), individuell, insbesondere wenn vorbestimmte Werte für die Teile des Brennstoffzellensystems unterschritten bzw. überschritten werden, gespült werden und/oder mit Sperrluft versorgt werden. Vorteilhafterweise kann hierdurch in einigen Ausführungsformen ferner das Brennstoffzellensystem abgesichert werden, insbesondere derart, dass ein Starten des Brennstoffzellensystems erleichtert, Fehler im Brennstoffzellensystem, insbesondere HV-Fehler verhindert werden bzw. verhindert werden können und/oder ein Starten des Brennstoffzellensystems (überhaupt) möglich ist bzw. ermöglicht wird. Der Begriff „unterschritten“ kann sich in einigen Ausführungsformen auf das unterschreiten eines vorbestimmten Werts, insbesondere für einer Temperatur, eine Prognose für eine Temperatur oder dergleichen, beziehen. Der Begriff „überschritten“ kann sich in einigen Ausführungsformen auf das überschreiten eines vorbestimmten Werts, insbesondere einen Kondensatgehalt, eine (relative) Feuchte, einen Wassergehalt, eine Abkühlgeschwindigkeit oder dergleichen, beziehen.

Ein System und/oder ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere wenigstens eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere ein Brennstoffzellensystem betreiben bzw. überwachen, insbesondere absichern, kann.

In einigen Ausführungsformen weist das System Mittel zum Ermitteln von Zustandsdaten, Mittel zum Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten und Mittel zum Bereitstellen von Sperrluft und/oder Mittel zum Spülen des wenigstens eines Teils des Brennstoffzellensystems, auf.

In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren nur unter Nutzung des hierin beschriebenen Systems, insbesondere eines Druckbehälters und der Mittel zum Erfassen von Zustandsdaten, der Mittel zum Erfassen von Brennstoffzellensystemdaten und der Mittel zum Bereitstellen von Sperrluft oder der Mittel zum Spülen durchgeführt, insbesondere ohne die Nutzung von Systemen, Vorrichtungen, Modulen oder dergleichen, die aktiviert sind bzw. werden, wenn das Brennstoffzellensystem und/oder das Fahrzeug mit Brennstoffzellensystem nicht abgeschaltet, sondern insbesondere gestartet, ist. Mittel zum Bereitstellen von Sperrluft und/oder Mittel zum Spülen beziehen sich in einigen Ausführungsformen auf wenigstens eine Verarbeitungseinheit, insbesondere eine Ventilsteuerung, die dazu eingerichtet ist, das wenigstens eine Ventil zu öffnen und/oder zu schließen, insbesondere wenn ein ermittelter Wert der Zustandsdaten und/oder der Brennstoffzellensystemdaten einen vorbestimmten Wert übersteigt oder einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Die wenigstens eine Verarbeitungseinheit, insbesondere die Ventilsteuerung, ist in einigen Ausführungsformen in das wenigstens eine Ventil integriert oder eine, in Bezug auf das Ventil, externe Verarbeitungseinheit, die insbesondere zum Regeln des wenigstens einen Ventils konfiguriert ist.

Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere computerlesbares und/oder nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. von Anweisungen bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm bzw. mit darauf gespeicherten Anweisungen aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung veranlasst ein Ausführen dieses Programms bzw. dieser Anweisungen durch ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer oder eine Anordnung von mehreren Computern, das System bzw. die Steuerung, insbesondere den bzw. die Computer, dazu, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen, bzw. sind das Programm bzw. die Anweisungen hierzu eingerichtet.

Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert sein. Bevorzugt ist dies ein Datenträger in Form eines optischen Datenträgers oder eines Flashspeichermoduls. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Computerprogramm als solches unabhängig von einer Prozessorplattform gehandelt werden soll, auf der das ein bzw. die mehreren Programme auszuführen sind. In einer anderen Implementierung kann das Computerprogramm als eine Datei auf einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere auf einem Server vorliegen, und über eine Datenverbindung, beispielsweise das Internet oder eine dedizierte Datenverbindung, wie etwa ein proprietäres oder lokales Netzwerk, herunterladbar sein. Zudem kann das Computerprogramm eine Mehrzahl von zusammenwirkenden einzelnen Programmodulen aufweisen. Die Module können insbesondere dazu konfiguriert sein oder jedenfalls so einsetzbar sein, dass sie im Sinne von verteiltem Rechnen (engl. „Distributed computing“) auf verschiedenen Geräten (Computern bzw. Prozessoreinheiten) ausgeführt werden, die geografisch voneinander beabstandet und über ein Datennetzwerk miteinander verbunden sind.

Das System kann entsprechend einen Programmspeicher aufweisen, in dem das Computerprogramm abgelegt ist. Alternativ kann das System auch eingerichtet sein, über eine Kommunikationsverbindung auf ein extern, beispielsweise auf einem oder mehreren Servern oder anderen Datenverarbeitungseinheiten verfügbares Computerprogramm zuzugreifen, insbesondere um mit diesem Daten auszutauschen, die während des Ablaufs des Verfahrens bzw. Computerprogramms Verwendung finden oder Ausgaben des Computerprogramms darstellen.

In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, dass die vorangehend beschriebenen Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder Verfahrensschritte kombiniert und/oder ein Verfahrensschritt in einen anderen Verfahrensschritt integriert wird.

Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe "umfasst", "beinhaltet", "schließt ein", "weist auf", "hat", "mit", oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.

Ferner bezieht sich "oder", sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).

Die Begriffe "ein" oder "eine", wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe "ein anderer" und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.

Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon), wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist zu verstehen, dass eine diesbezügliche Vorrichtung oder Komponente davon bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

Dabei zeigt

Figur 1 schematisch ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Figur 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können insbesondere als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.

Figur 1 zeigt schematisch ein System 1 mit einem Brennstoffzellensystem 5. Das System 1 weist Ventile V1 bis Vn auf, die jeweils mit einem Teil des Brennstoffzellensystems 5 verbunden sind. Ferner weist das System 1 einen Druckbehälter 10 auf, der über Ventile V1 bis Vn mit Teilen des Brennstoffzellensystems 5 verbunden ist, derart, dass die Ventile V1 bis Vn eine Menge an Druckluft aus dem Druckbehälter 10 bereitstellen, insbesondere deren Durchfluss zu einem Teil des Brennstoffzellensystems 5 regeln bzw. dazu ausgelegt sind und/oder eine Menge an Druckluft aus dem Druckbehälter 10 bereitstellen bzw. dazu konfiguriert sind, insbesondere als Sperrluft in einem über das jeweilige Ventil V1 bis Vn angeschlossenen Teil des Brennstoffzellensystems 5. Ventil V1 ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einem Teil des elektrischen Turboladers ETC. Ventil V2 ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einen/einem Teil des Anodenabscheiders AKO. Ventil V3 ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einen/einem Teil der Luftaufbereitungsanlage APU. Ventil V4 ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einen/einem T eil der Brennstoffzellenstapel- Baugruppe (englisch: stack assembly module; SAM). Ventil V5 ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einen/einem anderen Teil der Brennstoffzellenstapel-Baugruppe (SAM). Das System 1 umfasst in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl an Ventilen, wie in Figur 1 durch die Bezeichnung Vn beispielhaft dargestellt. Das Ventil Vn ist in Figur 1 dazu eingerichtet, den wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems 5 zu spülen oder diesem Sperrluft bereitzustellen, hier beispielhaft wenigstens einen/einem Teil der Anodenzuführungseinrichtung AFU. Ferner ist in Figur 1 ein Brennstoffzellen-Interface FCI dargestellt, das insbesondere (in einigen Ausführungsformen) zum Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten verwendet werden kann, insbesondere hierfür konfiguriert ist, insbesondere mit diesem in Datenkommunikation verbunden ist.

Figur 2 zeigt schematisch ein Verfahren 100 zum Absichern eines Brennstoffzellensystems 5 eines Fahrzeugs. Das Verfahren 100 weist ein Abschalten des Brennstoffzellensystems S10 bzw. Ermitteln ob das Brennstoffzellensystem abgeschaltet ist, das Ermitteln von Zustandsdaten S20 und das Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten S30 auf. Dies kann in einigen Ausführungsformen das Ermitteln einer Temperatur S20‘ und/oder das Ermitteln einer relativen Feuchte S30‘ umfassen, was in Figur 2 durch die Strichelung angedeutet ist. Basierend auf den (ermittelten) Zustandsdaten und den (ermittelten) Brennstoffzellensystemdaten wird, sofern ein (vorbestimmter) Wert für die ermittelten Zustandsdaten und/oder die ermittelten Brennstoffzellensystemdaten unterschritten oder überschritten wird, mindestens ein Teil des Brennstoffzellensystems gespült S40, in einigen Ausführungsformen Sperrluft S40‘ in dem wenigstens einen Teil des Brennstoffzellensystems bereitgestellt. Je nach Teil des Brennstoffzellensystems kann gespült und/oder Sperrluft bereitgestellt werden, was in Figur 2 durch die Strichelung von S40‘ beispielhaft dargestellt ist. Ferner kann das Verfahren beliebig oft wiederholt werden, insbesondere solange das Brennstoffzellensystem abgeschaltet ist, hier durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt. Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 System

5 Brennstoffzellensystem

10 Druckbehälter/Druckluftspeicher

Vl bis Vn Ventil

APU Luftaufbereitungsanlage

AFU Anodenzuführungseinrichtung

AKO Anodenabscheiders

CKO Kathodenabscheiders

ETC elektrischer Turbolader

FCI Brennstoffzellen-Interface

SAM Brennstoffzellen-Baugruppe

100 Verfahren

S10 Shutdown

S20 Ermitteln von Zustandsdaten

S20’ Ermitteln einer Temperatur

S30 Ermitteln von Brennstoffzellensystemdaten

S30’ Ermitteln einer relativen Feuchte

S40 Spülen

S40‘ Bereitstellen von Sperrluft.