燃料电池系统的泄漏监控技术方案

技术编号:18466751 阅读:57 留言:0更新日期:2018-07-18 16:24
本发明专利技术涉及一种用于燃料电池系统(200)的泄漏监控的方法(1),其特征在于,泄漏监控装置在燃料电池系统(200)停止运行之前或期间检测测量值M并且在燃料电池系统(200)重新投入运行期间或之后执行所述泄漏监控。

Leakage monitoring of fuel cell system

The present invention relates to a method of leakage monitoring (1) for a fuel cell system (200), which is characterized by a leak monitoring device that detects a measured value M before or during the stop operation of the fuel cell system (200) and executes the leakage monitoring during or after the reinvestment of the fuel cell system (200).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统的泄漏监控
本专利技术涉及根据独立权利要求的用于燃料电池系统的泄漏监控的方法、用于燃料电池系统的监控的装置和具有根据本专利技术的装置的燃料电池系统。
技术介绍
例如在燃料电池系统中使用减压器或压力调节器。在此,压力调节器例如为了将燃料供应到燃料电池堆而在电池堆入口的前面连接与高压系统上,以便将燃料箱压力(该压力视系统而定可以达到350或700巴)(高压减压器输入压力)降低到例如9至13巴(中压,减压器输出压力)的明显较低的电池堆输入压力。减压器,也就是说压力调节器,因而将高压降低到中压水平。在中压侧,在减压器或压力调节器之后安装泄压阀,该泄压阀应在减压器故障的情况下保护中压系统、尤其是燃料电池堆免受危害。电池堆入口前的这种安全措施,即在中压区域中在下游连接泄压阀,是必要的,因为减压器是承受老化效应并且被认为比较可能发生故障的部件。被认为是故障模式的例如有爬行式输出压力提高(在系统关闭情况下存在小的泄漏,没有期望的气体流)以及例如突然的输出压力提高,它们在当前被认为是有关系的。在减压器泄漏小的情况下,通过触发泄压阀来降低减压器输出压力侧、即中压区域内的过高的输出压力。但在此会出现以下缺点:-由于通过泄压阀减少气体流,会有不希望的过程气体或过程流体释放。-此外,泄压阀因频繁触发而老化,并且本身随着时间推移而变得不密封,导致中压侧的永久性小泄漏低。-此外,泄压阀的出发可能被忽视或仅能以视觉方式被感知,例如由于保护盖被从泄压阀上吹开。在此不利的是,在泄压阀触发后和在识别到泄压阀的触发时不发生系统反应或故障存储。因此不可能发生系统反应或在故障存储器中的登记,由于泄压阀安全原因而是被动构件,它不能简单地由控制器或监控器来诊断。因此,作为监控机构而已知的仅是,在燃料电池系统运行期间监控减压器输出压力侧的次级压力。识别到过高的次级压力导致过程气体或过程流体的气体供应关闭。但是,当控制装置关闭时,此监控机构是不起作用的。在应用于车辆中的情况下,特别是在应用于机动车中的情况下,在机动车的停车阶段期间通常是这种情况。在压力调节器不密封或者说泄漏的情况下,这首先导致输入压力(略)下降和次级压力提高。通过触发压力调节器下游的泄压阀,输出压力再次下降,不密封的压力调节器继续引导气体。结果是,压力调节器输出压力侧或减压器输出压力侧的输入压力继续下降,直至其与输出压力、即次级压力一致。此外,系统压力的变化也可能由温度变化引起,例如,当经过运行而变热的车辆停放在较冷的环境中时,或者当冷的车辆仅短时在温暖的环境中运动或者在车辆不运动的情况下车辆周围的环境温度发生改变时。尽管可以燃料电池系统的数分钟关闭过程中监控次级压力,确切地说是在功能上不再会有更多的气体消耗的阶段。然而,如果在此过程中次级压力下降过多,则可以认为燃料电池系统的构件中存在泄漏。但是,该机构识别不到在持续几分钟的关闭过程中还不会引起可识别到的压力降的微小不密封性。
技术实现思路
通过独立的方法权利要求,特别是通过独立方法权利要求的特征部分,本专利技术提出了一种用于燃料电池系统的泄漏监视的方法。此外,根据独立的装置权利要求,本专利技术提出了一种用于监控燃料电池系统的装置,该装置具有控制装置,根据本专利技术的方法存储在该控制装置中并且可以有利地在该控制装置上执行。最后,通过另一并列权利要求本,专利技术提出了一种具有根据本专利技术的装置的燃料电池系统。由从属的方法权利要求、说明书和附图得知本专利技术的其他特征和细节。在此,结合本专利技术方法所描述的特征和细节当然也对根据本专利技术的装置和根据本专利技术的燃料电池系统适用并且反之亦然,从而,关于本专利技术的各个单个方面的公开内容总是可以相互参照。根据本专利技术的用于燃料电池系统的泄漏监控的方法在专利技术实质意义上规定,泄漏监控装置(尤其仅仅)在燃料电池系统停止运行之前或期间检测测量值M并且(尤其仅仅)燃料电池系统重新投入运行期间或之后检测测量值N,将测量值M和N相互比较。因此,在关闭阶段期间不需要泄漏监控,在该阶段中也不存在来自属于燃料电池系统或由燃料电池系统驱动的动力发生器(例如燃料电池系统,内燃机等)的能量。在此例如应将燃料电池系统、储罐系统和/或内燃机理解为根据本专利技术的燃料电池系统,其中,特别是使用至少一个压力调节器用于调节燃料。根据本专利技术的方法的优点在于,泄漏,例如压力调节器不密封,也能或者刚好在系统关闭-没有任何能量消耗–情况下被识别到或者说可运行,即在燃料电池系统停止运行后直至燃料电池系统重新投入运行前的停机阶段中。在此,在系统关闭情况下,也就是说在燃料电池系统停止运行后直至重新投入运行前的阶段中,可以有利地识别出仅由于温度效应而没有压力调节器泄漏或者说不密封引起的泄压阀触发。此外,利用根据本专利技术的方法,能够对中压或高压区域上、即对燃料电池系统的中压或高压系统上的系统不密封进行验证。为了能够针对处于燃料电池系统停止运行和燃料电池系统随后重新投入运行之间的停机阶段执行或跨越泄漏监控,有利地在燃料电池系统停止运行之前在燃料电池系统中进行温度测量和压力测量,其中,此时得到的压力和温度测量值被看作测量值M。在此,压力调节器输出压力侧上的输出压力传感器有利地测量输出压力MP1而输入压力传感器在压力调节器入口侧上测量输入压力HP1(测量值M)。补充地,温度传感器有利地测量燃料电池系统中的系统温度T1(测量值M)或iT2(测量值M),其中,温度传感器可以与输出压力传感器一起例如布置在组合壳体中。优选地,在燃料电池系统的温度测量和压力测量中测量的测量值T1,MP1和HP1有利地被控制装置获知并根据标准温度nT1(例如20℃)归一化,并且作为归一化值nMP1和nHP1存储在控制装置的非易失性存储器中。在此,将测量的压力值MP1和HP1归一化为根据标准温度nT1归一化的值nMP1和nHP有利地导致根据本专利技术的方法和根据本专利技术的装置的识别精度的明显改善。由此避免了由温度效应(例如由冷却系统)引起的不精确性,该不精确性可能导致两位数百分比范围内的压力变化。有利的是,本专利技术的方法规定,在燃料电池系统停止运行之后、在燃料电池系统随后重新投入运行期间重复燃料电池系统的温度测量和压力测量,这意味着,在可能再次存在能量消耗时,此时系统的动力发生器优选再次提供能量。这意味着,在燃料电池系统再次接通后检测在燃料电池系统再次接通时或者说重新投入运行时主导的压力和温度。在此,有利地将在燃料电池系统随后重新投入运行期间测量的温度测量值和压力测量值T2,MP2和HP2(也被称为测量值N)根据与标准温度nT1有偏差的燃料电池系统实际温度iT2归一化为iMP2和iΗΡ2。这意味着,对在重新投入运行时检测到的压力值和温度值T2,MP2和HP2也进行温度校正,即有利地为了避免在燃料电池系统重新投入运行时测量的压力值MP2和HP2的不准确性。实际温度iT2在此应理解为,在系统重新投入运行时占主导的、实际的温度。如果例如归一化值nMP1和nHP1被根据20℃的标准温度nT1校正,则当燃料电池系统在例如5℃的温度重新投入运行时可以避免基于由温度效应引起的压力变化而引起的测量不准确性,其中,在所选的例子中,标准温度nT1与实际温度iT2偏差15℃。因此,偏离标准温度nT1地根据实际温度iT2来归一化压力测量值MP本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.用于燃料电池系统(200)的泄漏监控的方法(1),其特征在于,泄漏监控装置在燃料电池系统(200)停止运行之前或期间检测测量值M并且在燃料电池系统(200)重新投入运行期间或之后检测测量值N,并且将测量值M和N相互比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.23 DE 102015223020.11.用于燃料电池系统(200)的泄漏监控的方法(1),其特征在于,泄漏监控装置在燃料电池系统(200)停止运行之前或期间检测测量值M并且在燃料电池系统(200)重新投入运行期间或之后检测测量值N,并且将测量值M和N相互比较。2.根据权利要求1所述的方法(1),其特征在于,在燃料电池系统(200)停止运行之前,以燃料电池系统(200)中的温度测量和压力测量的形式检测所述测量值M。3.根据权利要求2所述的方法(1),其特征在于,在燃料电池系统(200)的温度测量和压力测量中测得的测量值M包括测量值T1,MP1和HP1,这些测量值被根据标准温度nT1归一化并且被作为归一化的值nMP1和nHP1存储在非易失性存储器(25)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1),其特征在于,在所述燃料电池系统(200)随后重新投入运行时,通过所述燃料电池系统(200)的温度测量和压力测量来检测所述测量值N。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1),其特征在于,在燃料电池系统(200)随后重新投入运行期间测得的测量值N作为温度测量值和压力测量值T2,MP2和HP2被根据燃料电池系统(200)的与标准温度nT1有偏差的实际温度iT2归一化为nMP2和nHP2。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1),其特征在于,将根据燃料电池系统(200)的与标准温度nT1有偏差的实际温度iT2校正后的测量值iMP2和iΗΡ2与存储的测量值nMP1和nHP1进行比较。...

【专利技术属性】
技术研发人员:H·克默尔J·席尔德A·哈特曼
申请(专利权)人:罗伯特·博世有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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