AT527194A1

AT527194A1 - Determination method for determining a minimum cell voltage of fuel cells arranged in a fuel cell stack of a fuel cell system

Info

Publication number: AT527194A1
Application number: ATA50314/2023A
Authority: AT
Inventors: Rammer Georg
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2023-04-26
Filing date: 2023-04-26
Publication date: 2024-11-15
Also published as: WO2024221031A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bestimmungsverfahren für eine Bestim- mung einer minimalen Zellspannung (ZV-MIN) von in einem Brennstoffzellen- stapel (110) eines Brennstoffzellensystems (100) angeordneten Brennstoffzel- len (112), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: ‐ Bestimmten von Kanal-Spannungen (KV) für wenigstens zwei Messka- näle (MK) mit je wenigstens zwei in Serie vermessenen Brennstoffzel- len (112), ‐ Ermitteln der Kanal-Mittelwerte (KM) für die bestimmten Kanal- Spannungen (KV) für jeden Messkanal (MK), ‐ Ermitteln einer geschätzten Maximal-Zellspannung (ZV-MAX), ‐ Ermitteln einer geschätzten Minimal-Zellspannung (ZV-MIN) für jeden Messkanal (MK) auf Basis der ermittelten Kanal-Spannungen (KV) und der ermittelten Maximal-Zellspannung (ZV-MAX), ‐ Ausgeben der geschätzten Minimal-Zellspannung (ZV-MIN) als Ausga- be-Minimalspannung (AV-MIN) des jeweiligen Messkanals (MK).The present invention relates to a determination method for determining a minimum cell voltage (ZV-MIN) of fuel cells (112) arranged in a fuel cell stack (110) of a fuel cell system (100), characterized by the following steps: ‐ Determining channel voltages (KV) for at least two measuring channels (MK) each with at least two fuel cells (112) measured in series, ‐ Determining the channel mean values (KM) for the determined channel voltages (KV) for each measuring channel (MK), ‐ Determining an estimated maximum cell voltage (ZV-MAX), ‐ Determining an estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) for each measuring channel (MK) on the basis of the determined channel voltages (KV) and the determined maximum cell voltage (ZV-MAX), ‐ Outputting the estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) as Output minimum voltage (AV-MIN) of the respective measuring channel (MK).

Description

Bestimmungsverfahren für eine Bestimmung einer minimalen Zellspannung von in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems angeordneten Brennstoffzellen Determination method for determining a minimum cell voltage of fuel cells arranged in a fuel cell stack of a fuel cell system

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bestimmungsverfahren für eine Bestimmung einer minimalen Zellspannung von in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems angeordneten Brennstoffzellen, eine Bestimmungsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Bestimmungsverfahrens, ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Bestimmungsverfahrens sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Bestimmungsvorrichtung. The present invention relates to a determination method for determining a minimum cell voltage of fuel cells arranged in a fuel cell stack of a fuel cell system, a determination device for carrying out such a determination method, a computer program product for carrying out such a determination method and a fuel cell system with such a determination device.

Es ist bekannt, dass in Brennstoffzellensystemen die Kenntnis über die Zellspannung der einzelnen Brennstoffzellen für eine stabile Kontrolle des Brennstoffzellensystems wichtig ist. Insbesondere soll durch Kontrolleingriffe verhindert werden, dass die Zellspannung der einzelnen Brennstoffzellen einen vordefinierten Korridor verlässt. Zu hohe Zellspannungen der Brennstoffzellen, insbesondere jedoch zu niedrige Zellspannungen der Brennstoffzellen, können zu starken Alterungsvorgängen und insbesondere sogar zu irreversiblen Schädigungen führen. Es kann sogar vorkommen, dass je nach Betriebssituation einzelne Brennstoffzellen eine Umkehrung der Zellspannung erfahren, sodass eine negative Auswirkung auf weitere Komponenten innerhalb dieser Brennstoffzelle zu erwarten ist. It is known that in fuel cell systems, knowledge of the cell voltage of the individual fuel cells is important for stable control of the fuel cell system. In particular, control interventions should prevent the cell voltage of the individual fuel cells from leaving a predefined corridor. Cell voltages of the fuel cells that are too high, but especially cell voltages of the fuel cells that are too low, can lead to severe aging processes and, in particular, even to irreversible damage. Depending on the operating situation, it can even happen that individual fuel cells experience a reversal of the cell voltage, so that a negative effect on other components within this fuel cell is to be expected.

Bekannte Bestimmungsverfahren müssen daher die Zellspannungen der Brennstoffzellen erfassen, um entsprechend Reaktionen durch Kontrolleingriffe zielgerichtet ausführen zu können. Eine Möglichkeit ist es dabei, dass eine Überwachung aller Brennstoffzellen im Einzelnen durchgeführt wird. Konstruktiv führt dies dazu, dass für jede einzelne Brennstoffzelle auch tatsächlich konstruktiv ein spezifischer Zellspannungssensor vorgesehen werden muss. Dies führt dazu, dass eine exakte Kenntnis über alle Zellspannungen aller Brennstoffzellen vorliegt. Jedoch muss ein sehr hoher Aufwand betrieben werden, um die Zellspannungen tatsächlich vor Ort an jeder Brennstoffzelle messen zu können. Nicht zuletzt ist neben dem hohen Kostenaufwand, der Vielzahl der Spannungssensoren auch der Verkabelungsaufwand wesentlich, da jeder einzelne Brennstoffzellensensor zur Erfassung der jeweiligen Zellspannung mit einer Auswerteinheit kabelgebunden verbunden werden muss. Known determination methods must therefore record the cell voltages of the fuel cells in order to be able to carry out appropriate reactions in a targeted manner through control interventions. One possibility is to monitor all fuel cells individually. In terms of design, this means that a specific cell voltage sensor actually has to be provided for each individual fuel cell. This means that there is precise knowledge of all cell voltages of all fuel cells. However, a great deal of effort must be made to actually be able to measure the cell voltages on site at each fuel cell. Last but not least, in addition to the high cost of the large number of voltage sensors, the cabling effort is also significant, since each individual fuel cell sensor has to be connected to an evaluation unit by cable in order to record the respective cell voltage.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass für die Erfassung jeder einzelnen Zellspannung aller Brennstoffzellen ein sehr hoher konstruktiver Aufwand betrieben werden muss. Bei einer Reduktion dieses konstruktiven Aufwandes wird ein Messfehler in Kauf genommen, welcher insbesondere dann relevant ist, wenn bei einer Brennstoffzellengruppe in einem Messkanal eine einzige Brennstoffzelle einen sehr niedrigen Wert annimmt. Dann kann, insbesondere bei einer größeren Anzahl von Brennstoffzellen in diesem Messkanal, der Mittelwert bei der Auswertung deutlich höher liegen, als die reale minimale Zellspannung in diesem Messkanal. Dies führt also zu einem falsch-negativen Ergebnis und kann dementsprechend nicht zu der in der Realität eigentlich benötigten Gegenregelung durch einen Kontrolleingriff führen. Es besteht also das Risiko, dass bei dieser bekannten Kontrollweise eine sehr niedrige Zellspannung durch die Auswertung übersehen wird und ein falschnegatives Ergebnis der Kontrolle des Brennstoffzellensystems zugrunde gelegt wird. The disadvantage of the known solutions is that a very high level of design effort is required to record each individual cell voltage of all fuel cells. If this design effort is reduced, a measurement error is accepted, which is particularly relevant if, in a fuel cell group in a measuring channel, a single fuel cell assumes a very low value. Then, especially with a large number of fuel cells in this measuring channel, the mean value in the evaluation can be significantly higher than the actual minimum cell voltage in this measuring channel. This leads to a false negative result and cannot therefore lead to the counter-regulation actually required in reality through a control intervention. There is therefore a risk that with this known control method, a very low cell voltage is overlooked by the evaluation and a false negative result is used as the basis for the control of the fuel cell system.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine stabile Überwachung der einzelnen Zellspannungen zu ermöglichen. It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to enable stable monitoring of the individual cell voltages in a cost-effective and simple manner.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Bestimmungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Bestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere The above object is achieved by a determination method having the features of claim 1, a determination device having the features of claim 7, a computer program product having the features of claim 9 and a fuel cell system having the features of claim 10. Further

Ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren dient einer Bestimmung einer minimalen Zellspannung von in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems angeordneten Brennstoffzellen. Ein solches Bestimmungsverfahren zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: A determination method according to the invention is used to determine a minimum cell voltage of fuel cells arranged in a fuel cell stack of a fuel cell system. Such a determination method is characterized by the following steps:

- Bestimmen von Kanal-Spannungen für wenigstens zwei Messkanäle mit je wenigstens zwei in Serie vermessenen Brennstoffzellen, - Determining channel voltages for at least two measuring channels with at least two fuel cells measured in series,

- Ermitteln der Kanal-Mittelwerte für die bestimmte Kanal-Spannungen für jeden Messkanal, - Determining the channel averages for the specific channel voltages for each measuring channel,

- Ermitteln einer geschätzten Maximal-Zeillspannung, - Determining an estimated maximum cell voltage,

- Ermitteln einer geschätzten Minimal-Zellspannung für jeden Messkanal auf Basis der ermittelten Kanal-Spannungen und der ermittelten MaximalZellspannung, - Determining an estimated minimum cell voltage for each measuring channel based on the determined channel voltages and the determined maximum cell voltage,

- Ausgeben der geschätzten Minimal-Zeillspannung als AusgabeMinimalspannung des jeweiligen Messkanals. - Output the estimated minimum cell voltage as the output minimum voltage of the respective measuring channel.

Ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren basiert darauf, die Komplexität eines Brennstoffzellensystems zu reduzieren. Es muss daher mit einer geringeren Anzahl an Spannungszensoren auskommen als die Anzahl der Brennstoffzellen im Brennstoffzellenstapel. Einzelne Brennstoffzellen sind daher für die Messung zu Gruppen zusammengefasst, welche in einem Messkanal zusammen seriell vermessen werden. Im nachfolgend erläuterten einfachen Beispiel wird von einer Gruppe von zwei Brennstoffzellen pro Messkanal ausgegangen. A determination method according to the invention is based on reducing the complexity of a fuel cell system. It must therefore manage with a smaller number of voltage censors than the number of fuel cells in the fuel cell stack. Individual fuel cells are therefore grouped together for the measurement, which are measured together in series in a measuring channel. The simple example explained below assumes a group of two fuel cells per measuring channel.

Günstig kann es auch sein, wenn beim erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahren It may also be advantageous if the determination method according to the invention

eine Minimalspannung eines gesamten Brennstoffzellenstapels oder von einer Regi-a minimum voltage of an entire fuel cell stack or of a region

on eines Brennstoffzellenstapels ausgegeben wird. Dies kann zusätzlich oder anstatt of a fuel cell stack. This can be in addition to or instead of

der Ausgabe der Minimalspannung des jeweiligen Messkanals erfolgen. the output of the minimum voltage of the respective measuring channel.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Bestimmungsverfahren zur Bestimmung einer minimalen Zellspannung von in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems angeordneten Brennstoffzellen und/oder von mehreren Brennstoffzellen wie einer Region eines Brennstoffzellenstapels verwendet werden. In principle, the determination method according to the invention can be used to determine a minimum cell voltage of fuel cells arranged in a fuel cell stack of a fuel cell system and/or of several fuel cells such as a region of a fuel cell stack.

In einem ersten Schritt wird demnach, wie in den bekannten Lösungen, die KanalSpannung aller Messkanäle erfasst. Diese ist durch die serielle Vermessung gleich der Summe der einzelnen Zellspannungen aller Brennstoffzellen in dem jeweiligen Messkanal. Ebenfalls gemäß den bekannten Vorgängen wird anschließend der Kanal-Mittelwert für alle Messkanäle ermittelt. Während jedoch nun bei bekannten Lösungen dieser Kanal-Mittelwert den weiteren Regelungsvorgängen zugrunde gelegt worden ist, geht ein erfindungsgemäßes Verfahren weiter, um die Genauigkeit zu verbessern und insbesondere die Wahrscheinlichkeit von falsch-negativen Ergebnissen deutlich zu reduzieren. In a first step, as in the known solutions, the channel voltage of all measuring channels is recorded. Due to the serial measurement, this is equal to the sum of the individual cell voltages of all fuel cells in the respective measuring channel. The channel mean value for all measuring channels is then determined, also in accordance with the known processes. However, while in known solutions this channel mean value is used as the basis for the further control processes, a method according to the invention goes further in order to improve the accuracy and in particular to significantly reduce the probability of false negative results.

Unter einer Brennstoffzelle wird im Rahmen der Erfindung die tatsächliche Einzelzelle verstanden. Ein Brennstoffzellenstapel umfasst mehrere, beispielsweise 100 bis 400 Brennstoffzellen. In the context of the invention, a fuel cell is understood to mean the actual individual cell. A fuel cell stack comprises several, for example 100 to 400 fuel cells.

Hierfür verwendet ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem ersten weiteren Schritt eine Ermittlung einer geschätzten Maximal-Zellspannung. Dabei ist es grundsätzlich unerheblich, was die Basis für diese geschätzte Maximal-Zellspannung ist. Als Beispiel sind mathematische Lösungen, tabellarische Vorgaben oder die später noch näher erläuterten Schätzverfahren möglich. Auch ist es unerheblich, ob eine Maximal-Zellspannung für alle Messkanäle oder aber spezifische MaximalZellspannungen für jeden Messkanal vorgegeben werden. Nachdem eine oder mehrere Maximal-Zeillspannung ermittelt worden sind, wird auf Basis dieser MaximalZellspannungen und zusammen mit den Kanal-Spannungen für jeden Messkanal eine geschätzte Minimal-Zellspannung bestimmt. Erfindungsgemäß wird unter der geschätzten Maximal-Zellspannung insbesondere eine geschätzte mittlere Spannung im Kanal verstanden. Somit ist die geschätzte Maximal-Zellspannung beispielsweise bei zwei Zellen pro Kanal ein tatsächliches Maximum. Bei drei Zellen pro Kanal ent-For this purpose, a method according to the invention uses a determination of an estimated maximum cell voltage in a first further step. In principle, it is irrelevant what the basis for this estimated maximum cell voltage is. Examples include mathematical solutions, tabular specifications or the estimation methods explained in more detail later. It is also irrelevant whether a maximum cell voltage is specified for all measuring channels or specific maximum cell voltages for each measuring channel. After one or more maximum cell voltages have been determined, an estimated minimum cell voltage is determined on the basis of these maximum cell voltages and together with the channel voltages for each measuring channel. According to the invention, the estimated maximum cell voltage is understood to mean in particular an estimated average voltage in the channel. Thus, the estimated maximum cell voltage is an actual maximum for two cells per channel, for example. For three cells per channel,

Im einfachsten Fall erfolgt dies dadurch, dass bei jedem Messkanal von der KanalSpannung die geschätzten Maximal-Zellspannungen abgezogen werden. Beispielsweise kann es sein, dass in einem Messkanal zwei Brennstoffzellen angeordnet sind. In einem solchen Fall würde die geschätzte Maximal-Zellspannung von der aus der Summe ausgebildeten Kanal-Spannung dieses Messkanals abgezogen werden. Damit ergibt sich eine geschätzte minimale Zellspannung, die deutlich geringer als der Kanal-Mittelwert dieses Messkanals ist. Mit anderen Worten wird nun durch das Abschätzen einer maximalen Zellspannung eine minimale geschätzte Zellspannung durch eine indirekte Bestimmung ermittelbar, welche deutlich näher an der realen minimalen Zellspannung liegt. In the simplest case, this is done by subtracting the estimated maximum cell voltages from the channel voltage for each measuring channel. For example, two fuel cells may be arranged in one measuring channel. In such a case, the estimated maximum cell voltage would be subtracted from the channel voltage of this measuring channel, which is formed from the sum. This results in an estimated minimum cell voltage that is significantly lower than the channel mean value of this measuring channel. In other words, by estimating a maximum cell voltage, a minimum estimated cell voltage can be determined by an indirect determination, which is significantly closer to the real minimum cell voltage.

Dies kann jedoch dazu führen, dass sogenannte falsch-positive Messergebnisse erzeugt werden, also sich minimale Zellspannungen ergeben, welche unterhalb der realen minimalen Zellspannung liegen. Da jedoch ein erfolgender Kontrolleingriff in einer falsch-positiven Ergebnissituation weniger negative Auswirkungen auf das Brennstoffzellensystem hat als ein unterbleibender Kontrolleingriff bei einer falschnegativen Aussage, ist es für die Stabilität und die Alterungssituation des Brennstoffzellensystems ein entscheidender Vorteil die falsch-negativen Ergebnisse zu reduzieren und dabei mehr falsch-positive Ergebnisse in Kauf zu nehmen. However, this can lead to so-called false-positive measurement results being generated, i.e. minimum cell voltages that are below the actual minimum cell voltage. However, since a control intervention in a false-positive result situation has less negative effects on the fuel cell system than a lack of control intervention in the case of a false-negative result, it is a decisive advantage for the stability and aging situation of the fuel cell system to reduce the false-negative results and accept more false-positive results.

Erfindungsgemäß wird nun abschließend die geschätzte Minimal-Zellspannung als Ausgabe-Minimalspannung ausgegeben für den jeweiligen Messkanal und/oder für den gesamten Brennstoffzellenstapel. Diese Ausgabe der Minimal-Zellspannung liegt dabei nun im Vergleich zu dem bekannten, Mittelwert-basierten Verfahren deutlich näher an der realen Minimal-Zellspannung der Zellen in dem jeweiligen Messkanal, sodass auf dieser Basis ein gezielterer Kontrolleingriff in die Kontrolle des Brennstoffzellensystems möglich wird. According to the invention, the estimated minimum cell voltage is then finally output as the output minimum voltage for the respective measuring channel and/or for the entire fuel cell stack. In comparison to the known, mean-based method, this output of the minimum cell voltage is now significantly closer to the real minimum cell voltage of the cells in the respective measuring channel, so that on this basis a more targeted control intervention in the control of the fuel cell system is possible.

Trotz der seriellen Messung und der reduzierten Komplexität durch die geringere Anzahl an Spannungssensoren wird eine höhere Genauigkeit möglich und damit insbesondere die Stabilität im Betrieb des Brennstoffzellensystems deutlich verbessert. Es Despite the serial measurement and the reduced complexity due to the smaller number of voltage sensors, a higher accuracy is possible and thus the stability in the operation of the fuel cell system is significantly improved.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahren eine aktuelle Betriebssituation des Brennstoffzellensystems bestimmt wird und der Schritt des Ermittelns der geschätzten Maximal-Zellspannung in Abhängigkeit der aktuellen Betriebssituation ein für die Betriebssituation spezifisches Schätzverfahren verwendet wird. Insbesondere ist bei Brennstoffzellensystemen von Startvorgängen einerseits und regulärem Betrieb andererseits auszugehen. Wird ein Brennstoffzellensystem gestartet, so dauert es eine gewisse Zeit, bis alle Kanäle und insbesondere alle Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel mit den entsprechenden gasförmigen Medien geflutet sind. Während dieses Startvorgangs, durchlaufen die einzelnen Brennstoffzellen kaskadenweise unterschiedliche Füllzustände mit den einzelnen gasförmigen Medien. Dies führt dazu, dass während des Startvorgangs von deutlich größeren Schwankungen ausgegangen werden kann, insbesondere eine größere Anzahl von Brennstoffzellen mit niedrigen Spannungswerten zu erwarten ist. Auch ist davon auszugehen, dass innerhalb der einzelnen Messkanäle relativ große Schwankungen zwischen den einzelnen Zellspannungen vorkommen können, sodass bei einer spezifischen Schätzmethodik für diese Startsituation auf diese spezifischen erwartbaren großen Unterschiede eingegangen werden kann. Im Unterschied dazu ist bei einem regulären Betrieb des Brennstoffzellensystems davon auszugehen, dass nur zufallsbedingt einzelne Brennstoffzellen unabhängig von der Kaskadierung während eines Startvorgangs eine niedrigere Zellspannung aufweisen können. Dabei ist insbesondere nicht vorhersagbar, wie viele Brennstoffzellen und zu welchem Zeitpunkt diese Brennstoffzellen einen niedrigen Spannungswert aufweisen können. Mit anderen Worten ist im regulären und stabilen Betrieb des Brennstoffzellensystems von geringeren und nur zufallsbedingten Abweichungen auszugehen, sodass hier entsprechend eine andere Schätzmethode Vorteile mit sich bringen kann. Später werden zwei unterschiedliche Schätzmethoden, insbesondere für den Startvorgang und für den regulären Betrieb, noch näher erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch weitere Unterscheidungen hinsichtlich der Schätzverfahren, insbesondere sogar tabellarische oder rein mathematische It can be advantageous if a current operating situation of the fuel cell system is determined in a determination method according to the invention and the step of determining the estimated maximum cell voltage depending on the current operating situation uses an estimation method specific to the operating situation. In particular, fuel cell systems are based on start-up processes on the one hand and regular operation on the other. When a fuel cell system is started, it takes a certain amount of time until all channels and in particular all fuel cells in a fuel cell stack are flooded with the corresponding gaseous media. During this start-up process, the individual fuel cells cascade through different filling states with the individual gaseous media. This means that significantly greater fluctuations can be expected during the start-up process, in particular a larger number of fuel cells with low voltage values can be expected. It can also be assumed that relatively large fluctuations between the individual cell voltages can occur within the individual measuring channels, so that these specific, expected large differences can be taken into account with a specific estimation method for this start-up situation. In contrast, during regular operation of the fuel cell system, it can be assumed that individual fuel cells can only have a lower cell voltage during a start-up process by chance, regardless of the cascading. In particular, it is not possible to predict how many fuel cells and at what point in time these fuel cells can have a low voltage value. In other words, during regular and stable operation of the fuel cell system, smaller and only random deviations can be assumed, so that a different estimation method can bring advantages here. Two different estimation methods, in particular for the start-up process and for regular operation, will be explained in more detail later. However, it should be noted that other distinctions can of course also be made with regard to the estimation methods, in particular even tabular or purely mathematical ones.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahren für den Schritt des Ermittelns der geschätzten Maximal-Zellspannung als Schätzverfahren wenigstens einer der ermittelten Kanal-Mittelwerte verwendet wird, insbesondere mit den folgenden Vorgaben: Further advantages can be achieved if, in a determination method according to the invention, at least one of the determined channel mean values is used as an estimation method for the step of determining the estimated maximum cell voltage, in particular with the following specifications:

- Verwendung des zweit-niedrigsten Kanal-Mittelwertes als geschätzte Maximal-Zellspannung, - Using the second lowest channel average as estimated maximum cell voltage,

- Verwenden eines Gesamt-Mittelwertes aller Kanal-Mittelwerte als geschätzte Maximal-Zellspannung, insbesondere in gewichteter Weise, - Using an overall average of all channel averages as an estimated maximum cell voltage, in particular in a weighted manner,

- Verwenden eines Mehrfach-Mittelwertes mehrerer Kanal-Mittelwerte als geschätzte Maximal-Zellspannung, insbesondere in gewichteter Weise. - Using a multiple average of several channel averages as an estimated maximum cell voltage, especially in a weighted manner.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch unterschiedliche Kombinationen von unterschiedlichen Kanal-Mittelwerten eingesetzt werden, um den Schätzvorgang zur Verfügung zu stellen. Bei dieser Ausführungsform werden Kanal-Mittelwerte verwendet, um direkt oder aber in Bearbeitung bei der Erstellung eines Gesamt-Mittelwertes oder eines Mehrfach-Mittelwertes direkt als Maximal-Zellspannung gesetzt zu werden. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen hierfür den zweit-niedrigsten KanalMittelwert zu verwenden, um eine gute Kombination aus einer Reduktion der falschnegativen Ergebnisse zu erzielen, gleichzeitig jedoch insbesondere im Startvorgang eines Brennstoffzellensystems nicht zu viele falsch-positive Ergebnisse in Kauf nehmen zu müssen. Bei dieser Ausführungsform des Schätzverfahrens kann insbesondere eine Anwendung in einer instabilen Betriebssituation des Brennstoffzellensystems, beispielsweise während eines Startvorgangs, Vorteile mit sich bringen. The above list is not exhaustive. Of course, different combinations of different channel averages can also be used to provide the estimation process. In this embodiment, channel averages are used to be set directly as the maximum cell voltage, or in processing when creating an overall average or a multiple average. It has proven particularly advantageous to use the second lowest channel average for this purpose in order to achieve a good combination of a reduction in false negative results, but at the same time not having to accept too many false positive results, particularly during the start-up process of a fuel cell system. In this embodiment of the estimation method, application in an unstable operating situation of the fuel cell system, for example during a start-up process, can bring advantages in particular.

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, wenn bei einem Bestimmungsverfahren für den Schritt des Ermittelns der geschätzten Maximal-Zellspannung als Schätzverfah-Additionally or alternatively, it is possible, if in a determination method for the step of determining the estimated maximum cell voltage as an estimation method

Grundsätzlich kann es auch vorteilhaft sein, wenn für den Schritt des Ermittelns der geschätzten Maximal-Zeillspannung ein neuronales Netz verwendet wird. In principle, it can also be advantageous if a neural network is used for the step of determining the estimated maximum cell voltage.

Bei einem Bestimmungsverfahren gemäß dem voranstehenden Absatz kann es Vorteile mit sich bringen, wenn für die statistische Verteilung eine Standardabweichung vom jeweiligen Kanal-Mittelwert verwendet wird. Insbesondere kann hier der Faktor der Standardabweichung eingesetzt werden. Bei vielfachen Versuchen hat es sich gezeigt, dass bei der Anwendung eines Faktors auf die Standardabweichung die Werte von circa 0,65 und circa 2,0 besonders große Vorteile mit sich bringen. Insbesondere bei diesen beiden Werten hat sich ein optimales Verhältnis eingestellt zwischen einer massiven Reduktion der unerwünschten falsch-negativen Ausgaben für die minimale Zellspannung und einer akzeptablen Erhöhung der falsch-positiven Ausgaben für die minimale Zellspannung. In a determination method according to the previous paragraph, it can be advantageous if a standard deviation from the respective channel mean is used for the statistical distribution. In particular, the standard deviation factor can be used here. Numerous tests have shown that when a factor is applied to the standard deviation, values of around 0.65 and around 2.0 bring particularly great advantages. In particular, these two values have an optimal ratio between a massive reduction in the undesirable false-negative outputs for the minimum cell voltage and an acceptable increase in the false-positive outputs for the minimum cell voltage.

Darüber hinaus kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahren für das Ermitteln der geschätzten Minimal-Zellspannung wenigstens ein Messkanal, welcher insbesondere den niedrigsten Kanal-Mittelwert In addition, it can be advantageous if, in a determination method according to the invention for determining the estimated minimum cell voltage, at least one measuring channel, which in particular has the lowest channel mean value

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Bestimmungsvorrichtung für eine Bestimmung einer minimalen Zellspannung von einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems mit darin angeordneten Brennstoffzellen. Eine solche Bestimmungsvorrichtung weist ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen von Kanal-Spannungen für wenigstens zwei Messkanäle mit jeweils zwei in Serie vermessenen Brennstoffzellen auf. Weiter ist ein Ermittlungsmodul zum Ermitteln der KanalMittelwerte für die bestimmten Kanal-Spannungen für jeden Messkanal vorgesehen. Mit Hilfe eines Maximal-Schätzmoduls erfolgt eine Ermittlung einer geschätzten Maximal-Zellspannung. Mit Hilfe eines Minimal-Schätzmoduls erfolgt das Ermitteln einer geschätzten Minimal-Zellspannung für jeden Messkanal auf Basis der ermittelten Kanal-Spannungen und der ermittelten Maximal-Zellspannung. Über ein Ausgabemodul kann die geschätzte Minimal-Zellspannung als Ausgabe-Minimalspannung ausgegeben werden für den jeweiligen Messkanal. Das Bestimmungsmodul, das Ermittlungsmodul, das Maximal-Schätzmodul, das Minimal-Schätzmodul und/oder das Ausgabemodul sind dabei insbesondere für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahrens ausgebildet. Damit bringt eine erfindungsgemäße Bestimmungsvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren erläutert worden sind. The present invention also relates to a determination device for determining a minimum cell voltage of a fuel cell stack of a fuel cell system with fuel cells arranged therein. Such a determination device has a determination module for determining channel voltages for at least two measuring channels, each with two fuel cells measured in series. A determination module is also provided for determining the channel mean values for the determined channel voltages for each measuring channel. An estimated maximum cell voltage is determined using a maximum estimation module. An estimated minimum cell voltage is determined for each measuring channel using a minimum estimation module on the basis of the determined channel voltages and the determined maximum cell voltage. The estimated minimum cell voltage can be output as an output minimum voltage for the respective measuring channel via an output module. The determination module, the determination module, the maximum estimation module, the minimum estimation module and/or the output module are designed in particular for carrying out a determination method according to the invention. Thus, a determination device according to the invention brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a determination method according to the invention.

Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, welche bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte eines erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahrens durchzuführen. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren erläutert worden sind. Furthermore, the present invention relates to a computer program product having instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of a determination method according to the invention. A computer program product according to the invention therefore also brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a determination method according to the invention.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem zur Erzeugung von elektrischem Strom. Ein solches Brennstoffzellensystem weist einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt auf, wobei eine Vielzahl von Brennstoffzellen stapelförmig im Brennstoffzellenstapel angeordnet ist. Der Anodenabschnitt weist einen Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas und einen Anodenabführabschnitt zum Abführen von Anodenabgas auf. In ähnlicher Weise ist der Kathodenabschnitt mit einem Kathodenzuführabschnitt zum Zuführen von Kathodenzuführgas und mit einem Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas ausgestattet. Für wenigstens eine Gruppe von wenigstens zwei Brennstoffzellen ist ein Spannungssensor vorgesehen für eine serielle Messung der Kanal-Spannung für den Messkanal für diese Gruppe. Ein solches Brennstoffzellensystem zeichnet sich dadurch aus, dass eine erfindungsgemäße Bestimmungsvorrichtung vorgesehen ist. Damit bringt auch ein solches Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich und mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren sowie mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Bestimmungsvorrichtung erläutert worden sind. The present invention also relates to a fuel cell system for generating electrical current. Such a fuel cell system has a fuel cell stack with an anode section and a cathode section, with a plurality of fuel cells arranged in a stack in the fuel cell stack. The anode section has an anode feed section for feeding anode feed gas and an anode discharge section for discharging anode exhaust gas. Similarly, the cathode section is equipped with a cathode feed section for feeding cathode feed gas and a cathode discharge section for discharging cathode exhaust gas. For at least one group of at least two fuel cells, a voltage sensor is provided for serial measurement of the channel voltage for the measuring channel for this group. Such a fuel cell system is characterized in that a determination device according to the invention is provided. Such a fuel cell system therefore also brings with it the same advantages as have been explained in detail and with reference to a determination method according to the invention and with reference to a determination device according to the invention.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem Spannungssensoren für wenigstens zwei Gruppen von wenigstens zwei Brennstoff-It is further advantageous if, in a fuel cell system according to the invention, voltage sensors are provided for at least two groups of at least two fuel

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schema-Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically

tisch: table:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, Fig. 1 shows an embodiment of a fuel cell system according to the invention,

Fig. 2 eine mögliche Anordnung der Spannungssensoren, Fig. 2 a possible arrangement of the voltage sensors,

Fig. 3 eine weitere mögliche Anordnung der Spannungssensoren, Fig. 3 another possible arrangement of the voltage sensors,

Fig. 4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung, Fig. 4 shows an embodiment of a determination device according to the invention,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung, Fig. 5 shows a further embodiment of a determination device according to the invention,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung, Fig. 6 shows another embodiment of a determination device according to the invention,

Fig. 7 die Ausführungsform der Figur 6 in anderem Schaltzustand. Fig. 7 shows the embodiment of Figure 6 in a different switching state.

In Figur 1 ist schematisch ein Brennstoffzellensystem 100 dargestellt. Dieses Brennstoffzellensystem 100 ist mit einem Brennstoffzellenstapel 110 ausgestattet, welcher schematisch in einen Anodenabschnitt 120 und in einen Kathodenabschnitt 130 aufgeteilt werden kann. Über einen Anodenzuführabschnitt 122 wird Anodenzuführgas AZG dem Anodenabschnitt 120 zugeführt. Bei dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 entstehendes Anodenabgas AAG wird aus dem Anodenabschnitt 120 über den Anodenabgasabschnitt 124 abgeführt. In ähnlicher Weise wird Kathodenzuführgas KZG über den Kathodenzuführabschnitt 132 dem Kathodenabschnitt 130 zugeführt. Das ebenfalls während dem Betrieb entstehende Kathodenabgas KAG wird in gleicher Weise über den Kathodenabführabschnitt 134 aus dem Kathodenabschnitt Figure 1 shows a schematic diagram of a fuel cell system 100. This fuel cell system 100 is equipped with a fuel cell stack 110, which can be schematically divided into an anode section 120 and a cathode section 130. Anode supply gas AZG is supplied to the anode section 120 via an anode supply section 122. Anode exhaust gas AAG produced during operation of the fuel cell system 100 is discharged from the anode section 120 via the anode exhaust gas section 124. In a similar manner, cathode supply gas KZG is supplied to the cathode section 130 via the cathode supply section 132. The cathode exhaust gas KAG, which is also produced during operation, is discharged in the same way from the cathode section 120 via the cathode discharge section 134.

130 herausgefördert. Nicht näher dargestellt sind weitere Komponenten wie Rezirku-130. Other components such as recirculation

lationsabschnitte, Kühlvorrichtungen, Kondensationsvorrichtungen, Wärmetauscher lation sections, cooling devices, condensation devices, heat exchangers

oder Ähnliches. Entscheidend ist jedoch, dass eine Bestimmungsvorrichtung 10 vor-or similar. However, it is crucial that a determination device 10 is provided

gesehen ist, um eine Bestimmung einzelner Zellspannungen innerhalb des Brenn-to determine individual cell voltages within the combustion chamber.

stoffzellenstapels 110 zu ermöglichen. fabric cell stack 110.

Die Figur 2 zeigt einen schematischen Teilabschnitt eines Brennstoffzellenstapels 110. Hier sind schematisch acht übereinander gestapelte einzelne Brennstoffzellen 112 dargestellt. Jede diese Brennstoffzellen 112 weist zwei elektrische Anschlüsse auf, über welche am Stromanschluss gewährleistet werden kann. Bei der Ausführungsform der Figur 2 sind nun immer zwei miteinander benachbarte Brennstoffzellen 112 über einen gemeinsamen Spannungssensor 140 verbunden, sodass für diese Gruppe aus jeweils zwei Brennstoffzellen 112 eine gemeinsame Kanal-Spannung KV abgegriffen werden kann. Selbstverständlich können auch unterschiedliche Anzahlen innerhalb der Gruppe für jeden Messkanal MK vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform sind immer zwei Brennstoffzellen 112 für jeden Messkanal MK mit einem gemeinsamen Spannungssensor 140 ausgestattet. Dies dient der besseren Durchführung und Vergleichbarkeit eines Bestimmungsverfahrens. Insbesondere ist noch darauf hinzuweisen, dass auch die Spannungssensoren 140 vorzugsweise eine ähnliche oder sogar identische Ausbildung aufweisen. Figure 2 shows a schematic section of a fuel cell stack 110. Eight individual fuel cells 112 stacked on top of one another are shown schematically here. Each of these fuel cells 112 has two electrical connections, via which the power connection can be ensured. In the embodiment of Figure 2, two adjacent fuel cells 112 are always connected via a common voltage sensor 140, so that a common channel voltage KV can be tapped for this group of two fuel cells 112. Of course, different numbers within the group can also be provided for each measuring channel MK. In this embodiment, two fuel cells 112 for each measuring channel MK are always equipped with a common voltage sensor 140. This serves to better implement and comparability of a determination method. In particular, it should be noted that the voltage sensors 140 also preferably have a similar or even identical design.

Die Figur 3 zeigt eine alternative Lösung zur Ausführungsform der Figur 2. Diese unterscheidet sich dadurch, dass immer drei Brennstoffzellen 112 zu einer Gruppe zusammengefasst sind und damit einen Messkanal MK mit einem einzigen gemeinsamen Spannungssensor 140 ausbilden. Im Vergleich zur Ausführungsform der Figur 2 wird es damit möglich den gesamten Brennstoffzellenstapel 110 mit noch weniger Spannungssensoren 140 zu versehen und damit die Kosten und die Komplexität zu Figure 3 shows an alternative solution to the embodiment of Figure 2. This differs in that three fuel cells 112 are always grouped together and thus form a measuring channel MK with a single common voltage sensor 140. In comparison to the embodiment of Figure 2, it is thus possible to provide the entire fuel cell stack 110 with even fewer voltage sensors 140 and thus reduce costs and complexity.

reduzieren. reduce.

In der Figur 4 ist schematisch eine Bestimmungsvorrichtung 10 dargestellt, welche ein erfindungsgemäßes Bestimmungsverfahren durchführen kann. Der Einfachheit halber ist hier eine signalkommunizierende Verbindung zu zwei separaten Spannungssensoren 140 und damit zu zwei Messkanälen MK vorgesehen. Dies bedeutet, dass für jeden Messkanal MK und damit ausgehend von jedem Spannungssensor 140 mittels dem Bestimmungsmodul 20 jeweils eine Kanal-Spannung KV bestimmt werden kann. Werden dementsprechend drei, vier oder mehr Messkanäle MK von Figure 4 schematically shows a determination device 10 which can carry out a determination method according to the invention. For the sake of simplicity, a signal-communicating connection to two separate voltage sensors 140 and thus to two measuring channels MK is provided here. This means that for each measuring channel MK and thus starting from each voltage sensor 140, a channel voltage KV can be determined by means of the determination module 20. Accordingly, if three, four or more measuring channels MK are used by

Die Figur 5 zeigt eine Weiterbildung einer solchen Bestimmungsvorrichtung 10. Diese ist damit weitergebildet, dass zusätzlich über einen Sensor eine Betriebssituation BP, auch als Betriebspunkt zu bezeichnen, erfasst werden kann. Diese erfasste Betriebssituation kann dazu verwendet werden, im Maximal-Schätzmodul 40 auf unterschiedliche Schätzvorgehen und -methoden zurückzugreifen, welche hier als | und Il schematisch dargestellt sind. Dies erlaubt es, eine Unterscheidung vorzunehmen, wie sie nachfolgend mit Bezug auf die nächsten beiden Figuren näher erläutert wird. So zeigt die Figur 6 eine Möglichkeit, bei welcher zum Beispiel während eines Startvorgangs mit zu erwartenden starken Unterschieden der einzelnen Zellspannungen der Brennstoffzellen 112 ein Kanal-Mittelwert KM für die Vorgabe und Abschätzung der maximalen Zellspannung ZV-MAX verwendet wird. Dabei kann zum Beispiel der zweit-niedrigste Kanal-Mittelwert KM, aber auch ein Gesamt-Mittelwert oder ein TeilMittelwert mehrerer Kanal-Mittelwerte KM verwendet werden. Auch eine Gewichtung der einzelnen Kanal-Mittelwerte KM aus dem Ermittlungsmodul 30 ist hier grundsätzlich möglich. Durch die gestrichelte Umrandung der Methode Il ist zu erkennen, dass für diese hier ausgewählte Betriebssituation im Beispiel die Methode | und damit die Verwendung des Kanal-Mittelwertes KM für die Abschätzung der maximalen Zellspannung ZV-MAX ausgewählt worden ist. Figure 5 shows a further development of such a determination device 10. This is further developed in such a way that an operating situation BP, also referred to as an operating point, can also be recorded via a sensor. This recorded operating situation can be used to access different estimation procedures and methods in the maximum estimation module 40, which are shown schematically here as | and Il. This allows a distinction to be made, as is explained in more detail below with reference to the next two figures. Figure 6 shows a possibility in which, for example, during a start-up process with expected strong differences in the individual cell voltages of the fuel cells 112, a channel average KM is used to specify and estimate the maximum cell voltage ZV-MAX. For example, the second lowest channel average KM, but also an overall average or a partial average of several channel averages KM can be used. A weighting of the individual channel averages KM from the determination module 30 is also fundamentally possible here. The dashed outline of method II shows that for this operating situation selected here in the example, method | and thus the use of the channel mean value KM for estimating the maximum cell voltage ZV-MAX has been selected.

Die Figur 7 zeigt einen anderen Schaltzustand der Ausführungsform der Figur 6. Hier kann zum Beispiel eine andere Betriebssituation, insbesondere ein regulärer Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 vorliegen. Dadurch, dass hier mit geringeren Ab-Figure 7 shows another switching state of the embodiment of Figure 6. Here, for example, a different operating situation, in particular a regular operation of the fuel cell system 100, can be present. Because here with lower

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively by way of examples.

Bezugszeichenliste list of reference symbols

10 Bestimmungsvorrichtung 20 Bestimmungsmodul 10 Determination device 20 Determination module

30 Ermittlungsmodul 30 Investigation Module

40 Maximal-Schätzmodul 50 Minimal-Schätzmodul 40 Maximum estimation module 50 Minimum estimation module

60 Ausgabemodul 60 output modules

MK Messkanal MK measuring channel

KV Kanal-Spannung KV channel voltage

KM Kanal-Mittelwert KM channel mean

ZV-MAX geschätzte Maximal-Zellspannung ZV-MIN minimale Zellspannung AV-MIN Ausgabe-Minimalspannung ZV-MAX estimated maximum cell voltage ZV-MIN minimum cell voltage AV-MIN output minimum voltage

BP Betriebssituation BP operating situation

| Schätzverfahren | estimation methods

I] Schätzverfahren I] estimation method

100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel 112 Brennstoffzelle 100 Fuel cell system 110 Fuel cell stack 112 Fuel cell

120 Anodenabschnitt 120 anode section

122 Anodenzuführabschnitt 124 Anodenabführabschnitt 130 Kathodenabschnitt 122 Anode supply section 124 Anode discharge section 130 Cathode section

132 Kathodenzuführabschnitt 134 Kathodenabführabschnitt 140 Spannungssensor 132 Cathode supply section 134 Cathode discharge section 140 Voltage sensor

AZG Anodenzuführgas AZG anode feed gas

AAG Anodenabgas AAG anode exhaust gas

KZG Kathodenzuführgas KZG cathode feed gas

KAG Kathodenabgas KAG cathode exhaust gas

Claims

patent claims

1. Determination method for determining a minimum cell voltage (ZV-MIN) of fuel cells (112) arranged in a fuel cell stack (110) of a fuel cell system (100), characterized by the following steps:

- determining channel voltages (KV) for at least two measuring channels (MK) each with at least two fuel cells (112) measured in series,

- Determining the channel mean values (KM) for the specific channel voltages (KV) for each measuring channel (MK),

- Determining an estimated maximum cell voltage (ZV-MAX),

- Determining an estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) for each measuring channel (MK) based on the determined channel voltages (KV) and the determined maximum cell voltage (ZV-MAX),

- Output of the estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) as the output minimum voltage (AV-MIN) of the respective measuring channel (MK).

2. Determination method according to claim 1, characterized in that a current operating situation (BP) of the fuel cell system (100) is determined and the step of determining the estimated maximum cell voltage (ZV-MAX) as a function of the current operating situation (BP) uses an estimation method specific to the operating situation (BP).

3. Determination method according to one of the preceding claims, characterized in that for the step of determining the estimated maximum cell voltage (ZV-MAX) at least one of the determined channel mean values (KM) is used as the estimation method, in particular with one of the following specifications:

- Use of the second lowest channel mean value (KM) as estimated maximum cell voltage (ZV-MAX),

- Using a multiple average of several channel averages (KM) as an estimated maximum voltage (ZV-MAX), especially in a weighted manner.

4. Determination method according to one of the preceding claims, characterized in that for the step of determining the estimated maximum cell voltage (ZV-MAX) a statistical distribution of the cell voltages for each measuring channel (MK) is specified as an estimation method and the estimated maximum cell voltage (ZV-MAX) is determined on the basis of the statistical distribution.

5. Determination method according to claim 4, characterized in that a standard deviation from the respective channel mean value (KM) is used for the statistical distribution.

6. Determination method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining the estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) at least one measuring channel (MK), which in particular has the lowest channel mean value (KM), is preselected, in particular on the basis of its current and/or previous channel mean value (KM).

7. Determination device (10) for determining a minimum cell voltage (ZV-MIN) of fuel cells (112) arranged in a fuel cell stack (110) of a fuel cell system (100), characterized by a determination module (20) for determining channel voltages (KV) for at least two measuring channels (MK) each with at least two fuel cells (112) measured in series, a determination module (30) for determining the channel mean values (KM) for the determined channel voltages (KV) for each measuring channel (MK), a maximum estimation module (40) for determining an estimated maximum cell voltage (ZV-MAX), a minimum estimation module (50) for determining an estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) for each measuring channel (MK) on the basis of the determined channel voltages (KV) and the

determined maximum cell voltage (ZV-MAX) and an output module (60) for outputting the estimated minimum cell voltage (ZV-MIN) as the output minimum voltage (AV-MIN) of the respective measuring channel (MK), wherein the determination module (20), the determination module (30), the maximum estimation module (40), the minimum estimation module (50) and/or output module (60) are designed in particular for carrying out a method with the features of one of claims 1 to 6.

8. Determination device (10) according to claim 7, characterized in that each measuring channel (MK) has a voltage sensor (140) for serially measuring a channel voltage (KV) on at least two fuel cells (112).

9. Computer program product comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of a determination method having features of one of claims 1 to 6.

10. Fuel cell system (100) for generating electrical current, comprising a fuel cell stack (110) with an anode section (120) and a cathode section (130), wherein a plurality of fuel cells (112) are arranged in a stack in the fuel cell stack (110), the anode section (120) comprising an anode feed section (122) for supplying anode feed gas (AZG) and an anode discharge section (124) for discharging anode exhaust gas (AAG), the cathode section (130) comprising a cathode feed section (132) for supplying cathode feed gas (KZG) and a cathode discharge section (134) for discharging cathode exhaust gas (KAG), wherein a voltage sensor (140) is provided for at least one group of at least two fuel cells (112) for serially measuring the channel voltage (KV) for the measuring channel (MK) for this group, characterized in that a determination device (10) with the features of one of claims 7 or 9 is provided.

11. Fuel cell system (100) according to claim 10, characterized in that voltage sensors (140) are provided for at least two groups of at least two fuel cells (112), wherein all groups preferably have the identical number of fuel cells (112).