[go: up one dir, main page]

AT527297B1 - Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack - Google Patents

Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack Download PDF

Info

Publication number
AT527297B1
AT527297B1 ATA50704/2023A AT507042023A AT527297B1 AT 527297 B1 AT527297 B1 AT 527297B1 AT 507042023 A AT507042023 A AT 507042023A AT 527297 B1 AT527297 B1 AT 527297B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
regeneration
fuel cell
regeneration time
cell stack
time intervals
Prior art date
Application number
ATA50704/2023A
Other languages
German (de)
Other versions
AT527297A4 (en
Inventor
Turner Ceng Mimeche James
Wendland M Eng Markus
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA50704/2023A priority Critical patent/AT527297B1/en
Priority to PCT/AT2024/060332 priority patent/WO2025050151A1/en
Application granted granted Critical
Publication of AT527297B1 publication Critical patent/AT527297B1/en
Publication of AT527297A4 publication Critical patent/AT527297A4/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664Failure or abnormal function
    • H01M8/04679Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04544Voltage
    • H01M8/04559Voltage of fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04604Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432Temperature; Ambient temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444Concentration; Density
    • H01M8/04447Concentration; Density of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems mit den folgenden Schritten: - Bestimmen mehrerer Regenerationszeitpunkte, wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmt wird, und wobei die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander liegen, - Bestimmen von jeweils einem Regenerationszeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten, - Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion, um Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu erkennen, und - Ausgeben eines Störungssignals auf Basis des Vergleichsergebnisses.The present invention relates to a diagnostic method for detecting faults in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system, comprising the following steps: - determining a plurality of regeneration times, wherein a regeneration time is determined for each regeneration cycle of the fuel cell stack, and wherein the regeneration times occur one after the other in time, - determining a regeneration time interval between each successive regeneration time, - comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function in order to detect faults in the operation of the fuel cell stack, and - outputting a fault signal based on the comparison result.

Description

BeschreibungDescription

DIAGNOSEVERFAHREN ZUM ERKENNEN VON STÖRUNGEN EINES BRENNSTOFFZELLENSTAPELS DIAGNOSTIC PROCEDURE FOR DETECTING FAULTS IN A FUEL CELL STACK

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren zum Erkennen von Störungen eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems, ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Diagnoseverfahrens und eine Diagnosevorrichtung. [0001] The present invention relates to a diagnostic method for detecting faults in a fuel cell stack of a fuel cell system, a computer program product for carrying out such a diagnostic method and a diagnostic device.

[0002] Im Stand der Technik ist bekannt, dass Brennstoffzellenstapel mit der Zeit degradieren können. Dabei unterscheidet man zwischen der reversiblen Degradation und der irreversiblen Degradation. Die reversible Degradation kann wieder Rückgängig gemacht werden. Dabei gibt es verschiedene Regenerationsmethoden, um die reversible Degradation rückgängig zu machen. Die irreversible Degradation kann dagegen nicht wieder Rückgängig gemacht werden. Bei den bekannten Brennstoffzellenstapeln lässt sich nicht einfach sagen, welcher Anteil der Degradation reversibel ist und welcher Anteil der Degradation irreversibel ist, bzw. welche Störungen auftreten. Die irreversible Degradation macht einen Teil der Störungen aus, welche bei einem Brennstoffzellenstapel auftreten können. Daneben können auch andere Störungen des Brennstoffzellenstapels auftreten. [0002] It is known in the prior art that fuel cell stacks can degrade over time. A distinction is made between reversible degradation and irreversible degradation. Reversible degradation can be reversed. There are various regeneration methods to reverse reversible degradation. Irreversible degradation, on the other hand, cannot be reversed. With the known fuel cell stacks, it is not easy to say which part of the degradation is reversible and which part of the degradation is irreversible, or which faults occur. Irreversible degradation accounts for some of the faults that can occur in a fuel cell stack. In addition, other faults in the fuel cell stack can also occur.

[0003] Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Störungen eines Brennstoffzellenstapels zu bestimmen. [0003] Against this background, an object of the present invention is to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, the object of the present invention is to determine faults in a fuel cell stack.

[0004] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Diagnoseverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie eine Diagnosevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt sowie der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. [0004] The above object is achieved by a diagnostic method with the features of claim 1, a computer program product with the features of claim 10 and a diagnostic device with the features of claim 11. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the diagnostic method according to the invention naturally also apply in connection with the computer program product according to the invention and the diagnostic device according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to each other.

[0005] Demgemäß wird ein Diagnoseverfahren zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems bereitgestellt. Das Diagnoseverfahren weist die folgenden Schritte auf: [0005] Accordingly, a diagnostic method for detecting malfunctions in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system is provided. The diagnostic method comprises the following steps:

[0006] - Bestimmen mehrerer Regenerationszeitpunkte, wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmt wird, und wobei die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander liegen, [0006] - Determining a plurality of regeneration times, wherein a regeneration time is determined for each regeneration cycle of the fuel cell stack, and wherein the regeneration times occur one after the other,

[0007] - Bestimmen von jeweils einem Regenerationszeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten, [0007] - determining a regeneration time interval between successive regeneration times,

[0008] - Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion, um Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu erkennen, und [0008] - comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function in order to detect disturbances in the operation of the fuel cell stack, and

[0009] - Ausgeben eines Störungssignals auf Basis des Vergleichsergebnisses. [0009] - Outputting a fault signal based on the comparison result.

[0010] Dadurch, dass die Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz verglichen werden und/ oder eine Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion verglichen wird, kann erkannt werden, ob sich die Regenerationszeitintervalle so ändern, dass dies nur mittels einer Störung zu erklären ist. Auf diese Weise können Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels erkannt werden. [0010] By comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function, it can be detected whether the regeneration time intervals change in such a way that this can only be explained by a fault. In this way, faults in the operation of the fuel cell stack can be detected.

[0011] Ein Regenerationszyklus stellt eine Erneuerung des Brennstoffzellenstapels dar, um die reversible Degradation des Brennstoffzellenstapels rückgängig zu machen. Die Regenerationszeitpunkte können folgendermaßen bestimmt werden. Ein Parameter, z.B. die Leistung oder die [0011] A regeneration cycle represents a renewal of the fuel cell stack in order to reverse the reversible degradation of the fuel cell stack. The regeneration times can be determined as follows. A parameter, e.g. the power or the

SS N 8 N SS N 8 N

Sr ‚hes AT 527 297 B1 2025-01-15 Sr 'hes AT 527 297 B1 2025-01-15

Spannung, fällt in einem bestimmten Betriebspunkt unter einen betriebspunktabhängigen Grenzwert. Wenn z.B. die Spannung unter den Grenzwert gefallen ist, dann ist eine Erneuerung des Brennstoffzellenstapels nötig. Bei jeder vollständig abgeschlossenen Erneuerung wird ein Regenerationszeitpunkt bestimmt. Voltage falls below an operating point-dependent limit value at a certain operating point. If, for example, the voltage has fallen below the limit value, then the fuel cell stack needs to be renewed. A regeneration time is determined for each fully completed renewal.

[0012] Das Regenerationszeitintervall stellt die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten dar. Weiter kann das Regenerationszeitintervall im Bereich von 1 Tag bis 20 Wochen, im Bereich von 1 Woche bis 10 Wochen, und insbesondere im Bereich von 4 Wochen bis 8 Wochen liegen. Insbesondere im stationären Betrieb kann das Regenerationsintervall aber auch im Bereich von Minuten liegen. [0012] The regeneration time interval represents the time between two consecutive regeneration times. Furthermore, the regeneration time interval can be in the range from 1 day to 20 weeks, in the range from 1 week to 10 weeks, and in particular in the range from 4 weeks to 8 weeks. However, in particular in stationary operation, the regeneration interval can also be in the range of minutes.

[0013] Der Regenerationszyklus, d.h. die Erneuerung des Brennstoffzellenstapels, kann im Bereich von 1 Minute bis 200 Minuten, im Bereich von 10 Minuten bis 150 Minuten, und insbesondere im Bereich von 30 Minuten bis 90 Minuten liegen. [0013] The regeneration cycle, i.e. the renewal of the fuel cell stack, can be in the range of 1 minute to 200 minutes, in the range of 10 minutes to 150 minutes, and in particular in the range of 30 minutes to 90 minutes.

[0014] Der Ausdruck „wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmt wird“ kann heißen, dass der Regenerationszeitpunkt an irgendeinem Zeitpunkt des Regenerationszyklus, z.B. am Beginn oder am Ende, bestimmt wird. Dabei wird der jeweilige Regenerationszeitpunkt immer an der gleichen Stelle im jeweiligen Regenerationszyklus bestimmt. [0014] The expression "wherein a regeneration time is determined for each regeneration cycle of the fuel cell stack" can mean that the regeneration time is determined at any point in time of the regeneration cycle, e.g. at the beginning or at the end. The respective regeneration time is always determined at the same point in the respective regeneration cycle.

[0015] Besonders vorteilhaft ist, den Zeitpunkt immer dann zu ermitteln, wenn die reversible Regeneration vollständig abgeschlossen wurde. Wenn der Regenerationszyklus durch beispielsweise Betriebsartenwechsel oder Betriebspunktverlagerung nicht abgeschlossen werden konnte, sollte dagegen kein Zeitpunkt ermittelt werden da nicht sicher festgestellt werden kann, welcher Anteil der reversiblen Degeneration tatsächlich eliminiert werden konnte und dies dann Einfluss auf das Zeitintervall zwischen zwei Regenerationen hat. [0015] It is particularly advantageous to always determine the point in time when the reversible regeneration has been fully completed. If the regeneration cycle could not be completed due to, for example, a change in operating mode or a shift in operating point, no point in time should be determined because it cannot be determined with certainty which portion of the reversible degeneration could actually be eliminated and this then influences the time interval between two regenerations.

[0016] Die Referenz kann das Regenerationszeitintervall darstellen, welches bei einer unter normalen Umständen zu erwartenden reversiblen Degradation des Brennstoffzellenstapels zu erwarten ist. Das Regenerationszeitintervall ist, wie zuvor diskutiert, stark abhängig vom Betrieb der Brennstoffzelle, insbesondere vom Betriebspunkt und ob dynamischer Betrieb oder stationärer Betrieb vorliegt. Ein Abweichen eines bestimmten Regenerationszeitintervalls von der Referenz kann dann demnach eine Störung des Betriebs des Brennstoffzellenstapels bedeuten. [0016] The reference can represent the regeneration time interval that is to be expected in the event of a reversible degradation of the fuel cell stack that is to be expected under normal circumstances. As previously discussed, the regeneration time interval is highly dependent on the operation of the fuel cell, in particular on the operating point and whether dynamic operation or stationary operation is present. A deviation of a certain regeneration time interval from the reference can therefore mean a disruption of the operation of the fuel cell stack.

[0017] Die Referenzfunktion kann eine Sollfunktion darstellen, welche bei einer unter normalen Umständen zu erwartenden reversiblen Degradation des Brennstoffzellenstapels zu erwarten ist. Dabei gibt die Sollfunktion die erwarteten Regenerationszeitintervalle mit der Zeit an. Ein Abweichen der Funktion der Regenerationszeitintervalle von der Referenzfunktion kann dann demnach eine Störung des Betriebs des Brennstoffzellenstapels bedeuten. [0017] The reference function can represent a target function which is to be expected in the event of a reversible degradation of the fuel cell stack which is to be expected under normal circumstances. The target function indicates the expected regeneration time intervals over time. A deviation of the function of the regeneration time intervals from the reference function can then mean a disruption in the operation of the fuel cell stack.

[0018] Unter einem Brennstoffzellensystem wird in der vorliegenden Anmeldung ein System (z.B. SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) verstanden, welches Brennstoffzellen zum Erzeugen von elektrischer Energie mittels eines Brennstoffs aufweist, oder ein System (z.B. SOEC: Solid Oxide Electrolyzer Cell), welches Elektrolysezellen zum Erzeugen eines Brennstoffs mittels elektrischer Energie aufweist. Ein Brennstoffzellenstapel weist daher mehrere Brennstoffzellen oder mehrere Elektrolysezellen auf. [0018] In the present application, a fuel cell system is understood to mean a system (e.g. SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) which has fuel cells for generating electrical energy using a fuel, or a system (e.g. SOEC: Solid Oxide Electrolyzer Cell) which has electrolysis cells for generating a fuel using electrical energy. A fuel cell stack therefore has several fuel cells or several electrolysis cells.

[0019] Das beschriebene Diagnoseverfahren kann insbesondere für stationäre Anwendungen und dauerbetriebene Brennstoffzellensysteme relevant sein. [0019] The described diagnostic method may be particularly relevant for stationary applications and continuously operating fuel cell systems.

[0020] Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird jeder Regenerationszeitpunkt bestimmt, indem ein Parameter des Brennstoffzellenstapels laufend überwacht wird. Dabei wird bei unterschreiten oder überschreiten eines Werts des Parameters im Vergleich zu einem Sollparameterwert ein Regenerationssignal ausgelöst. Vorteilhafterweise führt das Auslösen des Regenerationssignals letztendlich dazu, dass ein Regenerationszeitpunkt bestimmt werden kann. Der Ausdruck „laufend überwacht“ kann bedeuten, dass der Parameter kontinuierlich überprüft wird, oder, dass der Parameter in kurzen Zeitabständen überprüft wird. [0020] According to an embodiment of the diagnostic method, each regeneration time is determined by continuously monitoring a parameter of the fuel cell stack. In this case, a regeneration signal is triggered if a value of the parameter falls below or exceeds a target parameter value. Advantageously, triggering the regeneration signal ultimately leads to a regeneration time being able to be determined. The expression "continuously monitored" can mean that the parameter is checked continuously or that the parameter is checked at short intervals.

[0021] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens ist der Parameter [0021] According to a further embodiment of the diagnostic method, the parameter

SS N 8 N SS N 8 N

Sr ‚hes AT 527 297 B1 2025-01-15 Sr 'hes AT 527 297 B1 2025-01-15

eine Leistung des Brennstoffzellenstapels, eine Spannung des Brennstoffzellenstapels, eine Zeitspanne, eine Anzahl an Betriebsstunden, eine Menge an verbrauchtem Brennstoff oder eine Menge an produzierter Energie. Alle diese Parameter eignen sich zum Überwachen des Brennstoffzellenstapels. Es können jedoch auch andere Parameter verwendet werden. Bei der Zeitspanne kann es sich um die gesamte Betriebslaufzeit des Brennstoffzellenstapels handeln. a power of the fuel cell stack, a voltage of the fuel cell stack, a time period, a number of operating hours, an amount of fuel consumed or an amount of energy produced. All of these parameters are suitable for monitoring the fuel cell stack. However, other parameters can also be used. The time period can be the total operating time of the fuel cell stack.

[0022] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens löst das jeweilige Regenerationssignal jeweils einen Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels aus. Dabei ist jeder Regenerationszeitpunkt der jeweilige Endzeitpunkt des Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels, insbesondere der jeweilige Endzeitpunkt des vollständig abgeschlossenen Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels. Alternativ könnten die Regenerationszeitpunkte auch jeweils am Beginn des Regenerationszyklus liegen oder ein anderer konkreter Zeitpunkt des Regenerationszyklus kann festgelegt werden. [0022] According to a further embodiment of the diagnostic method, the respective regeneration signal triggers a regeneration cycle of the fuel cell stack. Each regeneration time is the respective end time of the regeneration cycle of the fuel cell stack, in particular the respective end time of the fully completed regeneration cycle of the fuel cell stack. Alternatively, the regeneration times could also be at the beginning of the regeneration cycle or another specific time of the regeneration cycle can be specified.

[0023] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird ein Umgebungsparameter bei der Erstellung des Sollpbarameterwerts berücksichtigt. Ein solcher Umgebungsparameter kann z.B. die Umgebungstemperatur, der Luftdruck oder die Luftfeuchtigkeit sein. Der Umgebungsparameter kann die Funktion des Brennstoffzellenstapels beeinflussen. Deswegen kann man den Umgebungsparameter auch bei der Erstellung des Sollbarameterwerts berücksichtigen. Alternativ können auch mehrere Umgebungsparameter gleichzeitig berücksichtigt werden. [0023] According to a further embodiment of the diagnostic method, an environmental parameter is taken into account when creating the target barometer value. Such an environmental parameter can be, for example, the ambient temperature, the air pressure or the air humidity. The environmental parameter can influence the function of the fuel cell stack. Therefore, the environmental parameter can also be taken into account when creating the target barometer value. Alternatively, several environmental parameters can also be taken into account simultaneously.

[0024] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird die Referenz durch zuvor bestimmte Regenerationszeitintervalle erstellt. Dabei wird das Störungssignal ausgegeben, falls ein Regenerationszeitintervall im Vergleich zu der Referenz eine Abweichung aufweist, welche über einem Grenzwert liegt. Bei dem Regenerationszeitintervall, welches mit der Referenz verglichen wird, kann es sich insbesondere um das zuletzt bestimmte Regenerationszeitintervall handeln. Dadurch können insbesondere kurzfristige Störungen des Brennstoffzellenstapels erkannt werden. Die zuvor bestimmten Regenerationszeitintervalle können zum Beispiel gemessen worden sein. Alternativ könnten die zuvor bestimmten Regenerationszeitintervalle auch berechnet worden sein. Bei den zuvor bestimmten Regenerationszeitintervallen kann insbesondere ein Mittelwert gebildet werden. [0024] According to a further embodiment of the diagnostic method, the reference is created by previously determined regeneration time intervals. The fault signal is output if a regeneration time interval has a deviation from the reference that is above a limit value. The regeneration time interval that is compared with the reference can in particular be the most recently determined regeneration time interval. This makes it possible to detect short-term faults in the fuel cell stack in particular. The previously determined regeneration time intervals can, for example, have been measured. Alternatively, the previously determined regeneration time intervals could also have been calculated. In particular, an average value can be formed for the previously determined regeneration time intervals.

[0025] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird die Funktion der Regenerationszeitintervalle als ein zeitlicher Verlauf der bestimmten Regenerationszeitintervalle erstellt. Dabei wird eine Steigung der Funktion berechnet, wobei ein Störsignal ausgegeben wird, falls die berechnete Steigung oberhalb oder unterhalb eines Grenzwerts liegt. Die Steigung ist eine Ableitung der Funktion nach der Zeit. Die Steigung kann auch nur von einem Bereich der Funktion bestimmt werden, z.B. insbesondere von einem Endbereich. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn sich über den gesamten Funktionsverlauf keine einheitliche Steigung ermitteln lässt. Mittels der berechneten Steigung kann erkannt werden, ob eine Störung des Betriebs des Brennstoffzellenstapels vorliegt. [0025] According to a further embodiment of the diagnostic method, the function of the regeneration time intervals is created as a temporal progression of the determined regeneration time intervals. In this case, a gradient of the function is calculated, with a fault signal being output if the calculated gradient is above or below a limit value. The gradient is a derivative of the function with respect to time. The gradient can also be determined only from one area of the function, e.g. in particular from an end area. This is particularly necessary if no uniform gradient can be determined over the entire course of the function. Using the calculated gradient, it can be recognized whether there is a disruption in the operation of the fuel cell stack.

[0026] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird die Funktion der Regenerationszeitintervalle als ein zeitlicher Verlauf der bestimmten Regenerationszeitintervalle extrapoliert, um eine Diagnose für den zukünftigen Verlauf der Regenerationszeitintervalle zu erstellen. Zum Beispiel kann aus einem Verlauf der Regenerationszeitintervalle von zuerst 6 Stunden, dann 5 Stunden und dann 4 Stunden geschlossen werden, dass das nächste Regenerationszeitintervall kleiner oder gleich 4 Stunden ist. Es kann mit der Diagnose eine Vorhersage über die Länge der zukünftigen Regenerationszeitintervalle getroffen werden. [0026] According to a further embodiment of the diagnostic method, the function of the regeneration time intervals is extrapolated as a temporal progression of the determined regeneration time intervals in order to create a diagnosis for the future progression of the regeneration time intervals. For example, from a progression of the regeneration time intervals of first 6 hours, then 5 hours and then 4 hours, it can be concluded that the next regeneration time interval is less than or equal to 4 hours. The diagnosis can be used to make a prediction about the length of the future regeneration time intervals.

[0027] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens wird ein Umgebungsparameter bei der Erstellung der Referenz oder der Referenzfunktion berücksichtigt. Der Umgebungsparameter kann z.B. die Umgebungstemperatur, der Luftdruck oder die Luftfeuchtigkeit sein. Der Umgebungsparameter kann die Funktion des Brennstoffzellenstapels beeinflussen. Deswegen kann man den Umgebungsparameter auch bei der Erstellung der Referenz oder der Referenzfunktion berücksichtigen. Alternativ können auch mehrere Umgebungsparameter gleichzeitig berücksichtigt werden. [0027] According to a further embodiment of the diagnostic method, an environmental parameter is taken into account when creating the reference or the reference function. The environmental parameter can be, for example, the ambient temperature, the air pressure or the humidity. The environmental parameter can influence the function of the fuel cell stack. Therefore, the environmental parameter can also be taken into account when creating the reference or the reference function. Alternatively, several environmental parameters can also be taken into account simultaneously.

x hes AT 527 297 B1 2025-01-15 x hes AT 527 297 B1 2025-01-15

8 NN 8 NN

[0028] 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 Diagnoseverfahrens durchzuführen. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Diagnoseverfahren erläutert worden sind. [0028] 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 diagnostic 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 diagnostic method according to the invention.

[0029] Weiter wird eine Diagnosevorrichtung zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems bereitgestellt. Die Diagnosevorrichtung umfasst ein Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul zum Bestimmen mehrerer Regenerationszeitpunkte, wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmbar ist, und wobei das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul eingerichtet ist, die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander zu bestimmen, ein Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul zum Bestimmen von jeweils einem Regenerationszeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten, ein Vergleichsmodul zum Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion, um Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu erkennen, und ein Ausgabemodul zum Ausgeben eines Störungssignals auf Basis des Vergleichsergebnisses des Vergleichsmoduls. [0029] Furthermore, a diagnostic device for detecting faults in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system is provided. The diagnostic device comprises a regeneration time point determination module for determining a plurality of regeneration times, wherein a regeneration time point can be determined in each regeneration cycle of the fuel cell stack, and wherein the regeneration time point determination module is set up to determine the regeneration times one after the other, a regeneration time interval determination module for determining a regeneration time interval between successive regeneration times, a comparison module for comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function in order to detect faults in the operation of the fuel cell stack, and an output module for outputting a fault signal based on the comparison result of the comparison module.

[0030] Dabei sind das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul, das Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul, das Vergleichsmodul und das Ausgabemodul insbesondere für eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens ausgebildet. [0030] The regeneration time point determination module, the regeneration time interval determination module, the comparison module and the output module are designed in particular for carrying out a diagnostic method according to the invention.

[0031] Dadurch, dass das Vergleichsmodul die Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder die Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion vergleichen kann, ist es möglich, auf Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu schließen. Die Referenz bzw. die Referenzfunktion beschreiben den Brennstoffzellenstapel, wie man es bei einem normalen Verlauf erwarten würde. Bei einem normalen Verlauf erwartet man eine reversible Degradation mit der Zeit. Abweichungen von diesem normalen Verlauf können dann als Störungen des Brennstoffzellenstapels erkannt werden. [0031] Because the comparison module can compare the regeneration time intervals with a reference and/or the function of the regeneration time intervals with a reference function, it is possible to draw conclusions about malfunctions in the operation of the fuel cell stack. The reference or the reference function describe the fuel cell stack as one would expect in a normal course. In a normal course, a reversible degradation over time is expected. Deviations from this normal course can then be recognized as malfunctions in the fuel cell stack.

[0032] Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Diagnosevorrichtung weist die Diagnosevorrichtung ein Parameter-Uberwachungsmodul zum Überwachen eines Parameters des Brennstoffzellenstapels und zum UÜbermitteln des Werts des Parameters an das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul auf. Aufgrund des Parameter-Uberwachungsmoduls ist es möglich einen Parameter zu überwachen, der für die Bestimmung der Regenerationszeitpunkte relevant ist. Bei dem Parameter kann es ich z.B. um eine Leistung des Brennstoffzellenstapels, eine Spannung des Brennstoffzellenstapels, eine Zeitspanne, eine Anzahl an Betriebsstunden, eine Menge an verbrauchtem Brennstoff oder eine Menge an produzierter Energie handeln. [0032] According to an embodiment of the diagnostic device, the diagnostic device has a parameter monitoring module for monitoring a parameter of the fuel cell stack and for transmitting the value of the parameter to the regeneration time determination module. Due to the parameter monitoring module, it is possible to monitor a parameter that is relevant for determining the regeneration times. The parameter can be, for example, a power of the fuel cell stack, a voltage of the fuel cell stack, a time period, a number of operating hours, an amount of fuel consumed or an amount of energy produced.

[0033] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen: [0033] Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments are described in detail with reference to the drawings. They show:

[0034] Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung; und [0034] Fig. 1 is a schematic view of a diagnostic device according to the invention; and

[0035] Fig. 2 eine Ansicht eines Graphs von Regenerationszeitintervallen, welche gegen die Zeit aufgetragen sind, bzw. einer Funktion der Regenerationszeitintervalle, welche in Abhängigkeit der Zeit angegeben ist. [0035] Fig. 2 is a view of a graph of regeneration time intervals plotted against time or a function of the regeneration time intervals plotted against time.

[0036] Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung 10. Die Diagnosevorrichtung 10 dient zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems. Dabei weist die Diagnosevorrichtung 10 ein Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20, ein Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul 30, ein Vergleichsmodul 40 und ein Ausgabemodul 50 auf. Optional kann die Diagnosevorrichtung 10 auch ein Parameter-Uberwachungsmodul 60 umfassen. [0036] Fig. 1 shows a schematic view of a diagnostic device 10 according to the invention. The diagnostic device 10 is used to detect malfunctions in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system. The diagnostic device 10 has a regeneration time point determination module 20, a regeneration time interval determination module 30, a comparison module 40 and an output module 50. Optionally, the diagnostic device 10 can also include a parameter monitoring module 60.

[0037] Mit dem Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20 können mehrere Regenerationszeitpunkte bestimmt werden. Dazu kann das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20 bei jedem Regenerationszyklus, d.h. bei jeder Erneuerung des Brennstoffzellenstapels, einen [0037] Several regeneration times can be determined using the regeneration time determination module 20. For this purpose, the regeneration time determination module 20 can determine a

x hes AT 527 297 B1 2025-01-15 x hes AT 527 297 B1 2025-01-15

8 NN 8 NN

Regenerationszeitpunkt bestimmen. Demnach ist das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20 dazu eingerichtet, die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander zu bestimmen. Determine regeneration time. Accordingly, the regeneration time determination module 20 is set up to determine the regeneration times one after the other.

[0038] Das Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul 30 empfängt die Regenerationszeitpunkte von dem Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20. Mit dem Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul 30 können die Regenerationszeitintervalle zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten bestimmt werden. [0038] The regeneration time interval determination module 30 receives the regeneration times from the regeneration time point determination module 20. The regeneration time interval determination module 30 can determine the regeneration time intervals between successive regeneration times.

[0039] Das Vergleichsmodul 40 empfängt die Regenerationszeitintervalle von dem Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul 30. Dabei dient das Vergleichsmodul 40 zum Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz. Alternativ oder zusätzlich dient das Vergleichsmodul 40 zum Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion. Die Abweichungen der Regenerationszeitintervalle von der Referenz und/oder die Abweichungen der Funktion der Regenerationszeitintervalle von der Referenzfunktion können eine Störung des Betriebs des Brennstoffzellenstapels erkennbar machen. [0039] The comparison module 40 receives the regeneration time intervals from the regeneration time interval determination module 30. The comparison module 40 is used to compare the regeneration time intervals with a reference. Alternatively or additionally, the comparison module 40 is used to compare a function of the regeneration time intervals with a reference function. The deviations of the regeneration time intervals from the reference and/or the deviations of the function of the regeneration time intervals from the reference function can make a disturbance in the operation of the fuel cell stack recognizable.

[0040] Das Ausgabemodul 50 empfängt das Vergleichsergebnis von dem Vergleichsmodul 40. Weiter kann ein Störungssignal auf Basis des Vergleichsergebnisses des Vergleichsmoduls 40 mit dem Ausgabemodul 50 ausgegeben werden. In Fig. 1 ist die Ausgabe des Störungssignals 70 mit einem Pfeil dargestellt. Dabei kann die Ausgabe des Störungssignals 70 z.B. an einen Lautsprecher erfolgen, um akustisch ausgegeben zu werden, an einen Bildschirm gesendet werden, um eine bildliche Darstellung zu ermöglichen, oder an einen Computer zur Weiterverarbeitung des Störungssignals gesendet werden. [0040] The output module 50 receives the comparison result from the comparison module 40. Furthermore, a fault signal can be output using the output module 50 based on the comparison result of the comparison module 40. In Fig. 1, the output of the fault signal 70 is shown with an arrow. The output of the fault signal 70 can be sent, for example, to a loudspeaker in order to be output acoustically, sent to a screen in order to enable a visual representation, or sent to a computer for further processing of the fault signal.

[0041] Die Diagnosevorrichtung 10 kann optional ein Parameter-Überwachungsmodul 60 aufweisen. Das Parameter-Uberwachungsmodul 60 überwacht einen Parameter des Brennstoffzellenstapels und übermittelt den Wert des Parameters an das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20. Dabei kann das Parameter-Uberwachungsmodul 60 den Wert des Parameters kontinuierlich überwachen und übermitteln. Alternativ kann das Parameter-Uberwachungsmodul 60 den Wert des Parameters auch in festgelegten Zeitabständen überwachen und übermitteln. [0041] The diagnostic device 10 can optionally have a parameter monitoring module 60. The parameter monitoring module 60 monitors a parameter of the fuel cell stack and transmits the value of the parameter to the regeneration time determination module 20. The parameter monitoring module 60 can continuously monitor and transmit the value of the parameter. Alternatively, the parameter monitoring module 60 can also monitor and transmit the value of the parameter at specified time intervals.

[0042] Das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 20 vergleicht den Wert des Parameters mit einem zuvor bestimmten Sollparameterwert. Ubersteigt der Wert des Parameters den Sollparameterwert, dann wird ein Regenerationssignal ausgelöst. Das Regenerationssignal startet einen Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels, d.h. eine Erneuerung des Brennstoffzellenstapels zum Rückgängigmachen der reversiblen Degradation des Brennstoffzellenstapels. Bei jedem Regenerationszyklus wird ein Regenerationszeitpunkt bestimmt. Die Regenerationszeitpunkte werden immer an der gleichen Stelle des jeweiligen Regenerationszyklus bestimmt. Zum Beispiel kann der jeweilige Regenerationspunkt immer am das Ende des jeweiligen vollständig abgeschlossenen Regenerationszyklus bestimmt werden. Es ist jedoch auch ein anderer Zeitpunkt des Regenerationszyklus möglich. [0042] The regeneration time point determination module 20 compares the value of the parameter with a previously determined target parameter value. If the value of the parameter exceeds the target parameter value, then a regeneration signal is triggered. The regeneration signal starts a regeneration cycle of the fuel cell stack, i.e. a renewal of the fuel cell stack to reverse the reversible degradation of the fuel cell stack. A regeneration time point is determined for each regeneration cycle. The regeneration times are always determined at the same point in the respective regeneration cycle. For example, the respective regeneration point can always be determined at the end of the respective fully completed regeneration cycle. However, a different point in time in the regeneration cycle is also possible.

[0043] Alternativ kann in manchen Fällen auch ein Regenerationssignal ausgelöst werden, wenn der Wert des Parameters einen zuvor bestimmten Sollbarameterwert unterschreitet. [0043] Alternatively, in some cases, a regeneration signal can be triggered if the value of the parameter falls below a previously determined target parameter value.

[0044] Der überwachte Parameter des Brennstoffzellenstapels kann z.B. eine Leistung des Brennstoffzellenstapels, eine Spannung des Brennstoffzellenstapels, eine Zeitspanne, eine Anzahl an Betriebsstunden, eine Menge an verbrauchtem Brennstoff oder eine Menge an produzierter Energie sein. [0044] The monitored parameter of the fuel cell stack may be, for example, a power of the fuel cell stack, a voltage of the fuel cell stack, a period of time, a number of operating hours, an amount of fuel consumed or an amount of energy produced.

[0045] Mit der in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung kann insbesondere das folgende Diagnoseverfahren ausgeführt werden. Das Diagnoseverfahren umfasst die folgenden Schritte: [0045] The device described in Fig. 1 can be used in particular to carry out the following diagnostic method. The diagnostic method comprises the following steps:

[0046] In einem ersten Schritt werden mehrerer Regenerationszeitpunkte bestimmt. Bei jedem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels wird jeweils ein Regenerationszeitpunkt bestimmt. Somit liegen die Regenerationszeitpunkte zeitlich gesehen nacheinander. [0046] In a first step, several regeneration times are determined. For each regeneration cycle of the fuel cell stack, a regeneration time is determined. The regeneration times are therefore one after the other in time.

[0047] In einem zweiten Schritt werden die Regenerationszeitintervalle bestimmt. Es wird immer ein Regenerationszeitintervall bei zwei aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten bestimmt. [0047] In a second step, the regeneration time intervals are determined. A regeneration time interval is always determined for two consecutive regeneration times.

x hes AT 527 297 B1 2025-01-15 x hes AT 527 297 B1 2025-01-15

8 NN 8 NN

[0048] In einem dritten Schritt werden die Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird eine Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion verglichen. Durch den Vergleich können Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels erkannt werden. [0048] In a third step, the regeneration time intervals are compared with a reference. Alternatively or additionally, a function of the regeneration time intervals is compared with a reference function. The comparison can be used to identify malfunctions in the operation of the fuel cell stack.

[0049] In einem vierten Schritt kann ein Störungssignal auf Basis des Vergleichsergebnisses ausgegeben werden. [0049] In a fourth step, a fault signal can be output based on the comparison result.

[0050] Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Graphs. Dargestellt sind Regenerationszeitintervalle Rl, welche gegen die Zeit t aufgetragen sind, bzw. eine Funktion der Regenerationszeitintervalle F{(t), welche in Abhängigkeit der Zeit t angegeben ist. Die Werte der einzelnen Regenerationszeitintervalle RI sind in dem Graph als Punkte eingezeichnet. Wie man der Fig. 2 entnehmen kann, nimmt der Wert der Regenerationszeitintervalle RI mit der Zeit t ab. Sinkt der Wert eines Regenerationszeitintervalls RI unter den Wert einer Referenz, dann kann ein Störungssignal ausgegeben werden. [0050] Fig. 2 shows a view of a graph. Regeneration time intervals Rl are shown, which are plotted against time t, or a function of the regeneration time intervals F{(t), which is given as a function of time t. The values of the individual regeneration time intervals RI are plotted as points in the graph. As can be seen from Fig. 2, the value of the regeneration time intervals RI decreases with time t. If the value of a regeneration time interval RI falls below the value of a reference, then a fault signal can be output.

[0051] Fig. 2 zeigt weiter eine Funktion der Regenerationszeitintervalle F(t), welche eine negative Steigung aufweist. Die Funktion der Regenerationszeitintervalle F(t) kann mit einer Referenzfunktion verglichen werden. Bei Abweichungen kann ein Störungssignal ausgegeben werden. Insbesondere kann die Steigung der Funktion der Regenerationszeitintervalle F(t) mit der Steigung einer Referenzfunktion verglichen werden. [0051] Fig. 2 also shows a function of the regeneration time intervals F(t) which has a negative slope. The function of the regeneration time intervals F(t) can be compared with a reference function. In the event of deviations, a fault signal can be output. In particular, the slope of the function of the regeneration time intervals F(t) can be compared with the slope of a reference function.

[0052] Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, kann die Funktion der Regenerationszeitintervalle F(t) extrapoliert werden. Diese Extrapolation E(t) erlaubt eine Diagnose für den zukünftigen Verlauf der Regenerationszeitintervalle. Damit kann abgeschätzt werden, wie lange die zukünftigen Regenerationszeitintervalle vermutlich sein werden. Somit kann wiederum abgeschätzt werden, wann es zu einer Erneuerung des Brennstoffzellenstapels kommen sollte. [0052] As can be seen in Fig. 2, the function of the regeneration time intervals F(t) can be extrapolated. This extrapolation E(t) allows a diagnosis for the future course of the regeneration time intervals. This makes it possible to estimate how long the future regeneration time intervals are likely to be. This in turn makes it possible to estimate when the fuel cell stack should be renewed.

[0053] Die Umgebungsparameter des Brennstoffzellenstapels, wie z.B. die Temperatur, der Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit usw., können bei der Erstellung der Referenz und/oder der Referenzfunktion berücksichtigt werden. Weiter können die Umgebungsparameter bei der Erstellung des Sollparameters berücksichtigt werden. Somit können die Einflüsse der Umgebungsparameter auf den Brennstoffzellenstapel herausgerechnet werden. [0053] The environmental parameters of the fuel cell stack, such as temperature, air pressure, humidity, etc., can be taken into account when creating the reference and/or the reference function. Furthermore, the environmental parameters can be taken into account when creating the target parameter. The influences of the environmental parameters on the fuel cell stack can thus be eliminated.

x hes AT 527 297 B1 2025-01-15 x hes AT 527 297 B1 2025-01-15

8 NN 8 NN

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST

10 Diagnosevorrichtung 20 Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul 30 Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul 10 Diagnostic device 20 Regeneration time determination module 30 Regeneration time interval determination module

40 Vergleichsmodul 50 Ausgabemodul 40 Comparison module 50 Output module

60 Parameter-Überwachungsmodul 60 parameter monitoring module

70 Ausgabe des Störungssignals 70 Output of the fault signal

RI Regenerationszeitintervalle RI regeneration time intervals

t Zeit t time

F(t) Funktion der Regenerationszeitintervalle F(t) function of the regeneration time intervals

E(t) Extrapolation E(t) extrapolation

Claims (10)

SS N 8 N Sr ‚hes AT 527 297 B1 2025-01-15 PatentansprücheSS N 8 N Sr 'hes AT 527 297 B1 2025-01-15 patent claims 1. Diagnoseverfahren zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 1. Diagnostic method for detecting malfunctions in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system, characterized by the following steps: - Bestimmen mehrerer Regenerationszeitpunkte, wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmt wird, und wobei die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander liegen, - determining a plurality of regeneration times, wherein a regeneration time is determined for each regeneration cycle of the fuel cell stack, and wherein the regeneration times occur one after the other, - Bestimmen von jeweils einem Regenerationszeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten, - Determining a regeneration time interval between successive regeneration times, - Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion, um Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu erkennen, und - comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function in order to detect disturbances in the operation of the fuel cell stack, and - Ausgeben eines Störungssignals auf Basis des Vergleichsergebnisses, dadurch gekennzeichnet, dass - Outputting a fault signal based on the comparison result, characterized in that die Referenz durch zuvor bestimmte Regenerationszeitintervalle erstellt wird, und das Störungssignal ausgegeben wird, falls ein Regenerationszeitintervall im Vergleich zu der Referenz eine Abweichung aufweist, welche über einem Grenzwert liegt. the reference is created by previously determined regeneration time intervals, and the fault signal is output if a regeneration time interval has a deviation compared to the reference which is above a limit value. 2. Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Regenerationszeitpunkt bestimmt wird, indem ein Parameter des Brennstoffzellenstapels laufend überwacht wird, und bei unterschreiten oder überschreiten eines Werts des Parameters im Vergleich zu einem Sollbarameterwert ein Regenerationssignal ausgelöst wird. 2. Diagnostic method according to claim 1, characterized in that each regeneration time is determined by continuously monitoring a parameter of the fuel cell stack, and a regeneration signal is triggered when a value of the parameter falls below or exceeds a target barometer value. 3. Diagnoseverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter eine Leistung des Brennstoffzellenstapels, eine Spannung des Brennstoffzellenstapels, eine Zeitspanne, eine Anzahl an Betriebsstunden, eine Menge an verbrauchtem Brennstoff oder eine Menge an produzierter Energie ist. 3. Diagnostic method according to claim 2, characterized in that the parameter is a power of the fuel cell stack, a voltage of the fuel cell stack, a time period, a number of operating hours, an amount of fuel consumed or an amount of energy produced. 4. Diagnoseverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Regenerationssignal jeweils einen Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels auslöst, und jeder Regenerationszeitpunkt der jeweilige Endzeitpunkt des Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels ist. 4. Diagnostic method according to claim 2 or 3, characterized in that the respective regeneration signal triggers a regeneration cycle of the fuel cell stack, and each regeneration time is the respective end time of the regeneration cycle of the fuel cell stack. 5. Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Regenerationszeitintervalle als ein zeitlicher Verlauf der bestimmten Regenerationszeitintervalle erstellt wird, und eine Steigung der Funktion berechnet wird, wobei ein Störsignal ausgegeben wird, falls die berechnete Steigung oberhalb oder unterhalb eines Grenzwerts liegt. 5. Diagnostic method according to one of the preceding claims, characterized in that the function of the regeneration time intervals is created as a time course of the determined regeneration time intervals, and a slope of the function is calculated, wherein an interference signal is output if the calculated slope is above or below a limit value. 6. Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Regenerationszeitintervalle als ein zeitlicher Verlauf der bestimmten Regenerationszeitintervalle extrapoliert wird, um eine Diagnose für den zukünftigen Verlauf der Regenerationszeitintervalle zu erstellen. 6. Diagnostic method according to one of the preceding claims, characterized in that the function of the regeneration time intervals is extrapolated as a temporal course of the determined regeneration time intervals in order to create a diagnosis for the future course of the regeneration time intervals. 7. Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Umgebungsparameter bei der Erstellung der Referenz oder der Referenzfunktion berücksichtigt wird/werden. 7. Diagnostic method according to one of the preceding claims, characterized in that one or more environmental parameters are taken into account when creating the reference or the reference function. 8. Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, welche bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen die Schritte eines Diagnoseverfahrens mit Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen. 8. Computer program product comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of a diagnostic method having features of one of claims 1 to 7. 9. Diagnosevorrichtung (10) zum Erkennen von Störungen eines Betriebes eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems, aufweisend 9. Diagnostic device (10) for detecting malfunctions in the operation of a fuel cell stack of a fuel cell system, comprising ein Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul (20) zum Bestimmen mehrerer Regenerationszeitpunkte, wobei ein Regenerationszeitpunkt bei jeweils einem Regenerationszyklus des Brennstoffzellenstapels bestimmbar ist, und wobei das Regenerationszeitpunkte-Be-a regeneration time determination module (20) for determining a plurality of regeneration times, wherein a regeneration time can be determined for each regeneration cycle of the fuel cell stack, and wherein the regeneration time determination stimmungsmodul (20) eingerichtet ist, die Regenerationszeitpunkte zeitlich nacheinander zu bestimmen, tuning module (20) is set up to determine the regeneration times one after the other, ein Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul (30) zum Bestimmen von jeweils einem Regenerationszeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationszeitpunkten, a regeneration time interval determination module (30) for determining a regeneration time interval between successive regeneration times, ein Vergleichsmodul (40) zum Vergleichen der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenz und/oder Vergleichen einer Funktion der Regenerationszeitintervalle mit einer Referenzfunktion, um Störungen des Betriebs des Brennstoffzellenstapels zu erkennen, und a comparison module (40) for comparing the regeneration time intervals with a reference and/or comparing a function of the regeneration time intervals with a reference function in order to detect disturbances in the operation of the fuel cell stack, and ein Ausgabemodul (50) zum Ausgeben eines Störungssignals auf Basis des Vergleichsergebnisses des Vergleichsmoduls (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul (20) und/oder das Regenerationszeitintervall-Bestimmungsmodul (30) und/oder das Vergleichsmodul (40) und/oder das Ausgabemodul (50) derart ausgestaltet sind, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen. an output module (50) for outputting a fault signal based on the comparison result of the comparison module (40), characterized in that the regeneration time point determination module (20) and/or the regeneration time interval determination module (30) and/or the comparison module (40) and/or the output module (50) are designed to carry out the method according to one of claims 1 to 7. 10. Diagnosevorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosevorrichtung (10) ein Parameter-Uberwachungsmodul (60) zum Überwachen eines Parameters des Brennstoffzellenstapels und zum Ubermitteln des Werts des Parameters an das Regenerationszeitpunkte-Bestimmungsmodul (20) aufweist. 10. Diagnostic device (10) according to claim 9, characterized in that the diagnostic device (10) has a parameter monitoring module (60) for monitoring a parameter of the fuel cell stack and for transmitting the value of the parameter to the regeneration time determination module (20). Hierzu 2 Blatt Zeichnungen Here 2 sheets of drawings
ATA50704/2023A 2023-09-05 2023-09-05 Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack AT527297B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50704/2023A AT527297B1 (en) 2023-09-05 2023-09-05 Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack
PCT/AT2024/060332 WO2025050151A1 (en) 2023-09-05 2024-09-04 Diagnosis method for detecting disturbances in a fuel cell stack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50704/2023A AT527297B1 (en) 2023-09-05 2023-09-05 Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT527297B1 true AT527297B1 (en) 2025-01-15
AT527297A4 AT527297A4 (en) 2025-01-15

Family

ID=92816692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50704/2023A AT527297B1 (en) 2023-09-05 2023-09-05 Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT527297B1 (en)
WO (1) WO2025050151A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015018701A (en) * 2013-07-11 2015-01-29 スズキ株式会社 Deterioration detecting device for vehicle fuel battery
JP2021077539A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 トヨタ自動車株式会社 Catalyst poisoning regeneration method for fuel cell
FR3119941A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-19 Psa Automobiles Sa FUEL CELL CONNECTED TO A PROBE OF A CHARGING STATION AND DIAGNOSTIC METHOD

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011017510A1 (en) * 2011-04-26 2012-10-31 Robert Bosch Gmbh Fuel cell operating method for fuel cell system for motor car, involves outputting warning in event that crack is present, where strength of crack exceeds predetermined threshold and/or service associated with crack is stopped for period
US9225029B2 (en) * 2011-08-16 2015-12-29 Nissan North America, Inc. System and method for the recovery of fuel cell catalyst performance
KR102681375B1 (en) * 2019-09-24 2024-07-04 현대자동차주식회사 Method for performance recovery of fuel cell stack

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015018701A (en) * 2013-07-11 2015-01-29 スズキ株式会社 Deterioration detecting device for vehicle fuel battery
JP2021077539A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 トヨタ自動車株式会社 Catalyst poisoning regeneration method for fuel cell
FR3119941A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-19 Psa Automobiles Sa FUEL CELL CONNECTED TO A PROBE OF A CHARGING STATION AND DIAGNOSTIC METHOD

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025050151A1 (en) 2025-03-13
AT527297A4 (en) 2025-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009054959B4 (en) Procedure for error detection in a control unit
DE69123822T2 (en) METHOD FOR FUNCTION MONITORING OF FUEL CELLS
EP2293089A1 (en) String malfunction monitoring
DE2803675A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE CONTROLLED TIGHTENING OF SCREW FASTENING ELEMENTS
DE102018107233A1 (en) Method for automatic process monitoring and process diagnosis of a piece-based process (batch production), in particular an injection molding process and a machine performing the process or a machine park performing the process
EP4165484B1 (en) Monitoring device and method for detection of abnormalities
DE102021203806A1 (en) Method for monitoring the operation of a ventilator, device and ventilator
EP2638444B1 (en) Intelligent visualisation in the monitoring of process and/or system variables
AT527297B1 (en) Diagnostic procedure for detecting faults in a fuel cell stack
DE102022110451A1 (en) Method and device for determining the impedance of a rechargeable electrical energy storage device
EP2206024B1 (en) Method for monitoring the quality of a control system in a power plant
EP3712624A1 (en) Method for operating a technical device
EP2388602B1 (en) Method for diagnosing contacts of a photovoltaic assembly and device
AT526548A1 (en) Coding method for coding recorded cell voltages in an electrochemical system
DE112022007789T5 (en) Condition diagnostic device, condition diagnostic method, and abnormality sign inference device for an electric motor
EP2214071A1 (en) Method and device for monitoring the heating curve of a heating assembly
EP2398345A1 (en) Method and device for monitoring a pasteurization installation
DE102022121211B4 (en) Method for operating a sensor arrangement and sensor arrangement as well as data processing device and device
AT526080B1 (en) Diagnostic method and diagnostic system for diagnosing a fuel cell
EP2402832A1 (en) Method and display system for calibrating standardised displays of process values
DE102011053574A1 (en) Fuel cell system for e.g. range extender utilized in hybrid vehicle, has evaluating device computing standard deviations of individual series of measurements of electrical voltages of fuel cell stack and evaluating time course of deviations
EP2189863A1 (en) Method for determining the state of a machine
EP1345108B1 (en) Electrical apparatus with an operational state and an interrupted state, and method for detecting an interruption state
DE102024110817A1 (en) Method for detecting failures of shutdown devices in a photovoltaic system
EP4517461A1 (en) Method for determining a cause of a fault in a machine by means of a monitoring device