[发明专利]用于识别燃料电池的膜内的泄漏的方法和系统

说明书

一种用于在机动车的运行期间识别燃料电池(5)的膜(4)内的泄漏(4')的方法，该方法包括以下步骤：将由燃料电池(5)所提供的功率从输出功率开始降低至最小值；在由燃料电池(5)提供降低至最小值的功率期间，求取燃料电池(5)的当前电池电压的测量值；基于所求取的测量值评估燃料电池(5)的膜(4)的状态，以识别泄漏(4')，其中，由至少一个另外的能量源以相同的大小提供由燃料电池(5)在求取当前电池电压的测量值期间所降低的功率。

技术领域

本发明基于一种根据独立方法权利要求的前序部分所述的方法以及一种根据独立系统权利要求的前序部分所述的系统。

背景技术

燃料电池的常见错误源涉及用于分离反应气体的膜内的泄漏(Leakage)。由于不能在相应的制造过程内或通过应用后续的检查方法排除这种泄漏的出现，因此用于识别这种泄漏的方法和系统是不可缺少的。尤其是在使用PEM燃料电池时，出于安全相关的原因，较大泄漏的探测是不可缺少的，以便在发生这类泄漏时尽可能快地关断相关的系统，并且因此能够避免由氢氧反应造成的可能的爆炸。从现有技术中，除了基于废气中的氢气传感器进行探测的方法之外，主要还已知基于电池电压监测(CVM＝cell voltage monitoring)的探测，以识别燃料电池的膜内的泄漏。在此，最后提到的方法基于对电池电压的骤降(Einbruch)的探测，该电池电压的骤降由氢气穿过膜的泄漏的直接传输引起。在此，电池电压骤降由以下事实引起：直接通过膜传输的氢含量并未在阳极处被氧化成质子，并且因此不对电池电势的提高做出贡献。

发明内容

本发明的主题是一种具有独立方法权利要求的特征的方法以及一种具有独立系统权利要求的特征的系统。本发明的其他特征和细节从相应的从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合根据本发明的方法所描述的特征和细节显然也适用于结合根据本发明的系统，并且分别反之亦然，从而关于对各个发明方面的公开内容，始终可以相互参考。

根据主权利要求的根据本发明的方法尤其用于在机动车的运行期间识别燃料电池的膜内的泄漏。在此，该方法的优点主要可以视为公开一种特别有效的测量方法，该测量方法可以在满载条件下执行。在此，在满载条件下对泄漏进行有效的识别尤其是成问题的，因为燃料电池的电池电压由于激活损失和欧姆损失随着电池负荷的增加而下降，并且用于借助电池电压的监测来探测泄漏的方法恰好基于对电池电压的骤降的探测，从而探测所需的电压差随着电池负荷的增加而不再能够记录。因此，借助所提及的方法的有效的测量通常只能在以下状态中进行：在该状态中相关的电池几乎没有负荷或完全没有负荷，并且因此几乎没有电流或完全没有电流由燃料电池提供或分接(abgreifen)。但是，在将燃料电池用于必须保证系统的持久供电的移动系统中时，这是尤其不利的。

在此，根据本发明的用于识别燃料电池的膜内的泄漏的方法尤其可以用于燃料电池车辆中，例如机动车、起重机或叉车。在此，在本发明的范畴内，“泄漏”理解为凹槽、尤其是开口或孔，固体、液体或气体可以通过该凹槽、开口或孔进入或出去。在此，在根据本发明的方法中，首先将由燃料电池所提供的功率从输出功率开始降低至最小值。由燃料电池所提供的功率的最小值在理想情况下是0瓦的值，即当燃料电池完全不提供功率时能够测量到的值。但是，也可能的是，最小值较高，例如几千瓦等。在此，功率降低至最小值可以逐级地或连续地(stufenlos)进行。

在将由燃料电池所提供的功率降低至最小值之后，根据本发明，在由燃料电池提供降低至最小值的功率期间求取燃料电池的当前电池电压的测量值。在此，测量值的求取可以直接地或间接地进行。在直接求取的情况下，例如可以直接测量与燃料电池的膜内的泄漏的识别重要相关的值，而在间接求取的情况下，仅接收已经测量的值。测量值尤其涉及燃料电池的当前电池电压的测量值。