[发明专利]用于计算燃料电池系统中的湿度值的确定装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于具有燃料电池堆(4)的燃料电池系统(2；2')的确定装置(1；1')，具有用于采集预先规定的确定值的虚拟湿度传感器(7)和用于依据所采集的确定值来计算在燃料电池堆(4)的阴极部上游的阴极入口区域(5)内的湿度值的计算单元(10)。本发明还涉及一种具有这种确定装置(1；1')的燃料电池系统(2；2')、一种用于确定湿度值的方法、一种计算机程序产品(11)以及一种具有存储于其上的计算机程序产品(11)的存储手段。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的确定装置以及一种用于计算在燃料电池系统内的燃料电池堆的阴极部上游的阴极入口区域中的湿度值的方法。

背景技术

在现有技术中知道了用于燃料电池系统内的水管理的各种不同做法。在此情况下尤其需要将燃料电池系统的燃料电池堆内的电解质膜的湿度值保持在期望值并且尤其保护以免变干。为此，一般采用各种不同传感器例如湿度传感器来确定相应的测量值。依据测量值，随后可以推断出电解质膜的湿度状态。另外，可以依据测量值对即将出现的电解质膜湿度状态作出预测。还知道了借助阻抗光谱仪确定电解质膜的湿度状态。在此情况下，可以依据测定的电压降来推断电解质膜的湿度状态。

可以从US 2012/0148927 A1中得知一种这种类型的用于确定燃料电池系统中的湿度的方法。该专利申请提出，依据质量平衡和/或依据关于燃料电池系统内的温度、压力和/或流量的状态值来确定湿度。

在现有技术中知道的系统还无法完全满足对于尽量简单、廉价且可灵活使用的用于确定燃料电池系统内的湿度的系统的需求。

发明内容

本发明的任务因此是提供一种相应改善的确定装置以及一种所属的用于计算燃料电池系统内的湿度值的方法。任务还是提供一种系统以及一种方法，借此能可靠保护电解质膜以免变干。前述任务通过权利要求书来完成。特别是，前述任务通过根据权利要求1的确定装置、根据权利要求5的燃料电池系统、根据权利要求9的方法、根据权利要求13的方法、根据权利要求14的方法、根据权利要求15的计算机程序产品以及根据权利要求16的存储手段来完成。本发明的其它优点来自从属权利要求、说明书和图。在此，关于该确定装置所描述的特征和细节显然也与本发明的燃料电池系统、本发明的方法、本发明的计算机程序产品、本发明的存储手段相关地是适用的，反之亦然，因此关于对各个发明方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。

根据本发明的第一方面，提出一种用于具有至少一个燃料电池堆的燃料电池系统的确定装置。该确定装置包括虚拟湿度传感器，其具有用于采集阴极出口湿度确定值的第一湿度传感器确定值输入端、用于采集堆出口水质量流量确定值的第二湿度传感器确定值输入端、用于采集堆出口空气质量流量确定值的第三湿度传感器确定值输入端、用于采集系统入口水质量流量确定值的第四湿度传感器确定值输入端、用于采集系统入口空气质量流量确定值的第五湿度传感器确定值输入端、用于采集阴极入口温度确定值的第六湿度传感器确定值输入端、用于采集阴极出口温度确定值的第七湿度传感器确定值输入端、用于采集阴极入口压力确定值的第八湿度传感器确定值输入端以及用于采集阴极出口压力确定值的第九湿度传感器确定值输入端。另外，该确定装置具有用于依据所采集的这些确定值计算在燃料电池堆的阴极部上游的阴极入口区域内的湿度值的计算单元。

借助虚拟湿度传感器和根据本发明所采集的或所考虑的确定值，可相对精确地计算所需的湿度值。计算的湿度值可被视为相对的阴极入口湿度。

在本发明范围内已经发现，借助前述的确定值可以放弃专用于确定湿度值的实体湿度传感器。根据本发明，燃料电池系统的本来就有的传感器装置被用来通过虚拟湿度传感器采集所选的确定值以基于此来计算湿度值。该确定装置可以相应地被理解为湿度计算单元。

虚拟湿度传感器不需要单独的实体构件。因此，虚拟湿度传感器可以廉价、节省重量和空间地在燃料电池系统中实现。此外，虚拟湿度传感器以及整个确定装置可以被灵活集成到现有的燃料电池系统中。