[发明专利]用于运行燃料电池系统的方法

说明书

本发明涉及一种用于运行燃料电池系统(1)的方法，所述燃料电池系统具有燃料电池堆(2)，通过气体输送装置(3)向所述燃料电池堆供应具有氧化剂的气体质量流，其中，所述气体输送装置(3)包括第一压缩机级(5)和第二压缩机级(10)，所述第一压缩机级具有至少一个电机驱动的压缩机(7，8)，所述第二压缩机级具有通过涡轮机(12)驱动的压缩机(11)，所述涡轮机(12)能以所述燃料电池堆(2)的废气质量流驱动，所述废气质量流包括具有阴极质量流和具有阴极压强的阴极路径，其中，所述第一压缩机级(5)的压缩机(7，8)能够以可变的转速驱动，其中，所述第二压缩机级(10)的涡轮机(12)配属有具有涡轮机旁路阀(16)的涡轮机旁路(15)，其中，所述燃料电池堆(2)配属有具有堆旁路阀(18)的堆旁路(17))，其中，在所述燃料电池堆(2)下游连接堆后阀(19)。为了简化和/或改进所述燃料电池系统(1)的运行，在所述燃料电池系统(1)的运行中，在运行策略中，切换用于阴极质量流调节和用于阴极压强调节的调整参量。

技术领域

本发明涉及一种用于运行燃料电池系统的方法，该燃料电池系统具有燃料电池堆(Brennstoffzellenstack)，通过气体输送装置向该燃料电池堆供应具有氧化剂的气体质量流，其中，该气体输送装置包括第一压缩机级和第二压缩机级，该第一压缩机级具有至少一个电机(elektromotorisch)驱动的压缩机，该第二压缩机级具有通过涡轮机(Turbine)驱动的压缩机，该涡轮机能够以燃料电池堆的废气质量流来驱动，该废气质量流包括具有阴极质量流和阴极压强(Kathodendruck)的阴极路径，其中，第一压缩机级的压缩机可以以可变的转速驱动，其中，第二压缩机级的涡轮机配属有带有涡轮机旁路阀的涡轮机旁路，其中，燃料电池堆配属有带有堆旁路阀的堆旁路，其中，在燃料电池堆的下游连接有堆后阀(Nachstackventil)。

背景技术

从德国公开文献DE 10 2012 224 052A1中已知一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有燃料电池、压缩机、用于电驱动压缩机的驱动装置并具有调节设备，其中，该调节设备设置用于检测电驱动压缩机的压缩机踹振(Verdichterpumpen)，其中，调节设置用于使驱动力矩匹配于对驱动装置起作用的负载力矩，其中，基于压缩机的期望转速来求取驱动装置的驱动力矩，其中，基于压缩机的期望转速来求取驱动装置的期望电流，其中，基于期望电流产生用于驱动该驱动装置的电压，其中，检测驱动装置的实际电流和压缩机的实际转速，其中，基于驱动装置的由驱动力矩和负载力矩得出的转矩来求取压缩机的实际转速，其中，基于得出的转矩的变化并基于期望转速和期望电流来检测压缩机踹振。

发明内容

本发明的任务是简化和/或改进根据权利要求1的前序部分的燃料电池系统的运行。

该任务在一种用于运行根据权利要求1的前序部分的燃料电池系统的方法中通过以下方式解决：在燃料电池系统的运行中，在运行策略中切换用于阴极质量流调节的和用于阴极压强调节的调整参量。调整参量尤其涉及可调控的期望转速以及涉及可调控的阀。这些阀涉及涡轮机旁路阀、堆旁路阀和堆后阀。要求保护的方法涉及关于燃料电池堆中的压强水平和通过燃料电池堆的质量流的调节或调节器结构。调节器结构或调节可以不仅作为压强比而且作为压强(也就是说，作为绝对压强或相对压强)来实现。如果没有另外说明，则术语“压强”涉及在阴极路径中的阴极压强。可以测量和/或计算在阴极路径内的压强损失。所测量的和/或例如借助合适的模型所计算的压强损失可以在调节或其前馈控制(Vorsteuerung)中一起考虑。堆后阀布置在燃料电池堆和涡轮机之间。可选地，在燃料电池堆和堆后阀之间还可以布置有气体调整单元，例如以加湿装置的形式。根据实施方案，堆后阀也可以连接在涡轮机的下游。阴极压强调节也简称为压强调节，并且也可以如上所述地实施为压强比调节。

该方法的一种优选的实施例的特征在于，涡轮机旁路阀在高的压强比的情况下在运行范围A中保持关闭，其中，在运行范围A中使用堆后阀，以便调准阴极质量流。高的压强比取决于质量流。可以在笛卡尔坐标图中考虑运行范围A和B之间的分割线作为边界，在该笛卡尔坐标图中绘制随质量流变化的压强或压强比。在边界上，堆后阀是打开的并且涡轮机旁路是关闭的。