AT527928A4 - Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion (BR) auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: − Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen (FE), − Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale (FE) zu einem Fehlervektor (FV), − Erzeugen eines Reaktionsvektors (RV) aus dem Fehlervektor (FV) und einer Reaktionsmatrix (RM), − Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion (BR) auf Basis des erzeugten Reaktionsvektors (RV).

Description

Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler eines Betriebs eines Brennstoffzellensystems, ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Kontrollverfahrens

sowie eine Kontrollvorrichtung zur Durchführung eines solchen Kontrollverfahrens.

Es ist grundsätzlich bekannt, dass für Fehlersituationen ein Eingriff in den Betrieb des Brennstoffzellensystems notwendig ist. Ein solcher Eingriff kann auch als Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler beim Betrieb des Brennstoffzellensystems verstanden werden. Betriebsfehler können beispielsweise unerwünschte Drucksituationen, unerwünschte Gaszusammensetzungen, unerwünschte Temperatursituationen oder Ähnliches sein. Dementsprechend können Betriebsfehler durch Sensoren in direkter Weise oder durch algorithmische Auswertung beim Betrieb des Brennstoffzellensystems erkannt werden. Auch ist es bekannt auf solche erkannten Betriebsfehler zu reagieren, also beispielsweise den Druck in der entsprechenden Gasleitung zu ändern, Temperatureinfluss zu nehmen oder stöchiometrische Zusammensetzungen

von Gasströmen anzupassen.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die Komplexität der Korrelation zwischen einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebsfehler mit einer sehr großen Anzahl von möglichen Betriebsreaktionen gezielt vorgegeben, überwacht und nachgehalten werden muss. So kann bei einem komplexen System eines Brennstoffzellensystem von einer Anzahl von 600 oder mehr möglichen Betriebsreaktionen ausgegangen werden. Auch können mehrere Hundert beispielsweise bis zu 600 unterschiedliche Betriebsfehler definiert werden. Damit wird ersichtlich, dass für jeden Betriebsfehler ein oder mehrere der 600 oder mehr Betriebsreaktionen adäquat sind. Die Korrelation zwischen einem oder mehreren Betriebsfehlern mit einer oder mehreren Betriebsreaktionen sind entsprechend vielfältig und können nur mit sehr hohem Aufwand definiert, in übersichtlicher Weise nachgehalten und korreliert werden. Ins-

besondere eine spätere Anpassung ist nur sehr aufwendig möglich.

Die bisher bekannten Lösungen erfassen Fehler-Einzelsignale und erzeugen daraus

ein binär kodiertes Bitsignal. Auf Basis dieses Bitsignals erfolgt anschließend ein

triebsreaktionen wirksam beizubehalten oder an Änderungswünsche anzupassen.

Es ist daher 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 gezielte und spezifische Betriebsreaktion auf Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems

zur Verfügung zu stellen.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Kontrollverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie eine Kontrollvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. 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 Kontrollverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt sowie der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten

stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Erfindungsgemäß dient ein Kontrollverfahren der Kontrolle einer Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems. Ein solches Kon-

trollverfahren zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: - Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen,

- Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale zu einem Fehlervektor,

onsmatrix,

- Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion auf Basis des erzeugten Re-

aktionsvektors.

Das erfindungsgemäße Kontrollverfahren basiert auf den bekannten Lösungen zum Erfassen und Erkennen von Betriebsfehlern beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems. So werden beispielsweise eine Vielzahl von Betriebsparametern, wie Drücke, Volumenströme, Temperaturen oder Ähnliches mit einer Vielzahl von Sensoren im Brennstoffzellensystem erfasst. Üblicherweise sind für alle diese physikalisch messbaren Parameter Betriebsgrenzen vorgesehen, bei deren Verlassen ein Fehlerfall vorliegt. Wie später noch erläutert, können die Betriebsfehler im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere als binäre Betriebsfehler ausgebildet sein, also eine Information enthalten, ob der zugehörige physikalisch gemessene Wert innerhalb oder außerhalb der Betriebsgrenzen beim Betrieb des Brennstoffzellensystems liegt, wo-

bei das Verlassen der Betriebsgrenzen den Betriebsfehler darstellt.

Bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren ist darauf hinzuweisen, dass eine Betriebsreaktion im Sinne der einzelnen Kontrollschritte auch ein Ausbleiben eines Kontrolleingriffs sein kann. Sind beispielsweise alle Fehlerinformationen in einem Bitcode auf 0 gesetzt, so ergibt sich als Fehlervektor und einem damit zusammenhängenden Reaktionsvektor ebenfalls eine Ausgestaltung mit ausschließlich 0 als Einträgen. In einem solchen Fall ist die dafür passende Betriebsreaktion auch frei von einem aktiven Eingriff in das laufende System. In einem solchen Fall kann die Betriebsreaktion auch als 0 Reaktion bezeichnet werden. Inhaltlich kann eine solche Situation so interpretiert werden, das kein Fehler vorliegt und entsprechend auch kein

aktiver Eingriff in den aktuellen Betriebsablauf erforderlich ist.

Sobald die Vielzahl der Fehler-Einzelsignale erfasst und entsprechend zur Verfügung gestellt worden ist, werden bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren diese zu einem gemeinsamen Fehlervektor kombiniert. Dieser Fehlervektor kann eine entsprechende hohe Anzahl der einzelnen Fehlersignale in einem Vektor zusammen kombinieren. Sind beispielsweise 600 Betriebsfehler möglich und im Rahmen des Kontrollverfahrens zu verarbeiten, so wird von einem Erfassen von 600 Fehler-Ein-

zelsignalen ausgegangen. Der entsprechende Fehlervektor hat dementsprechend

der erfassten Fehler-Einzelsignale entspricht.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Erzeugung des Reaktionsvektors. Dieser basiert zum Beispiel auf einer Multiplikation des Fehlervektors mit einer Reaktionsmatrix. Diese Operation der Multiplikation eines Fehlervektors mit einer Reaktionsmatrix erlaubt es, eine Art zweidimensionalen Vergleich durchzuführen. Die Reaktionsmatrix enthält dabei die Informationen über sämtliche möglichen Betriebsreaktionen sowie deren Korrelation zu den einzelnen möglichen Betriebsfehlern. Dadurch, dass die Reaktionsmatrix nun eine zweidimensionale, matrixförmige Informationsaufbereitung enthält, kann diese einzelne und einzige Reaktionsmatrix die bisher verwendeten 600 oder mehr einzelnen Kalibriercodes ersetzen. Mit anderen Worten werden die Einzelkorrelationen von 600 oder mehr Kalibriercodes zu den 600 oder mehr Betriebsfehlern übersetzt und integriert in eine einzige Reaktionsmatrix und entsprechend der Vergleichsschritt zwischen der aktuellen Betriebsfehlersituation, kodiert durch den Fehlervektor, in den Erzeugungsschritt für den Reakti-

onsvektor integriert.

Durch das Erzeugen eines einzigen Reaktionsvektors beinhaltet dieser das Vergleichsergebnis und damit die Information auf Basis derer nun ein oder mehrere Betriebsreaktionen durchgeführt werden können. Diese Betriebsreaktionen sind spezifisch für den Reaktionsvektor, welcher durch seinen Erzeugungsschritt wiederum spezifisch für die Korrelation der aktuellen Betriebsfehlersituation und der Reaktions-

matrix ist.

Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, wird nun insbesondere eine extreme Komplexitätsreduktion möglich. Während bei den bekannten Lösungen für jede mögliche Korrelation von Betriebsreaktionen und Betriebsfehlern ein eigener Kalibriercode notwendig war, sind diese im vorliegenden Fall nicht mehr benötigt. So ist es möglich, 600 oder mehr einzelne und spezifische Kalibriercodes in eine einzige Reaktionsmatrix zu übersetzen. Diese einzelne Reaktionsmatrix kann für das Auslegen und das Programmieren zugehörigen Kontrollsoftware beispielsweise im Rahmen einer Übersichtstabelle zur Verfügung gestellt werden. Dies erlaubt es nicht nur bei der Durchführung des Kontrollverfahrens, beispielsweise mit Hilfe einer Compu-

tervorrichtung, sondern auch bei der Aufarbeitung und Auslegung des

zu kombinieren.

Darüber hinaus wird die Abarbeitungsgeschwindigkeit und die benötigte Rechenintensität für die Durchführung eines solchen Kontrollverfahrens deutlich reduziert. Ein einmaliger Vergleich zwischen dem Fehlervektor und der Reaktionsmatrix ersetzt dabei einen 600-maligen Vergleich eines Fehlercodes mit den entsprechend 600 oder mehr unterschiedlicher Kalibriercodes. Gleichzeitig bleibt die Konfigurierbarkeit und Übersichtlichkeit erhalten, sodass auch bei einem laufenden Betrieb eines Brennstoffzellensystems über eine Anpassung und Weiterentwicklung der Reaktionsmatrix die Kontrollqualität für das Kontrollverfahren sogar nachträglich noch adaptiert und verbessert werden kann. Konstruktiv wird durch die Reduktion im Rechenaufwand auch eine kleinere und kostengünstigere CPU einsetzbar, da der Rechenaufwand bei

der Ausführung des Kontrollverfahrens sich reduziert.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Ausführung wenigstens eine Betriebsreaktion auf Basis eines Vergleichs des Reaktionsvektors mit einer Betriebsreaktion-Liste ausgewählt wird. Diese Betriebsreaktions-Liste korreliert entsprechend mit den möglichen Betriebsreaktionen. Sind beispielsweise 600 Betriebsreaktionen möglich, so sind auch in der BetriebsreaktionsListe 600 Zeilen für diese Betriebsreaktionen vorgesehen. Jedoch ist kein Vergleich des Fehlervektors mit dieser Betriebsreaktions-Liste über einzelne Kodierungen gemäß dem bekannten Stand der Technik notwendig. Vielmehr kann durch ein einfaches Auswählen zugehörig zum bereits erzeugten Reaktionsvektor der Vergleich direkt zu der Aufführung der passenden und spezifischen Betriebsreaktion führen. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Kontrollverfahren wenigstens eine Betriebsreaktion ausführen soll. Das beinhaltet selbstverständlich auch eine Ausführung von zwei oder deutlich mehr Betriebsreaktionen zeitlich versetzt

oder auch zeitlich parallel.

Weitere Vorteile können ebenfalls erzielt werden, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für das Erzeugen des Reaktionsvektors eine Multiplikation des Fehlervektors mit der Reaktionsmatrix durchgeführt wird. Dabei handelt es sich um eine sehr einfache algorithmische Operation, welche einfach, schnell und vor allem

wiederholbar und damit vorhersagbar durchgeführt werden kann. Es ergibt sich ein

eindeutiges Ergebnis durch den Erzeugungsschritt, da eine Nacharbeit bei der Multi-

plikationsmöglichkeit zwischen Fehlervektor und Reaktionsmatrix eine spezifische

und eineindeutige Erzeugung eines Reaktionsvektors mit sich bringt.

Weitere Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Anzahl der Matrixspalten der Reaktionsmatrix der Anzahl der Vektorzeilen des Fehlervektors entspricht. Mit anderen Worten ist die maximal mögliche Fehlersituation mit den maximal möglichen Betriebsreaktionen korreliert. Die zugehörigen Informationen sind aus den bekannten Lösungen vorhanden, da sie bisher in der komplexen Korrelation in 600 Kalibriercodes und zugehörigen Fehlercodes enthalten waren. Die einmalige Übersetzung in einen entsprechend ausgestalteten Fehlervektor und eine hinsichtlich der Anzahl der Matrixspalten zugehörigen Reaktionsmatrix erlaubt es anschließend diese Information aufzuarbeiten und in einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren zu verwenden. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Einfachheit des erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens unabhängig von der Größe der Reaktionsmatrix und des Fehlervektors ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die bei dieser Ausführungsform beschriebene Korrelation der Anzahl der Mat-

rixspalten zur Anzahl der Vektorzahl beibehalten wird.

Weitere Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Fehler-Einzelsignale binär ausgebildet sind. Damit ist eine qualitative oder rein qualitative Ausbildung der Fehlersignale zu verstehen. Im Binärcode können die Fehlersignale also 0 und 1 betragen, wo beispielsweise ein Fehlersignal bei 0 bedeutet, dass sich der zugehörige Betriebsparameter innerhalb der Betriebsgrenzen befindet. Ein Fehlersignal im Binärsystem bei 1 bedeutet, dass sich dieser zugehörige Betriebsparameter außerhalb der zulässigen Betriebsgrenzen befindet. Die Übersetzung von tatsächlichen physikalischen und quantitativ nachweisbaren Messwerten in diese binär ausgebildeten Fehler-Einzelsignale kann in einem separaten Überwachungssystem des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden. Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, diese Übersetzung und Kodierung in die binären

Fehlersignale vieler Einzelsignale in das Kontrollverfahren selbst zu integrieren.

Weitere Vorteile sind ebenfalls erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren der erzeugte Reaktionsvektor hinsichtlich sich technisch widerspre-

chenden, auszuführender Betriebsreaktionen überprüft wird. Wie bereits erläutert

her erläutert.

So ist es beispielsweise möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren bei einem erkannten technischen Widerspruch zwischen wenigstens zwei auszuführenden Betriebsreaktionen eine Fehlerpriorität und/oder eine Reaktionspriorität berücksichtigt wird. Die Fehlerpriorität bezieht sich insbesondere auf die Wichtigkeit und die Priorität des Betriebsfehlers. So können Betriebsfehler hinsichtlich ihrer Schädlichkeit oder Zerstörungsqualität für das Brennstoffzellensystem priorisiert werden. So kann es Fehler geben, die eine langfristige Schädigung nach sich ziehen und dementsprechend mit hoher Sicherheit vermieden werden müssen. Diese können hinsichtlich ihrer Fehlerpriorität beispielsweise unterschieden werden, von Betriebsfehlern, welche „nur“ die Betriebseffizienz des Brennstoffzellensystems kurzfristig nachteilig beeinträchtigen. Auch die Reaktionspriorität kann berücksichtigt werden, indem beispielsweise die Auswirkungsquantität einer Betriebsreaktion berücksichtigt wird. So kann die Betriebsreaktion priorisiert werden, welche den größeren Einfluss innerhalb des Reaktionskonflikts mit sich bringt. Auch eine Kombination der Nutzung von Fehlerpriorität und Reaktionspriorität ist im Rahmen eines erfindungs-

gemäßen Kontrollverfahrens grundsätzlich möglich.

Darüber hinaus ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren bei sich widersprechenden, auszuführenden Betriebsreaktionen im Zweifel das Brennstoffzellensystem ausgeschaltet wird. Das bedeutet, dass insbe-

sondere dann, wenn keine Lösung für den Reaktionskonflikt möglich ist,

insbesondere auch unter Berücksichtigung von Fehlerpriorisierungen und Reaktions-

prioritäten, im Zweifel ein Ausschalten oder sogar eine Notsituation für das Brenn-

stoffzellensystem aktiviert wird. Dies erlaubt es, für Situationen, bei welchem keine

sinnvolle Betriebsreaktion durch Kontrollverfahren ausgelöst werden kann, eine

Schädigung des Brennstoffzellensystems durch eine Notabschaltung zu vermeiden.

Ebenfalls Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren der Fehlervektor als Speicher-Fehlervektor gespeichert wird und insbesondere bei einer nachfolgenden Ausführung des Kontrollverfahrens der kombinierte Fehlervektor mit dem Speichervektor verglichen wird, wobei nur bei einem Abweichen des Fehlervektors vom Speicher-Fehlervektor der Reaktionsvektor erzeugt wird und der Fehlervektor als neuer Speicher-Fehlervektor gespeichert wird. Darunter ist eine Situation zu verstehen, bei welcher das Kontrollverfahren wiederholt, insbesondere kontinuierlich wiederholt wird. Der Rechenaufwand für die Erzeugung des Reaktionsvektors wird jedoch nur dann durchgeführt, wenn sich bei den Fehler-Einzelsignalen eine Änderung ergeben hat. Um diese Änderung zu erkennen, erfolgt ein Speichern des Fehlervektors durch den Speicher-Fehlervektor, sodass ein anschließender Vergleich zwischen Fehlervektor und Speicher-Fehlervektor beim nächsten Durchlauf des Kontrollverfahrens möglich wird. Bei dieser Ausführungsform wird also der Rechenaufwand für die Bezeugung des Reaktionsvektors und die Ausführung der Betriebsreaktion nur dann durchgeführt, wenn tatsächlich eine Änderung zur vorherigen Kontrollsituation stattgefunden hat.

Weitere Vorteile sind ebenfalls erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Schritte des Erfassens, des Kombinierens, des Erzeugens und des Ausführens wiederholt, insbesondere in regelmäßigen Abständen, durchgeführt werden. Die regelmäßigen Abstände können beispielsweise in definierten Zeitabschnitten vorgegeben sein. Die regelmäßige Kontrolle dient dazu, dass das Kontrollverfahren eine kontinuierliche Überwachung und damit eine kontinuierliche Kontrolle beim Betrieb des Brennstoffzellensystems gewährleistet. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass auch Situationen ohne Ausführung einer Betriebsreaktion eine Positivauswertung darstellen können und entsprechend in einer solchen Situation eine Ausgabe ei-

nes Positivsignals für die Betriebssituation des Brennstoffzellensystem denkbar ist.

Weitere Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren der erzeugte Reaktionsvektor und/oder die ausgeführte wenigstens eine Betriebsreaktion gespeichert wird. Damit wird es möglich, eine nacharbeitende Kontrolle des Kontrollverfahrens zu erlauben. Insbesondere wird eine Feedback-Situation erzielt, um sicherzustellen, ob die Betriebsreaktion zu einer Lösung der Fehlersituation geführt hat. Es ist sogar möglich, ein Speichern über einen längeren Zeitraum zur Verfügung zu stellen, sodass ein Anpassen und weiteres, fortlaufendes Verbessern der Reaktionsmatrix für einen verbesserten oder beschleunigten

Reaktionserfolg zur Verfügung gestellt wird.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, welche bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen die Schritte eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens durchzuführen. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kontroll-

verfahren erläutert worden sind.

Ein darüber hinaus gehender Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kontrollvorrichtung für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems. Eine solche Kontrollvorrichtung zeichnet sich durch ein Erfassungsmodul aus für ein Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen. Weiter ist ein Kombiniermodul vorgesehen für ein Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale zu einem Fehlervektor. Mit Hilfe eines Erzeugungsmoduls erfolgt ein Erzeugen eines Reaktionsvektors aus dem Fehlervektor und einer Reaktionsmatrix. Darüber hinaus ist ein Ausführungsmodul vorgesehen für ein Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion auf Basis des erzeugten Reaktionsvektors. Das

Erfassungsmodul, das Kombiniermodul, das Erzeugungsmodul und/oder das

Ausführungsmodul sind dabei für eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Kon-

trollverfahrens ausgebildet. Damit bringt eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung

die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemä-

Bes Kontrollverfahren erläutert worden sind.

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-

tisch:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Erzeugungsschrittes des Reaktionsvektors,

Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung der Nutzung einer Betriebsreaktions-Liste,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Überprüfung eines Reaktionskonflikts,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kon-

trollvorrichtung.

In der Figur 1 ist schematisch eine Kontrollvorrichtung 10 dargestellt. Von einem nicht näher dargestellten Brennstoffzellensystem kann von einer Vielzahl von physikalischen Messsensoren eine Vielzahl von Fehler-Einzelsignalen FE erfasst werden. Insbesondere kann mittels einer Vorauswertung jedes dieser Fehler-Einzelsignale binär kodiert sein, sodass eine 0 einen zugehörigen physikalischen Betriebsparameter innerhalb der Betriebsgrenzen und eine 1 für das Fehler-Einzelsignal FE eine entsprechende Betriebssituation außerhalb der Betriebsgrenzen darstellt. Über das Erfassungsmodul 20 werden die erfassten Fehler-Einzelsignale FE nun an ein Kombi-

niermodul 30 weitergegeben, wo eine Kombination aller Fehler-Einzelsignale FE in

Ähnlichem im Brennstoffzellensystem einwirken.

In der Figur 2 ist ein schematisches Beispiel für den Erzeugungsschritt des Reaktionsvektors dargestellt. Die Reaktionsmatrix RM weist hier drei Zeilen und fünf Spalten auf. Dazu passend hat der passende Fehlervektor FV eine Spalte mit fünf Zeilen. Über eine Durchführung einer Matrixvektormultiplikation entsteht dementsprechend ein Reaktionsvektor RV mit einer Spalte und fünf Zeilen. Da die entsprechenden Kodierungen alle binär ausgeführt sind, ist der Reaktionsvektor RV mit hier fünf möglichen Betriebsreaktion BR gekoppelt, wobei bei der Ausführungsform dieses Reakti-

onsvektors RV zwei Betriebsreaktionen BR ausgewählt sind.

In der Figur 3 ist eine Korrelation eines deutlich aufwendigeren und größeren Reaktionsvektors RV mit einer entsprechend höheren Anzahl von Vektorzeilen dargestellt. Hier ist eine zweistufige Betriebsreaktion BR2 und BR4 zu erkennen, welche mit einer Betriebsreaktions-Liste BRL im Vergleich korreliert. Der Reaktionsvektor RV korreliert und ist damit vergleichbar mit der Betriebsreaktions-Liste BRL. Durch die binäre Kodierung wird bei dem Beispiel der Figur 3 eine Auswahl für die Betriebsreaktionen BR2 und BR4 getroffen. Diese beiden Betriebsreaktionen BR2 und BR4 aus den hier möglichen Betriebsreaktionen BR1, BR2, BR3 und BR4 werden entspre-

chend ausgewählt und ausgeführt.

Für Situationen, bei welchen einzelne Betriebsreaktionen BR miteinander in einen Reaktionskonflikt RK treten, also beispielsweise einen technischen Widerspruch für die mögliche Ausführung mit sich bringen, ist in der Figur 4 eine Konfliktüberprüfung dargestellt. Der Reaktionskonflikt RK beruht beispielsweise darauf, dass die Betriebsreaktion BR2 eine Druckerhöhung und die Betriebsreaktion BR4 eine Druckreduktion erfordert. Da diese beiden Betriebsreaktionen BR2 und BR4 nun in einem technischen Konflikt stehen, liegt ein Reaktionskonflikt RK vor. Dieser wird hier unter

Ausnutzung und Berücksichtigung einer Fehlerpriorität FP und einer

Reaktionspriorität RP geklärt, sodass dieser Reaktionskonflikt RK gelöst werden

kann. Bei dem Beispiel der Figur 4 bedeutet das, dass nur die Betriebsreaktion BR2

ausgeführt und die Betriebsreaktion BR4 unterdrückt wird.

In der Figur 5 wird der schematische Ablauf unter Berücksichtigung eines Reaktionskonflikts RK bei der Kontrollvorrichtung 10 dargestellt. Im Anschluss und vor der Ausführung wird nach dem Ausführungsmodul 50 noch ein Konfliktmodul 60 geschaltet. Dieses beinhaltet insbesondere Informationen über Fehlerprioritäten FP und Reaktionsprioritäten RP, sodass ähnlich der schematischen Darstellung der Figur 4 aus den beiden ausgewählten und auszuführenden Betriebsreaktionen BR2 und BR4 nur

die Betriebsreaktion BR2 übrigbleibt und auch tatsächlich ausgeführt wird.

Auch die Figur 6 zeigt eine Weiterbildung der Kontrollvorrichtung 10. Hier ist nun eine Integration eines Speichermoduls 70 zu erkennen. Jeder kombinierte Fehlervektor FV wird nun erst in ein Speichermodul 70 weitergeführt und dort mit einem SpeicherFehlervektor SFV verglichen, welcher aus einem vorherigen Durchlauf des Kontrollverfahrens herrührt. Nur dann, wenn sich eine Änderung ergibt, wird zum einen der alte Speicher-Fehlervektor SFV überschrieben und der aktuelle Fehlervektor FV an das Erzeugungsmodul 40 weitergegeben. Der Rechenaufwand im Erzeugungsmodul 40 und im Ausführungsmodul 50 wird dementsprechend nur dann erforderlich, wenn tatsächlich eine Änderung der Fehlersituation sich in einem geänderten Fehlervektor

FV auch wiederfindet.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende

Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.

Bezugszeichenliste

10 Kontrollvorrichtung 20 Erfassungsmodul 30 Kombiniermodul 40 Erzeugungsmodul 50 — Ausführungsmodul 60 Konfliktmodul

70 Speichermodul

BR — Betriebsreaktion BRL Betriebsreaktions-Liste BF Betriebsfehler

FE Fehler-Einzelsignal FV Fehlervektor

SFV Speicher-Fehlervektor FP Fehlerpriorität

RV Reaktionsvektor

RM Reaktionsmatrix

RP Reaktionspriorität

RK — Reaktionskonflikt

Patentansprüche

1. Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion (BR) auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet

durch die folgenden Schritte: — Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen (FE),

— Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale (FE) zu einem Fehlervektor (FV),

— Erzeugen eines Reaktionsvektors (RV) aus dem Fehlervektor (FV) und

einer Reaktionsmatrix (RM),

— Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion (BR) auf Basis des er-

zeugten Reaktionsvektors (RV).

2. Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausführung wenigstens eine Betriebsreaktion (BR) auf Basis eines Vergleichs des Reaktionsvektors (RV) mit einer Betriebsreaktions-Liste (BRL) ausgewählt

wird.

3. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erzeugen des Reaktionsvektors (RV) eine Multiplikation des Fehlervektors (FV) mit der Reaktionsmatrix (RM) durchgeführt

wird.

4. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Matrixspalten der Reaktionsmatrix (RM)

der Anzahl der Vektorzeilen des Fehlervektors (FV) entspricht.

5. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge-

kennzeichnet, dass die Fehler-Einzelsignale (FE) binär ausgebildet sind.

6. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Reaktionsvektor (RV) hinsichtlich sich technisch widersprechender, auszuführender Betriebsreaktionen (BR) überprüft

wird.

onspriorität (RP) berücksichtigt wird.

8. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei sich widersprechenden, auszuführenden Betriebsreaktionen (BR) im Zweifel das Brennstoffzellensystem ausgeschaltet wird.

9. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlervektor (FV) als Speicher-Fehlervektor (SFV) gespeichert wird und insbesondere bei einer nachfolgenden Ausführung des Kontrollverfahrens der kombinierte Fehlervektor (FV) mit dem Speicher-Fehlervektor (SFV) vergleichen wird, wobei nur bei einem Abweichen des Fehlervektors (FV) vom Speicher-Fehlervektor (SFV) der Reaktionsvektor (RV) erzeugt wird und der Fehlervektor (FV) als neuer Speicher-Fehlervektor (SFV)

gespeichert wird.

10. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Erfassens, des Kombinierens, des Erzeugens und des Ausführens wiederholt, insbesondere in regelmäßigen Ab-

ständen, durchgeführt werden.

11. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Kombinierens, des Erzeugens und des Ausführens durchgeführt werden, wenn wenigstens ein Fehler-Einzelsignal

(FE) erfasst wird, insbesondere neu erfasst wird.

12. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Reaktionsvektor (RV) und/oder die ausge-

führte wenigstens eine Betriebsreaktion (BR) gespeichert wird.

13. Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, welche bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen die Schritte eines Kontrollverfah-

rens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.

14. Kontrollvorrichtung (10) für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion (BR) auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet durch ein Erfassungsmodul (20) für ein Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen (FE), ein Kombiniermodul (30) für ein Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale (FE) zu einem Fehlervektor (FV), ein Erzeugungsmodul (40) für ein Erzeugen eines Reaktionsvektors (RV) aus dem Fehlervektor (FV) und einer Reaktionsmatrix (RM) und ein Ausführungsmodul (50) für ein Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion (BR) auf Basis des erzeugten Reaktionsvektors (RV), wobei das Erfassungsmodul (20), das Kombiniermodul (30), das Erzeugungsmodul (40) und/oder das Ausführungsmodul (50) für eine Ausführung eines Kontrollverfahrens mit den Merkmalen eines

der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion (BR) auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet

   durch die folgenden Schritte: — Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen (FE),

   — Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale (FE) zu einem Fehlervektor (FV),

   — Erzeugen eines Reaktionsvektors (RV) aus dem Fehlervektor (FV) und

   einer Reaktionsmatrix (RM),

   — Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion (BR) auf Basis des er-

   zeugten Reaktionsvektors (RV).

   2. Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausführung wenigstens eine Betriebsreaktion (BR) auf Basis eines Vergleichs des Reaktionsvektors (RV) mit einer Betriebsreaktions-Liste (BRL) ausgewählt

   wird.

   3. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erzeugen des Reaktionsvektors (RV) eine Multiplikation des Fehlervektors (FV) mit der Reaktionsmatrix (RM) durchgeführt

   wird.

   4. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Matrixspalten der Reaktionsmatrix (RM)

   der Anzahl der Vektorzeilen des Fehlervektors (FV) entspricht.

   5. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge-

   kennzeichnet, dass die Fehler-Einzelsignale (FE) binär ausgebildet sind.

   6. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Reaktionsvektor (RV) hinsichtlich sich technisch widersprechender, auszuführender Betriebsreaktionen (BR) überprüft

   wird.

   24/26 | ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE |

   onspriorität (RP) berücksichtigt wird.

   8. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei sich widersprechenden, auszuführenden Betriebsreaktionen (BR) das Brennstoffzellensystem ausgeschaltet wird.

   9. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlervektor (FV) als Speicher-Fehlervektor (SFV) gespeichert wird und insbesondere bei einer nachfolgenden Ausführung des Kontrollverfahrens der kombinierte Fehlervektor (FV) mit dem Speicher-Fehlervektor (SFV) vergleichen wird, wobei nur bei einem Abweichen des Fehlervektors (FV) vom Speicher-Fehlervektor (SFV) der Reaktionsvektor (RV) erzeugt wird und der Fehlervektor (FV) als neuer Speicher-Fehlervektor (SFV)

   gespeichert wird.

   10. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Erfassens, des Kombinierens, des Erzeugens und des Ausführens wiederholt, insbesondere in regelmäßigen Ab-

   ständen, durchgeführt werden.

   11. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Kombinierens, des Erzeugens und des Ausführens durchgeführt werden, wenn wenigstens ein Fehler-Einzelsignal

   (FE) erfasst wird, insbesondere neu erfasst wird.

   12. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Reaktionsvektor (RV) und/oder die ausge-

   führte wenigstens eine Betriebsreaktion (BR) gespeichert wird.

   13. Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, welche bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen die Schritte eines Kontrollverfah-

   rens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.

   25/26 [ ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE |

   14. Kontrollvorrichtung (10) für eine Kontrolle einer Betriebsreaktion (BR) auf einen Betriebsfehler beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems, gekennzeichnet durch ein Erfassungsmodul (20) für ein Erfassen einer Mehrzahl von Fehler-Einzelsignalen (FE), ein Kombiniermodul (30) für ein Kombinieren der erfassten Fehler-Einzelsignale (FE) zu einem Fehlervektor (FV), ein Erzeugungsmodul (40) für ein Erzeugen eines Reaktionsvektors (RV) aus dem Fehlervektor (FV) und einer Reaktionsmatrix (RM) und ein Ausführungsmodul (50) für ein Ausführen wenigstens einer Betriebsreaktion (BR) auf Basis des erzeugten Reaktionsvektors (RV), wobei das Erfassungsmodul (20), das Kombiniermodul (30), das Erzeugungsmodul (40) und/oder das Ausführungsmodul (50) für eine Ausführung eines Kontrollverfahrens mit den Merkmalen eines

   der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind.

   26/26 [ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE |