DE102016215323A1 - Verfahren zum Betrieb eines Ventils eines Druckbehältersystems sowie Druckbehältersystem - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Ventils eines Druckbehältersystems sowie Druckbehältersystem Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ventils 210 eines Druckbehältersystems. Es umfasst die Schritte: A) Ermitteln einer Ist-Druckdifferenz zwischen einem Eingangsdruck pE am Eingang des Ventils 210 und einem Ausgangsdruck pA am Ausgang des Ventils 210; und B) Freigeben des Ventils 210, wenn der Wert der Ist-Druckdifferenz kleiner oder gleich ist einer maximal zulässigen Druckdifferenz des Ventils 210.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ventils eines Druckbehältersystems sowie ein Druckbehältersystem.
  • Druckbehältersysteme als solche sind bekannt. Beispielsweise werden Hochdruckgasbehältersysteme und kryogene Druckbehältersysteme in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mit Wasserstoff betrieben werden. Solche Druckbehältersysteme umfassen u.a. ein Tankabsperrventil, welches ausgebildet ist, das Ausströmen von Brennstoff aus dem Druckbehälter zu regeln.
  • Die Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen schreibt Ventiltests vor, bei denen der Ausgangsdruck beim Öffnen des Ventils mindestens 50% des Eingangsdruckes betragen muss. Es kann im Betrieb des Druckbehältersystems vorkommen, dass nach dem Schließen des Tankabsperrventils stromab des Tankabsperrventils weiterhin Brennstoff entnommen wird. Dies führt dazu, dass der Druck stromab des Tankabsperrventils abnimmt und somit die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Tankabsperrventils weiter ansteigt. Es könnte somit der Fall eintreten, dass der Ausgangsdruck beim Öffnen des Ventils weniger als 50 % des Eingangsdruckes beträgt. Für solche Betriebsbedingungen wäre das Ventil dann nicht getestet und freigegeben worden. Würde das Tankabsperrventil in einem solchem Fall geöffnet, könnten es beschädigt werden.
  • Die vorgenannte Vorschrift kann eingehalten und eine Beschädigung des Tankabsperrventils vermieden werden, indem das Tankabsperrventil entsprechend robust ausgelegt wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Tankabsperrventil für einen maximalen Betriebsdruck ausgelegt ist, der doppelt so hoch ist wie der nominelle Betriebsdruck des Druckbehälters. Solche Tankabsperrventile wären dann aber vergleichsweise teuer und/oder benötigten vergleichsweise viel Bauraum.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein betriebssicheres Ventil bereitzustellen, dass vergleichsweise wenig Bauraum benötigt, vergleichsweise leicht ist und/oder vergleichsweise kostengünstig ist. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.
  • Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
  • Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck verwenden (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst ferner mindestens ein Ventil, das mit dem mindestens einen Druckbehälter fluidverbunden ist. Bevorzugt ist das mindestens eine Ventil ein Tankabsperrventil (TAV; en.: shut-off valve). Das Tankabsperrventil ist das Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Behälterdruck entspricht. Das Tankabsperrventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares und insbesondere stromlos geschlossenes Ventil. Das Tankabsperrventil ist i.d.R. in ein On-Tank-Valve (OTV) integriert. Das On-Tank-Valve ist die direkt an einem Ende des Druckbehälters montierte und mit dem Inneren des Druckbehälters direkt fluidverbundene Ventileinheit. In der Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann ferner mindestens einen Drucksensor umfassen, der stromab vom Ventil angeordnet ist. Der Drucksensor ist zweckmäßig ausgebildet, den Druck des Brennstoffs am Ausgang des Ventils zu messen.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann ferner mindestens ein Steuergerät umfassen, welches eingerichtet ist, zumindest einige der Komponenten des Druckbehältersystems zu regeln bzw. zu steuern. Insbesondere kann das Steuergerät eingerichtet sein, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Das Steuergerät kann eingerichtet sein, das Ventil freizugeben, wenn der Wert der Ist-Druckdifferenz kleiner oder gleich ist der maximal zulässigen Druckdifferenz des Ventils.
  • Die maximal zulässige Druckdifferenz ist dabei die Druckdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils, bei der das Ventil gerade noch betrieben werden darf. Sofern die eingangs genannte Verordnung einschlägig ist, beträgt diese Druckdifferenz beispielsweise maximal 50 % (i.e. der Ausgangsdruck darf um maximal 50% niedriger sein als der Eingangsdruck des Ventils).
  • Es kann also in dem Steuergerät eine Sicherheitsfunktion hinterlegt sein. Die Sicherheitsfunktion stellt sicher, dass das Ventil nur betätigt werden kann, wenn die Ist-Druckdifferenz geringer ist als die maximal zulässige Druckdifferenz des Ventils. Somit können vergleichsweise leichte und platzsparende Ventile eingesetzt werden.
  • Das Ventil des hier offenbarten Druckbehältersystems kann insbesondere ein vorgesteuertes Ventil sein, welches ein Vorsteuersitz und ein Hauptsitz aufweist. Solche vorgesteuerten bzw. indirekten Ventile sind bekannt. Die Aufgabe des vorsteuernden Betätigungselements (z.B. Magnetspule, Hebel, Fußschalter, ...) ist es, nur eine kleine Vorsteuerbohrung des Vorsteuersitz zu öffnen, bzw. zu schließen. Die eigentliche Aufgabe, die Bewegung des Hauptkolbens, übernimmt dann der Brennstoff. Das Steuergerät kann eingerichtet sein, den Steuersatz zum Verringern der Ist-Druckdifferenz zu öffnen. Der Vorsteuersitz weist im Vergleich zum Hauptsitz einen geringeren Öffnungsquerschnitt auf. An einem solchen Öffnungsquerschnitt treten geringere Kräfte und Momente auf, die auch bei hohen Druckdifferenzen unkritisch sein können. Das Öffnen des Vorsteuersitzes bewirkt allerdings schon einen gewissen Druckausgleich, der dazu führt, dass die Ist- Druckdifferenz abnimmt. Das Vorsteuerventil kann hierzu durch einen geeigneten Steller, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation gestellt werden. Die Vorsteuerung kann auch nur ein Impuls sein – der ggf. bis zur gewünschten Druckerhöhung (nach dem Ventil wiederholt) wird.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann ferner ein Bypassventil aufweisen. Das Bypassventil kann stromauf vom (Haupt)Ventil abzweigen bzw. direkt im Druckbehälter beginnen und stromab vom Ventil münden. Mit anderen Worten ist das Bypassventil also fluidisch parallel zum Ventil angeordnet. Das Bypassventil selbst ist bevorzugt so dimensioniert, dass es im Vergleich zum Ventil geringere Durchflussquerschnitte aufweist. Beispielsweise kann der maximale Massenstrom an Brennstoff durch das Bypassventil mindestens um den Faktor 10, bevorzugt um den Faktor 100 oder 1000, geringer sein als der maximale Massenstrom an Brennstoff durch das Ventil. Abgesehen von den unterschiedlichen maximale Massenstrom kann das Bypassventil ansonsten gleich aufgebaut sein wie das Ventil. Bevorzugt kann das Steuergerät eingerichtet sein, dass Bypassventil zum Druckausgleich zu öffnen, insbesondere wenn die Ist-Druckdifferenz größer ist als die maximal zulässige Druckdifferenz. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Bypassventil händisch betätigt wird, beispielsweise durch entsprechend geschultes Service-Personal. Ein solches Bypassventil ist aufgrund der kleineren Strömungsquerschnitte günstiger, kleiner und leichter als das Ventil. Bevorzugt kann dieses Ventil für wesentlich größere Druckdifferenzen ausgelegt sein als das Ventil.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann ferner eine Druckentlastungseinrichtung aufweisen, die stromauf oder fluidisch parallel zum Ventil, insbesondere zum Tankabsperrventil angeordnet sein kann. Die Druckentlastungseinrichtung kann eingerichtet sein, zum Verringern der Ist-Druckdifferenz Brennstoff abzulassen. Bevorzugt handelt es sich um eine reversibel wiederverschließbare Druckentlastungseinrichtung. Eine Druckentlastungseinrichtung kann beispielsweise ein Bleed-Port sein, der fluidisch zwischen dem Tankabsperrventil und im Druckbehälter angeordnet ist. Zweckmäßig kann ein solcher Bleed-Port ein mechanisch betätigbares Ventil sein. Es sind aber auch andere Lösungen vorstellbar.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann mindestens eine Betankungsleitung umfassen, die mit dem Ausgang des Ventils so fluidverbunden ist, dass der Druck stromab des Ventils durch eine Betankung über die Betankungsleitung erhöht werden kann. Zweckmäßig kann somit der Druck am Ausgang des Ventils erhöht werden, wodurch sich die Ist-Druckdifferenz verringert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das hier offenbarte Druckbehältersystem mindestens einen Service-Port aufweisen. Ein solcher Service-Port kann beispielsweise im Anodensubsystem vorgesehen sein. Er kann beispielsweise dazu dienen, Brennstoff zu- bzw. abzuführen. Zweckmäßig kann ein solcher Service-Port im Mitteldruckbereich angeordnet sein. Bevorzugt weist der Service-Port eine andere Kupplung auf als die Betankungskupplung der Betankungsleitung. Somit kann die Gefahr des Missbrauchs verringert werden.
  • Das Druckbehältersystem kann ferner weitere Komponenten eines Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems umfassen. Das Anodensubsystem wird aus den brennstoffführenden Bauelementen gebildet. Ein Anodensubsystem kann den mindestens einen Druckbehälter, das mindestens eine Ventil, mindestens einen Druckminderer, mindestens eine zum Anodeneinlass führende Anodenzuleitung, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstapel, mindestens eine vom Anodenauslass wegführende Anodenabgasleitung, mindestens einen Wasserabscheider (= AWS), mindestens ein Purgeventil (= APV), mindestens ein aktive oder passive Brennstoff-Rezirkulationspumpe (= ARE bzw. ARB) und/oder mindestens eine Rezirkulationsleitung sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Brennstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben des Ventils des hier offenbarten Druckbehältersystems. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • – Ermitteln der Ist-Druckdifferenz zwischen dem Eingangsdruck pE an dem Eingang des Ventils und dem Ausgangsdruck (pA) an dem Ausgang des Ventils; und
    • – Freigeben des Ventils, wenn der Wert der Ist-Druckdifferenz kleiner oder gleich ist einer maximal zulässigen Druckdifferenz des Ventils.
  • Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach vor dem Freigeben des Ventils die Ist-Druckdifferenz auf einen Wert unterhalb der maximal zulässigen Druckdifferenz verringert wird, insbesondere ohne dass dabei das Ventil bzw. ein Hauptsitz des Ventils geöffnet wird.
  • Das Verfahren kann ferner den Schritt umfassen, wonach das Verfahren zum Verringern der Ist-Druckdifferenz auf einen Wert unterhalb der maximal zulässigen Druckdifferenz mindestens einer der folgenden Schritte umfasst:
    • – Öffnen des Vorsteuersitzes des Ventils;
    • – Öffnen des Bypassventils, welches stromauf vom Ventil abzweigt und stromab vom Ventil mündet;
    • – Druckentlasten der Brennstoffleitung stromauf vom Ventil; und/oder
    • – Erhöhen des Drucks in der Brennstoffleitung stromab vom Ventil.
  • In einer Ausgestaltung kann die Ist- Druckdifferenz ermittelt werden, indem die Druckwerte am Eingang und am Ausgang des Ventils gemessen werden.
  • Bevorzugt wird der Druck am Eingang des Ventils durch folgendes Verfahren ermittelt:
    • – Bestimmen des Eingangsdrucks pE1 und der Temperatur T1 des Brennstoffs in einem ersten Zeitpunkt t1, wobei der erste Zeitpunkt t1 ein vorheriger Zeitpunkt ist, bei dem das Ventil zuletzt geöffnet war, wobei der Eingangsdruck beim geöffneten Ventil mit einem Drucksensor stromab des Ventils ermittelt wird, wobei gegebenenfalls der Druckverlust am Ventil selbst mit berücksichtigt wird, und wobei die im ersten Zeitpunkt ermittelten Werte gegebenenfalls gespeichert werden;
    • – Messen des aktuellen tatsächlichen Eingangsdruck pEist, zu einem Zeitpunkt, in dem das Ventil bzw. der Hauptsitz des Ventils geschlossen ist und evtl. geöffnet werden soll;
    • – Vergleichen des aktuellen tatsächlichen Eingangsdrucks pEist mit dem Eingangsdruck pE1 in einem ersten Zeitpunkt t1, insbesondere indem der eine Wert von dem anderen Wert subtrahiert wird.
  • Bei der Bestimmung der Druckdifferenz nach diesem Verfahren kann bevorzugt ein Sicherheitsfaktor aufgeschlagen werden, der berücksichtigt, dass die Druckwerte am Eingang nicht gemessen, sondern berechnet wurden.
  • Das hier offenbarte Verfahren kann ferner den Schritt umfassen, wonach ein Benutzer des Druckbehälterssystems bzw. des Kraftfahrzeugs oder eine Servicestelle (z.B. Werkstatt, Händler, etc.) informiert wird, dass eine Fehlfunktion des Ventils vorliegt. Hierzu kann jegliche Art der Informationsdarstellung genutzt werden und jeder geeignete Text Anwendung finden.
  • Das Betriebsverfahren kann ferner den Schritt umfassen: Schließen des mindestens einen Ventils im Anodensubsystem, bevor der Brennstoffverbrauch (d.h. Brennstoffumwandlung) stromab des Ventils beendet wurde (insbesondere die Druckminderung durch den mindestens einen Druckminderer, die elektrochemische Reaktion der mindestens einen Brennstoffzelle und/oder der Betrieb des Anodenlüftungsventil, etc.), so dass sich zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Ventils eine Druckdifferenz (bevorzugt eine Soll-Druckdifferenz) für das geschlossene Ventil einstellt. Eine solche Soll-Druckdifferenz kann beispielsweise für Diagnosezwecke, z.B. einer Dichtheitsprüfung, genutzt werden.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Druckbehältersystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Tankabsperrventils, bei dem der Druck in beiden Bereichen erfasst wird (über entsprechende Sensoren) oder der Druck in einem der beiden Bereiche erfasst wird und beim Abstellvorgang des Fahrzeuges (bzw. beim Beenden der Entnahme der Druck im nicht erfassten Bereich gemerkt wird. Das ist möglich, da das Ventil im Entnahmemodus in der Stellung offen ist und beim Einschaltvorgang (vor dem Öffnen des Ventiles) der gemerkte Druck mit dem gemessenen verglichen werden kann. Bevorzugt wird dabei ein Sicherheitsfaktor berücksichtig, da Temperaturänderungen im eingeschlossenen Volumen zu einer Druckänderung führen können. Alternativ zu dem Sicherheitsfaktor kann eine Berechnung (Temperatur und Volumen sind beim Abstellen und Starten bekannt) des aktuellen Drucks in den entsprechenden Volumina herangezogen werden.
  • Sollte die Abweichung größer als 50% sein (inkl. etwaiger Sicherheitsfaktoren) wird die Entnahme gesperrt, d.h. das Ventil wird nicht angesteuert). Erst durch einen zumindest teilweisen Druckausgleich, insbesondere durch das Befüllen der Hochdruckleitung nach dem Absperrventil, wird die Entnahme wieder freigegeben. Dies kann entweder durch eine Betankung geschehen (hier wird die Hochdruckleitung auch bedrückt) oder durch einen speziell hierfür vorgesehenen Zugangspunkt (z.B. Service Port an der Hochdruckleitung). Theoretisch könnte auch ein "Bypass Ventil" am Tanksystem diesen Druckausgleich herstellen (könnte manuell oder automatisch ansteuerbar sein). Dieses Ventil könnte entsprechend einfach aufgebaut sein, da es keine großen Massenströme (wie sie bei der Entnahme notwendig sind) schalten muss. Alternativ kann bevorzugt auch bei einem vorgesteuerten Ventil kurzzeitig der Vorsteuersitz angesteuert werden, ggf. mehrmals, und dadurch ein Druckausgleich hergestellt werden, ohne den Hauptsitz zu öffnen.
  • Es wird vermieden, dass das Ventil über die Auslegungsgrenze hinaus beansprucht wird. Somit wird der Bauteilschutz mit einfachen Mitteln wirksam geschützt. Theoretisch könnte man ein Ventil immer so auslegen (oder auch gegen geringere Druckdifferenzen) und dadurch die Ventile einfacher (nicht so robust) bauen, bzw. den Verschleiß reduzieren. Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, dass überwacht, ob am Absperrventil eine zulässige Druckdifferenz vorherrscht. Das Verfahren gibt das Absperrventil erst frei, wenn die Druckdifferenz im zulässigen Bereich liegt.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der 1 und 2 erläutert.
  • Die 1 zeigt schematisch das hier offenbarte Druckbehältersystem. In dem Druckbehälter 100 ist Brennstoff gespeichert, z.B. Wasserstoff bei 700 bar. Der Druckbehälter 100 stellt Wasserstoff bereit für einen Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl an Brennstoffzellen 300, welche auf einem niedrigeren Druckniveau betrieben werden, z.B. 0 bis 2 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck). An einem Ende des Druckbehälters 200 ist ein Tankabsperrventil 210 vorgesehen. Anstatt lediglich einem Druckbehälter 100 mit einem Tankabsperrventil 210 könnten ebenso mehrere Druckbehälter 100 mit mehreren Tankabsperrventilen 210 vorgesehen sein. In dem hier dargestellten System sind ferner zwei Druckstufen vorgesehen, welche jeweils mit einem Druckminderer 211, 212 arbeiten. Die erste Druckstufe senkt den Druck von 700 bar auf ein Mitteldruckniveau von beispielsweise 11 bis 13 bar (Mitteldruckbereich). Die zweite Druckstufe senkt den Druck vom Mitteldruck auf den Niederdruck der Brennstoffzellen. Um eine unzulässige Belastung der Rohrleitungen bei Fehlfunktion der Druckminderer 211, 212 zu verhindern ist auf der Niederdruckseite jeweils ein Druckentlastungsventil 213, 214 vorgesehen. Während der Betankung des Druckbehältersystems strömt durch die Betankungskupplung 221 und der Betankungsleitung 220 Brennstoff in den Druckbehälter 200. Die Betankungsleitung 220 ist mit dem Ausgang des Tankabsperrventils 210 verbunden. Ist nun eine zu große Ist-Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Tankabsperrventils 210 von der Steuerung 400 erkannt worden, so kann ein Benutzer oder geschultes Service-Personal den Druck im Anodensubsystem erhöhen, beispielsweise indem die Betankungsleitung 220 und/oder die Anodenzuleitung 215 bedrückt werden. Hierzu kann die Betankungskupplung 221 oder ein Service-Port (hier nicht gezeigt) genutzt werden. Gestrichelt gezeigt ist ein Bleed-Port 219. Dieser Bleed-Port 219 mündet ebenfalls im Druckbehälter 100 und ist also fluidisch parallel zum Tankabsperrventil 210 angeordnet. Der Bleed-Port 219 kann hier manuell aktuiert werden, so dass durch diesen Bleed-Port 219 der Druck im Druckbehälter 100 reduziert werden kann. Die hier offenbarte Druckentlastungseinheit muss aber nicht als Bleed-Port 219 ausgeführt sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zum Bleed-Port 219 kann ferner ein Bypassventil 218 vorgesehen sein, das hier elektrisch betätigt wird.
  • Die hier gezeigten Komponenten mit den Bezugszeichen 100, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 218, 219, 220, 221, 232, 234, 236, 238 (und teilweise) 300 sind Bestandteil des Anodensubsystems A. Die Strömungsrichtung des Brennstoffs ist hier mit einem Pfeil dargestellt.
  • Das hier offenbarte Verfahren wird nun anhand der 2 erläutert. Das Verfahren startet mit dem Schritt S100. Zunächst wird die Ist-Druckdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils direkt oder indirekt bestimmt. Hierzu können beide Druckwerte gemessen werden. Bevorzugt werden lediglich Druckwerte stromab vom Ventil gemessen, aus denen dann auf die Werte am Eingang berechnet werden. Im Schritt 300 wird dann die Ist-Druckdifferenz mit der max. zulässigen Druckdifferenz des Ventils 210 verglichen. Ist die Ist-Druckdifferenz größer als die max. zulässige Druckdifferenz, so wird im Schritt S400 die Druckdifferenz verringert, beispielsweise indem das Anodensubsystem stromab vom Ventil 210 bedrückt wird und/oder indem Brennstoff aus dem mindestens einen Druckbehälter 100 abgelassen wird. Im Schritt S500 kann eine Ausgabe an einen Benutzer des Kraftfahrzeuges oder aber an eine Service-Kraft erfolgen. Anschließend folgt der erneut der Schritt S200. Ist die Ist-Druckdifferenz kleiner als die max. zulässige Druckdifferenz, so kann das Ventil 210 freigegeben werden. Das Ventil 210 kann dann geöffnet oder weiter betrieben werden. Das Steuergerät 400 ist eingerichtet, die vorgenannten Schritte durchzuführen.
  • Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, das/ein Ventil, das/ein Bypassventil, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, das mindestens eine Ventil, das mindestens eine Bypassventil etc.).
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates [0003]
    • Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates [0009]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Ventils (210) eines Druckbehältersystems, umfassend die Schritte: – Ermitteln einer Ist-Druckdifferenz zwischen einem Eingangsdruck (pE) am Eingang des Ventils (210) und einem Ausgangsdruck (pA) am Ausgang des Ventils (210); und – Freigeben des Ventils (210), wenn der Wert der Ist-Druckdifferenz kleiner oder gleich ist einer maximal zulässigen Druckdifferenz des Ventils (210).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Freigeben des Ventils (210) die Ist-Druckdifferenz auf einen Wert unterhalb der maximal zulässigen Druckdifferenz verringert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren zum Verringern der Ist-Druckdifferenz auf einen Wert unterhalb der maximal zulässigen Druckdifferenz mindestens einer der Schritte umfasst: – Öffnen eines Vorsteuersitzes des Ventils (210); – Öffnen eines Bypassventils (218); – Druckentlasten der Brennstoffleitung stromauf vom Ventil (210); und/oder – Erhöhen des Drucks in der Brennstoffleitung stromab vom Ventil (210).
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ermitteln der Ist-Druckdifferenz die Schritte umfasst: – Bestimmen des Eingangsdrucks (pE1) und der Temperatur (T1) des Brennstoffs in einem ersten Zeitpunkt (t1), wobei der erste Zeitpunkt (t1) ein Zeitpunkt ist, bei dem das Ventil (210) zuletzt geöffnet war; – Messen des aktuellen tatsächlichen Eingangsdruck (pEist); – Vergleichen des aktuellen tatsächlichen Eingangsdrucks (pEist) mit dem Eingangsdruck (pE1) in einem ersten Zeitpunkt (t1).
  5. Druckbehältersystem, umfassend: – mindestens einen Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff; und – mindestens ein Ventil (210), das mit dem Druckbehälter (100) fluidverbunden ist; und – mindestens ein Steuergerät (400), wobei das Steuergerät (400) eingerichtet ist, eine Ist-Druckdifferenz zwischen einem Eingangsdruck (pE) am Eingang des Ventils (210) und einem Ausgangsdruck (pA) am Ausgang des Ventils (210) zu ermitteln; und wobei das Steuergerät (400) eingerichtet ist, das Ventil (210) freizugeben, wenn der Wert der Ist-Druckdifferenz kleiner oder gleich ist einer maximal zulässigen Druckdifferenz des Ventils (210).
  6. Druckbehältersystem nach Anspruch 5, wobei das Ventil (210) ein vorgesteuertes Ventil (210) mit einem Vorsteuersitz und einem Hauptsitz ist, und wobei das Steuergerät (400) eingerichtet ist, den Vorsteuersitz zum Verringern der Ist-Druckdifferenz zu öffnen.
  7. Druckbehältersystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Druckbehältersystem ferner ein Bypassventil (218) zum Ventil (210) umfasst.
  8. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend eine Druckentlastungseinrichtung (219), die stromauf oder fluidisch parallel zum Ventil (210) angeordnet ist, wobei die Druckentlastungseinrichtung (219) eingerichtet ist, zum Verringern der Ist-Druckdifferenz Brennstoff abzulassen.
  9. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner umfassend mindestens eine Betankungsleitung (220), die mit dem Ausgang des Ventils (210) so fluidverbunden ist, dass der Druck stromab des Ventils (210) erhöht werden kann.
  10. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner umfassend mindestens einen Service-Port, der mit dem Ausgang des Ventils (210) so fluidverbunden ist, dass der Druck stromab des Ventils (210) erhöht werden kann.
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