DE102022209692A1 - Method and system for detecting a malfunction in a fuel cell system - Google Patents

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Stefan Kieferle
Markus Strasser
Nicolas Wussler
Martin Schwab
Christian Schugger
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung (16) in einem Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei das Tanksystem (11) mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), aufweist, mit den Schritten: Bereitstellen eines Soll-Druckaufbaugradienten, elektrisches Ansteuern der Auslassventile (17, 18, 19), Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung (15), Durchführen eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und dem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten, und Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf dem Vergleich. Die Erfindung betrifft ferner ein Tanksystem (11) und ein Computerprogrammprodukt (23) zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Außerdem betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermittel (24), auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt (23) gespeichert ist.The present invention relates to a method for detecting a malfunction of a valve arrangement (16) in a tank system (11) for a fuel cell system (10), wherein the tank system (11) has a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15). Directing fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with an outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for the controlled routing of fuel from the fuel tanks (12 , 13, 14) through the fuel line arrangement (15), with the steps: providing a target pressure build-up gradient, electrically controlling the outlet valves (17, 18, 19), determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement (15), carrying out a comparison between the determined pressure build-up gradient and the provided target pressure build-up gradient, and detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparison. The invention further relates to a tank system (11) and a computer program product (23) for carrying out the method according to the invention. The invention also relates to a computer-readable storage medium (24) on which a computer program product (23) according to the invention is stored.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Brennstoffzellensystem und insbesondere in einem Tanksystem eines Brennstoffzellensystems. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines solchen Verfahrens sowie ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist.The present invention relates to a method and a system for detecting a malfunction in a fuel cell system and in particular in a tank system of a fuel cell system. The invention further relates to a computer program product for carrying out such a method and to a computer-readable storage medium on which such a computer program product is stored.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellensysteme weisen in der Regel komplexe Tanksysteme auf. In der DE 10 2017 212 485 A1 wird beispielsweise ein System zum Speichern von Brennstoff in einem Tanksystem für ein Fahrzeug beschrieben, wobei das Tanksystem rohrförmige Tankbehälter und einen Hochdruckbrennstoffzuteiler mit einer integrierten Regel- und Sicherheitstechnik umfasst. Die Tankbehälter bestehen aus Metall und sind mit dem Hochdruckbrennstoffzuteiler mit der integrierten Regel- und Sicherheitstechnik modular zu einem Modul in flexibler Geometrie verbunden.Fuel cell systems usually have complex tank systems. In the DE 10 2017 212 485 A1 For example, a system for storing fuel in a tank system for a vehicle is described, the tank system comprising tubular tank containers and a high-pressure fuel distributor with integrated control and safety technology. The tank containers are made of metal and are connected to the high-pressure fuel distributor with the integrated control and safety technology to form a module with flexible geometry.

Im Fahrbetrieb sollten die Tankbehälter gegen mechanische und/oder thermische Belastungen wie Schütteln, Bremsen oder Beschleunigen möglichst gut geschützt sein. Dies gilt ebenso für den Schutz der Tankbehälter bei einem Unfall. Weiterhin ist es erstrebenswert, das Tanksystem stets zu überwachen, um möglichst frühzeitig etwaige Fehlfunktionen im Tanksystem zu erkennen. Bei der Verwendung von mehreren Tankbehältern stellt dies stets eine Herausforderung dar.When driving, the tank containers should be protected as well as possible against mechanical and/or thermal stress such as shaking, braking or acceleration. This also applies to the protection of the tank containers in the event of an accident. Furthermore, it is desirable to always monitor the tank system in order to detect any malfunctions in the tank system as early as possible. This always presents a challenge when using multiple tank containers.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und ein System zum Detektieren einer Fehlfunktion in einem Tanksystem eines Brennstoffzellensystems vorgeschlagen. Insbesondere werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Tanksystem nach Anspruch 7, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 und ein computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Tanksystem, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, dem erfindungsgemäßen Speichermedium und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.Within the scope of the present invention, a method and a system for detecting a malfunction in a tank system of a fuel cell system are proposed. In particular, a method according to claim 1, a tank system according to claim 7, a computer program product according to claim 9 and a computer-readable storage medium according to claim 10 are proposed. Further embodiments of the invention result from the subclaims, the description and the figures. Features that are described in connection with the method also apply in connection with the tank system according to the invention, the computer program product according to the invention, the storage medium according to the invention and vice versa, so that reference is and/or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention .

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen. Das Tanksystem umfasst mehrere Brennstofftanks, eine Brennstoffleitungsanordnung zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks und eine Ventilanordnung mit jeweils einem Auslassventil für jeden Brennstofftank zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks durch die Brennstoffleitungsanordnung. Das heißt, für jeden Brennstofftank ist ein Auslassventil bereitgestellt, mittels welchem der Brennstoffauslass aus dem jeweiligen Brennstofftank gesteuert und/oder geregelt werden kann. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - elektrisches Ansteuern der Auslassventile,
  • - Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung,
  • - Bereitstellen eines Soll-Druckaufbaugradienten,
  • - Durchführen eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und dem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten, und
  • - Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf dem Vergleich.
According to a first aspect of the present invention, a method for detecting a malfunction of a valve arrangement in a tank system for a fuel cell system is proposed. The tank system includes a plurality of fuel tanks, a fuel line assembly for directing fuel from the fuel tanks, and a valve assembly, each having an outlet valve for each fuel tank, for controlling fuel from the fuel tanks through the fuel line assembly. This means that an outlet valve is provided for each fuel tank, by means of which the fuel outlet from the respective fuel tank can be controlled and/or regulated. The procedure has the following steps:
  • - electrical control of the exhaust valves,
  • - determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement,
  • - Providing a target pressure build-up gradient,
  • - Carrying out a comparison between the determined pressure build-up gradient and the provided target pressure build-up gradient, and
  • - Detecting a malfunction of the valve assembly based on the comparison.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass anhand eines ermittelbaren Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung auf relativ einfache Weise aussagekräftige Rückschlüsse hinsichtlich einer möglichen Fehlfunktion der Ventilanordnung gezogen werden können. Basierend auf dem erfindungsgemäßen Vergleich bzw. anhand des erfindungsgemäßen Vergleichs kann eine Fehlfunktion insbesondere dahingehend detektiert werden, dass ein Nichtschalten und/oder ein Nichtöffnen eines Auslassventils, insbesondere bei einem Start des Brennstoffzellensystems, erkannt wird. Demnach kann unter der Fehlfunktion ein Nichtschalten und/oder ein Nichtöffnen eines Auslassventils verstanden werden. Werden das Nichtschalten und/oder das Nichtöffnen erkannt, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um daraus möglicherweise resultierenden Problemen Rechnung zu tragen. Insbesondere kann ein Betrieb des Brennstoffzellensystems bzw. des Tanksystems verhindert werden, bei welchem eines der Auslassventile unbeabsichtigt geschlossen ist, wodurch der zugehörige Brennstofftank nicht wie gewünscht entleert werden würde oder könnte.In the context of the present invention, it was found that meaningful conclusions regarding a possible malfunction of the valve arrangement can be drawn in a relatively simple manner based on a detectable pressure build-up gradient in the fuel line arrangement. Based on the comparison according to the invention or on the basis of the comparison according to the invention, a malfunction can be detected, in particular in that non-switching and/or non-opening of an exhaust valve, in particular when starting the fuel cell system, is detected. Accordingly, the malfunction can be understood as meaning that an exhaust valve does not switch and/or does not open. If non-switching and/or non-opening is detected, appropriate countermeasures can be initiated to address any problems that may arise. In particular, operation of the fuel cell system or the tank system can be prevented in which one of the outlet valves is unintentionally closed, as a result of which the associated fuel tank would not or could not be emptied as desired.

Im Rahmen des Verfahrens können ferner, basierend auf der detektierten und/oder dargestellten Fehlfunktion, vordefinierte Maßnahmen initiiert werden. Das heißt, wird die Fehlfunktion und/oder wenigstens eine Fehlfunktion detektiert, kann wenigstens eine vordefinierte Maßnahme initiiert werden. Unter der Maßnahme kann das Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Warnsignals verstanden werden. Das Warnsignal kann für einen Nutzer des Tanksystems und/oder des Brennstoffzellensystems, beispielsweise in Form eines Fahrers eines Fahrzeugs mit dem Brennstoffzellensystem, akustisch und/oder optisch wahrnehmbar ausgegeben werden.As part of the method, predefined measures can also be initiated based on the detected and/or displayed malfunction. This means that the malfunction and/or at least one malfunction is detected at least one predefined measure can be initiated. The measure can be understood to mean issuing a visual and/or acoustic warning signal. The warning signal can be issued acoustically and/or visually for a user of the tank system and/or the fuel cell system, for example in the form of a driver of a vehicle with the fuel cell system.

Die Fehlfunktion kann detektiert und anschließend dargestellt werden. Unter dem Darstellen der Fehlfunktion kann das vorstehend beschriebene Ausgeben eines Warnsignals verstanden werden. Ferner kann unter dem Darstellen der Fehlfunktion das Erzeugen eines Warnsignals verstanden werden, dass in einem Speicher gespeichert wird, von welchem es beispielsweise bei einer Inspektion des Tanksystems von einer Fachkraft ausgelesen werden kann. Anhand des ausgelesenen Warnsignals können Rückschlüsse über eine möglicherweise stattgefundene oder noch immer vorliegende Fehlfunktion gezogen werden. Anschließend können Maßnahmen ergriffen werden, um die Fehlfunktion zumindest zukünftig zu vermeiden.The malfunction can be detected and then displayed. Representing the malfunction can be understood to mean issuing a warning signal as described above. Furthermore, the representation of the malfunction can be understood as meaning the generation of a warning signal that is stored in a memory from which it can be read by a specialist, for example when inspecting the tank system. Based on the warning signal read out, conclusions can be drawn about a malfunction that may have occurred or is still present. Measures can then be taken to at least avoid the malfunction in the future.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren können die Auslassventile alle gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig elektrisch angesteuert werden. Insbesondere können die Auslassventile bei einem Start des Brennstoffzellensystems bzw. des Betriebs des Brennstoffzellensystems parallel angesteuert werden. Das elektrische Ansteuern kann dahingehend verstanden werden, dass die Auslassventile, sofern möglich, in einen Freigabezustand zum Leiten des Brennstoffs aus dem jeweiligen Brennstofftank in die Brennstoffleitungsanordnung angesteuert werden.In a method according to the invention, the exhaust valves can all be electrically controlled simultaneously or essentially simultaneously. In particular, the outlet valves can be controlled in parallel when the fuel cell system is started or the fuel cell system is operating. The electrical activation can be understood to mean that the outlet valves, if possible, are activated into a release state for guiding the fuel from the respective fuel tank into the fuel line arrangement.

Der Druckaufbaugradient oder wenigstens ein Druckaufbaugradient wird vorzugsweise nach dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile, insbesondere bei einem Start des Brennstoffzellensystems, ermittelt. Der Druckaufbaugradient wird vorzugsweise in einem Hochdruck-Leitungsabschnitt der Brennstoffleitungsanordnung ermittelt. Der Druckaufbaugradient wird vorzugsweise jeweils durch Druckmessungen und eine Druckauswertung eines Leitungsdrucks in der Brennstoffleitungsanordnung über die Zeit ermittelt. Das Ermitteln des Druckaufbaugradienten kann folglich mit geeigneter Messsensorik und einer Recheneinheit durchgeführt werden, die mit der Messsensorik in Signalverbindung steht. Die Messsensorik kann wenigstens einen Drucksensor zum Ermitteln des Druckaufbaugradienten aufweisen.The pressure build-up gradient or at least one pressure build-up gradient is preferably determined after the outlet valves have been electrically activated, in particular when the fuel cell system is started. The pressure build-up gradient is preferably determined in a high-pressure line section of the fuel line arrangement. The pressure build-up gradient is preferably determined in each case by pressure measurements and a pressure evaluation of a line pressure in the fuel line arrangement over time. Determining the pressure build-up gradient can therefore be carried out using suitable measuring sensors and a computing unit that is in signal connection with the measuring sensors. The measuring sensor system can have at least one pressure sensor for determining the pressure build-up gradient.

Das erfindungsgemäße Vergleichen zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und dem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten wird insbesondere dann durchgeführt, wenn kein Druckaufbau in einem Mitteldruck-Leitungsabschnitt der Brennstoffleitungsanordnung, in welchem der Gasdruck zumindest im Durchschnitt niedriger als im Hochruck-Leitungsabschnitt ist, gemessen wird bzw. durch ein Messen kein Druckaufbau detektiert werden kann. Auf diese Weise kann die Dichtheit eines Druckreglers in der Brennstoffleitungsanordnung dahingehend überprüft werden, dass der Massenstrom durch das jeweilige Auslassventil ausschließlich für den Druckaufbau im Hochdruck-Leitungsabschnitt wirksam war.The comparison according to the invention between the determined pressure build-up gradient and the setpoint pressure build-up gradient provided is carried out in particular when no pressure build-up is measured in a medium-pressure line section of the fuel line arrangement, in which the gas pressure is at least on average lower than in the high-pressure line section, or by a No pressure build-up can be detected. In this way, the tightness of a pressure regulator in the fuel line arrangement can be checked to ensure that the mass flow through the respective outlet valve was only effective for building up pressure in the high-pressure line section.

Darunter, dass der Soll-Druckaufbaugradient bereitgestellt wird, kann verstanden werden, dass der Soll-Druckaufbaugradient aus einem Speicher ausgelesen und dadurch für den Vergleich bereitgestellt oder zunächst berechnet und erst dann für den Vergleich bereitgestellt werden kann. Das heißt, unter dem Bereitstellen kann auch ein Ermitteln und/oder Berechnen des Soll-Druckaufbaugradienten verstanden werden.The fact that the target pressure build-up gradient is provided can be understood to mean that the target pressure build-up gradient can be read from a memory and thereby made available for the comparison or can first be calculated and only then made available for the comparison. This means that providing can also be understood as determining and/or calculating the target pressure build-up gradient.

Unter den Auslassventilen können Tankventile verstanden werden, die jeweils direkt oder im Wesentlichen direkt an den Brennstofftanks installiert sind. Unter den Brennstofftanks sind vorzugsweise Wasserstofftanks zu verstehen. Unter dem Detektieren und einem möglichen Darstellen einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf dem Vergleich kann verstanden werden, dass die wenigstens eine Fehlfunktion anhand des Vergleichs bzw. eines Vergleichsergebnisses detektiert und dargestellt werden kann. Das heißt, das Vergleichsergebnis kann zum Detektieren und Darstellen der Fehlfunktion entsprechend ausgewertet und/oder bei einer geeigneten Berechnung berücksichtigt werden. Das Verfahren kann insbesondere zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems im Fahrzeug, durchgeführt werden.The outlet valves can be understood to mean tank valves, which are each installed directly or essentially directly on the fuel tanks. The fuel tanks are preferably hydrogen tanks. Detecting and possibly displaying a malfunction of the valve arrangement based on the comparison can be understood to mean that the at least one malfunction can be detected and displayed based on the comparison or a comparison result. This means that the comparison result can be evaluated accordingly to detect and display the malfunction and/or taken into account in a suitable calculation. The method can be carried out in particular to detect a malfunction of a valve arrangement in a fuel cell system of a vehicle, in particular during operation of the fuel cell system in the vehicle.

Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte müssen nicht in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Einzelne Verfahrensschritte können auch in einer anderen Reihenfolge und/oder gleichzeitig durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass zunächst der Soll-Druckaufbaugradient bereitgestellt und/oder berechnet wird und erst anschließend der tatsächliche Druckaufbaugradient ermittelt wird.The process steps according to the invention do not have to be carried out in the order specified. Individual process steps can also be carried out in a different order and/or simultaneously. For example, it is possible that the target pressure build-up gradient is first provided and/or calculated and only then is the actual pressure build-up gradient determined.

Wird im Rahmen des Vergleichs beispielsweise festgestellt, dass der ermittelte Druckaufbaugradient um einen vordefinierten Wert kleiner als der Soll-Druckaufbaugradient ist, kann auf eine Fehlfunktion, insbesondere auf ein Nichtschalten und/oder Nichtöffnen von wenigstens einem der Auslassventile, geschlossen werden. Im Rahmen des Vergleichs kann beispielsweise jeweils eine Differenz zwischen dem Soll-Druckaufbaugradient und den ermittelten Druckaufbaugradienten berechnet werden. Diese Differenz kann mit einem vordefinierten Schwellenwert und/oder einer Referenz-Differenz verglichen werden. Ist die Differenz größer als der vordefinierte Schwellenwert bzw. die Referenz-Differenz, kann auf eine wie vorstehend beschriebene Fehlfunktion geschlossen werden.If, for example, it is determined during the comparison that the determined pressure build-up gradient is smaller than the target pressure build-up gradient by a predefined value, it can be concluded that there is a malfunction, in particular that at least one of the outlet valves is not switching and/or is not opening. As part of the For comparison, for example, a difference between the target pressure build-up gradient and the determined pressure build-up gradient can be calculated. This difference can be compared with a predefined threshold and/or a reference difference. If the difference is greater than the predefined threshold value or the reference difference, it can be concluded that there is a malfunction as described above.

Das Verfahren kann nicht nur zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung in einem Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem, sondern grundsätzlich auch für ein alternatives Tanksystem eines chemischen und/oder elektrochemischen Energiewandlers durchgeführt werden.The method can be carried out not only to detect a malfunction of a valve arrangement in a tank system for a fuel cell system, but in principle also for an alternative tank system of a chemical and/or electrochemical energy converter.

Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Verfahren der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem aktuellen Tankdruck vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird der Soll-Druckaufbaugradient abhängig vom aktuellen Betriebszustand und/oder Funktionszustand des Tanksystems berechnet. Folglich kann der Soll-Druckaufbaugradient in verschiedenen Betriebs- und/oder Funktionszuständen stets relativ genau bereitgestellt werden. Darunter, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem aktuellen Tankdruck vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile berechnet wird, kann verstanden werden, dass zunächst der aktuelle Tankdruck, insbesondere mit geeigneter Sensorik, ermittelt und anschließend die elektrischen Auslassventile angesteuert werden können. Der Soll-Druckaufbaugradient kann nun unter Verwendung des aktuellen Tankdrucks berechnet und für den Vergleich zur Verfügung gestellt bzw. verwendet werden. Die vorliegend beschriebenen Berechnungen werden vorzugsweise mit einer Recheneinheit, die beispielsweise Teil eines Steuergerätes, insbesondere eines Fahrzeugsteuergeräts, sein kann, durchgeführt. Gleichwohl kann die Recheneinheit oder ein Teil der Recheneinheit auch dezentral, beispielsweise in einer Cloud, zur Verfügung gestellt und zum Berechnen des Soll-Druckaufbaugradienten verwendet werden. Unter dem aktuellen Tankdruck kann ein Tankdruck verstanden werden, der möglichst zeitnah vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile und/oder möglichst zeitnah nach einem Start des Betriebs des Brennstoffzellensystems ermittelt wird. Der aktuelle Tankdruck kann anhand eines Leitungsdrucks, der während eines vorherigen Betriebs des Brennstoffzellensystems, also vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile in einem nachfolgenden Betrieb des Brennstoffzellensystems, ermittelt wird, berechnet werden. Anhand des Leitungsdrucks aus dem vorherigen Betrieb kann ein vorheriger Tankdruck ermittelt werden, der, zum Berechnen des aktuellen Tankdrucks, anhand von ermittelten Temperaturunterschieden zwischen den beiden Betrieben in den Brennstofftanks korrigiert bzw. verändert werden kann. Auf diese Weise kann der aktuelle Tankdruck ohne Drucksensor in den Brennstofftanks ermittelt werden. Der jeweilige Tankdruck kann ferner durch einen Drucksensor im jeweiligen Brennstofftank ermittelt werden.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for the target pressure build-up gradient to be calculated in a method depending on a current tank pressure before the outlet valves are electrically activated and made available for comparison. In this way, the target pressure build-up gradient is calculated depending on the current operating state and/or functional state of the tank system. Consequently, the target pressure build-up gradient can always be provided relatively accurately in different operating and/or functional states. The fact that the target pressure build-up gradient is calculated depending on a current tank pressure before the outlet valves are electrically activated can be understood to mean that the current tank pressure is first determined, in particular with suitable sensors, and the electrical outlet valves can then be activated. The target pressure build-up gradient can now be calculated using the current tank pressure and made available or used for the comparison. The calculations described here are preferably carried out using a computing unit, which can, for example, be part of a control device, in particular a vehicle control device. Nevertheless, the computing unit or part of the computing unit can also be made available decentrally, for example in a cloud, and used to calculate the target pressure build-up gradient. The current tank pressure can be understood to mean a tank pressure that is determined as close as possible before the electrical activation of the exhaust valves and/or as close as possible after the start of operation of the fuel cell system. The current tank pressure can be calculated based on a line pressure that is determined during a previous operation of the fuel cell system, i.e. before the outlet valves are electrically activated in a subsequent operation of the fuel cell system. Based on the line pressure from the previous operation, a previous tank pressure can be determined, which, in order to calculate the current tank pressure, can be corrected or changed based on determined temperature differences between the two operations in the fuel tanks. In this way, the current tank pressure can be determined without a pressure sensor in the fuel tanks. The respective tank pressure can also be determined by a pressure sensor in the respective fuel tank.

Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem aktuellen Leitungsdruck in der Brennstoffleitungsanordnung berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird. Auch auf diese Weise kann der Soll-Druckaufbaugradient abhängig vom Betriebszustand und/oder Funktionszustand des Tanksystems berechnet werden. Folglich kann der Soll-Druckaufbaugradient auch hierdurch in verschiedenen Betriebs- und/oder Funktionszuständen des Brennstoffzellensystems stets relativ genau bereitgestellt werden. Darunter, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig vom aktuellen Leitungsdruck berechnet wird kann verstanden werden, dass der aktuelle Leitungsdruck mit geeigneter Sensorik ermittelt und der Soll-Druckaufbaugradient anschließend unter Verwendung des ermittelten Leitungsdrucks berechnet wird. Der aktuelle Leitungsdruck wird insbesondere nach dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile ermittelt.It can be of further advantage if, in a method according to the invention, the target pressure build-up gradient is calculated as a function of a current line pressure in the fuel line arrangement and made available for comparison. In this way, too, the target pressure build-up gradient can be calculated depending on the operating state and/or functional state of the tank system. Consequently, the target pressure build-up gradient can always be provided relatively precisely in different operating and/or functional states of the fuel cell system. The fact that the target pressure build-up gradient is calculated depending on the current line pressure can be understood to mean that the current line pressure is determined using suitable sensors and the target pressure build-up gradient is then calculated using the determined line pressure. The current line pressure is determined in particular after the outlet valves have been electrically activated.

Weiterhin ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem Volumenwert eines Volumens im Brennstoffleitungsanordnung berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird. Dieses Vorgehen hilft bei der Berechnung eines möglichst genauen Soll-Druckaufbaugradienten bzw. bei der Berechnung eines Soll-Druckaufbaugradienten der möglichst nahe einem gewünschten idealen Soll-Druckaufbaugradienten ist. Der Volumenwert kann einem durch die Brennstoffleitungsanordnung definierten Volumen entsprechen. Der Volumenwert entspricht vorzugsweise einem Volumen eines Hochdruck-Leitungsabschnitts der Brennstoffleitungsanordnung. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei einem Verfahren der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einer Anzahl der elektrisch angesteuerten Auslassventile berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird. Anhand dieses systemspezifischen Parameters kann der Soll-Druckaufbaugradient ebenfalls auf einfache Weise relativ genau bzw. wie gewünscht berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ferner ein Drosselverhalten der Auslassventile ermittelt und zum Berechnen des Soll-Druckaufbaugradienten verwendet werden.Furthermore, it is possible that in a method according to the present invention the target pressure build-up gradient is calculated depending on a volume value of a volume in the fuel line arrangement and made available for comparison. This procedure helps in calculating a target pressure build-up gradient that is as accurate as possible or in calculating a target pressure build-up gradient that is as close as possible to a desired ideal target pressure build-up gradient. The volume value can correspond to a volume defined by the fuel line arrangement. The volume value preferably corresponds to a volume of a high-pressure line section of the fuel line arrangement. In experiments within the scope of the present invention, it has further proven to be advantageous if, in a method, the target pressure build-up gradient is calculated depending on a number of electrically controlled outlet valves and made available for comparison. Using this system-specific parameter, the target pressure build-up gradient can also be calculated relatively accurately or as desired in a simple manner. Alternatively or additionally, a throttling behavior of the exhaust valves can also be determined and used to calculate the target pressure build-up gradient.

Darüber hinaus ist es bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die erfindungswesentlichen Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden, wenn eine Fehlfunktion detektiert wird und die Auslassventile hierbei mit einem höheren Strom elektrisch angesteuert werden als vor dem Detektieren der Fehlfunktion. Das heißt, wird eine Fehlfunktion erkannt, kann sozusagen eine Ersatzreaktion für einen wiederholten Öffnungsversuch der Auslassventile mit erhöhtem Anzugsstrom durchgeführt werden. Abhängig davon, ob das Öffnen gelingt oder nicht, kann wiederum auf die Art und/oder die Schwere der Fehlfunktion geschlossen werden. Das heißt, die Art und/oder Schwere der Fehlfunktion kann damit noch genauer detektiert und dargestellt werden. Für den wiederholten Öffnungsversuch können die Auslassventile insbesondere mit einem maximal zulässigen Anzugsstrom angesteuert bzw. entsprechend bestromt werden.In addition, with a method according to the present invention it is possible that the method steps essential to the invention are carried out repeatedly when a malfunction is detected and the exhaust valves are electrically controlled with a higher current than before the malfunction was detected. This means that if a malfunction is detected, a replacement reaction can be carried out, so to speak, for a repeated attempt to open the exhaust valves with an increased starting current. Depending on whether opening is successful or not, the type and/or severity of the malfunction can be determined. This means that the type and/or severity of the malfunction can be detected and displayed even more precisely. For repeated opening attempts, the outlet valves can be controlled or energized accordingly with a maximum permissible starting current.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem, aufweisend mehrere Brennstofftanks, eine Brennstoffleitungsanordnung zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks und eine Ventilanordnung mit jeweils einem Auslassventil für jeden Brennstofftank zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks durch die Brennstoffleitungsanordnung. Das Tanksystem weist ferner eine Kontrolleinheit zum elektrischen Ansteuern der Auslassventile, eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung nach einem Ansteuern der Auslassventile und eine Recheneinheit auf. Die Recheneinheit ist zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und einem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten sowie zum Detektieren und Darstellen einer Fehlfunktion der Ventilanordnung basierend auf dem Vergleich konfiguriert und ausgestaltet. Damit bringt das erfindungsgemäße Tanksystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Der Soll-Druckaufbaugradient kann zum Durchführen des Vergleichs mittels einer Recheneinheit berechnet und/oder aus einem Speicher ausgelesen werden. Die Recheneinheit kann konfiguriert und ausgestaltet sein, den Soll-Druckaufbaugradienten auf die vorstehend im Detail beschriebene Weise zu berechnen. Das Tanksystem kann als Teil eines Brennstoffzellensystems konfiguriert und ausgestaltet sein. Das Brennstoffzellensystem kann als Teil eines Fahrzeugs konfiguriert und ausgestaltet sein.A further aspect of the present invention relates to a tank system for a fuel cell system, comprising a plurality of fuel tanks, a fuel line arrangement for directing fuel from the fuel tanks and a valve arrangement, each with an outlet valve for each fuel tank, for controlled directing of fuel from the fuel tanks through the fuel line arrangement. The tank system also has a control unit for electrically controlling the exhaust valves, a determination unit for determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement after the exhaust valves have been activated, and a computing unit. The computing unit is configured and designed to carry out a comparison between the determined pressure build-up gradient and a provided target pressure build-up gradient and to detect and display a malfunction of the valve arrangement based on the comparison. The tank system according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the method according to the invention. To carry out the comparison, the target pressure build-up gradient can be calculated using a computing unit and/or read out from a memory. The computing unit can be configured and designed to calculate the target pressure build-up gradient in the manner described in detail above. The tank system can be configured and designed as part of a fuel cell system. The fuel cell system can be configured and designed as part of a vehicle.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Tanksystem vorgeschlagen, das zum Durchführen eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist. Das heißt, das Tanksystem kann eine geeignete Sensorik, eine geeignete Recheneinheit und/oder eine geeignete Aktorik zum Durchführen des Verfahrens aufweisen.According to the invention, a tank system is further proposed which is configured and designed to carry out a method as described above. This means that the tank system can have a suitable sensor system, a suitable computing unit and/or a suitable actuator system for carrying out the method.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das Befehle umfasst, die bewirken, dass in einem wie vorstehend beschriebenen Tanksystem die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführt werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein computerlesbares, insbesondere nicht-flüchtiges Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Damit bringen das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt und das Speichermedium ebenfalls die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich.A further aspect of the invention relates to a computer program product which comprises instructions which cause the method steps according to the invention to be carried out in a tank system as described above. The invention also relates to a computer-readable, in particular non-volatile, storage medium on which such a computer program product is stored. The computer program product according to the invention and the storage medium therefore also bring with them the advantages described above.

Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache und/oder Maschinensprache wie beispielsweise in JAVA, C++, C# und/oder Python implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie ein Steuergerät des Brennstoffzellensystems und/oder eines Fahrzeugs mit dem Brennstoffzellensystem derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden und/oder sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels einer Software als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, das heißt in Hardware oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden und/oder sein.The computer program product may be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language and/or machine language such as JAVA, C++, C# and/or Python. The computer program product may be stored on a computer-readable storage medium such as a data disk, a removable drive, volatile or non-volatile memory, or a built-in memory/processor. The instruction code can program a computer or other programmable devices such as a controller of the fuel cell system and/or a vehicle with the fuel cell system to perform the desired functions. Furthermore, the computer program product can be made available on a network such as the Internet, from which it can be downloaded by a user if necessary. The computer program product can be realized both by means of software and by means of one or more special electronic circuits, that is, in hardware or in any hybrid form, that is, by means of software components and hardware components.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All features and/or advantages arising from the claims, the description or the figures, including constructive details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.

Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 ein Brennstoffzellensystem mit einem Tanksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Tanksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
They show schematically:
  • 1 a fuel cell system with a tank system according to an embodiment of the present invention,
  • 2 a tank system according to an embodiment of the present invention,
  • 3 Storage means with a computer program product stored thereon an embodiment of the present invention, and
  • 4 a flowchart for explaining a method according to an embodiment of the present invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference numerals in the figures.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 10, das zur mobilen Verwendung in einem Fahrzeug konfiguriert und ausgestaltet ist. Das Brennstoffzellensystem 10 weist einen Befüllabschnitt 30 mit einem Tankanschluss 35 in Form eines Anschlussstutzens auf. Das Brennstoffzellensystem 10 weist ferner einen Speicherabschnitt 31 mit einer Brennstoffleitungsanordnung 15, einer Brennstofftankanordnung 38 und einem Ventil 36 in Form eines Abschalt- bzw. Sperrventils auf. Außerdem weist das Brennstoffzellensystem 10 einen Versorgungsabschnitt 32 mit einem Druckregler 37 auf, durch welchen der Brennstoff aus dem Speicherabschnitt 31 kontrolliert in einen Brennstoffzellenabschnitt 33 des Brennstoffzellensystems 10 geleitet werden kann. Darüber hinaus weist das Brennstoffzellensystem 10 einen Leistungsabschnitt 34 auf, in welchem der im Brennstoffzellenabschnitt 10 erzeugte Strom bzw. die Spannung in Antriebsleistung für das Fahrzeug umgewandelt werden kann. 1 shows a fuel cell system 10 that is configured and designed for mobile use in a vehicle. The fuel cell system 10 has a filling section 30 with a tank connection 35 in the form of a connecting piece. The fuel cell system 10 further has a storage section 31 with a fuel line arrangement 15, a fuel tank arrangement 38 and a valve 36 in the form of a shut-off or shut-off valve. In addition, the fuel cell system 10 has a supply section 32 with a pressure regulator 37, through which the fuel from the storage section 31 can be guided into a fuel cell section 33 of the fuel cell system 10 in a controlled manner. In addition, the fuel cell system 10 has a power section 34 in which the current or voltage generated in the fuel cell section 10 can be converted into driving power for the vehicle.

In 2 ist ein Tanksystem 11 für ein wie in 1 gezeigtes Brennstoffzellensystem 10 dargestellt. Das in 2 gezeigte Tanksystem 11 weist drei Brennstofftanks 12, 13, 14, eine Brennstoffleitungsanordnung 15 zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks 12, 13, 14 und eine Ventilanordnung 16 zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks 12, 13, 14 durch die Brennstoffleitungsanordnung 15 auf. Die Brennstofftanks 12, 13, 14 sind an der Brennstoffleitungsanordnung 15 parallel zueinander angeschlossen. Die Ventilanordnung 16 weist drei Auslassventile 17, 18, 19 auf, wobei jeweils ein Auslassventil 17, 18, 19 an einem Brennstofftank 12, 13, 14 installiert ist. Ferner ist in jedem Tank ein Temperatursensor 25 zum Ermitteln einer Temperatur im jeweiligen Brennstofftank 12, 13, 14 ausgestaltet. Das Tanksystem 11 weist zudem eine Ermittlungseinheit 21 mit einem Drucksensor zum Ermitteln eines Leitungsdrucks und insbesondere zum Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung 15 nach einem Ansteuern der Auslassventile 17, 18, 19 auf. Außerdem weist das Tanksystem 11 eine Kontrolleinheit 20 zum elektrischen Ansteuern der Auslassventile 17, 18, 19 auf. Die Kontrolleinheit 20 ist schematisch dargestellt und kann mehrere voneinander beabstandete Komponenten aufweisen. Die Kontrolleinheit 20 kann ein Steuergerät, insbesondere in Form eines Fahrzeugsteuergerätes, aufweisen. Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Bestandteil der Kontrolleinheit 20 eine Recheneinheit 22 zum Durchführen eines Vergleichs zwischen einem ermittelten Druckaufbaugradienten und einem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten sowie zum Detektieren und Darstellen einer Fehlfunktion der Ventilanordnung 16 basierend auf dem Vergleich.In 2 is a tank system 11 for a as in 1 fuel cell system 10 shown. This in 2 Tank system 11 shown has three fuel tanks 12, 13, 14, a fuel line arrangement 15 for directing fuel from the fuel tanks 12, 13, 14 and a valve arrangement 16 for controlled directing of fuel from the fuel tanks 12, 13, 14 through the fuel line arrangement 15. The fuel tanks 12, 13, 14 are connected to the fuel line arrangement 15 parallel to one another. The valve arrangement 16 has three outlet valves 17, 18, 19, with one outlet valve 17, 18, 19 being installed on a fuel tank 12, 13, 14. Furthermore, a temperature sensor 25 is designed in each tank to determine a temperature in the respective fuel tank 12, 13, 14. The tank system 11 also has a determination unit 21 with a pressure sensor for determining a line pressure and in particular for determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement 15 after the outlet valves 17, 18, 19 have been activated. In addition, the tank system 11 has a control unit 20 for electrically controlling the outlet valves 17, 18, 19. The control unit 20 is shown schematically and can have several components spaced apart from one another. The control unit 20 can have a control device, in particular in the form of a vehicle control device. According to the in 2 In the embodiment shown, a component of the control unit 20 is a computing unit 22 for carrying out a comparison between a determined pressure build-up gradient and a provided target pressure build-up gradient and for detecting and displaying a malfunction of the valve arrangement 16 based on the comparison.

In 3 ist ein computerlesbares, nicht-flüchtiges Speichermedium 24 in Form eines Speichersticks dargestellt. Auf dem Speichermedium 24 ist ein Computerprogrammprodukt 23 gespeichert. Das Computerprogrammprodukt 23 umfasst Befehle, die bewirken, dass in dem in 1 und 2 dargestellten Tanksystem 11 ein Verfahren ausgeführt wird, das anschließend mit Bezug auf 4 erläutert wird.In 3 a computer-readable, non-volatile storage medium 24 is shown in the form of a memory stick. A computer program product 23 is stored on the storage medium 24. The computer program product 23 includes instructions that cause the in 1 and 2 illustrated tank system 11 a method is carried out, which is then referred to 4 is explained.

Mit Bezug auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm wird ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion der vorstehend beschriebenen Ventilanordnung 16 erläutert. Genauer gesagt kann durch das Verfahren herausgefunden werden, ob die Ventilanordnung 16 eine Fehlfunktion, insbesondere in Form wenigstens eines nichtöffnenden Auslassventils, aufweist oder nicht. Hierzu werden die Auslassventile 17, 18, 19 in einem ersten Schritt S1 zunächst parallel elektrisch angesteuert bzw. bestromt. In einem zweiten Schritt S2 wird in der Brennstoffleitungsanordnung 15 mittels der Ermittlungsvorrichtung 21 ein Druckaufbaugradient ermittelt. In einem dritten Schritt S3, der nicht zwangsweise nach dem zweiten Schritt S2 durchgeführt werden muss, wird ein Soll-Druckaufbaugradient bereitgestellt. Gemäß der beschriebenen Ausführungsform wird der Soll-Druckaufbaugradient unter Berücksichtigung bzw. Verwendung eines ermittelten Tankdrucks vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile 17, 18, 19, abhängig von einem ermittelten aktuellen Leitungsdruck in der Brennstoffleitungsanordnung 15, abhängig von einem Volumenwert eines Volumens im Brennstoffleitungsanordnung 15, sowie abhängig von der Anzahl der Auslassventile 17, 18, 19 berechnet und anschließend entsprechend bereitgestellt. In einem anschließenden Schritt S4 wird mittels der Recheneinheit 22 ein Vergleich zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und dem berechneten und bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten durchgeführt. In einem fünften Schritt S5 wird basierend auf dem Vergleich eine Fehlfunktion der Ventilanordnung 16 detektiert und anhand der detektierten Fehlfunktion als entsprechendes Fehlersignal konkretisiert bzw. dargestellt. Mit anderen Worten, anhand des Vergleichs wird darauf geschlossen, ob in der Ventilanordnung 16 eine Fehlfunktion vorliegt oder nicht. Wird erkannt, dass die Fehlfunktion, insbesondere in Form wenigstens eines nichtöffnenden Auslassventils 17, 18, 19, vorliegt, werden die Schritte S1 bis S5 bzw. S1n bis S5 erneut durchgeführt, wobei die Auslassventile 17, 18, 19 im Schritt S1n stärker als vorher bzw. stärker als im vorherigen Durchgang bestromt werden.With reference to the in 4 The flowchart shown explains a method for detecting a malfunction of the valve arrangement 16 described above. More specifically, the method can be used to find out whether or not the valve arrangement 16 has a malfunction, in particular in the form of at least one non-opening exhaust valve. For this purpose, the outlet valves 17, 18, 19 are initially electrically controlled or energized in parallel in a first step S1. In a second step S2, a pressure build-up gradient is determined in the fuel line arrangement 15 by means of the determination device 21. In a third step S3, which does not necessarily have to be carried out after the second step S2, a target pressure build-up gradient is provided. According to the described embodiment, the target pressure build-up gradient is determined taking into account or using a determined tank pressure before the electrical activation of the outlet valves 17, 18, 19, depending on a determined current line pressure in the fuel line arrangement 15, depending on a volume value of a volume in the fuel line arrangement 15, as well as calculated depending on the number of exhaust valves 17, 18, 19 and then provided accordingly. In a subsequent step S4, the computing unit 22 is used to carry out a comparison between the determined pressure build-up gradient and the calculated and provided target pressure build-up gradient. In a fifth step S5, a malfunction of the valve arrangement 16 is detected based on the comparison and specified or represented as a corresponding error signal based on the detected malfunction. In other words, the comparison is used to determine whether there is a malfunction in the valve arrangement 16 or not. If it is recognized that the malfunction, in particular in the form of at least one non-opening Exhaust valve 17, 18, 19 is present, steps S1 to S5 or S1n to S5 are carried out again, with the outlet valves 17, 18, 19 being energized in step S1n more strongly than before or more strongly than in the previous pass.

Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the embodiments shown, the invention allows for further design principles. This means that the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments explained with reference to the figures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017212485 A1 [0002]DE 102017212485 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Detektieren einer Fehlfunktion einer Ventilanordnung (16) in einem Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei das Tanksystem (11) mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), aufweist, gekennzeichnet durch: - Bereitstellen eines Soll-Druckaufbaugradienten, - elektrisches Ansteuern der Auslassventile (17, 18, 19), - Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung (15), - Durchführen eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und dem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten, und - Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf dem Vergleich.Method for detecting a malfunction of a valve arrangement (16) in a tank system (11) for a fuel cell system (10), the tank system (11) having a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15) for directing fuel from the Fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with an outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for the controlled routing of fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) through the fuel line arrangement (15), characterized by : - providing a target pressure build-up gradient, - electrically controlling the outlet valves (17, 18, 19), - determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement (15), - carrying out a comparison between the determined Pressure build-up gradient and the provided target pressure build-up gradient, and - detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparison. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem aktuellen Tankdruck vor dem elektrischen Ansteuern der Auslassventile (17, 18, 19) berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the target pressure build-up gradient is calculated depending on a current tank pressure before the outlet valves (17, 18, 19) are electrically activated and made available for comparison. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem aktuellen Leitungsdruck in der Brennstoffleitungsanordnung (15) berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target pressure build-up gradient is calculated depending on a current line pressure in the fuel line arrangement (15) and provided for the comparison. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einem Volumenwert eines Volumens im Brennstoffleitungsanordnung (15) berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target pressure build-up gradient is calculated depending on a volume value of a volume in the fuel line arrangement (15) and provided for the comparison. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Druckaufbaugradient abhängig von einer Anzahl der elektrisch angesteuerten Auslassventile (17, 18, 19) berechnet und für den Vergleich bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target pressure build-up gradient is calculated depending on a number of electrically controlled outlet valves (17, 18, 19) and made available for comparison. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 wiederholt durchgeführt werden, wenn eine Fehlfunktion detektiert wird und die Auslassventile (17, 18, 19) hierbei mit einem höheren Strom elektrisch angesteuert werden als vor dem Detektieren der Fehlfunktion.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method steps according to Claim 1 be carried out repeatedly when a malfunction is detected and the outlet valves (17, 18, 19) are electrically controlled with a higher current than before the malfunction was detected. Tanksystem (11) für ein Brennstoffzellensystem (10), aufweisend mehrere Brennstofftanks (12, 13, 14), eine Brennstoffleitungsanordnung (15) zum Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) und eine Ventilanordnung (16) mit jeweils einem Auslassventil (17, 18, 19) für jeden Brennstofftank (12, 13, 14) zum kontrollierten Leiten von Brennstoff aus den Brennstofftanks (12, 13, 14) durch die Brennstoffleitungsanordnung (15), gekennzeichnet durch - eine Kontrolleinheit (20) zum elektrisches Ansteuern der Auslassventile (17, 18, 19), - eine Ermittlungseinheit (21) zum Ermitteln eines Druckaufbaugradienten in der Brennstoffleitungsanordnung (15) nach einem Ansteuern der Auslassventile (17, 18, 19), - eine Recheneinheit (22) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Druckaufbaugradienten und einem bereitgestellten Soll-Druckaufbaugradienten sowie zum Detektieren einer Fehlfunktion der Ventilanordnung (16) basierend auf dem Vergleich.Tank system (11) for a fuel cell system (10), comprising a plurality of fuel tanks (12, 13, 14), a fuel line arrangement (15) for directing fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) and a valve arrangement (16), each with one Outlet valve (17, 18, 19) for each fuel tank (12, 13, 14) for the controlled routing of fuel from the fuel tanks (12, 13, 14) through the fuel line arrangement (15), characterized by - a control unit (20) for the electrical Activating the exhaust valves (17, 18, 19), - a determination unit (21) for determining a pressure build-up gradient in the fuel line arrangement (15) after activating the exhaust valves (17, 18, 19), - a computing unit (22) for carrying out a comparison between the determined pressure build-up gradient and a provided target pressure build-up gradient and for detecting a malfunction of the valve arrangement (16) based on the comparison. Tanksystem (11) nach Anspruch 7, das zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 konfiguriert und ausgestaltet ist.Tank system (11). Claim 7 , which is used to carry out a procedure according to one of the Claims 1 until 6 is configured and designed. Computerprogrammprodukt (23), umfassend Befehle, die bewirken, dass in dem Tanksystem (11) nach einem der Ansprüche 7 bis 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt werden.Computer program product (23), comprising commands that cause in the tank system (11) according to one of Claims 7 until 8th the procedural steps according to one of the Claims 1 until 6 be executed. Computerlesbares Speichermedium (24) mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9.Computer-readable storage medium (24) with a computer program product stored thereon Claim 9 .
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