DE102024102702A1

DE102024102702A1 - Verfahren und Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102024102702A1
Application number: DE102024102702.9A
Authority: DE
Inventors: Arne Müller; Holger Reinwald; Tarunkumar Shivdayal Agrawal; Julian Bedei
Original assignee: Rheinisch Westfaelische Technische Hochschule Aachen Abgekuerzt Rwth Aachen Koerperschaft Des Oeffen; Rheinisch Westfaelische Technische Hochschule Aachen Abgekuerzt Rwth Aachen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; FEV Europe GmbH; FEV Group GmbH
Current assignee: Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschule De; FEV Europe GmbH; FEV Group GmbH
Priority date: 2024-01-31
Filing date: 2024-01-31
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Antriebseinrichtung (10) eines Fahrzeugs (12), wobei die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) zumindest in zwei verschiedenen Zuständen betreibbar ist, umfassend die folgenden Schritte:- Feststellen des Zustands, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) aktuell betrieben wird, mittels der Steuerungseinrichtung (30),- Auswählen des dem ermittelten Zustand zugeordneten Auswertealgorithmus mittels der Steuerungseinrichtung (30), und- Prüfen unter Verwendung des ausgewählten Auswertealgorithmus und anhand der von der Sensoreinheit (28) erzeugten Daten, ob eine Wasserstoffleckage vorliegt, mittels der Steuerungseinrichtung (30).Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines solchen Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Im Zuge der Bestrebungen, den Ausstoß von CO2, der bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen anfällt, zu vermindern, werden immer mehr Fahrzeuge mit Wasserstoff als Energiequelle ausgestattet. Auch wenn in diesem Zusammenhang PKW und LKW primär zu nennen sind, werden zunehmend auch Schiffe, Züge und Flugzeuge mit Wasserstoff betrieben. Dabei kann Wasserstoff beispielsweise in einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder in einer Brennstoffzelle genutzt werden. Hierzu wird der Wasserstoff in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung gelagert und bedarfsabhängig durch entsprechend ausgebildete Leitungssysteme dem Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder der Brennstoffzelle zugeführt.
Wasserstoff ist innerhalb eines weiten auf die Wasserstoffkonzentration bezogenen Zündbereichs extrem entzündbar und weist eine hohe Flüchtigkeit auf. Zudem ist Wasserstoff aufgrund seiner geringen atomaren Größe in der Lage, durch kleinste Undichtigkeiten aus Leitungssystemen zu entweichen. Wenn eine Antriebseinrichtung mit Wasserstoff betrieben wird, ist es für die Gewährleistung der Betriebssicherheit von höchster Bedeutung, Leckagen in den Leitungssystemen zuverlässig und rechtzeitig zu erkennen.
Aus dem Stand der Technik bekannte Wasserstoffsensoren schlagen aber erst dann an, wenn eine bestimmte Konzentration erreicht ist. Diese Konzentration kann aber bereits zu hoch sein, um unkontrollierte Entzündungen sicher zu vermeiden. Zudem kann eine Leckage insbesondere in gut belüfteten Umgebungen über längere Zeit unentdeckt bleiben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei die einer Wasserstoff-Speichervorrichtung zumindest in zwei verschiedenen Zuständen betreibbar ist. Die Wasserstoff-Speichervorrichtung umfasst

- einen Tank, in welchem der Wasserstoff gelagert werden kann,
- eine Befüllungseinrichtung zum Befüllen des Tanks,
- ein Leitungssystem, welches einen mit Wasserstoff betreibbaren Verbraucher, den Tank und die Befüllungseinrichtung fluidisch miteinander verbindet,
- eine im Leitungssystem angeordnete oder mit dem Leitungssystem verbundene oder zusammenwirkende Sensoreinheit zum direkten oder indirekten Bestimmen einer Messgröße im Leitungssystem, wobei die Sensoreinheit auf die Messgröße bezogene Daten erzeugt, und
- eine Steuerungseinrichtung, welche mit der Sensoreinheit zusammenwirkt und mit welcher der Zustand der Wasserstoff-Speichervorrichtung festgestellt werden kann, wobei für jeden Zustand ein eigener Auswertealgorithmus auf der Steuerungseinrichtung hinterlegt ist, mit welchem die von der Sensoreinheit erzeugten Daten ausgewertet werden können.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Feststellen des Zustands, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung aktuell betrieben wird, mittels der Steuerungseinrichtung,
- Auswählen des dem ermittelten Zustand zugeordneten Auswertealgorithmus mittels der Steuerungseinrichtung, und
- Prüfen unter Verwendung des ausgewählten Auswertealgorithmus und anhand der von der Sensoreinheit erzeugten Daten, ob eine Wasserstoffleckage vorliegt, mittels der Steuerungseinrichtung.

Der wesentliche Gedanke der vorliegenden Offenbarung liegt darin, zunächst den Zustand festzustellen, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung betrieben wird. Betriebszustände können beispielsweise ein Ruhezustand sein, in welcher die Wasserstoff-Speichervorrichtung ausgeschaltet ist. Ein anderer Zustand kann das Einschalten der Wasserstoff-Speichervorrichtung sein. Wie eingangs erwähnt, dient die vorliegende Wasserstoff-Speichervorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs. Die Zustände, in welchen die Wasserstoff-Speichervorrichtung betrieben wird, können dabei abhängig vom Betriebszustand der Antriebseinheit sein, zwingend ist dies jedoch nicht. Die Ermittlung des Betriebszustands der Antriebseinheit kann sich darauf beschränkten, ob die Antriebseinrichtung einen Bedarf an Wasserstoff signalisiert oder nicht. Je nach Ausbildung der Antriebseinrichtung kann der Bedarf an Wasserstoff auch quantifiziert an die Steuerungseinrichtung weitergeleitet werden. Die meisten Zustände der Wasserstoff-Speichervorrichtung sind aber unabhängig vom Betriebszustand der Antriebseinrichtung.
Dabei werden zumindest zwei Zustände definiert, welche für den Betrieb der Wasserstoff-Speichervorrichtung relevant sind. Dabei soll die Definition von zwei Zuständen auch den Fall einschließen, dass nur ein Zustand definiert wird und die Steuerungseinrichtung prüfen kann, ob sich die Wasserstoff-Speichervorrichtung in diesem Zustand befindet oder in einem anderen, nicht näher definierten Zustand. Zum Ermitteln des Zustands, in welchem sich die Wasserstoff-Speichervorrichtung befindet, kann die Steuerungseinrichtung entsprechende Mittel aufweisen. So kann die Steuerungseinrichtung mit einem Signalgeber zusammenwirken, der signalisiert, dass die Antriebseinrichtung und/oder das Fahrzeug fahrbereit ist und somit Wasserstoff zum Verbraucher geführt werden kann. Je nach Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann diese auch selbst den Zustand vorgeben, in welchem Wasserstoff-Speichervorrichtung betrieben werden soll. In diesem Fall ist es nicht zwingend notwendig, dass die Steuerungseinrichtung zum Feststellen des Zustands mit entsprechenden Sensoren zusammenwirkt, da sie selbst die Informationen bezüglich des Zustands vorgibt und der Zustand folglich direkt bekannt ist.
Die Wasserstoff-Speichervorrichtung umfasst eine Sensoreinheit, mit welcher eine auf das Leitungssystem bezogene Messgröße bestimmt werden kann. Die Sensoreinheit generiert entsprechende Daten. Für jeden definierten Zustand ist zumindest ein Auswertealgorithmus auf der Steuerungseinrichtung hinterlegt, mit welchem die von der Sensoreinheit gelieferten Daten hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage in der Wasserstoff-Speichervorrichtung ausgewertet werden. Folglich ist es möglich, für den ersten Zustand andere Messgrößen zu verwenden als für den zweiten Zustand. Zudem ist es möglich, dieselbe Messgröße an unterschiedlichen Stellen innerhalb der Wasserstoff-Speichervorrichtung zu bestimmen und miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus kann die Messgröße zu unterschiedlichen Zeiten bestimmt und die Änderung der Messgröße analysiert werden. Auch können je nach Auswertealgorithmen dieselben Messgrößen auf unterschiedliche Weise ausgewertet werden. Dabei ist man bestrebt, so weit wie möglich die bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensoren zu verwenden, so dass der zusätzliche apparative Aufwand zum Umsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens gering gehalten wird. Insbesondere das Nutzen von bereits vorhandenen Sensoren zum Erkennen der Wasserstoff-Leckage wird mit der Zuordnung eines Auswertealgorithmus zu einem Zustand, in welchem sich die Wasserstoff-Speichervorrichtung befindet, ermöglicht. Mit dem vorliegenden Verfahren ist es daher mit wenig apparativem Aufwand möglich, eine Wasserstoff-Leckage sicher zu erkennen.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann die Sensoreinheit den Druck im Leitungssystem als Messgröße direkt oder indirekt bestimmt. Drucksensoren sind üblicherweise in Fahrzeugen vorhanden und können daher erfindungsgemäß für die Erkennung von Wasserstoff-Leckagen verwendet werden. In diesem Fall wird der Druck direkt gemessen. Eine indirekte Druckmessung kann beispielsweise mittels einer Temperaturmessung des Wasserstoffs innerhalb des Leitungssystems erfolgen. Zudem kann der Massestrom des Wasserstoffs innerhalb des Leitungssystems als eine indirekte Druckmessung aufgefasst werden. Sofern der Massestrom gemessen werden kann, kann dieser als solcher ebenfalls zum Erkennen von Wasserstoff-Leckagen direkt eingesetzt werden.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Wasserstoff-Speichervorrichtung in folgenden Zuständen betrieben werden:

- in einem ersten Zustand, in welchem der Verbraucher aktiviert wird,
- in einem zweiten Zustand, in welchem der Verbraucher Wasserstoff zum Bereitstellen von mechanischer und/oder elektrischer Energie anfordert,
- in einem dritten Zustand, in welchem der Verbraucher abgestellt wird, und
- in einem vierten Zustand, in welchem der Tank befüllt wird.

Dabei ist

- für den ersten Zustand ein erster Auswertealgorithmus,
- für den zweiten Zustand ein zweiter Auswertealgorithmus,
- für den dritten Zustand ein dritter Auswertealgorithmus, und
- für den vierten Zustand ein vierter Auswertealgorithmus

Die vier genannten Zustände decken die wesentlichen Betriebszustände der Wasserstoff-Speichervorrichtung ab, so dass eine Wasserstoff-Leckage zeitnah festgestellt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Wasserstoff-Speichervorrichtung in einem fünften Zustand betrieben werden kann, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung gewartet wird, wobei für den fünften Zustand ein fünfter Auswertealgorithmus auf der Steuereinrichtung hinterlegt ist. Die Wartung stellt einen Zustand dar, der deutlich von den übrigen zuvor definierten vier Zuständen abweichen kann. Aufgrund der Definition des fünften Zustands kann auch während einer Wartung eine Wasserstoff-Leckage festgestellt werden. Es soll aber an dieser Stelle erwähnt werden, dass noch weitere Zustände definiert werden können.
Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass in einem ersten Leitungsabschnitt des Leitungssystems, welcher den Tank mit dem Verbraucher verbindet, ein tanknahes Ventil angeordnet ist, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank und dem Verbraucher freigibt oder schließt. Das Verfahren umfasst in dieser Ausführungsform die folgenden Schritte:

- Ermitteln eines ersten Ausgangsdrucks im ersten Leitungsabschnitt mittels der Sensoreinheit,
- Aktivieren des Verbrauchers und Öffnen des tanknahen Ventils gemäß dem ersten Zustand,
- Ermitteln des Anlassdrucks im ersten Leitungsabschnitt nach Öffnen des tanknahen Ventils, mittels der Sensoreinheit, und
- Auswerten des ersten Ausgangsdrucks und des Anlassdrucks unter Verwendung des ersten Auswertealgorithmus.

Beim Aktivieren des Verbrauchers muss die Versorgung desselben mit Wasserstoff bereitgestellt werden, wozu das tanknahe Ventil im ersten Leitungsabschnitt geöffnet wird. In dieser Ausführungsform wird der erste Ausgangsdruck im ersten Leitungsabschnitt vor dem Öffnen des tanknahen Ventils und der Anlassdruck nach dem Öffnen des tanknahen Ventils bestimmt und mit dem ersten Auswertealgorithmus ausgewertet. Die Auswertung wird hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage vorgenommen. Man kann beispielsweise die Druckdifferenz zwischen dem ersten Ausgangsdruck und dem Anlassdruck bestimmen. Liegt der Differenzdruck unterhalb eines bestimmten Wertes, könnte dies ein Hinweis auf eine Wasserstoff-Leckage sein. Alternativ kann man den ersten Ausgangsdruck ins Verhältnis zum Anlassdruck gesetzt werden. Liegt die so gebildete Kennzahl über oder unter einem bestimmten Wert, kann dies ebenfalls auf eine Wasserstoff-Leckage hindeuten.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen:

- Betreiben des Verbrauchers gemäß dem zweiten Zustand,
- Ermitteln der Ist-Druckänderung im ersten Leitungsabschnitt mittels der Sensoreinheit während des Betriebs des Verbrauchers,
- Berechnen der auf den Betrieb des Verbrauchers bezogenen Soll-Druckänderung im ersten Leitungsabschnitt mittels der Steuerungseinrichtung, und
- Auswerten der Ist-Druckänderung und der Soll-Druckänderung unter Verwendung des zweiten Auswertealgorithmus.

Im Betrieb verbraucht der Verbraucher eine bestimmte Menge von Wasserstoff, was sich in einer bestimmten Ist-Druckänderung niederschlägt. Die Steuerungseinrichtung kann so eingerichtet werden, dass sie den Betrieb des Verbrauchers entweder selbst steuert oder regelt oder zumindest über die Betriebsweise informiert wird. Jedenfalls kann die Steuerungseinrichtung aus der Betriebsweise einen Soll-Wasserstoff-Verbrauch und folglich eine Soll-Druckänderung errechnen. Diese Soll-Druckänderung kann mit der Ist-Druckänderung verglichen oder ins Verhältnis gesetzt werden. Liegt die so ermittelte Kennzahl über oder unter einem bestimmten Wert, kann dies als Hinweis auf eine Wasserstoff-Leckage sein.
Zudem kann der aktuelle Massenstrom mit dem Druckabfall verglichen und/oder eine Druckabfallanalyse durchgeführt werden, wobei das Wasserstoff-Gleichgewicht genutzt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist in einem ersten Leitungsabschnitt des Leitungssystems, welcher den Tank mit dem Verbraucher verbindet, ein verbrauchernahes Ventil angeordnet, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank und dem Verbraucher freigibt oder schließt. Dabei kann es sich anbieten, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Abschalten des Verbrauchers und Schließen des verbrauchernahen Ventils gemäß dem dritten Zustand,
- Ermitteln des Abschaltdrucks im ersten Leitungsabschnitt nach Schließen des verbrauchernahen Ventils, mittels der Sensoreinheit, und
- Auswerten des Abschaltdrucks unter Verwendung des dritten Auswertealgorithmus.

Man kann davon ausgehen, dass der Abschaltdruck im ersten Leitungsabschnitt zwischen dem Tank und dem geschlossenen verbrauchernahen Ventil konstant bleibt. Wird ein Sinken des Abschaltdrucks festgestellt, so kann dies ein Hinweis auf eine Wasserstoff-Leckage sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist in einem ersten Leitungsabschnitt des Leitungssystems, welcher den Tank mit dem Verbraucher verbindet, ein verbrauchernahes Ventil, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank und dem Verbraucher freigibt oder schließt, und ein verbrauchernahes Ventil angeordnet, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank und dem Verbraucher freigibt oder schließt. Dabei kann es sich anbieten, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Abschalten des Verbrauchers und Schließen des tanknahen Ventils gemäß dem dritten Zustand, wobei das verbrauchernahe Ventil geöffnet bleibt,
- Ermitteln einer Druckänderung des Drucks im Tank über eine bestimmte Zeit mittels der Sensoreinheit,
- Vergleichen, ob der Druck im Tank größer ist als der Druck im ersten Leitungsabschnitt dort, wo Hochdruck anliegt, mittels der Steuerungseinrichtung, und
- Auswerten der gemessenen Drücke und Druckänderungen unter Verwendung des dritten Auswertealgorithmus.

Üblicherweise ist im ersten Leitungsabschnitt zwischen dem Tank und dem verbrauchernahen Ventil ein Druckregler angeordnet, welcher den hohen Druck des Wasserstoffs auf einen Druck mindert, der auf den Verbraucher angepasst ist. Folglich liegt im ersten Leitungsabschnitt zwischen dem Tank und dem Druckregler ein Hochdruck, üblicherweise zwischen 350 und 700 bar, während stromabwärts vom Druckregler ein Druck von 8 bis 30 bar, je nach Ausgestaltung des Verbrauchers, anliegt.
Aufgrund des Schließens der tanknahen Ventile wird die Zufuhr von Wasserstoff zum Verbraucher gestoppt, infolgedessen der Verbraucher deaktiviert wird („Shut Down“). Anhand der Druckänderung des Drucks im Tank und anhand eines Vergleichs des Drucks im Tank mit dem Druck im ersten Leitungsabschnitts, wo Hochdruck anliegt, lässt sich ebenfalls eine Aussage hinsichtlich einer Wasserstoffleckage treffen. Insbesondere kann festgestellt werden, ob der Druck im Tank konstant bleibt oder aufgrund einer Wasserstoffleckage im Tank oder in Tanknähe abfällt.
Gemäß einer weitergeführten Ausführungsform kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen:

- Schließen des verbrauchernahen Ventils,
- Ermitteln einer Druckänderung im ersten Leitungsabschnitt dort, wo Hochdruck anliegt, über eine bestimmte Zeit mittels der Sensoreinheit, und
- Schätzen der Menge an Wasserstoff im Tank und Speichern der geschätzten Menge in der Steuerungseinrichtung.

Da das tanknahe Ventil bereits geschlossen, ist, ist der Verbraucher deaktiviert. Insofern werden diese Schritte des Verfahrens gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls im „Shut Down“ durchgeführt. Mit diesen Schritten kann insbesondere ermittelt werden, inwieweit der Druck im ersten Leitungsabschnitt konstant bleibt oder infolge einer Wasserstoffleckage im ersten Leitungssystem abfällt. Das Speichern der geschätzten Menge an Wasserstoff im Tank ist beim nächsten Aktivieren des Verbrauchers relevant.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist in einem zweiten Leitungsabschnitt des Leitungssystems, welcher den Tank mit der Befüllungseinrichtung verbindet, ein Befüllungsventil angeordnet, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank und der Befüllungseinrichtung freigibt oder schließt. Es kann sich dabei anbieten, das Befüllungsventil als ein Rückschlagventil auszubilden, welches druckgetrieben öffnet und schließt. Das Verfahren umfasst in dieser Ausführungsform die folgenden Schritte:

- Ermitteln eines zweiten Ausgangsdrucks im zweiten Leitungsabschnitt mittels der Sensoreinheit
- Ermitteln eines Tankausgangsdrucks im Tank,
- Öffnen des Befüllungsventils und Befüllen des Tanks gemäß dem vierten Zustand,
- Ermitteln eines Befüllungsdrucks im zweiten Leitungsabschnitt nach dem Befüllen des Tanks,
- Ermitteln des Tankdrucks nach Befüllen des Tanks, und
- Auswerten des zweiten Ausgangsdrucks, des Tankausgangsdrucks, des Befüllungsdrucks und des Tankdrucks unter Verwendung des vierten Auswertealgorithmus.

Beim Befüllen wird Wasserstoff in einer Tankstelle in die Befüllungseinrichtung gefördert, von wo aus der Wasserstoff durch den zweiten Leitungsabschnitt in den Tank fließt. Ein Vergleich des zweiten Ausgangsdrucks, des Tankausgangsdrucks, des Befüllungsdrucks und des Tankdrucks lässt ebenfalls eine Aussage zu, ob eine Wasserstoff-Leckage vorliegt oder nicht. Die Steuerungseinrichtung kann mit der Tankstelle kommunizieren, um den vierten Zustand festzustellen.
Eine Ausbildung der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei das Computerprogrammprodukt Programmmittel zum Veranlassen einer Steuerungseinrichtung umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das Computerprogramm auf der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird:

Weiterhin betrifft eine Umsetzung der Erfindung eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs, welche einen mit Wasserstoff betreibbaren Verbraucher umfasst und welches mit einer Wasserstoff-Speichervorrichtung verbindbar oder verbunden ist.
Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Computerprogrammprodukt und mit der vorschlagsgemäßen Antriebseinrichtung erreichen lassen, entsprechen im Wesentlichen denjenigen, die für das vorliegende Verfahren erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass das Nutzen von bereits vorhandenen Sensoren zum Erkennen der Wasserstoff-Leckage aufgrund der Zuordnung eines Auswertealgorithmus zu einem Zustand, in welchem sich die Wasserstoff-Speichervorrichtung befindet, ermöglicht wird. Es ist daher mit wenig apparativem Aufwand möglich, eine Wasserstoff-Leckage sicher zu erkennen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs, welches mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann,
2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, und
3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Antriebseinrichtung 10 eines Fahrzeugs 12. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst einen Verbraucher 14, der mit Wasserstoff betrieben werden kann. Der Verbraucher 14 ist insbesondere ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle. Die Antriebseinrichtung 10 ist mit einer Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 verbunden, welche in diesem Fall zwei Tanks 161, 162, in welchen Wasserstoff gelagert werden kann. Es können aber auch mehr als zwei Tanks oder nur ein Tank vorgesehen sein. Zum Befüllen der Tanks 161, 162 ist die Antriebseinrichtung 10 mit einer Befüllungseinrichtung 18 verbunden. Ein Leitungssystem 20 verbindet den Verbraucher 14, die Tanks 161, 162 und die Befüllungseinrichtung 18 fluidisch miteinander. Das Leitungssystem 20 lässt sich in einen ersten Leitungsabschnitt 22, welcher die Tanks 161, 162 mit dem Verbraucher 14 verbindet, und einen zweiten Leitungsabschnitt 24, welcher die Tanks 161, 162 mit der Befüllungseinrichtung 18 verbindet, unterteilen. Die dargestellte Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 ist so aufgebaut, dass sich der erste Leitungsabschnitt 22 und der zweite Leitungsabschnitt 24 teilweise überlagern und einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 22,24 bilden. Der gemeinsame Leitungsabschnitt 22,24 erstreckt sich in etwa zwischen den Tanks 161, 162 und einer Abzweigung B.
Ausgehend von den Tanks 161, 162 befinden sich im ersten Leitungsabschnitt 22 ein tanknahes Ventil 261, auch als „on-tank-valve“ bezeichnet, ein erstes Sperrventil 262 und ein zweites Sperrventil 263, ein Rückschlagventil 264 und ein verbrauchernahes Ventil 265. Die Bezeichnungen „tanknahes Ventil“ und „verbrauchernahes Ventil“ sind als relative Angabe untereinander und in Bezug auf das Leitungssystem 20 zu verstehen. Mit anderen Worten ist das tanknahe Ventil 261 innerhalb des Leitungssystems 20 näher an den Tanks 161, 162 angeordnet als das verbrauchernahe Ventil 265. Zudem ist das verbrauchernahe Ventil 265 innerhalb des Leitungssystems 20 näher am Verbraucher 14 angeordnet als die tanknahen Ventile 261. Eine unmittelbar benachbarte oder angrenzende Anordnung der tanknahen Ventile 261 an den Tanks 161, 162 ist üblich, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass die tanknahen Ventile 261 weiter entfernt von den Tanks 161, 162 angeordnet sein können. Selbiges gilt sinngemäß für das verbrauchernahe Ventil 265.
Zudem sind aus Sicherheitsgründen mehrere Entlüftungsventile 266 vorgesehen. Das tanknahe Ventil 261 und das verbrauchernahe Ventil 265 sind als NC-elektromagnetische Ventile 263 („normally closed“) ausgeführt, während die Sperrventile 262, 263 als NO-Handventile („normally open“) und die Entlüftungsventile 266 als NC-Handventile („normally closed“) ausgeführt sind.
In der Befüllungseinrichtung 18 selbst befindet sich ein Rückschlagventil 267. Zudem sind im zweiten Leitungsabschnitt 24 ein drittes Sperrventil 268, das bereits erwähnte erste Sperrventil 262 und ein als ein Rückschlagventil ausgebildetes Befüllungsventil 269. Das dritte Sperrventil 268 ist als ein NO-Handventil („normally open“) ausgebildet.
Darüber hinaus ist eine Sensoreinheit 28 vorgesehen, welche mehrere Sensoren umfassen kann und mit welcher eine oder mehrere Messgrößen im Leitungssystem 20 bestimmt werden können. Die Messgrößen sind insbesondere der Druck und/oder die Temperatur, welche direkt oder indirekt bestimmt werden können. Insofern umfasst die Sensoreinheit 28 eine Anzahl von Drucksensoren 29 und eine Anzahl von Temperatursensoren 31. Zudem kann auch der Massenstrom als eine Messgröße herangezogen werden, wobei die diesbezüglichen Sensoren nicht dargestellt sind. Die Sensoreinheit 28 erzeugt auf die Messgröße bezogene Daten, welche von einer Steuerungseinrichtung 30 ausgewertet werden.
An der Grenze der Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 zur Antriebseinrichtung 10 ist ein Druckregler 32 angeordnet, der über einen Hochdrucksensor 29 und einen Niederdrucksensor 29 verfügt, der stromabwärts vom Hochdrucksensor 29 im Druckregler 32 angeordnet ist. Das bereits erwähnte verbrauchernahe Ventil 265 ist zwischen dem Druckregler 32 und dem Verbraucher 14 angeordnet.
Die Entlüftungsventile 266 sind hauptsächlich für den Servicefall gedacht und dienen dazu Teile des Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 gezielt zu isolieren und/oder zu entlüften. Für den Normalbetrieb sind diese nicht relevant.
Um den Wasserstoff für den Verbraucher 14 bereitzustellen, werden die elektromagnetischen Ventile 261, 265 in einer bestimmten Reihenfolge mittels der Steuerungseinrichtung 30 geöffnet. Um das Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 mit der Befüllungseinrichtung 18 zu betanken, müssen alle elektromagnetischen Ventile 261, 265 geschlossen sein. Die Betankung erfolgt unter Verwendung der Befüllungsventile 269.
Im ersten Leitungsabschnitt 22 herrscht stromabwärts vom Druckregler 32 ein Druck von typischerweise 8, 15 oder 30 bar, je nach Verbraucher. Im zweiten Leitungsabschnitt 24 herrscht hingegen ein deutlich höherer Druck von zwischen 350 bis 700 bar, je nach Ausbildung der Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 und der Befüllungseinrichtung 18. Dieser hohe Druck liegt auch stromaufwärts vom Druckregler 32 und folglich abschnittsweise im ersten Leitungsabschnitt an.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage beispielsweise in der in 1 dargestellten Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 vereinfacht gezeigt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die Betriebsweise der Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 mit vier oder fünf Zuständen Z1 bis Z5 (siehe 3) weitgehend vollständig beschreiben lässt. Hierauf wird später noch genauer eingegangen. Auf der Steuerungseinrichtung 30 ist eine den definierten Zuständen entsprechende Anzahl von Auswertealgorithmen hinterlegt, mit welcher die von der Sensoreinheit 28 erzeugten Daten dahingehend ausgewertet werden können, ob eine Wasserstoffleckage in der Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 und insbesondere im Leitungssystem 20 vorliegt. Es kann aber auch für einen Zustand mehr als ein Auswertealgorithmus auf der Steuerungseinrichtung 30 hinterlegt sein.
In einem ersten Schritt S1 wird der Zustand mittels der Steuerungseinrichtung 30 festgestellt, in welchem Zustand die Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 gerade befindet. Je nach Ausbildung der Steuerungseinrichtung 30 gibt diese den Zustand beispielsweise unter Berücksichtigung der Befehle des Fahrers des Fahrzeugs 12 vor, so dass der Zustand der Steuerungseinrichtung 30 direkt bekannt ist.
In einem zweiten Schritt S2 wählt die Steuerungseinrichtung 30 den Auswertealgorithmus, welcher dem ermittelten Zustand Z1 bis Z5 zugeordnet ist.
In einem dritten Schritt S3 wertet die Steuerungseinrichtung 30 die von der Sensoreinheit 28 erzeugten Daten unter Verwendung des ausgewählten Auswertealgorithmus dahingehend aus, ob eine Wasserstoffleckage vorliegt oder nicht. Je nach Ergebnis kann in einem vierten Schritt S4 ein entsprechendes Signal erzeugt werden.
In 3 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage beispielsweise in der in 1 dargestellten Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 gezeigt.
Auf der Steuerungseinrichtung 30 sind fünf generelle Zustände hinterlegt, nämlich ein erster Zustand Z1, in welchem der Verbraucher 14 aktiviert wird, ein zweiter Zustand Z2, in welchem ein Verbraucher 14 zum Bewegen des Fahrzeugs 12 betrieben wird, ein dritter Zustand Z3, in welchem der Verbraucher 14 abgeschaltet oder deaktiviert wird, ein vierter Zustand Z4, in welchem der Tank befüllt wird, und ein fünfter Zustand Z5, in welchem die Antriebseinrichtung 10 gewartet wird.
In einem ersten Schritt T1 wird die Steuerungseinrichtung 30 initialisiert. In einem zweiten Schritt T2 wird der Zustand fortlaufend ermittelt, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung 15 gerade betrieben wird. Bei oder kurz nach der Initialisierung (Zustand Z1) können zwei Prüfungen (Schritt T3) durchgeführt werden („Start Up Leakage Test“): Bei der ersten Prüfung sind die tanknahen Ventile 261 der Tanks 161, 162 sowie das verbrauchernahe Ventil 265 stromabwärts des Druckreglers 32 geschlossen. Es wird die gespeicherte geschätzte Menge von Wasserstoff in den Tanks 161, 162 mit der aktuell geschätzten Menge verglichen. Hieraus wird eine Leckage-Rate ermittelt und geprüft, inwieweit diese einen bestimmten Massenstrom überschreitet. Zudem wird insbesondere dort, wo innerhalb des Leitungssystems 20 hoher Druck herrscht, mittels der Sensoreinheit 28 ein Ausgangsdruck pAUS1 gemessen und geprüft, ob der Ausgangsdruck pAUS1 größer ist als ein bestimmter Wert. Hierzu kann die Sensoreinheit 28 Drucksensoren oder Temperatursensoren umfassen. Der gemessene Ausgangsdruck pAUS1 wird als temporäre Variable in der Steuerungseinrichtung 30 gespeichert.
Bei der zweiten Prüfung (ebenfalls Schritt T3) werden die tanknahen Ventile 261 der Tanks 161, 162 geöffnet, während das verbrauchernahe Ventil 265 stromabwärts des Druckreglers 32 geschlossen bleibt. Es wird dann geprüft, ob der Druck in den Tanks 161, 162 größer oder gleich ist als der gespeicherte Ausgangsdruck pAUS1 ist. Aufgrund der Tatsache, dass das verbrauchernahe Ventil 265 stromabwärts des Druckreglers 32 geschlossen ist, wird kein Wasserstoff zum Verbraucher 14 geführt.
Anschließend wird in einem vierten Schritt T4 der Verbraucher 14 aktiviert oder eingeschaltet und das verbrauchernahe Ventil 265 geöffnet, so dass der Wasserstoff vom ersten Tank 161 oder vom zweiten Tank 162 zum Verbraucher 14 fließen kann. Je nach Ausbildung des Verbrauchers 14 ist ein separater Schritt zum Aktivieren des Verbrauchers 14 nicht notwendig. Vielmehr kann es ausreichen, die tanknahen Ventile 261 und das verbrauchernahe Ventil 265 zu öffnen. Der Verbraucher 14 wird aufgrund des nun verfügbaren Wasserstoffs aktiviert. Dies kann insbesondere bei einer Brennstoffzelle der Fall sein.
Nach dem Öffnen des verbrauchernahen Ventils 265 wird in einem fünften Schritt T5 ein Anlassdruck pAN im ersten Leitungsabschnitt 22 ermittelt. Nun werden der erste Ausgangsdruck pAUS1 und der Anlassdruck pAN unter Verwendung des ersten Auswertealgorithmus mittels der Steuerungseinrichtung 30 hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage in einem sechsten Schritt T6 ausgewertet.
Nach dem Aktivieren wird die Antriebseinrichtung 10 typischerweise im zweiten Zustand Z2 betrieben, in welchem der Verbraucher 14 zum Bewegen des Fahrzeugs 12 betrieben wird, wozu der Verbraucher 14 Wasserstoff anfordert. Folglich bleiben die tanknahen Ventile 261 und das verbrauchernahe Ventil 265 geöffnet und ein Anlassdruck pAN insbesondere dort, wo im Leitungssystem 20 normalerweise ein hoher Druck herrscht (stromaufwärts vom Druckregler 32), bestimmt und geprüft, ob ein plötzlicher Druckabfall festgestellt werden kann („Operational Leakage Test“). Zudem wird der Druckabfall kontinuierlich berechnet. Hierbei kann die Ist-Druckänderung Δplst im ersten Leitungsabschnitt 22 mittels der Sensoreinheit 28 während des Betriebs des Verbrauchers 14 ermittelt werden. Zudem kann die auf den Betrieb des Verbrauchers 14 bezogene Soll-Druckänderung ΔpSoll im ersten Leitungsabschnitt 22 mittels der Steuerungseinrichtung 30 berechnet werden. Diese Schritte sind in der 3 nicht explizit dargestellt. Anhand von Daten, die vom Fahrzeug 12 geliefert werden, kann ein Wasserstoffverbrauch berechnet werden. Derartige Daten können die Leistung des als Brennstoffzelle ausgeführten Verbrauchers 14 oder das Drehmoment oder die Einspritzmenge des als Wasserstoff-Verbrennungsmotors ausgeführten Verbrauchers 14 sein. Dieser Wasserstoffverbrauch wird nun mit der geschätzten Menge an Wasserstoff in den Tanks 161, 162 verglichen und unter Verwendung des zweiten Auswertealgorithmus hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage im sechsten Schritt T6 ausgewertet. Dabei können auch die Ist-Druckänderung Δplst und die Soll-Druckänderung ΔpSoll berücksichtigt werden. Sofern die Sensoreinheit 28 fehlerfrei funktioniert und die Drücke und Temperaturen in einem akzeptablen Bereich sowie genügend Wasserstoff in den Tanks 161, 162 vorhanden sind, wird Wasserstoff zur Verfügung gestellt und an die Steuerungseinrichtung 30 zurückgemeldet.
Soll nun das Fahrzeug 12 nicht mehr bewegt werden (dritter Zustand Z3), fordert der Verbraucher 14 keinen Wasserstoff mehr an, infolgedessen der Verbraucher deaktiviert wird. In diesem Fall können zwei Prüfungen durchgeführt werden („Shut Down Leakage Test“). Bei der ersten Prüfung werden die tanknahen Ventile 261 geschlossen (T7), das verbrauchernahe Ventil 265 stromabwärts des Druckreglers 32 bleibt aber offen. Es wird nun geprüft, ob der Druck in den Tanks 161, 162 über eine gewisse Zeit abfällt. Sofern die zweite Prüfung (T8) durchgeführt wird, wird geprüft, ob der Druck in den Tanks 161, 162 höher ist als ein Abschaltdruck pAB im Leitungssystem 20, wo Hochdruck anliegt (T8). Diese Drücke werden in einem sechsten Schritt T6 unter Verwendung des dritten Auswertealgorithmus hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage ausgewertet.
Anschließend wird auch noch das verbrauchernahe Ventil 265 stromabwärts des Druckreglers 32 geschlossen (T9). Es wird geprüft, ob dort, wo im Leitungssystem 20 Hochdruck anliegt, ein Druckabfall ermittelt werden kann. Weiterhin wird die geschätzte Menge an Wasserstoff in den Tanks 161, 162 in der Steuerungseinrichtung 30 gespeichert.
Falls eine der Prüfungen negativ ausfällt und folglich eine Leckage festgestellt wird, wird die Antriebseinrichtung 10 und insbesondere die Steuerungseinrichtung 30 darüber informiert und die Zufuhr von Wasserstoff zum Verbraucher 14 zeitnah eingestellt.
Wie aus 3 hervorgeht, ist es nicht zwingend notwendig, die Antriebseinrichtung im zweiten Zustand Z2 zu betreiben, insbesondere dann nicht, wenn eine Leckage in einem der Schritte T3 bis T5 festgestellt worden ist. Man kann daher von einem der Schritte T3 bis T5 zu Schritt T7 wechseln und die Antriebseinheit im dritten Zustand Z3 betreiben. Auch kann die zweite Prüfung gemäß Schritt T8 übergangen werden.
Erkennt die Steuerungseinheit oder gibt sie vor, dass die Antriebseinrichtung 10 im vierten Zustand Z4 betrieben wird bzw. betrieben werden soll, also der Tank 161, 162 mit Wasserstoff befüllt werden soll, setzt dies voraus, dass der Verbraucher 14 abgeschaltet ist. Dann werden ein zweiter Ausgangsdruck pAUS2 im zweiten Leitungsabschnitt 24 und ein Tankausgangsdruck PTA im ersten Tank 161 und/oder im zweiten Tank 162 ermittelt (T10). Nun werden die Befüllungsventile 269 im zweiten Leitungsabschnitt 24 entweder aktiv (nicht dargestellt) oder passiv (als Rückschlagventil ausgebildete Befüllungsventile 269) aufgrund der Druckdifferenz geöffnet und der erste Tank 161 und/oder der zweite Tank 162 mit Wasserstoff befüllt (T11). Die Rückschlagventile 267 und 269 sind in Befüllungsrichtung offen. Anschließend wird ein Befüllungsdruck pFILL im zweiten Leitungsabschnitt 24 und ein Tankdruck pTA nach Befüllen des ersten Tanks 161 und/oder des zweiten Tanks 162 in diesen ermittelt (T12). Der zweiten Ausgangsdruck pAUS2, der Tankausgangsdruck pTA, der Befüllungsdruck pFILL und der Tankdruck pTK werden unter Verwendung des vierten Auswertealgorithmus hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage ausgewertet (T6). Beim Befüllen kann die Steuerungseinrichtung 30 mit der Tankstelle kommunizieren und einen Befehl zum Entriegeln der Befüllungseinrichtung 18 geben (nicht dargestellt), sofern die Tankstelle entsprechend ausgebildet ist.
Erkennt die Steuerungseinheit oder gibt sie vor, dass die Antriebseinrichtung 10 im fünften Zustand Z5 betrieben wird oder betrieben werden soll, also die Antriebseinrichtung 10 gewartet werden soll, können die tanknahen Ventile 261 und das verbrauchernahe Ventil 265 gemäß einer bestimmten Reihenfolge geöffnet oder geschlossen (T13) und die sich einstellenden Drücke im Leitungssystem 20 mittels eines fünften Auswertealgorithmus hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage ausgewertet werden (T6).
Der Schritt T2, wonach der Zustand ermittelt wird, in welchem die Antriebseinrichtung 10 gerade betrieben wird, wird in regelmäßigen Abständen durchgeführt, um bei einem Wechsel des Zustands den Auswertealgorithmus zeitnah entsprechend ändern zu können.
Dem Schritt T6, wonach die von der Sensoreinheit 28 gelieferten Daten hinsichtlich einer Wasserstoff-Leckage ausgewertet werden, kann sich der in 2 dargestellte vierte Schritt S4 ein Signal erzeugt werden, welches anzeigt, ob eine Wasserstoff-Leckage erkannt wurde oder nicht.

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) für eine Antriebseinrichtung (10) eines Fahrzeugs (12), wobei die Speichervorrichtung (15) zumindest in zwei verschiedenen Zuständen betreibbar ist und umfasst - einen Tank (161, 162), in welchem der Wasserstoff gelagert werden kann, - eine Befüllungseinrichtung (18) zum Befüllen des Tanks (161, 162), - ein Leitungssystem (20), welches einen mit Wasserstoff betreibbaren Verbraucher (14), den Tank (161, 162) und die Befüllungseinrichtung (18) fluidisch miteinander verbindet, - eine im Leitungssystem (20) angeordnete oder mit dem Leitungssystem (20) verbundene oder zusammenwirkende Sensoreinheit (28) zum direkten oder indirekten Bestimmen einer Messgröße im Leitungssystem (20), wobei die Sensoreinheit (28) auf die Messgröße bezogene Daten erzeugt, - eine Steuerungseinrichtung (30), welche mit der Sensoreinheit (28) zusammenwirkt und mit welcher der Zustand er Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) festgestellt werden kann, wobei für jeden Zustand ein eigener Auswertealgorithmus auf der Steuerungseinrichtung (30) hinterlegt ist, mit welchem die von der Sensoreinheit (28) erzeugten Daten ausgewertet werden können, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Feststellen des Zustands, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) aktuell betrieben wird, mittels der Steuerungseinrichtung (30), - Auswählen des dem ermittelten Zustand zugeordneten Auswertealgorithmus mittels der Steuerungseinrichtung (30), und - Prüfen unter Verwendung des ausgewählten Auswertealgorithmus und anhand der von der Sensoreinheit (28) erzeugten Daten, ob eine Wasserstoffleckage vorliegt, mittels der Steuerungseinrichtung (30).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (28) den Druck im Leitungssystem (20) als Messgröße direkt oder indirekt bestimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) zumindest in folgenden Zuständen betrieben werden kann: - in einem ersten Zustand (Z1), in welchem der Verbraucher (14) aktiviert wird, - in einem zweiten Zustand (Z2), in welchem der Verbraucher (14) zum Bewegen des Fahrzeugs (12) betrieben wird, - in einem dritten Zustand (Z3), in welchem der Verbraucher (14) abgestellt wird, und - in einem vierten Zustand (Z4), in welchem der Tank (161, 162) befüllt wird, wobei - für den ersten Zustand (Z1) ein erster Auswertealgorithmus, - für den zweiten Zustand (Z2) ein zweiter Auswertealgorithmus, - für den dritten Zustand (Z3) ein dritter Auswertealgorithmus, und - für den vierten Zustand (Z4) ein vierter Auswertealgorithmus auf der Steuerungseinrichtung (30) hinterlegt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) in einem fünften Zustand (Z5) betrieben werden kann, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) gewartet wird, und für den fünften Zustand (Z5) ein fünfter Auswertealgorithmus auf der Steuereinrichtung hinterlegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei - in einem ersten Leitungsabschnitt (22) des Leitungssystems (20), welcher den Tank (161, 162) mit dem Verbraucher (14) verbindet, ein tanknahes Ventil (261) angeordnet ist, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank (161, 162) und dem Verbraucher (14) freigibt oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln eines ersten Ausgangsdrucks (pAUS1) im ersten Leitungsabschnitt (22) mittels der Sensoreinheit (28), - Aktivieren des Verbrauchers (14) und Öffnen des tanknahen Ventils (261) gemäß dem ersten Zustand (Z1), - Ermitteln des Anlassdrucks (pAN) im ersten Leitungsabschnitt (22) nach Öffnen des tanknahen Ventils (261), mittels der Sensoreinheit (28), und - Auswerten des ersten Ausgangsdrucks (pAUS) und des Anlassdrucks (pAN) unter Verwendung des ersten Auswertealgorithmus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei - in einem ersten Leitungsabschnitt (22) des Leitungssystems (20), welcher den Tank (161, 162) mit dem Verbraucher (14) verbindet, ein tanknahes Ventil (261) angeordnet ist, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank (161, 162) und dem Verbraucher (14) freigibt oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Betreiben des Verbrauchers (14) gemäß dem zweiten Zustand (Z2), - Ermitteln der Ist-Druckänderung (Δplst) im ersten Leitungsabschnitt (22) mittels der Sensoreinheit (28) während des Betriebs des Verbrauchers (14), - Berechnen der auf den Betrieb des Verbrauchers (14) bezogenen Soll-Druckänderung (ΔpSoll) im ersten Leitungsabschnitt (22) mittels der Steuerungseinrichtung (30), und - Auswerten der Ist-Druckänderung (Δplst) und der Soll-Druckänderung (ΔpSoll) unter Verwendung des zweiten Auswertealgorithmus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei - in einem ersten Leitungsabschnitt (22) des Leitungssystems (20), welcher den Tank (161, 162) mit dem Verbraucher (14) verbindet, ein tanknahes Ventil (261), welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank (161, 162) und dem Verbraucher (14) freigibt oder schließt, und ein verbrauchernahes Ventil (265) angeordnet ist, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank (161, 162) und dem Verbraucher (14) freigibt oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Abschalten des Verbrauchers (14) und Schließen des tanknahen Ventils (261) gemäß dem dritten Zustand (Z3), wobei das verbrauchernahe Ventil (265) geöffnet bleibt, - Ermitteln einer Druckänderung (ΔpTank) des Drucks im Tank (161, 162) über eine bestimmte Zeit mittels der Sensoreinheit (28), - Vergleichen, ob der Druck (pTank) im Tank (161, 162) größer ist als der Druck im ersten Leitungsabschnitt (22) dort, wo Hochdruck anliegt, mittels der Steuerungseinrichtung (30), und - Auswerten der gemessenen Drücke und Druckänderungen unter Verwendung des dritten Auswertealgorithmus.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Schließen des verbrauchernahen Ventils (265), - Ermitteln einer Druckänderung im ersten Leitungsabschnitt (22) dort, wo Hochdruck anliegt, über eine bestimmte Zeit mittels der Sensoreinheit (28), und - Schätzen der Menge an Wasserstoff im Tank (161, 162) und Speichern der geschätzten Menge in der Steuerungseinrichtung (30).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei - in einem zweiten Leitungsabschnitt (24) des Leitungssystems (20), welcher den Tank (161, 162) mit der Befüllungseinrichtung (18) verbindet, ein Befüllungsventil (269) angeordnet ist, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Tank (161, 162) und der Befüllungseinrichtung (18) freigibt oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln eines zweiten Ausgangsdrucks (pAUS2) im zweiten Leitungsabschnitt (24) mittels der Sensoreinheit (28) - Ermitteln eines Tankausgangsdrucks (pTA) im Tank (161, 162), - Öffnen des Befüllungsventils (269) und Befüllen des Tanks (161, 162) gemäß dem vierten Zustand (Z4), - Ermitteln eines Befüllungsdrucks (pFILL) im zweiten Leitungsabschnitt (24) nach dem Befüllen des Tanks (161, 162), - Ermitteln des Tankdrucks (pTK) nach Befüllen des Tanks (161, 162), und - Auswerten des zweiten Ausgangsdrucks (pAUS2), des Tankausgangsdrucks (pTA), des Befüllungsdrucks (pFILL) und des Tankdrucks (pTK) unter Verwendung des vierten Auswertealgorithmus.
Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zum Erkennen einer Wasserstoff-Leckage in einer Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) für eine Antriebseinrichtung (10) eines Fahrzeugs (12), wobei das Computerprogrammprodukt Programmmittel zum Veranlassen einer Steuerungseinrichtung (30) umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das Computerprogramm auf der Steuerungseinrichtung (30) ausgeführt wird: - Feststellen des Zustands, in welchem die Wasserstoff-Speichervorrichtung (15) aktuell betrieben wird, mittels der Steuerungseinrichtung (30), - Auswählen des dem ermittelten Zustand zugeordneten Auswertealgorithmus mittels der Steuerungseinrichtung (30), und - Prüfen unter Verwendung des ausgewählten Auswertealgorithmus und anhand der von der Sensoreinheit (28) erzeugten Daten, ob eine Wasserstoffleckage vorliegt, mittels der Steuerungseinrichtung (30).