DE112010005532B4 - Brennstoffleckage-Erfassungssystem und Erfassungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Brennstoffleckage-Erfassungssystem (11), das in einer Brennstoff-Zufuhrstation (16a) vorgesehen ist, um eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn Brennstoff über ein Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) von einer Einfüllmündung eines Fahrzeugs (14) in einen Bord-Brennstofftank (34) eingefüllt wird, aufweisend:ein Kommunikationsbauteil (28) zum Erlangen von Daten bezüglich einer Brennstoff-Befüllung des Bord-Brennstofftanks (34) seitens eines Fahrzeugs (14), wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) mit der Einfüllmündung verbunden ist;ein Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26), das in einem Brennstoff-Zufuhrweg-Bauteil stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) vorgesehen ist, um eine Flussrate des Brennstoffs, der zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) fließt, zu messen;ein Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil (22) zum Zulassen oder Stoppen des Herausfließens von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18); undeine Steuereinheit (24) zum Steuern des Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteils (22), wobeidie Steuereinheit (24) ferner ein Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil aufweist, um basierend auf der Brennstoff-Flussrate, die durch das Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26) erlangt wird, und auf Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung, die über das Kommunikationsbauteil (28) seitens des Fahrzeugs (14) erlangt werden, eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn das Fahrzeug (14) mit Brennstoff befüllt wird, wobei das Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil (22) ein Herausfließen von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) stoppt, wenn durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil eine Brennstoffleckage erfasst wird,wobei das Brennstoffleckage-Erfassungssystem (11) ferner aufweisteinen ersten Drucksensor (48) zum Erfassen eines Brennstoff-Zufuhrdrucks während einer Brennstoff-Befüllung auf einer Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18), wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung einen Tankdruck umfassen, der durch einen zweiten Drucksensor (44), der in der Umgebung des Einlasses des Bord-Brennstofftanks (34) vorgesehen ist, erfasst wird, und wobei durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil beurteilt wird, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls ein Differenzdruck zwischen einem erfassten Wert des ersten Drucksensors (48) und einem erfassten Wert des zweiten Drucksensors (44) kleiner als ein vorbestimmter Differenzdruck-Schwellwert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem sowie ein Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren, und insbesondere ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem sowie ein Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Brennstoffleckage, wenn an einer Brennstoff-Zufuhrstation über einen Brennstoff-Zufuhrabschnitt Brennstoff von einer Einfüllmündung des Fahrzeugs in einen Bord-Brennstofftank eingefüllt wird.
  • Technischer Hintergrund
  • Herkömmlicherweise sind Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt, bei denen Wasserstoff Brennstoff in chemische Reaktion mit Sauerstoff aus der Luft gebracht wird, um Elektrizität zu gewinnen, und Elektrizität, die somit erlangt wird, wird zum Antreiben eines Motors oder einer Antriebsquelle verwendet, um eine Bewegungsleistung zu erhalten. Brennstoffzellenfahrzeuge werden ebenso FC-(Fuel Cell)-Fahrzeuge genannt, und in diesen ist ein Wasserstofftank zum Speichern von Wasserstoffgas installiert. Aufgrund neuester Forschung und Entwicklung in Bezug auf diesen Wasserstofftank ist eine Wasserstoffbefüllung in einer relativ kurzen Zeitdauer und bei einem relativ hohen Druck möglich geworden.
  • Brennstoffzellenfahrzeuge, bei denen der oben genannte Typ eines Wasserstofftanks installiert ist, müssen an einer Wasserstoff-Zufuhrstation erneut mit Wasserstoff befüllt werden, wenn beispielsweise Wasserstoff innerhalb des Tanks aufgrund von Konsum durch Fortbewegung abnimmt. In einem solchen Fall wird ein Wasserstoff-Zufuhr-Mündungsstück mit einer Einfüllmündung, die an dem Aufbau des Brennstoffzellenfahrzeugs vorgesehen ist, luftdicht verbunden, wenn es einen Zwischenstopp an einer Wasserstoff-Zufuhrstation einlegt.
  • Falls eine Wasserstoffleckage auftritt während Wasserstoff in ein Fahrzeug eingefüllt wird, ist es zur Gewährleistung der Sicherheit hierbei wünschenswert, dass die Wasserstoffbefüllung unmittelbar gestoppt wird, da Wasserstoff ein entflammbares Gas ist.
  • Als ein Dokument aus dem Stand der Technik offenbart JP 2009 - 121 511 A einen passenden Schlauch zur Wasserstoffgas-Befüllung mit einem eingebauten Not-Absperrventil innerhalb eines Stutzens, der in einem Endabschnitt eines Befüllungsschlauchs vorgesehen ist, der eine Wasserstoffgas-Zufuhrquelle und einen Befüllungstank miteinander verbindet. Dieses Not-Absperrventil für ein Wasserstoff-Befüllungsschlauch-Anschlussstück ist so konstruiert, dass der Kommunikationspfad abgeschaltet wird, wenn der Druck an der Wasserstoffgas-Zufuhrquelle niedriger als der Wasserstoffgasdruck innerhalb des Befüllungstanks wird, und wenigstens der Stutzen oder das Not-Absperrventil ist aus einem nichtmetallischen Material konstruiert.
  • Als ein anderes Dokument aus dem Stand der Technik offenbart die JP 2009 - 117 191 A ein Verfahren zum Beurteilen eines Systemzustands für Brennstoffzellensysteme. Dieses Verfahren zum Beurteilen eines Systemzustands wird auf ein Brennstoffzellensystem angewendet, das aufweist: einen Brennstoff-Absperrmechanismus, der in einem Brennstoffweg zum Zuführen von Brennstoff von einem Brennstofftank zu einer Brennstoffzelle vorgesehen ist; ein Brennstoff-Erfassungsmittel, das stromabwärts von dem Brennstoff-Absperrmechanismus vorgesehen ist; und ein Druckzustands-Beurteilungsmittel zum Beurteilen des Druckzustands basierend auf Informationen von den Druckerfassungsmitteln. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen einer Druckänderung, was ein Schritt zum Erfassen eines Druck-Änderungswerts pro bestimmter Zeitdauer durch die Druckerfassungsmittel innerhalb einer vorbestimmten Zeit, nachdem der Absperrmechanismus von einem Absperrzustand in einen Kommunikationszustand geschaltet worden ist; und Beurteilen eines anormalen Zustands, wenn der Druck-Änderungswert pro bestimmter Zeitdauer, der durch die Druckerfassungsmittel erfasst wird, kleiner als der vorbestimmte Druck-Änderungswert ist, und hierfür ein Beurteilen durch die Druckzustands-Beurteilungsmittel, dass der Druck innerhalb des Brennstofftanks kleiner als ein vorbestimmtes Volumen ist. Gemäß diesem Dokument kann die Beurteilung eines anormalen Zustands, wie beispielsweise die Brennstoffpegel-Abnahme und eine Ventilleckage, schnell mit einem Druckerfassungs-Mechanismus durchgeführt werden.
  • Bei der oben genannten Wasserstoff-Zufuhrstation wird vorausgesetzt, dass eine Wasserstoffbefüllung an Brennstoffzellenfahrzeugen von verschiedenen Typen und Herstellern durchgeführt werden soll. Ungeachtet dessen, dass die Wasserstoff-Zufuhr-Mündungsstück seitens der Station und die Einfüllmündung seitens des Fahrzeugs standardisiert sind, ist es in diesem Fall schwierig, eine Wasserstoffleckage während einer Wasserstoffbefüllung genau zu erfassen ohne die Situation und eine Bedingung seitens des Fahrzeugs zu berücksichtigen, falls der Druckverlust und dergleichen in der Wasserstoff-Befüllungsleitung zwischen der Einfüllmündung und dem Brennstofftank in Abhängigkeit von Fahrzeugtyp und Hersteller abweichen. Demzufolge ist es nicht möglich, eine Wasserstoffleckage genau zu erfassen, die auftreten kann, wenn an einer Wasserstoff-Zufuhrstation Wasserstoff unter Verwendung von Methoden, die in den oben genannten Dokumenten beschrieben sind, in einem Fahrzeug eingefüllt wird.
  • Aus der JP 2009 - 036 213 A ist ferner ein Gasfüllsystem bekannt, das mit einem Gasversorgungssystem versehen ist, bei dem Drucksensoren, Ventile und ein Durchflussmesser zwischengeschaltet sind. Das Gasfüllsystem ist mit einer Steuervorrichtung zum Steuern des Öffnens/Schließens der Ventile auf Basis von Signalen von den Drucksensoren und dem Durchflussmesser versehen. Eine Einrichtung zur Prüfung der Luftdichtheit ist in der Steuervorrichtung vorgesehen. Die US 6 672 340 B2 offenbart schließlich ein Verfahren zum Befüllen eines Fahrzeugkraftstofftanks mit einem Gas, bei dem der Fahrzeugkraftstofftank über eine druckdichte Leitung mit einer Fördereinrichtung verbunden wird und das unter Druck gespeicherte Gas aus einer Speichereinheit mittels der Fördereinrichtung in den Fahrzeugkraftstofftank eingefüllt wird. Hierbei wird während des Befüllens mit Hilfe einer im Fahrzeugkraftstoffbehälter angeordneten Sensorvorrichtung der Momentanwert eines Parameters, der für den momentanen Füllstand des Fahrzeugkraftstoffbehälters repräsentativ ist, ermittelt und das Befüllen wird beendet, wenn der Parameter einen vorgebbaren Endwert erreicht hat.
  • Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem zu schaffen, das eine genaue und frühe Erfassung einer Brennstoffleckage ermöglicht, die auftreten kann, wenn an einer Brennstoff-Zufuhrstation Brennstoff an verschiedenen Typen von Fahrzeugen eingefüllt wird. Zudem soll ein Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren angegeben werden. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Aspekt eines Brennstoffleckage-Erfassungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem nach Anspruch 1, das in einer Brennstoff-Zufuhrstation vorgesehen ist, um eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn Brennstoff über ein Brennstoff-Zufuhrbauteil von einer Einfüllmündung eines Fahrzeugs in einen Bord-Brennstofftank eingefüllt wird. Das Brennstoffleckage-Erfassungssystem weist auf: ein Kommunikationsbauteil zum Erlangen von Daten bezüglich einer Brennstoffbefüllung des Bord-Brennstofftanks seitens des Fahrzeugs, wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil mit der Einfüllmündung verbunden ist; ein Brennstoff-Flussraten-Messbauteil, das in einem Brennstoff-Zufuhrweg-Bauteil stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil vorgesehen ist, um eine Flussrate des Brennstoffs, der zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil fließt, zu messen; ein Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil zum Zulassen/Stoppen des Herausfließens von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil; und eine Steuereinheit zum Steuern des Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteils Die Steuereinheit weist ferner ein Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil auf, um basierend auf der Brennstoff-Flussrate, die durch das Brennstoff-Flussraten-Messbauteil erlangt wird, und auf Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung, die über das Kommunikationsbauteil seitens des Fahrzeugs erlangt werden, eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn das Fahrzeug mit Brennstoff befüllt wird, und wobei das Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil ein Herausfließen von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil stoppt, wenn durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil eine Brennstoffleckage erfasst wird. Das Brennstoffleckage-Erfassungssystem hat ferner einen ersten Drucksensor zum Erfassen eines Brennstoff-Zufuhrdrucks während einer Brennstoff-Befüllung auf der Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil, und die Daten bezüglich einer Brennstoff-Befüllung umfassen einen Tankdruck, der durch einen zweiten Drucksensor, der in der Umgebung des Einlasses des Bord-Brennstofftanks vorgesehen ist, erfasst wird, wobei durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil beurteilt wird, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls ein Differenzdruck zwischen einem erfassten Wert des ersten Drucksensors und einem erfassten Wert des zweiten Drucksensors kleiner als ein vorbestimmter Differenzdruck-Schwellwert ist.
  • Bei dem Brennstoffleckage-Erfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung können die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung eine Tanktemperatur, die während einer Brennstoff-Befüllung durch einen Temperatursensor, der an dem Bord-Brennstofftank vorgesehen ist, erfasst wird, sowie einen Tankdruck, der während einer Brennstoff-Befüllung durch einen Drucksensor, der in der Umgebung eines Einlasses des Bord-Brennstofftanks vorgesehen ist, erfasst wird, aufweisen, und die Tanktemperatur und der Tankdruck können über ein Bord-Übertragungsbauteil zu dem Kommunikationsbauteil übertragen werden.
  • In diesem Fall kann das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck ein geschätztes Füllungsvolumen des Brennstoffs herleiten, und es kann beurteilt werden, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls eine Differenz zwischen der Brennstoff-Flussrate, die durch das Brennstoff-Flussraten-Messbauteil gemessen wird, und dem geschätzten Füllungsvolumen einen vorbestimmten Volumendifferenz-Schwellwert überschreitet.
  • Beim Brennstoffleckage-Erfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann der vorbestimmte Differenzdruck-Schwellwert ein Wert sein, der seitens des Fahrzeugs übertragen wird und für das Fahrzeug spezifisch ist, und er kann mit einem Druckverlust, der in einer Leitung zwischen der Einfüllmündung und dem Bord-Brennstofftank entsteht, als gleichwertig erachtet werden.
  • Ein Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Brennstoffleckage, wenn an einer Brennstoff-Zufuhrstation über ein Brennstoff-Zufuhrbauteil Brennstoff von einer Einfüllmündung eines Fahrzeugs in einen Bord-Brennstofftank eingefüllt wird, mit den Schritten: Erlangen von Daten bezüglich einer Brennstoff-Befüllung des Bord-Brennstofftanks durch Kommunikation seitens eines Fahrzeugs, wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil mit der Einfüllmündung verbunden ist; Erlangen einer Brennstoff-Flussrate zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil, die durch ein Brennstoff-Flussraten-Messbauteil gemessen wird, das an einem Brennstoffzufuhrweg auf der Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil vorgesehen ist; Erfassen einer Brennstoffleckage basierend auf der Brennstoff-Flussrate und Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung, wenn Brennstoff in ein Fahrzeug eingefüllt wird; und Stoppen eines Herausfließens von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil, wenn ein Auftreten von der Brennstoffleckage erfasst worden ist. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt zum Erlangen eines Brennstoff-Zufuhrdrucks während einer Brennstoffbefüllung, der auf einer Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil erfasst wird, wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung einen Tankdruck während einer Brennstoff-Befüllung umfassen, der in der Umgebung einer Einlassmündung des Bord-Brennstofftanks erfasst wird, wobei der Schritt zum Erfassen einer Brennstoffleckage beurteilt, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, wenn die Differenz zwischen dem Brennstoffzufuhrdruck und dem Tankdruck kleiner als ein vorbestimmter Differenzdruck-Schwellwert ist
  • Bei dem Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können die Daten bezüglich einer Brennstoff-Befüllung eine Tanktemperatur und einen Tankdruck des Bord-Brennstofftanks während der Brennstoff-Befüllung umfassen, und die Tanktemperatur und der Tankdruck können seitens des Fahrzeugs zu der Brennstoff-Zufuhrstation übertragen werden.
  • In diesem Fall kann beim Schritt zum Erfassen der Brennstoffleckage ein geschätztes Brennstoff-Füllungsvolumen basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck hergeleitet werden und beurteilt werden, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, wenn eine Differenz zwischen der Brennstoff-Flussrate und dem geschätzten Füllungsvolumen einen vorbestimmten Volumendifferenz-Schwellwert überschreitet.
  • Bei dem Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann der vorbestimmte Differenzdruck-Schwellwert ein Wert sein, der seitens des Fahrzeugs übertragen wird und für das Fahrzeug spezifisch ist, und er kann mit einem Druckverlust, der in einer Leitung zwischen der Einfüllmündung und dem Bord-Brennstofftank entsteht, als gleichwertig erachtet werden.
  • Das Brennstoffleckage-Erfassungssystem und das Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung sind so gestaltet, dass Daten bezüglich der Brennstofffüllung des Bord-Brennstofftanks des Fahrzeugs durch Kommunikation seitens des Fahrzeugs erlangt werden, wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil der Brennstoff-Station mit der Einfüllmündung des Fahrzeugs verbunden ist, und ein Auftreten der Brennstoffleckage basierend auf diesen Daten und der Brennstoff-Flussrate des Brennstoffs, der aus dem oben genannten Brennstoff-Zufuhrbauteil heraus fließt, erfasst wird. Dies ermöglich ein Einstellen des gewünschten Füllungsvolumens und des Schwellwerts zum Beurteilen einer Brennstoffleckage-Erfassung auf angemessene Werte in Übereinstimmung mit jedem Fahrzeug, für den Fall, dass verschiedene Fahrzeugtypen verschiedene Druckverluste und dergleichen aufweisen, die in der Leitung zwischen der Einfüllmündung und dem Fahrzeug-Brennstofftank entstehen, wodurch es möglich wird, eine Brennstoffleckage genau in einem frühen Stadium zu erfassen während an einer Brennstoff-Zufuhrstation ein Fahrzeug mit Brennstoff befüllt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Brennstoffleckage-Erfassungssystems einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die durch die Steuereinheit des Brennstoffleckage-Erfassungssystems in 1 umgesetzt werden.
    • 3 ist ein Graph zur Beschreibung der Verhältnisse zwischen der Befüllungszeit, dem Brennstoff-Füllungsvolumen und dem geschätzten Füllungsvolumen in der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine, die in 2 gezeigt ist.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die durch die Steuereinheit des in 4 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungssystems umgesetzt werden.
    • 6 ist ein Graph zur Beschreibung der Verhältnisse zwischen der Brennstoffbefüllungs-Flussrate, dem Differenzdruck und dem Differenzdruck-Schwellwert in einer in 2 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungsroutine.
    • 7 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems einer dritten Ausführungsform zeigt.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die in der Steuereinheit des in 7 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungssystems umgesetzt werden.
  • Art und Weisen zum Ausführen der Erfindung
  • Anschließend werden Arten und Weisen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Bestimmte Formen, Materialien, Zahlenwerte, Richtungen und dergleichen sind in der Beschreibung zur Darstellung und zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung vorgesehen und können passend zu der Anwendung, dem Zweck, den Vorgaben und dergleichen beliebig geändert werden.
  • Obwohl die Beschreibung in der Voraussetzung erfolgt, dass der Brennstoff, der durch das Brennstoffleckage-Erfassungssystem, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, erfasst werden soll, Wasserstoff ist, ist die vorliegende Erfindung ebenso auch auf andere gasförmige Brennstoffe, wie beispielsweise ein natürliches Gas, anwendbar. Ebenso kann das Fahrzeug, das mit Wasserstoff befüllt werden soll, ein Brennstoffzellenfahrzeug sein, das mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattet ist, das Wasserstoff und Sauerstoff in chemische Reaktion bringt, um Elektrizität zu erzeugen, oder es kann ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine als Leistungsquelle sein, die Wasserstoff verbrennt.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 10 einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie in der Figur gezeigt ist, ist das Brennstoffleckage-Erfassungssystem in einer Wasserstoff-Zufuhrstation (diese kann nachstehend vereinfacht als Station bezeichnet werden) 16 bereitgestellt, die eine Anlage oder eine Ausrüstung zum Einfüllen von Wasserstoff in ein Fahrzeug 14 ist.
  • Ein Mündungsstück (Brennstoff-Zufuhrbauteil) 18 zum Zuführen von Brennstoff zu dem Fahrzeug 14 ist an der Wasserstoff-Zufuhrstation 16 vorgesehen. Ein Wasserstoff-Zufuhrweg 20, der sich von einem Wasserstoff-Speichertank, nicht dargestellt, erstreckt, ist mit dem Mündungsstück 18 verbunden. Ein erstes Öffnungs-/Schließventil 22 ist auf der Seite stromaufwärts von dem Mündungsstück 18 in Bezug auf die Wasserstoff-Fließrichtung an dem Wasserstoff-Zufuhrweg 20 vorgesehen. Das erste Öffnungs-/Schließventil 22 dient dazu, ein Fließen des Wasserstoffs von dem Wasserstoff-Speichertank über den Wasserstoff-Zufuhrweg 20 zu dem Mündungsstück 18 entweder zuzulassen oder zu stoppen. Während das erste Öffnungs-/Schließventil 22 vorzugsweise durch ein Solenoidventil ausgestaltet ist, kann es ebenso ein Ventil sein, das sich angetrieben durch einen Motor öffnet und schließt. Ferner öffnet und schließt sich das erste Öffnungs-/Schließventil 22 übereinstimmend mit den Signalen von einer Steuereinheit 24, so dass das Herausfließen von Wasserstoff von dem Wasserstoff-Speichertank zu dem Mündungsstück 18 entweder zugelassen oder gestoppt wird.
  • Der Wasserstoff-Zufuhrweg 20, der mit dem Mündungsstück 18 verbunden ist, kann durch einen flexiblen Gummischlauch oder dergleichen ausgebildet sein, um zum Beispiel dessen Verbindung zu dem Fahrzeug 14 zu vereinfachen, und der Gummischlauch kann mit einem metallischen Rohr verbunden sein, das mit dem ersten Öffnungs-/Schließventil 22 verbunden ist.
  • Ein erster Durchflussmesser (Brennstoff-Flussraten-Messbauteil) 26 ist mit dem ersten Öffnungs-/Schließventil 22 verbunden. Der erste Durchflussmesser 26 dient zum Messen der Flussrate des Wasserstoffs, der in dem Wasserstoff-Zufuhrweg 20 zu dem Mündungsstück 18 fließt. Die Wasserstoff-Flussrate, die durch den ersten Durchflussmesser 26 gemessen wird, wird in die Steuereinheit 24 eingegeben, die anschließend verwendet wird, um den integrierten Wert der Wasserstoff-Flussrate, die aus dem Mündungsstück 18 geflossen ist, zu berechnen.
  • Ferner ist eine erste Kommunikationsvorrichtung (Kommunikations-Bauteil) 28 an der Wasserstoff-Zufuhrstation 16 vorgesehen. Die erste Kommunikationsvorrichtung 28 kommuniziert zwischen dem Fahrzeug 14, wenn das Mündungsstück 18 mit dem Fahrzeug 14 zur Wasserstoff-Befüllung verbunden ist, und es dient dazu, Daten zu dem Fahrzeug 14 bezüglich der Wasserstoff-Befüllung zu erhalten. Die erste Kommunikationsvorrichtung 28 ist vorzugsweise zum Beispiel eine Infrarot-Kommunikationsvorrichtung. Allerdings kann die erste Kommunikationsvorrichtung 28 ebenso ein anderer drahtloser Typ als die Infrarot-Kommunikation sein, oder sie kann ein Typ sein, bei der eine verdrahtete Kommunikationsschaltung zwischen dieser und dem Fahrzeug 14 über das Mündungsstück 18 gebildet wird.
  • Die Steuereinheit 24 kann einen Mikrocomputer aufweisen, der eine CPU (oder MPU), einen Speicher, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und dergleichen umfasst, und sie hat die Funktionen, die nachstehend beschriebene Brennstoffleckage-Erfassungsroutine auszuführen. Ein Erfassungswert des ersten Durchflussmessers 26 und Daten bezüglich der Wasserstoff-Befüllung, die von dem Fahrzeug 14 durch die erste KommunikationsVorrichtung 28 erhalten werden, werden in die Steuereinheit 24 eingegeben. Ferner werden von der Steuereinheit 24 Signale zum Steuern des Öffnens und Schließens des ersten Öffnungs-/Schließventils 22 ausgegeben.
  • Unterdessen ist das Fahrzeug 14 mit einer Aufnahme 30 und einem Bord-Brennstofftank (dieser wird nachstehend vereinfacht als Brennstofftank bezeichnet) 34, der über eine Wasserstoff-Einfüllleitung 32 mit der Aufnahme 30 verbunden ist, ausgestattet. Die Aufnahme 30 ist eine Einfüllmündung, durch die Wasserstoff, der durch das oben genannte Mündungsstück 18, das mit der Aufnahme 30 luftdicht verbunden ist, zu dem Brennstofftank 34 des Fahrzeugs 14 zugeführt wird.
  • Der Brennstofftank ist ein Hochdrucktank, der beispielsweise mit Wasserstoff von 70 MPa befüllt werden kann. Eine Wasserstoff-Zufuhrleitung 38, die mit einem Öffnungs-/Schließventil 36 ausgestattet ist, ist mit dem Brennstofftank 34 verbunden, und Wasserstoff wird zu dem Brennstoffzellensystem und dergleichen, nicht dargestellt, zugeführt, wenn das oben genannte Öffnungs-/Schließventil 36 geöffnet ist.
  • Ein Temperatursensor 40 ist beispielsweise an der äußeren Umfangsoberfläche des Brennstofftanks 34 angeordnet. Der Temperatursensor 40 dient dazu, die Tanktemperatur zu erfassen, wenn Wasserstoff in den Brennstofftank 34 eingefüllt wird. Die Tanktemperatur, die durch den Temperatursensor 40 erfasst wird, soll zu einer Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 gesendet werden.
  • Ferner ist ein Drucksensor 44 an der Wasserstoff-Einfüllleitung 32 zwischen der Aufnahme 30 und dem Brennstofftank 34 angeordnet. Der Drucksensor 44 dient dazu, den Tankdruck um die Einlassmündung 35 des Brennstofftanks 34 zu erfassen, wenn Wasserstoff in den Brennstofftank 34 eingefüllt wird. Der Tankdruck, der durch den Tankdrucksensor 44 erfasst wird, soll zu der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 gesendet werden.
  • Das Fahrzeug 14 ist mit einer zweiten Kommunikationsvorrichtung (Onboard-Übertragungs-Bauteil) 46 zum Kommunizieren mit der ersten Kommunikationsvorrichtung 28 der Wasserstoff-Zufuhrstation 16 ausgestattet. Wenn Wasserstoff über die Aufnahme 30 in den Brennstofftank 34 eingefüllt wird, dient die zweite Kommunikationsvorrichtung 46 dazu, verschiedene Werte, die durch den Temperatursensor 40 und den Drucksensor 44 erfasst werden, mit anderen Worten, die Tanktemperatur und der Tankdruck, die von der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 erhalten werden, zu der ersten Kommunikationsvorrichtung 28 der Station 16 als Daten bezüglich der Wasserstoff-Befüllung zu übertragen. Die zweite Kommunikationsvorrichtung 46 setzt dasselbe Kommunikationssystem wie die erste Kommunikationsvorrichtung 28 ein.
  • Die Befüllungs-Kommunikations-ECU kann einen Mikrocomputer aufweisen, der eine CPU (oder MPU), einen Speicher, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und dergleichen umfasst. Die Befüllungs-Kommunikations-ECU dient dazu, die Tanktemperatur und den Tankdruck, die von dem Temperatursensor 40 und dem Drucksensor 44 erhalten werden, durch die zweite Kommunikationsvorrichtung 46 zu der Station 16 zu übertragen. Die Befüllungs-Kommunikations-ECU weist ebenso die Funktion auf, den Wasserstoff-Füllungsstatus des Brennstofftanks 34 basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck zu überwachen.
  • In der oben stehenden Beschreibung entsprechen das Mündungsstück 18, der Wasserstoff-Zufuhrweg 20, das erste Öffnungs-/Schließventil 22, die Steuereinheit 24, der erste Durchflussmesser 26 und die erste Kommunikationsvorrichtung 28 jeweils dem Brennstoff-Zufuhrbauteil, dem Brennstoff-Zufuhrweg, dem Brennstoff-Ausfluss-Zulassungsbauteil, der Steuereinheit, dem Brennstoff-Flussraten-Messbauteil und dem Kommunikationsbauteil.
  • Als Nächstes wird der Betrieb des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 10 in dem oben genannten Aufbau mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die in der Steuereinheit 24 umgesetzt werden. 3 ist ein Graph zur Beschreibung der Verhältnisse zwischen der Befüllungszeit, dem Brennstoff-Füllungsvolumen und dem geschätzten Füllungsvolumen der in 2 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungsroutine. Es wird angemerkt, dass ein Abschnitt derselben durch ein Hardware-Element ersetzt werden kann, obwohl eine Brennstoffleckage-Erfassung bei dieser Ausführungsform durch eine Softwareverarbeitung umgesetzt wird.
  • Mit Bezug auf 2 beginnt die Brennstoffleckage-Erfassungsroutine in der Steuereinheit 24, wenn das Mündungsstück 18 mit der Aufnahme 30 des Fahrzeugs 14 luftdicht verbunden ist. Es ist durch einen kontaktlosen Annäherungssensor, beispielsweise einem optischen oder einem dielektrischen Typ, oder einen Kontaktsensor und dergleichen möglich, zu erfassen, ob das Mündungsstück 18 innerhalb der Aufnahme 30 fest eingepasst worden ist oder nicht.
  • Wenn das Mündungsstück 18 mit der Aufnahme 30 verbunden ist, richtet die Steuereinheit 24 zunächst bei Schritt S10 eine Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung 28 der Station 16 und der zweiten Kommunikationsvorrichtung 46 des Fahrzeugs 14 ein. Demzufolge werden Daten bezüglich der Wasserstoff-Befüllung des Brennstofftanks 34 des Fahrzeugs 14 über die erste Kommunikationsvorrichtung 28 erhältlich.
  • Anschließend beginnt bei Schritt S12 eine Wasserstoff-Befüllung des Fahrzeugs 14 in Übereinstimmung mit einer Schalterbetätigungen durch einen Stationsbetreiber, einen Fahrzeugbenutzer oder dergleichen. Insbesondere wird das erste Öffnungs-/Schließventil 22 geöffnet, um Wasserstoff über den Wasserstoff-Zufuhrweg 20 aus dem Mündungsstück 18 heraus fließen zu lassen. Wasserstoff, der aus dem Mündungsstück 18 herausgeflossen ist, wird durch die Aufnahme 30 und anschließend durch die Wasserstoff-Einfüllleitung 32 in den Brennstofftank 34 eingefüllt.
  • Anschließend wird bei Schritt S14 ein geschätztes Füllungsvolumen Fest des Brennstofftanks 34 basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck, die durch Kommunikation seitens des Fahrzeugs 14 erlangt werden, hergeleitet. Hierbei wird das Verhältnis zwischen der Tanktemperatur plus dem Tankdruck und dem tankinternen Wasserstoff-Füllungsvolumen in dem Speicher innerhalb der Steuereinheit 24 in Form einer Tabelle oder eines Kennfelds als Daten, die aus tatsächlichen Tests, Simulationen und dergleichen erhalten werden, gespeichert, und auf diese Daten wird Bezug genommen, um zu diesem Zeitpunkt durch einen Tabellen-Auslesevorgang und dergleichen das geschätzte Füllungsvolumen zu berechnen.
  • Anderenfalls können die Vorgänge so gestaltet sein, dass die oben genannten Daten, die das Verhältnis zwischen der Tanktemperatur plus dem Tankdruck und dem tankinternen Wasserstoff-Füllungsvolumen zeigen, in dem Speicher innerhalb der Befüllungs-Kommunikations-ECU des Fahrzeugs 14 als für das Fahrzeug spezifische Daten gespeichert werden, und dass das geschätzte Füllungsvolumen Fest, das durch Bezugnahme auf diese Daten hergeleitet wird, durch Kommunikation von dem Fahrzeug zu der Steuereinheit 24 der Station 16 übertragen wird.
  • Anschließend erlangt die Steuereinheit 24 in dem nachfolgenden Schritt S16 den integrierten Wert Fflow der Wasserstoff-Flussrate, die durch den ersten Durchflussmesser 26 der Station 16 erfasst wird. Anschließend wird bei Schritt S18 beurteilt, ob die Volumendifferenz ΔF, die durch Subtrahieren des oben genannten geschätzten Füllungsvolumens Fest von dem oben genannten integrierten Wert Fflow erhalten wird, ein vorbestimmter Volumendifferenz-Schwellwert Fthr oder weniger ist oder nicht. Hierbei wird der Volumendifferenz-Schwellwert Fthr vorzugsweise auf einen angemessenen Wert eingestellt, so dass ein Erfassungsfehler durch den ersten Durchflussmesser 26 nicht als Brennstoffleckage beurteilt wird, der ein variabler Wert übereinstimmend mit der oben genannten Tanktemperatur und dergleichen sein kann, oder ein konstanter Wert sein kann während die Tanktemperatur und der Tankdruck und dergleichen berücksichtig werden.
  • Falls bei Schritt S18 die Volumendifferenz ΔF kleiner oder gleich dem Volumendifferenz-Schwellwert Fthr ist, wird in dem darauffolgenden Schritt S20 bestimmt, ob Wasserstoff bis zum Zieldruck eingefüllt worden ist oder nicht, und falls die Beurteilung negativ ist, werden jeweils die oben stehenden Schritte S14 bis S20 wiederholt ausgeführt, bis der Zieldruck erreicht ist. Falls bei Schritt S20 bestimmt wird, dass der Zieldruck erreicht worden ist, wird eine Wasserstoff-Befüllung durch Schließen des ersten Öffnungs-/Schließventils 22 bei Schritt S22 beendet.
  • Obwohl eingestellt worden ist, dass eine Wasserstoff-Befüllung beendet wird, wenn der Tankdruck in den oben stehenden Schritten S20 und S22 den Zieldruck erreicht hat, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, und es ist möglich, eine Wasserstoff-Befüllung zu beenden, wenn der integrierte Wert durch den ersten Durchflussmesser 26 ein Zielfüllungsvolumen erreicht hat, das vorab eingestellt wird.
  • Falls andererseits bei Schritt S18 bestimmt wird, dass die Volumendifferenz ΔF über dem Volumendifferenz-Schwellwert liegt, wird bei dem darauffolgenden Schritt S24 bestimmt, dass eine Wasserstoffleckage aufgetreten ist, und das erste Öffnungs-/Schließventil 22 wird bei Schritt S26 unmittelbar geschlossen, um eine Wasserstoff-Befüllung zu stoppen. In diesem Fall wird das Auftreten einer Wasserstoffleckage vorzugsweise durch einen Alarm, wie zum Beispiel ein akustisches Erklingen, eine Anzeige und dergleichen angezeigt.
  • 3 zeigt durch einen Graphen die Brennstoffleckage-Erfassung gemäß der Routine in 2. Die X-Achse zeigt die Befüllungszeit, und die Y-Achse zeigt das Füllungsvolumen. Die durchgezogene Linie bildet den Zustand des Wasserstoff-Füllungsvolumens Fflow ab, das mit Ablauf der Zeit, die mit einer Wasserstoff-Befüllung beginnt, zunimmt. Das geschätzte Füllungsvolumen Fest, das durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, ist andererseits ein Wert, der basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck zu den jeweiligen Momenten berechnet wird. Wenn die Volumendifferenz ΔF zwischen dem Wasserstoff-Füllungsvolumen Fflow, das durch den ersten Durchflussmesser 26 gemessen wird, und dem geschätzten Füllungsvolumen Fest größer wird als ein vorbestimmter Volumendifferenz-Schwellwert Fthr, wird bestimmt, dass eine Wasserstoffleckage aufgetreten ist.
  • Gemäß dem Brennstoffleckage-Erfassungssystem 10 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, das geschätzte Füllungsvolumen Fest und den Volumendifferenz-Schwellwert Fthr zum Beurteilen einer Brennstoffleckage-Erfassung an verschiedenen Fahrzeugen 14 mit verschiedenen Druckverlusten und dergleichen, die in der Wasserstoff-Einfüllleitung 32, die von der Aufnahme 30 zu dem Brennstofftank 34 führt, entstehen, übereinstimmend mit einer Tanktemperatur, einem Tankdruck und dergleichen des Fahrzeugs 14 als angemessene Werte genau herzuleiten, und demzufolge ist es möglich, eine Brennstoffleckage noch genauer in einem frühen Stadium zu erfassen, wenn an einer Wasserstoff-Zufuhrstation 16 Wasserstoff in ein Fahrzeug 14 eingefüllt wird. Das heißt, die Sicherheit eines Wasserstoff-Befüllungsvorgangs an der Wasserstoff-Zufuhrstation wird verbessert.
  • Als Nächstes wird ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem 11 der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die 4 bis 6 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 11 zeigt. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die in der Steuereinheit 24 des in der 4 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungssystems 11 umgesetzt werden. 6 ist ein Graph zur Beschreibung der Verhältnisse zwischen dem Brennstoff-Füllungsvolumen, dem Differenzdruck und dem Differenzdruck-Schwellwert bei der in 2 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungsroutine.
  • Da das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 11 der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen denselben Aufbau wie das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 10 der zuvor genannten Ausführungsform aufweist, wird eine Beschreibung derselben oder ähnlicher Komponenten hierbei unter Verwendung derselben oder ähnlicher Bezugszeichen mit eingebunden.
  • Wie in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 11 von dem oben genannten Brennstoffleckage-Erfassungssystem 10 lediglich darin, dass es ferner mit einem Drucksensor 48 zum Erfassen des Wasserstoffdrucks in dem Wasserstoff-Zufuhrweg 20 zwischen dem Mündungsstück 18 und dem ersten Öffnungs-/Schließventils 22 an der Station 16a ausgestattet ist, und die übrigen Komponenten sind dieselben wie diejenigen des zuvor genannten Brennstoffleckage-Erfassungssystems 10. Nachstehend wird der Drucksensor seitens der Station 16a als ein erster Drucksensor 48 bezeichnet, und der Drucksensor seitens des Fahrzeugs 14 wird als ein zweiter Drucksensor 44 bezeichnet. Die Erfassungswerte durch den ersten Drucksensor 48 werden in die Steuereinheit 24 eingegeben, um für die Beurteilung der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine verwendet zu werden.
  • Als Nächstes wird der Betrieb des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 11 mit Bezug auf 5 beschrieben. Eine Verarbeitung der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine beginnt in der Steuereinheit 24, wenn das Mündungsstück 18 mit der Aufnahme 30 des Fahrzeugs 14 luftdicht verbunden wird.
  • Wenn das Mündungsstück 18 mit der Aufnahme 30 verbunden ist, führt die Steuereinheit 24 bei Schritt S30 zunächst eine Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung 28 der Station 16a und der zweiten Kommunikationsvorrichtung 46 des Fahrzeugs 14 aus, und sie erlangt Daten bezüglich der Flussrate und eines Differenzdrucks während einer Wasserstoff-Befüllung als Daten bezüglich der Wasserstoff-Befüllung des Brennstofftanks 34. Hierbei beziehen sich Daten bezüglich der Flussrate und eines Differenzdrucks während einer Wasserstoff-Befüllung auf Daten, die das Verhältnis zwischen der Befüllungs-Flussrate (NL (normale Liter)/Minute) und dem Differenzdruck ΔP (MPa), der durch Subtrahieren des Erfassungswerts P2 des zweiten Drucksensors 44 des Fahrzeugs 14 von dem Erfassungswert P1 des ersten Drucksensors 48 der Station 16a erhalten wird, anzeigen, wie in 3 gezeigt. Diese Daten werden vorab durch tatsächliche Tests, Simulationen und dergleichen erhalten und in Form einer Tabelle oder eines Kennfelds in dem Speicher innerhalb der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 gespeichert, und sie werden anschließend durch Kommunikation von der Steuereinheit 24 erlangt und ermöglichen das Erlangen des Druckverlusts (dieser wird nachstehend als fahrzeugseitiger Druckverlust bezeichnet) ΔPloss_veh in der Wasserstoff-Einfüllleitung 32, der ein spezifischer Wert für das Fahrzeug 14 ist.
  • Obwohl das verwendete Mündungsstück 18 und die Aufnahme 30 standardisiert sind und daher keine Streuung beim Druckverlust vorliegt, weisen Wasserstoff-Einfüllleitungen 32, die von der Aufnahme 30 zu dem Brennstofftank 34 führen, unterschiedliche Ausgestaltungen in Abhängigkeit von dem Fahrzeughersteller und Fahrzeugtyp auf, und somit nimmt der Fahrzeug-Druckverlust ΔPloss_veh einen für das Fahrzeug spezifischen Wert übereinstimmend mit der Differenz des Druckverlusts, der innerhalb dieser Leitung 32 entsteht, ein.
  • Bei dem nachfolgenden Schritt S32 wird der Differenzdruck-Schwellwert Pthr bezüglich des Differenzdrucks ΔP durch die Steuereinheit 24 eingestellt. Insbesondere wird der Differenzdruck-Schwellwert Pthr auf den oben genannten Druckverlust ΔPloss_veh seitens des Fahrzeugs eingestellt.
  • Ferner beginnt bei dem nachfolgenden Schritt S34 eine Wasserstoff-Befüllung des Fahrzeugs 14 übereinstimmend mit einer Schalterbetätigung durch einen Stationsbetreiber, einen Fahrzeugbenutzer oder dergleichen. Insbesondere wird das erste Öffnungs-/Schließventil 22 geöffnet, um Wasserstoff über den Wasserstoff-Zufuhrweg 20 aus dem Mündungsstück 18 heraus fließen zu lassen. Wasserstoff, der aus dem Mündungsstück 18 herausgeflossen ist, wird von der Aufnahme 30 über die Wasserstoff-Einfüllleitung 32 in den Brennstofftank 34 eingefüllt.
  • Anschließend werden bei Schritt S36 die Wasserstoff-Befüllungs-Flussrate F und der Differenzdruck ΔP erlangt. Hierbei wird ein integrierter Wert der Flussraten, die durch den ersten Durchflussmesser 26 gemessen werden, als Wasserstoff-Befüllungs-Flussrate F verwendet. Ebenso wird der Differenzdruck ΔP durch Subtrahieren des erfassten Werts P2 des zweiten Drucksensors 44 von dem ersten erfassten Wert P1 des ersten Drucksensors 48 erhalten, wie obenstehend erwähnt.
  • Anschließend wird bei dem darauffolgenden Schritt S38 durch die Steuereinheit 24 beurteilt, ob der Differenzdruck ΔP, der wie oben genannt erhalten wird, größer als der vorbestimmte Differenzdruck-Schwellwert Pthr ist oder nicht. In Bezug auf den Graphen in 6 wird hierbei jeweils die Befüllungs-Flussrate F auf der X-Achse gezeigt und der Differenzdruck ΔP wird auf der Y-Achse gezeigt. Der Differenzdruck-Schwellwert Pthr ist auf den Druckverlust ΔPloss_veh seitens des Fahrzeugs eingestellt.
  • Wie in 6 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, ist der Differenzdruck ΔP gleichwertig mit einem Wert, der durch Addieren des fahrzeugseitigen Druckverlusts ΔPloss_veh und des Druckverlusts seitens der Station 16a (dieser wird nachstehend als stationsseitiger Druckverlust bezeichnet) ΔPloss sta erhalten wird, während ein derartiges Verhältnis vorliegt, dass der Differenzdruck ΔP scharf zunimmt, wenn die Befüllungs-Flussrate F zunimmt. Der stationsseitige Druckverlust ΔPloss_sta ist ein Druckverlust, der in dem Wasserstoff-Zufuhrweg 20 vor dem Mündungsstück 18 entsteht, wenn eine Wasserstoff-Befüllung mit dem Mündungsstück 18, das mit der Aufnahme 30 luftdicht verbunden ist, durchgeführt wird. Hierbei verschwindet der stationsseitige Druckverlust ΔPloss_sta (d.h. wird Null), wenn eine Wasserstoffleckage in dem Verbindungsbauteil zwischen dem Mündungsstück 18 und der Aufnahme 30 auftritt, was demzufolge bedeutet, dass es lediglich erforderlich ist, den Differenzdruck-Schwellwert Pthr, der ein Brennstoffleckage-Beurteilungsschwellwert für den oben genannten Differenzdruck ΔP ist, auf den fahrzeugseitigen Druckverlust ΔPloss_veh einzustellen.
  • Falls der oben genannte Differenzdruck ΔP bei dem oben genannten Schritt S38 größer als der Differenzdruck-Schwellwert Pthr ist, wird bei Schritt S20 bestimmt, ob Wasserstoff bis zum Zieldruck in den Brennstofftank 34 eingefüllt worden ist oder nicht, und nach einer negativen Beurteilung hierbei wird jeder der oben genannten Schritte S36, S38 und S20 wiederholt ausgeführt, bis der Zieldruck erreicht ist. Falls anschließend bei Schritt S20 bestimmt wird, dass Wasserstoff zum Zieldruck eingefüllt worden ist, wird das erste Öffnungs-/Schließventil 22 bei Schritt S22 geschlossen, um die Wasserstoff-Befüllung zu beenden.
  • Falls andererseits bei Schritt S20 bestimmt wird, dass der oben genannte Differenzdruck ΔP kleiner als der Differenzdruck-Schwellwert Pthr ist, wird bei dem darauffolgenden Schritt S24 bestimmt, dass eine Wasserstoffleckage aufgetreten ist, und das erste Öffnungs-/Schließventil 22 wird bei Schritt S26 unmittelbar geschlossen, um eine Wasserstoff-Befüllung zu stoppen. In diesem Fall wird ein Auftreten einer Wasserstoffleckage vorzugsweise durch eine Stimme, eine Anzeige und dergleichen angezeigt.
  • Gemäß dem Brennstoffleckage-Erfassungssystem 11 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Differenzdruck-Schwellwert Pthr zum Beurteilen einer Brennstoffleckage-Erfassung auf einen für das Fahrzeug 14 geeigneten Wert einzustellen, wobei verschiedene Fahrzeuge 14 verschiedene Druckverluste und dergleichen aufweisen, die in der Wasserstoff-Einfüllleitung 32, die sich zwischen der Aufnahme 30 zu dem Brennstofftank 34 erstreckt, entstehen, und dementsprechend wird es möglich, eine Brennstoffleckage genauer und in einem frühen Stadium zu erfassen, wenn an einer Wasserstoff-Zufuhrstation 16a Wasserstoff in ein Fahrzeug 14 eingefüllt wird. Das heißt, die Sicherheit eines Wasserstoff-Befüllungsbetriebs an der Wasserstoff-Zufuhrstation 16a wird verbessert. Ferner besteht ein Vorteil darin, dass im Falle der Wasserstoffleckage der Ort der Leckage durch Überwachen des Drucks während einer Wasserstoff-Befüllung mit einer Mehrzahl von Drucksensoren 48, 44, die seitens der Station 16a und seitens des Fahrzeugs 14 vorgesehen sind, leicht bestimmt werden kann.
  • Nachstehend wird ein Brennstoffleckage-Erfassungssystem gemäß der dritten Ausführungsform mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 12 der dritten Ausführungsform zeigt. 8 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsvorgänge der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine zeigt, die in der Steuereinheit 24 des in 7 gezeigten Brennstoffleckage-Erfassungssystems 12 umgesetzt werden. Das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 12 der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 10 der oben genannten ersten Ausführungsform auf, und daher werden dieselben oder ähnliche Komponenten mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Beschreibung derselben wird durch Bezugnahme hierbei mit eingebunden.
  • Wie in 7 gezeigt, ist ein zweites Öffnungs-/Schließventil 50 an der Wasserstoff-Einfüllleitung 32 vorgesehen, welche die Aufnahme 30 und den Wasserstofftank 34 des Fahrzeugs 14a verbindet, auf welches das Brennstoffleckage-Erfassungssystem 12 der dritten Ausführungsform angewendet wird. Das zweite Öffnungs-/Schließventil 50 wird so gesteuert, dass es sich übereinstimmend mit Signalen von der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 öffnet und schließt. Ebenso ist ein zweiter Durchflussmesser 52 an dem zweiten Öffnungs-/Schließventil 50 vorgesehen. Der zweite Durchflussmesser 52 dient dazu, die Flussrate des Wasserstoffs zu messen, der innerhalb der Wasserstoff-Einfüllleitung 32 zu dem Brennstofftank 34 fließt.
  • Die Wasserstoff-Flussrate, die durch den zweiten Durchflussmesser 52 gemessen wird, wird zu der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 übertragen, um den integrierten Wert Fveh zu berechnen, der das Wasserstoff-Füllungsvolumen des Brennstofftanks 34 ist. Anschließend wird dieser integrierte Wert Fveh über die zweite Kommunikationsvorrichtung 46 während einer Wasserstoff-Befüllung an die Station 16 übertragen. Andere Komponenten sind denjenigen des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 10 der oben genannten ersten Ausführungsform ähnlich.
  • Nachstehend wird ein Betrieb des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 12 beschrieben. Mit Bezug auf 8 beginnt eine Verarbeitung der Brennstoffleckage-Erfassungsroutine in der Steuereinheit 24, wenn das Verbindungsstück 18 mit der Aufnahme 30 des Fahrzeugs 14a luftdicht verbunden ist. Wenn das Mündungsstück 18 mit der Aufnahme 30 verbunden ist, richtet die Steuereinheit 24 bei Schritt S10 zunächst eine Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung 28 der Station 16 und der zweiten Kommunikationsvorrichtung 46 des Fahrzeugs 14 ein. Demzufolge werden Daten bezüglich der Wasserstoff-Befüllung des Brennstofftanks 34 des Fahrzeugs 14a, insbesondere der integrierte Wert Fveh, der das Wasserstoff-Füllvolumen des Brennstofftanks 34 ist, über die erste Kommunikationsvorrichtung 28 für die Steuereinheit 24 erhältlich.
  • Anschließend beginnt bei Schritt S12 eine Wasserstoff-Befüllung des Fahrzeugs 14 übereinstimmend mit einer Schalterbetätigung eines Stationsbetreibers, eines Fahrzeugbenutzers und dergleichen. Insbesondere wird das erste Öffnungs-/Schließventil 22 geöffnet, um Wasserstoff über den Wasserstoff-Zufuhrweg 20 aus dem Mündungsstück 18 heraus fließen zu lassen. Ebenso wird seitens des Fahrzeugs 14a das zweite Öffnungs-/Schließventil 50 übereinstimmend mit Signalen von der Befüllungs-Kommunikations-ECU 42 geöffnet. Demzufolge wird Wasserstoff, der aus dem Mündungsstück 18 der Station 16 herausgeflossen ist, durch die Aufnahme 30 und die Wasserstoff-Einfüllleitung 32 in den Brennstofftank 34 eingefüllt.
  • Anschließend wird bei Schritt S40 durch Kommunikation der oben genannte integrierte Wert Fveh seitens des Fahrzeugs 14a erlangt. Danach wird bei Schritt S16 der integrierte Wert Fsta der Wasserstoff-Flussrate erlangt, der durch den ersten Durchflussmesser 26 erfasst wird.
  • Anschließend wird bei Schritt S42 bestimmt, ob der oben genannte Wert Fveh, der seitens des Fahrzeugs 14a erlangt wird, gleich einem integrierten Wert Fsta der Wasserstoff-Flussrate seitens der Station 16 ist oder nicht. Hierbei ist es möglich zu beurteilen, dass die zwei Werte „gleich“ oder im Wesentlichen gleich sind, selbst wenn sie nicht vollständig identisch sind, solange anzunehmen ist, dass sich die Differenz der zwei Werte aus den Messfehlern des ersten und zweiten Durchflussmessers 26 und 52 ableitet. Ein solcher Fehlerbereich ist als ein Wert, der in Übereinstimmung mit der Flussrate eingestellt ist, in dem Speicher innerhalb der Steuereinheit 24 vorab abgespeichert.
  • Falls bei dem oben genannten Schritt S42 beurteilt wird, dass der integrierte Wert Fveh seitens des Fahrzeugs und der integrierte Wert Fsta seitens der Station gleich sind, wird danach in dem darauffolgenden Schritt S20 bestimmt, ob Wasserstoff bis zum Zieldruck in den Brennstofftank 34 eingefüllt worden ist oder nicht. Falls die Beurteilung NEIN ist, wird jeder der jeweiligen zuvor genannten Schritte S40, S16, S42 und S20 wiederholt, bis der Zieldruck erreicht ist. Falls danach bestimmt wird, dass bei Schritt S20 Wasserstoff bis zum Zieldruck eingefüllt worden ist, werden bei Schritt S22 das erste Öffnungs-/Schließventil 22 und das zweite Öffnungs-/Schließventil 50 geschlossen, um die Wasserstoff-Befüllung zu beenden.
  • Falls andererseits bei dem oben genannten Schritt S42 nicht bestimmt wird, dass der integrierte Wert Fveh seitens des Fahrzeugs und der integrierte Wert Fsta seitens der Station gleich sind, wird bei Schritt S24 beurteilt, dass eine Wasserstoffleckage aufgetreten ist, und bei Schritt S26 werden das erste und das zweite Öffnungs-/Schließventil 22 und 50 unmittelbar geschlossen, um die Wasserstoff-Befüllung zu stoppen. In diesem Fall wird ein Auftreten der Wasserstoffleckage vorzugsweise durch einen Alarm, wie zum Beispiel eine Stimme, eine Anzeige und dergleichen gemeldet.
  • Demzufolge ist bei dem Brennstoffleckage-Erfassungssystem 12 der dritten Ausführungsform eine genaue Erfassung im Falle einer Wasserstoffleckage in einem frühen Stadium möglich, da der integrierte Wert Fsta der Wasserstoff-Flussrate, der seitens der Station 16 gemessen wird, und der integrierte Wert fveh des Wasserstoff-Füllungsvolumens, der seitens des Fahrzeugs 14a gemessen wird, überwacht werden während eine Wasserstoff-Befüllung durchgeführt wird.
  • Das Brennstoffleckage-Erfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Aufbau der oben genannten jeweiligen Ausführungsformen begrenzt, und verschiedene Änderungen und Verbesserungen desselben sind möglich.
  • Beispielsweise kann der Aufbau des Brennstoffleckage-Erfassungssystems 11 der zweiten Ausführungsform in Kombination mit dem Brennstoffleckage-Erfassungssystem 10 der ersten Ausführungsform verwendet werden. Das heißt, die Brennstoffleckage-Beurteilung unter Verwendung des Differenzdruck-Schwellwerts Pthr kann gleichzeitig mit der Beurteilung unter Verwendung des Volumendifferenz-Schwellwerts Fthr ausgeführt werden, so dass eine Wasserstoff-Befüllung gestoppt wird, falls übereinstimmend mit einer der beiden Routinen beurteilt wird, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist.
  • Ferner kann die Steuereinheit des Brennstoffleckage-Erfassungssystems Wasserstoff-Befüllungsdaten sammeln und speichern, und eine Datenbank schaffen und aktualisieren, um Einstellungen der Schwellwerte und dergleichen übereinstimmend mit zum Beispiel Fahrzeugtypen oder für ein einzelnes Fahrzeug zu ermöglichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 11, 12
    Brennstoffleckage-Erfassungssystem
    14, 14a
    Fahrzeug
    16, 16a
    Brennstoff-Zufuhrstation
    18
    Mündungsstück
    20
    Wasserstoff-Zufuhrweg
    22
    erstes Öffnungs-/Schließventil
    24
    Steuereinheit
    26
    erster Durchflussmesser
    28
    erste Kommunikationsvorrichtung
    30
    Aufnahme
    32
    Wasserstoff-Einfüllleitung
    34
    Brennstofftank
    35
    Einlass
    36
    Öffnungs-/Schließventil
    38
    Wasserstoff-Zufuhrleitung
    40
    Temperatursensor
    42
    Befüllungs-Kommunikations-ECU
    44
    (zweiter) Drucksensor
    46
    zweite Kommunikationsvorrichtung
    48
    (erster) Drucksensor
    50
    zweites Öffnungs-/Schließventil
    52
    zweiter Durchflussmesser

Claims (8)

  1. Brennstoffleckage-Erfassungssystem (11), das in einer Brennstoff-Zufuhrstation (16a) vorgesehen ist, um eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn Brennstoff über ein Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) von einer Einfüllmündung eines Fahrzeugs (14) in einen Bord-Brennstofftank (34) eingefüllt wird, aufweisend: ein Kommunikationsbauteil (28) zum Erlangen von Daten bezüglich einer Brennstoff-Befüllung des Bord-Brennstofftanks (34) seitens eines Fahrzeugs (14), wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) mit der Einfüllmündung verbunden ist; ein Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26), das in einem Brennstoff-Zufuhrweg-Bauteil stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) vorgesehen ist, um eine Flussrate des Brennstoffs, der zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) fließt, zu messen; ein Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil (22) zum Zulassen oder Stoppen des Herausfließens von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18); und eine Steuereinheit (24) zum Steuern des Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteils (22), wobei die Steuereinheit (24) ferner ein Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil aufweist, um basierend auf der Brennstoff-Flussrate, die durch das Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26) erlangt wird, und auf Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung, die über das Kommunikationsbauteil (28) seitens des Fahrzeugs (14) erlangt werden, eine Brennstoffleckage zu erfassen, wenn das Fahrzeug (14) mit Brennstoff befüllt wird, wobei das Brennstoffausfluss-Zulassungsbauteil (22) ein Herausfließen von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) stoppt, wenn durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil eine Brennstoffleckage erfasst wird, wobei das Brennstoffleckage-Erfassungssystem (11) ferner aufweist einen ersten Drucksensor (48) zum Erfassen eines Brennstoff-Zufuhrdrucks während einer Brennstoff-Befüllung auf einer Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18), wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung einen Tankdruck umfassen, der durch einen zweiten Drucksensor (44), der in der Umgebung des Einlasses des Bord-Brennstofftanks (34) vorgesehen ist, erfasst wird, und wobei durch das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil beurteilt wird, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls ein Differenzdruck zwischen einem erfassten Wert des ersten Drucksensors (48) und einem erfassten Wert des zweiten Drucksensors (44) kleiner als ein vorbestimmter Differenzdruck-Schwellwert ist.
  2. Brennstoffleckage-Erfassungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung eine Tanktemperatur, die während einer Brennstoff-Befüllung durch einen Temperatursensor (40), der an dem Bord-Brennstofftank (34) vorgesehen ist, erfasst wird, sowie einen Tankdruck, der während einer Brennstoff-Befüllung durch einen Drucksensor (44), der in der Umgebung eines Einlasses des Bord-Brennstofftanks (34) vorgesehen ist, erfasst wird, aufweisen, und die Tanktemperatur und der Tankdruck über ein Bord-Übertragungsbauteil zu dem Kommunikationsbauteil (28) übertragen werden.
  3. Brennstoffleckage-Erfassungssystem (1) nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffleckage-Erfassungsbauteil basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck ein geschätztes Füllungsvolumen des Brennstoffs herleitet, und beurteilt wird, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls eine Differenz zwischen einer Brennstoff-Flussrate, die durch das Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26) gemessen wird, und dem geschätzten Füllungsvolumen einen vorbestimmten Volumendifferenz-Schwellwert überschreitet.
  4. Brennstoffleckage-Erfassungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Differenzdruck-Schwellwert ein Wert ist, der seitens des Fahrzeugs (14) übertragen wird und für das Fahrzeug (14) spezifisch ist, und mit einem Druckverlust, der in einer Leitung zwischen der Einfüllmündung und dem Bord-Brennstofftank (34) entsteht, gleichwertig ist.
  5. Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Brennstoffleckage, wenn an einer Brennstoff-Zufuhrstation (16a) über ein Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) Brennstoff von einer Einfüllmündung eines Fahrzeugs (14) in einen Bord-Brennstofftank (34) eingefüllt wird, mit den Schritten: Erlangen von Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung des Bord-Brennstofftanks (34) durch Kommunikation seitens eines Fahrzeugs (14), wenn das Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) mit der Einfüllmündung verbunden ist; Erlangen einer Brennstoff-Flussrate zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18), die durch ein Brennstoff-Flussraten-Messbauteil (26) gemessen wird, das an einem Brennstoff-Zufuhrweg auf einer Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) vorgesehen ist; Erfassen einer Brennstoffleckage basierend auf der Brennstoff-Flussrate und Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung, wenn Brennstoff in ein Fahrzeug (14) eingefüllt wird; und Stoppen eines Herausfließens von Brennstoff zu dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18), wenn ein Auftreten der Brennstoffleckage erfasst worden ist, wobei das Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren ferner aufweist einen Schritt zum Erlangen eines Brennstoff-Zufuhrdrucks während einer Brennstoff-Befüllung, der auf einer Seite stromaufwärts von dem Brennstoff-Zufuhrbauteil (18) erfasst wird, wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung einen Tankdruck während einer Brennstoff-Befüllung umfassen, der in der Umgebung einer Einlassmündung des Bord-Brennstofftanks (34) erfasst wird, wobei der Schritt zum Erfassen einer Brennstoffleckage beurteilt, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, falls die Differenz zwischen dem BrennstoffZufuhrdruck und dem Tankdruck kleiner als ein vorbestimmter Differenzdruck-Schwellwert ist.
  6. Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Daten bezüglich der Brennstoff-Befüllung eine Tanktemperatur und einen Tankdruck des Bord-Brennstofftanks (34) während der Brennstoff-Befüllung umfassen, und die Tanktemperatur und der Tankdruck seitens des Fahrzeugs (14) zu der Brennstoff-Zufuhrstation (16a) übertragen werden.
  7. Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt zum Erfassen der Brennstoffleckage ein geschätztes Brennstoff-Füllungsvolumen basierend auf der Tanktemperatur und dem Tankdruck herleitet und beurteilt, dass eine Brennstoffleckage aufgetreten ist, wenn eine Differenz zwischen der Brennstoff-Flussrate und dem geschätzten Füllungsvolumen einen vorbestimmten Volumendifferenz-Schwellwert überschreitet.
  8. Brennstoffleckage-Erfassungsverfahren nach Anspruch 5, wobei der vorbestimmte Differenzdruck-Schwellwert ein Wert ist, der seitens des Fahrzeugs (14) übertragen wird und für das Fahrzeug (14) spezifisch ist, und mit einem Druckverlust, der in einer Leitung zwischen der Einfüllmündung und dem Bord-Brennstofftank (34) entsteht, gleichwertig ist.
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