DE102006031875A1 - Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in Gaszufuhrsystemen mit verbundenen Tanks - Google Patents

Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in Gaszufuhrsystemen mit verbundenen Tanks Download PDF

Info

Publication number
DE102006031875A1
DE102006031875A1 DE200610031875 DE102006031875A DE102006031875A1 DE 102006031875 A1 DE102006031875 A1 DE 102006031875A1 DE 200610031875 DE200610031875 DE 200610031875 DE 102006031875 A DE102006031875 A DE 102006031875A DE 102006031875 A1 DE102006031875 A1 DE 102006031875A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
shut
valves
supply line
loss device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200610031875
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006031875B4 (de
Inventor
Jürgen Thyroff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102006031875A1 publication Critical patent/DE102006031875A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006031875B4 publication Critical patent/DE102006031875B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/036—Very high pressure, i.e. above 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/016—Preventing slosh
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0396—Involving pressure control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/4673—Plural tanks or compartments with parallel flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762—Fluid pressure type

Abstract

Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in einem Brennstoffzellensystem, das mehrere Drucktanks umfasst. Eine Durchflusssteuervorrichtung ist in einer Versorgungsleitung unterstromig der Tankabsperrventile positioniert. Wenn das System gestartet wird, wird nur eines der Tankabsperrventile geöffnet, um zu ermöglichen, dass der Druck in der Versorgungsleitung zwischen den Tankabsperrventilen und der Durchflusssteuervorrichtung ansteigen kann, bevor die anderen Tankabsperrventile geöffnet werden. Daher ist nur eines der Tankabsperrventile der hohen Druckdifferenz ausgesetzt, die einen erheblichen Ventilverschleiß und eine erhebliche Ventilabnutzung bewirkt. Die Ventilöffnungsabfolge ist so gesteuert, dass jedes der Tankabsperrventile durch einen Wechselprozess als dasjenige gewählt wird, das beim Systemstart geöffnet wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum selektiven Öffnen von Absperrventilen für mehrere Tanks in einem Gaszufuhrsystem, um einen Ventilverschleiß zu reduzieren, und insbesondere ein Verfahren zum selektiven Öffnen von Absperrventilen für mehrere Tanks in einem Brennstoffzellensystem, wobei das Verfahren umfasst, dass das einem Tank zugeordnete Absperrventil solange geöffnet wird, bis ein Druckausgleich in einer Wasserstoffversorgungsleitung zwischen dem geöffneten Ventil und einer Druckverlustvorrichtung erfolgt, und dann anschließend die anderen Absperrventile für die anderen Tanks geöffnet werden, um einen Ventilverschleiß zu reduzieren.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Die Kraftfahrzeugindustrie wendet erhebliche Ressourcen bei der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen als eine Energiequelle für Fahrzeuge auf. Derartige Fahrzeuge wären effizienter und würden weniger Emissionen als heute Fahrzeuge, die Verbrennungsmotoren verwenden, erzeugen.
  • Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen umfasst. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden. Die Arbeit dient dazu, das Fahrzeug zu betreiben.
  • Typischerweise werden viele Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodeneingangsgas, typischerweise eine Strömung aus Luft auf, die durch den Stapel über einen Kompressor gedrängt wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff in der Luft von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt umfassen kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffeingangsgas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt.
  • Bei einigen Fahrzeug-Brennstoffzellenkonstruktionen wird Wasserstoff in Druckgastanks unter hohem Druck an dem Fahrzeug gespeichert, um den für das Brennstoffzellensystem nötigen Wasserstoff vorzusehen. Der Druck in dem Drucktank kann bis zu 700 bar betragen. Der Drucktank umfasst typischerweise eine innere Kunststoffauskleidung, die eine gasdichte Abdichtung für den Wasserstoff vorsieht, wie auch eine äußere Kohlefaserverbundschicht, die die bauliche Integrität des Tanks vorsieht. Da Wasserstoff ein sehr leichtes und diffusives Gas ist, muss die Innenauskleidung vorsichtig bemessen werden, so dass diese als eine Permeationsbarriere wirkt. Der Wasserstoff wird von dem Tank durch ein Rohr entfernt. Es ist zumindest ein Druckregler vorgesehen, der den Druck des Wasserstoffs in dem Tank auf einen für das Brennstoffzellensystem geeigneten Druck reduziert.
  • Typischerweise umfassen die oben beschriebenen Brennstoffzellensysteme verschiedene Druckwasserstofftanks, die mit einer gemeinsamen Wasserstoffversorgungsleitung mit dem Stapel gekoppelt sind, wobei jeder Tank ein Primärtankabsperrventil umfasst. Ein zweites Absperrventil oder eine andere Durchflusssteuervorrichtung ist unterstromig der Tankabsperrventile vorgesehen, wobei die Vorrichtung ein Sekundärabsperrventil, ein Strömungsbegrenzer, ein Druckregler, etc. sein kann. Die Tankabsperrventile sind so ausgestaltet, dass sie eine maximale Anzahl von Zyklen aufweisen, bevor Verschleiß und Abnutzung der Ventilkomponenten die Effektivität der Ventile einschließlich der Dichtungsintegrität gegenüber Leckagen reduzieren. Typischerweise ist diese maximale Anzahl von Zyklen abhängig von der Druckdifferenz zwischen der Einlassseite des Ventils und der Auslassseite des Ventils, wenn es geöffnet und geschlossen wird. Insbesondere wenn der Druck an der unterstromigen Seite des Tankabsperrventils während eines Öffnungszyklus wesentlich geringer als der Druck in dem Tank ist, verschleißt das Ventil schneller. Es ist erwünscht, die Anzahl von Zyklen des Tankabsperrventils bei diesen Druckdifferenzen zu begrenzen, um die Lebensdauer des Ventils zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum selektiven Öffnen von Tankabsperrventilen in einem Brennstoffzellensystem, das mehrere Drucktanks umfasst, offenbart. Ein Sekundärabsperrventil oder eine Durchflusssteuervorrichtung ist in einer Versorgungsleitung unterstromig der Tankabsperrventile positioniert. Wenn das System gestartet wird, wird nur eines der Tankabsperrventile geöffnet, um zu ermöglichen, dass der Druck in der Versorgungsleitung zwischen den Tankabsperrventilen und der Durchflusssteuervorrichtung ansteigen kann, bevor die anderen Tankabsperrventile geöffnet werden. Daher ist nur eines der Tankabsperrventile der hohen Druckdifferenz über das Ventil ausgesetzt, die einen erheblichen Ventilverschleiß und eine Abnutzung an dem Ventil bewirkt. Die Ventilöffnungsabfolge wird so gesteuert, dass jedes der Tankabsperrventile durch einen Ventilöffnungswechselprozess als dasjenige gewählt wird, das beim Systemstart zuerst geöffnet wird.
    •
  • Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das ein Verfahren zum selektiven Öffnen von Tankabsperrventilen beim Systemstart verwendet, um den Ventilverschleiß und die Ventilabnutzung zu reduzieren; und
  • 2 ist ein Flussschaubild, das einen Prozess der Erfindung zum selektiven Öffnen des Tankabsperrventils beim Systemstart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Verfahren zum selektiven Öffnen von Druckwasserstofftanks in einem Brennstoffzellensystem gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Beispielsweise besitzt die nachfolgende Beschreibung besondere Anwendung zum Öffnen von Druckwasserstofftankabsperrventilen in einem Brennstoffzellensystem. Jedoch kann, wie für Fachleute offensichtlich ist, das System auch andere Anwendungen über Brennstoffzellensysteme hinaus besitzen.
  • 1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 10 mit einem Brennstoffzellenstapel 12. Das System 10 umfasst eine Vielzahl von Hochdruckwasserstoffspeichertanks 14, 16 und 18, die Wasserstoffgas an den Stapel 12 auf einer gemeinsamen Versorgungsleitung 20 vorsehen. Bei dieser Ausführungsform sind drei Tanks vorhanden, die den Wasserstoff als ein Druckgas speichern. Jedoch kann bei anderen Ausführungsformen und Anwendungen die Anzahl der Tanks geringer oder größer sein. Jeder der Tanks 14, 16 und 18 umfasst ein Primärtankabsperrventil 22, 24 bzw. 26, das benachbart der Tanks positioniert ist. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Ventile 22, 24 und 26 in den Tanks 14, 16 bzw. 18 positioniert sein. Die Absperrventile 22, 24 und 26 können ein beliebiges Absperrventil sein, das für den hier beschriebenen Zweck geeignet ist, wie einen Durchflusssteuerdruckregler oder ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil. Das Tankabsperrventil 22 ist in der Leitung 20 positioniert, das Tankabsperrventil 24 ist in einer Leitung 28 positioniert und das Tankabsperrventil 26 ist in einer Leitung 30 positioniert, wobei die Leitungen 28 und 30 mit der Versorgungsleitung 20 gekoppelt sind.
  • Ein Absperrventil, eine Durchflusssteuervorrichtung oder eine andere Druckverlustvorrichtung 32 ist in der Versorgungsleitung 20 unterstromig der Ventile 22, 24 und 26 vorgesehen. Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung 32 eine beliebige Absperrvorrichtung oder Durchflusssteuervorrichtung für eine bestimmte Brennstoffzellensystemanwendung sein, wie ein Sekundärabsperrventil, ein Strömungsbegrenzer, ein Druckregler, etc., solange die Vorrichtung 32 einen Druckaufbau zwischen der Vorrichtung 32 und den Ventilen 22, 24 und 26 ermöglichen kann. Eine Steuereinheit 34 steuert das Öffnen und Schließen der Ventile 22, 24 und 26 und der Vorrichtung 32 in Übereinstimmung mit der Beschreibung hier. Ein Drucksensor 36 kann in der Versorgungsleitung 20 zwischen dem Ventil 22 und der Durchflusssteuervorrichtung 32 vorgesehen sein. Der Drucksensor 36 liefert ein Druckmesssignal des Drucks in der Versorgungsleitung 20 an die Steuereinheit 34.
  • Gemäß der Erfindung werden die Absperrventile 22, 24 und 26 nacheinander beim Systemstart geöffnet, so dass nur eines der Ventile 22, 24 und 26 gegenüber dem großen Druckverlust geöffnet wird, der zwischen den Tanks 14, 16 und 18 und dem Stapel 12 bei jedem Start vorhanden sein kann. Sobald alle Ventile 22, 24 und 26 geöffnet sind, steuert dann die Durchflusssteuervorrichtung 32 den Druck, der von der Versorgungsleitung 20 an den Stapel 12 angelegt wird, bis ein normaler Systembetrieb erreicht ist.
  • 2 ist ein Flussschaubild 40, das einen Prozess zum aufeinander folgenden Öffnen der Ventile 22, 24 und 26 beim Systemstart zeigt. Jedem der Ventile 22, 24 und 26 ist eine andere Identifikationsnummer zugeordnet, die in der Steuereinheit 34 gespeichert ist. Beim Systemstart, wie bei Kasten 42 gezeigt ist, liest die Steuereinheit 34 die gegenwärtig gespeicherte Identifikationsnummer der Ventile 22, 24 oder 26 bei Kasten 44. Die Steuereinheit 34 öffnet dann das Ventil, das der gespeicherten Nummer zugeordnet ist, bei Kasten 46. Die Steuereinheit 34 überwacht dann eine vorbestimmte Zeitdauer und/oder das Druckmesssignal von dem Sensor 36 bei der Entscheidungsraute 48, um zu ermöglichen, dass der Druck in der Versorgungsleitung 20 zwischen dem gerade geöffneten Ventil 22, 24 oder 26 und der Vorrichtung 32 ansteigen kann. Die vorbestimmte Zeitdauer basiert auf einer Kalibrierung, die das Volumen der Leitungen 20, 28 und 30 und andere Faktoren berücksichtigt, um zu ermöglichen, dass der Druck in der Versorgungsleitung 20 einen vorbestimmten Druck erreichen kann. Wenn die Steuereinheit 34 das Druckmesssignal von dem Drucksensor 36 verwendet, dann wartet die Steuereinheit 34 ab, bis der Druck in der Versorgungsleitung 20 den vorbestimmten Druck erreicht. Bei einer Ausführungsform ist der vorbestimmte Druck etwa gleich dem Tankdruck, der aus Tankdruckmesssignalen bekannt ist.
  • Sobald der Druck in der Leitung 20 auf den vorbestimmten Druck zwischen dem Absperrventil 22, 24 oder 26 und der Vorrichtung 32 bei der Entscheidungsraute 48 angestiegen ist, öffnet die Steuereinheit 34 die anderen Ventile 22, 24 oder 26, die eingangs nicht geöffnet wurden, bei Kasten 50. Der Algorithmus erhöht oder ändert dann die Ventilidentifikationsnummer, die in der Steuereinheit 34 gespeichert ist, bei Kasten 52, so dass ein anderes oder ein nächstes der Ventile 22, 24 oder 26 bei der nächsten Startabfolge zuerst geöffnet wird. Die Steuereinheit 34 bestimmt dann bei Entscheidungsraute 54, ob alle Ventile 22, 24 und 26 ein erstes Mal geöffnet worden sind. Wenn alle Ventile 22, 24 und 26 zumindest einmal geöffnet worden sind, dann setzt die Steuereinheit 34 die Ventilnummer auf die ursprüngliche erste Ventilnummer bei Kasten 56 zurück und speichert diese Ventilnummer bei Kasten 58. Daher lässt der Prozess der Erfindung nur eines der verschiedenen Absperrventile, die in einem Tanksystem vorgesehen sein können, das einem Brennstoffzellensystem zugeordnet ist, bei jedem Start zu, wobei die anderen Kanalabsperrventile gegen einen ausgeglichenen Druck auf beiden Seiten des Ventils geöffnet werden.
  • Die vorhergehende Beschreibung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute erkennen leicht aus einer derartigen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin ohne Abweichung von der Grundidee und dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims (24)

  1. Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in einem System, das eine Vielzahl von Druckgastanks aufweist, wobei jeder Tank ein Absperrventil aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Druckverlustvorrichtung unterstromig der Absperrventile vorgesehen wird; bestimmt wird, welches der Vielzahl von Tankabsperrventilen bei einem nächsten Start des Systems zuerst geöffnet wird; das bestimmte Ventil beim Start geöffnet wird, um einen Druckaufbau in einer Versorgungsleitung zwischen den Absperrventilen und der Druckverlustvorrichtung zu ermöglichen; und die verbleibenden Absperrventile geöffnet werden, nachdem der Druck in der Versorgungsleitung zwischen dem geöffneten Absperrventil und der Druckverlustvorrichtung einen vorbestimmten Druck erreicht hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Öffnen der verbleibenden Absperrventile umfasst, dass eine gewisse Zeitdauer abgewartet wird, damit der Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreichen kann.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Öffnen der verbleibenden Absperrventile umfasst, dass der Druck in der Versorgungsleitung gemessen wird, um zu bestimmen, ob der Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreicht hat.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, welches der Vielzahl von Tankabsperrventilen zuerst geöffnet wird, umfasst, dass die Absperrventile über eine vorbestimmte Abfolge geöffnet werden, so dass alle Absperrventile einmal geöffnet werden, bevor eines der Absperrventile ein weiteres Mal geöffnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Druck etwa gleich dem Druck in den Tanks ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Sekundärabsperrventil vorgesehen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Strömungsbegrenzer vorgesehen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Druckregler vorgesehen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Druckgastanks Druckwasserstoffgastanks in einem Brennstoffzellensystem sind.
  10. Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in einem Brennstoffzellensystem, das eine Vielzahl von Druckwasserstoffgastanks aufweist, wobei jeder Tank ein Absperrventil aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Druckverlustvorrichtung unterstromig der Absperrventile vorgesehen wird; bestimmt wird, welches der Vielzahl von Tankabsperrventilen bei einem nächsten Start des Systems zuerst geöffnet wird, wobei das Bestimmen, welches der Vielzahl von Tankabsperrventilen zuerst geöffnet wird, umfasst, dass die Absperrventile über eine vorbestimmte Abfolge geöffnet werden, so dass alle Absperrventile einmal geöffnet werden, bevor eines der Absperrventile ein weiteres Mal geöffnet wird; das bestimmte Ventil beim Start geöffnet wird, um einen Druckaufbau in einer Versorgungsleitung zwischen den Absperrventilen und der Druckverlustvorrichtung zu ermöglichen; und die verbleibenden Absperrventile geöffnet werden, nachdem der Druck in der Versorgungsleitung zwischen dem geöffneten Absperrventil und der Druckverlustvorrichtung einen vorbestimmten Druck erreicht hat.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Öffnen der verbleibenden Absperrventile umfasst, dass eine gewisse Zeitdauer abgewartet wird, damit der Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreichen kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Öffnen der verbleibenden Absperrventile umfasst, dass der Druck in der Versorgungsleitung gemessen wird, um zu bestimmen, ob der Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreicht hat.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der vorbestimmte Druck etwa gleich dem Druck in den Tanks ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Sekundärabsperrventil vorgesehen wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Strömungsbegrenzer vorgesehen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen einer Druckverlustvorrichtung umfasst, dass ein Druckregler vorgesehen wird.
  17. Brennstoffzellensystem mit: einer Vielzahl von Druckwasserstofftanks; einem Tankabsperrventil für jeden Tank; einer Druckverlustvorrichtung unterstromig der Absperrventile; und einer Steuereinheit, um zu bestimmen, welches der Vielzahl von Tankabsperrventilen bei einem nächsten Start des Systems zuerst geöffnet wird, wobei die Steuereinheit das bestimmte Ventil beim Start öffnet, um einen Druckaufbau in einer Versorgungsleitung zwischen den Absperrventilen und der Druckverlustvorrichtung zu ermöglichen, und dann die verbleibenden Absperrventile geöffnet werden, nachdem der Druck in einer Versorgungsleitung zwischen dem geöffneten Absperrventil und der Druckverlustvorrichtung einen vorbestimmten Druck erreicht hat.
  18. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit die verbleibenden Absperrventile öffnet, nachdem eine gewisse Zeitdauer abgewartet worden ist, damit der Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreichen kann.
  19. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, ferner mit einem Drucksensor zum Messen des Drucks in der Versorgungsleitung zwischen den Absperrventilen und der Druckverlustvorrichtung, wobei die Steuereinheit die verbleibenden Absperrventile öffnet, wenn der gemessene Druck in der Versorgungsleitung den vorbestimmten Druck erreicht hat.
  20. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit die Absperrventile über eine vorbestimmte Abfolge öffnet, so dass alle Absperrventile einmal geöffnet werden, bevor eines der Absperrventile ein weiteres Mal geöffnet wird.
  21. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei der vorbestimmte Druck etwa gleich dem Druck in den Tanks ist.
  22. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei die Druckverlustvorrichtung ein Sekundärabsperrventil ist.
  23. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei die Druckverlustvorrichtung ein Strömungsbegrenzer ist.
  24. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei die Druckverlustvorrichtung ein Druckregler ist.
DE200610031875 2005-07-12 2006-07-10 Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in Gaszufuhrsystemen mit verbundenen Tanks Expired - Fee Related DE102006031875B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/180,836 2005-07-12
US11/180,836 US7367349B2 (en) 2005-07-12 2005-07-12 Method for opening tank shut-off valves in gas feeding systems with connected tanks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006031875A1 true DE102006031875A1 (de) 2007-02-08
DE102006031875B4 DE102006031875B4 (de) 2009-04-30

Family

ID=37660584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610031875 Expired - Fee Related DE102006031875B4 (de) 2005-07-12 2006-07-10 Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in Gaszufuhrsystemen mit verbundenen Tanks

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7367349B2 (de)
DE (1) DE102006031875B4 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013139459A3 (de) * 2012-03-21 2013-11-14 Audi Ag Verfahren zum versorgen eines antriebsaggregats
DE102011121467B4 (de) * 2010-12-22 2014-02-06 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Druckrückhalteventil und verfahren zum liefern von kraftstoff an ein gas verbrauchendes system
DE102012205544B4 (de) * 2011-04-08 2015-12-31 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) System und verfahren zum steuern von absperrventilen von kraftstofftanks für komprimiertes erdgas in einem fahrzeug
WO2018033295A1 (de) * 2016-08-17 2018-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines ventils eines druckbehältersystems sowie druckbehältersystem
WO2021239566A1 (de) * 2020-05-26 2021-12-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steuereinheit und verfahren zur einstellung des drucks in der entnahmeleitung eines druckbehälters
WO2024056212A1 (de) * 2022-09-15 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum detektieren einer fehlfunktion, tanksystem, computerprogrammprodukt und speichermittel
DE102022212016A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Brenngastanksystems, Steuergerät

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7811687B2 (en) * 2004-09-29 2010-10-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Advanced shutdown strategy to improve safety and efficiency of fuel cell vehicles
DE102007013262A1 (de) * 2007-03-15 2008-09-18 Basf Coatings Ag Beschichtungsmittel enthaltend Addukte mit Silanfunktionalität und daraus hergestellte hochkratzfeste Beschichtungen mit verbesserter Rissbeständigkeit
US7942035B2 (en) * 2008-04-09 2011-05-17 Ford Motor Company Anode leak test implementation
JP5518537B2 (ja) * 2010-03-18 2014-06-11 株式会社ケーヒン 遮断弁故障診断装置
JP5919103B2 (ja) * 2012-06-08 2016-05-18 本田技研工業株式会社 高圧ガスシステム
JP6191577B2 (ja) * 2014-10-24 2017-09-06 トヨタ自動車株式会社 タンク装置と車両および圧力センサーの出力判定方法
DE102017209000A1 (de) * 2017-05-29 2018-11-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem für ein Fahrzeug
DE102018201055A1 (de) * 2018-01-24 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Gasspeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems
US20230272883A1 (en) * 2020-10-27 2023-08-31 H2 Clipper, Inc. Method and apparatus for delivering hydrogen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6145535A (en) * 1999-05-20 2000-11-14 Michelin Recherche Et Technique S.A. Air priority valve for a compressed air supply system
US6371145B1 (en) * 2000-08-04 2002-04-16 Dresser-Rand Company System and method for compressing a fluid
JP2004084808A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 車両用水素ガス供給装置
JP4040525B2 (ja) * 2003-04-30 2008-01-30 本田技研工業株式会社 水素充填装置
KR100672273B1 (ko) * 2003-07-25 2007-01-24 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 가스 공급 장치
US7127937B1 (en) * 2005-06-01 2006-10-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for leak detection in gas feeding systems with redundant valves

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121467B4 (de) * 2010-12-22 2014-02-06 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Druckrückhalteventil und verfahren zum liefern von kraftstoff an ein gas verbrauchendes system
DE102012205544B4 (de) * 2011-04-08 2015-12-31 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) System und verfahren zum steuern von absperrventilen von kraftstofftanks für komprimiertes erdgas in einem fahrzeug
WO2013139459A3 (de) * 2012-03-21 2013-11-14 Audi Ag Verfahren zum versorgen eines antriebsaggregats
WO2018033295A1 (de) * 2016-08-17 2018-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines ventils eines druckbehältersystems sowie druckbehältersystem
CN109312898A (zh) * 2016-08-17 2019-02-05 宝马股份公司 用于运行压力容器系统的阀的方法以及压力容器系统
CN109312898B (zh) * 2016-08-17 2022-02-11 宝马股份公司 用于运行压力容器系统的阀的方法以及压力容器系统
US11372430B2 (en) 2016-08-17 2022-06-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating a valve of a pressure vessel system, and pressure vessel system
WO2021239566A1 (de) * 2020-05-26 2021-12-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steuereinheit und verfahren zur einstellung des drucks in der entnahmeleitung eines druckbehälters
WO2024056212A1 (de) * 2022-09-15 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum detektieren einer fehlfunktion, tanksystem, computerprogrammprodukt und speichermittel
WO2024056213A1 (de) * 2022-09-15 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum detektieren einer fehlfunktion, tanksystem, computerprogrammprodukt und speichermittel
DE102022212016A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Brenngastanksystems, Steuergerät

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006031875B4 (de) 2009-04-30
US20070012362A1 (en) 2007-01-18
US7367349B2 (en) 2008-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006031875B4 (de) Verfahren zum Öffnen von Tankabsperrventilen in Gaszufuhrsystemen mit verbundenen Tanks
DE102006025125B4 (de) Verfahren zur Detektion undichter Stellen in Gaszufuhrsystemen mit redundanten Ventilen, Brennstoffzellensystem und dessen Verwendung
DE102006027712B4 (de) Wasserstoffventil mit Druckausgleich
DE102006017541B4 (de) Verfahren zum Austrag von Hochdruckspeicherbehältern
DE10231208B4 (de) Verfahren zur Untersuchung eines Brennstoffzellensystems
EP1702842B1 (de) Luftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle
DE102005049252B4 (de) Heizbarer Wasserstoffdruckregler
DE102014225461A1 (de) Vorrichtung zum Entfernen von Restwasserstoff in einer Brennstoffzelle
EP2251534B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage mit einer Verdichterstation für gasförmigen Brennstoff
EP3665736B1 (de) Brennstoffzellensystem mit einer dem verdichter zugeordneten mitteldruckentnahme sowie verwendung eines derartigen brennstoffzellensystems
WO2018033295A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ventils eines druckbehältersystems sowie druckbehältersystem
DE102012204922A1 (de) Öffnungs- und Schliessventil für Hochdruckgas
DE112007002802T5 (de) Brennstoff-Zufuhrsystem
DE102008053345A1 (de) Anodenablassströmungsdetektion und Abhilfemaßnahmen
DE102015217478A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102009036435A1 (de) Versorgungsanordnung für ein Brennstoffzellenpack, Brennstoffzellenmodul sowie Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellenmoduls
DE102017127790A1 (de) Brennstoffzellensystem ohne Hoher-Druck-Leitung eines Wasserstoffzuführsystems und Steuerungsverfahren davon
DE102019131287A1 (de) Baugruppe umfassend eine Speicheranordnung und einen Teil der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE202014006478U1 (de) Ventilsystem für Gasflaschenbündel
DE102019003865A1 (de) Verfahren zum Abblasen von Gasen
DE102018132268A1 (de) Brennstoffversorgungssystem zur Bereitstellung von Brennstoff sowie Kraftfahrzeug und Verfahren
AT522319A4 (de) Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellenfahrzeug
DE102018003278A1 (de) Verfahren zum Einstellen eines Druckniveaus
DE102021208470A1 (de) Vorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE102006031873B4 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Verbesserung der Systemstabilität des Brennstoffzellensystems

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

8364 No opposition during term of opposition
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC , ( N. D. , US

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US

Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, MICH., US

Effective date: 20110323

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee