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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeug-Waschflüssigkeitsanlagen
für Außenglasflächen und
insbesondere eine Waschflüssigkeitsanlage
von brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen, die durch die Brennstoffzelle
erzeugtes Abwasser derselben mit einem Waschflüssigkeitskonzentrat mischt.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Energieumwandlungsvorrichtung,
die Energie aus der chemischen Reaktion einer Brennstoffzelle und
eines Oxidans in elektrische Energie umwandelt. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEM,
kurz vom engl. Proton Exchange Membrane) werden für Fahrzeugmotoren
am häufigsten
verwendet. Bei diesen Brennstoffzellen wird wasserstoffreiches Gas
(H2) als Brennstoff zugeführt und
Sauerstoffgas (O2) oder Luft wird als Oxidans
zugeführt.
In den folgenden Oxidationsreduktionsreaktionen wird das H2 oxidiert und reagiert mit O2,
um Waser zu bilden und Elektrizität für den Betrieb eines Elektromotors
des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Stöchiometrie der chemischen Reaktionen
ist solcher Art, dass die erzeugte Wassermenge proportional zu der
von dem Fahrzeug verbrauchten Leistung ist. Die Betriebseigenschaften
der PEM-Brennstoffzelle erfordern bestimmte Feuchtigkeitswerte,
damit sie effizient ist. Bei jeder PEM-Brennstoffzelle, die die
erforderliche Leistung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs erzeugt, wird
aber viel mehr Wasser als zum Wahren der entsprechenden Feuchtigkeit
in der Brennstoffzelle erforderlich ist, erzeugt. Bei der Handhabung
des Abwasserproblems wurde viel Arbeit in die Ausgestaltung dieser
Zellen gesteckt.
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Aufgrund
der Ökonomie
des Energieverbrauchs von Kraftfahrzeugen unterliegt ein Großteil des
Entwicklungsprozesses von Kraftfahrzeugen dem Diktat der Einsparung
von Fahrzeuggewicht und des Raums von Nichtinsassenbereichen. Dies
senkt direkt den Energieverbrauch durch Reduzieren von Gewicht und
indirekt durch Ermöglichen
von größerer Flexibilität bei der
Entwicklung aerodynamisch wichtiger Flächen durch Minimieren von Volumenanforderungen,
die bei der Konstruktion zum Tragen kommen. Bei elektrisch betriebenen
Fahrzeugen, bei denen es schwieriger ist, marginale Leistungssteigerungen
vorzusehen, ist dies besonders wichtig. Alle Konstruktionsänderungen,
die eine Reduzierung von Gewicht oder Raum elektrisch betriebener
Fahrzeuge ermöglichen,
würden
verglichen mit ähnlichen Änderungen
von benzinbetriebenen Fahrzeugen eine größere Auswirkung auf die Betriebskosten
haben.
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Waschflüssigkeitsanlagen
sind für
den sicheren Betrieb von Kraftfahrzeugen notwendig, stellen aber
sowohl für
Gewicht als auch Raum in der vorliegenden Auslegung von Kraftfahrzeugen
eine Belastung dar. Das derzeit in Kraftfahrzeugen verwendete Waschflüssigkeitsgemisch
besteht vorrangig aus Wasser mit Frostschutzmittel und Reinigungskomponenten
wie Alkoholen, Aminen und nichtionischen Reinigungsmitteln. Typischerweise
wird diese Mischung in einem optimal gelegenen Raum gespeichert,
um die Nachfüllbarkeit
durch den Fahrer zu erleichtern, um die Speicherbehälter bei
Bedarf nachzufüllen.
Dies ergibt Auslegungen, die in optimal gelegenen Bereichen des
Fahrzeugraums große schwere
Behälter,
die vorrangig mit Wasser gefüllt sind,
anordnen. Eine Strategie bei der Auslegung, die die Speicherung
nur der Konzentratform der Waschflüssigkeit erfordern würde, würde den
Raum und das Gewicht, die von der Waschflüssigkeitsanlage benötigt werden,
drastisch reduzieren.
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Es
muss nur noch in dem Gebiet das bei Betrieb der Brennstoffzelle
erzeugte Abwasser in irgendeiner Weise zum Vorsehen von Waschflüssigkeit
genutzt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Waschflüssigkeitsanlage für Brennstoffzellen-Fahrzeuge, die
Waschflüssigkeit
durch Mischen von konzentrierter Waschflüssigkeit mit beim Betrieb einer
Brennstoffzelle erzeugtem Abwasser vorsieht. Die konzentrierte Waschflüssigkeit
kann in einem Behälter
gespeichert werden, der an einer beliebigen Stelle angeordnet werden
kann, darunter zum Beispiel an einer nicht so optimal gelegenen
Stelle wie zum Beispiel einem Rahmenträger, einem Träger der
Brennkraftmaschine, hinter Radkästen
etc.
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektronisches Steuergerät (ECM,
kurz vom engl. Electronic Control Module), eine Mischpumpe und einen
Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter. Das
ECM integriert Eingaben durch die Fahrzeugwischanlage und erzeugt eine
Ausgabe in Form von Signalen zur Mischpumpe. Die Mischpumpe dient
als mechanischer Aktor der Waschflüssigkeitsanlage und dosiert
automatisch das geeignete Verhältnis
von konzentrierter Waschflüssigkeit
zu Wasser (d. h. 1:10), bevorzugt durch eine Doppelkammeranordnung.
Das Abwasser von der Brennstoffzelle und die konzentrierte Waschflüssigkeit
werden aus ihren jeweiligen Quellen gesaugt und gemischt, was eine
Mischwaschflüssigkeit
mit dem richtigen Verhältnis
von Wasser zu Waschflüssigkeitskonzentrat
erzeugt. Durch diese bei den Hauptkomponenten wird das Arbeiten der
vorliegenden Erfindung ausgelöst
und gesteuert.
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Diese
Komponenten der Waschflüssigkeitsanlage
umfassen weiterhin zwei primäre
Schnittstellen. Eine Schnittstelle besteht zum Fahrzeugfahrer, wobei
sie aus einer Betriebseingabe durch die Wischanlage besteht, um
eine Anforderung von Mischwaschflüssigkeit anzuzeigen. Zudem
kann der Fahrer durch eine Kontrollleuchte informiert werden, wenn
der Stand der konzentrierten Waschflüssigkeit niedrig ist, und es
kann ein Mittel vorgesehen werden, damit der Fahrer den Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter nachfüllen kann.
Ferner muss die Waschflüssigkeitsanlage
an das Brennstoffzellensystem anbinden, um das erforderliche Abwasser
zu liefern. Dies würde
zum Beispiel ein Ventil oder einen Teiler erfordern, der als Aktor
zum Umleiten des Abwasserstroms von dem in dem Brennstoffzellensystem
ausgelegten normalen Entsorgungsweg zu der Waschflüssigkeitsanlage
dienen würde.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen
Komponenten ferner ein Speicherbehälter mit Mischwaschflüssigkeit
enthalten, der mit der Wischanlage verbunden ist, wobei die Mischwaschflüssigkeit
durch den vorstehend erwähnten Mischprozess
erzeugt wird und wobei das ECM eine zusätzliche Eingabe von Sensoren
erhält,
die den Flüssigkeitsstand
in dem Speicherbehälter
detektieren.
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Demgemäß besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Waschflüssigkeitsanlage
vorzusehen, die Abwasser von einer Brennstoffzelle sammelt und es
mit Waschflüssigkeitskonzentrat
mischt, um eine Mischwaschflüssigkeit
auf Bedarfsbasis zu bilden und/oder um Waschflüssigkeit für einen Speicherbehälter vorzusehen.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung klarer.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Schaubild einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1A ist
eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen bevorzugten
Ausführungsform
einer Mischpumpe.
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1B ist
eine schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen bevorzugten
Ausführungsform
einer Mischpumpe.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer strukturellen Umsetzung der
Steuerungen für
die erste erfindungsgemäße bevorzugte
Ausführungsform.
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3 ist
ein Flussdiagramm der Logik für den
Haupt-Algorithmus des elektronischen Steuergeräts für die erste erfindungsgemäße bevorzugte
Ausführungsform.
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4 ist
ein Flussdiagramm der Logik des Füllstandsteueralgorithmus des
elektronischen Steuergeräts
zum Überwachen
des Füllstands
der konzentrierten Flüssigkeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
ein schematisches Schaubild einer zweiten erfindungsgemäßen bevorzugten
Ausführungsform,
die einen Behälter
für Mischwaschflüssigkeit
enthält.
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6 ist
eine schematische Darstellung einer strukturellen Umsetzung der
Steuerungen für
die zweite erfindungsgemäße bevorzugte
Ausführungsform.
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7 ist
ein Flussdiagramm für
die Logik für den
Haupt-Algorithmus des elektronischen Steuergeräts für die zweite erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Unter
Bezug nun auf die Zeichnungen stellen 1, 2 und 3 eine
erste bevorzugte Ausführungsform
und 5 bis 7 eine zweite bevorzugte Ausführungsform
dar, wobei 1A, 1B und 4 gemeinsam
eine Waschflüssigkeitsanlage für Brennstoffzellen-Fahrzeuge
nach der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Unter
Bezug zunächst
auf 1 bis 2 werden die Komponenten der
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Waschflüssigkeitsanlage 100 abgebildet,
wobei in 1 kräftige Linien mit Pfeilen Flüssigkeitsleitungen
ausweisen und schwächere
Linien eine gegenseitige Verbindung ausweisen.
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Bei
einem brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeug erzeugt eine Brennstoffzelle 102 im
Lauf ihres Betriebs überschüssiges Wasser.
Erfindungsgemäß fließt dieses überschüssige Wasser
durch ein Umleitventil 104, das zwei Einstellungen aufweist.
Das Umleitventil 104 ist mit einem Umleitventilaktor 106 verbunden.
Unter normalen Betriebsbedingungen ist das Um leitventil 104 so
eingestellt, dass es das Wasser zu einer herkömmlichen Modalität der Wasserentsorgung 108 umleitet,
wie sie für
gewöhnlich
in dem Brennstoffzellen-Fahrzeug vorgesehen ist.
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Ein
elektronisches Steuergerät
(ECM) 110, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, steht
mit Komponenten der Waschflüssigkeitsanlage 100 in Verbindung
und aktiviert diese, um den Betrieb derselben zu steuern.
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Ein
Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter (oder
Tank) 120 enthält
konzentrierte Waschflüssigkeit.
Der Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 kann
an jeder zweckdienlichen Stelle positioniert werden, einschließlich einer
nicht so optimal gelegenen Stelle des Fahrzeugs, beispielsweise
einem Rahmenträger,
einem Träger
der Brennkraftmaschine, hinter einem Radkasten etc. Der Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 ist
bevorzugt mit einem Sensor 122 für zwei Füllstände ausgestattet, der Flüssigkeitsfüllstände unter
oder über
zwei separaten Füllständen detektieren
kann, wobei ein solcher Sensor für
zwei Füllstände aus
dem Stand der Technik bekannt ist. Eine Füllstandsanzeige 126,
zum Beispiel eine in dem Instrumentenbereich des Fahrzeugs angeordnete
Leuchte, steht mit dem ECM 110 in Verbindung und leuchtet
auf, wenn der Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 nachgefüllt werden muss.
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Eine
Mischpumpe 112 pumpt zwei Flüssigkeiten (das Wasser aus
der Brennstoffzelle 102 und die konzentrierte Waschflüssigkeit
aus dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120)
und mischt sie in einem vorbestimmten Verhältnis, beispielsweise in einem
Verhältnis
von 10 zu 1 Wasser zu konzentrierter Waschflüssigkeit. Bei einer bevorzugten
Veranschaulichung werden eine größere Kammer 114A und
eine kleinere Kammer 114B genutzt, die durch relatives
Volumen auf das genaue Verhältnis
zueinander dimensioniert sind, das zum Mischen von Wasser mit kon zentrierter
Waschflüssigkeit
erforderlich ist, um dadurch eine Mischwaschflüssigkeit zur Verwendung durch
die Wischanlage 124 vorzusehen.
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Ein
erstes Beispiel der Mischpumpe (112 in 1 und 112' in 4)
wird bei 1A dargestellt. Ein Motor 150 weist
eine 1:1-Zahnradgetriebe-Verbindung 152 zu
den jeweiligen Laufrädern 154, 156 einer
größeren Kammer 158 und
einer kleineren Kammer 160 auf. Die größere Kammer weist einen Einlass 162,
in den Wasser 164 von der Brennstoffzelle eindringt, sowie
einen Auslass 166 auf. Die kleinere Kammer weist einen
Einlass 168, in den konzentrierte Waschflüssigkeit 170 des
Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälters eindringt,
und einen Auslass 172 auf. Eine Mischleitung 174 ist
mit beiden Auslässen 166, 172 verbunden
und sieht eine gemeinsame Leitung für Mischwaschflüssigkeit 176 zur Verwendung
durch die Wischanlage vor.
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Ein
zweites Beispiel der Mischpumpe (112 in 1 und 112' in 4)
wird bei 1B dargestellt. Ein Motor 150' weist eine
10:1-Zahnradgetriebe-Verbindung 152' zu den jeweiligen Laufrädern 154', 156' gleich bemessener
erster und zweiter Kammern 158', 160' auf, so dass die erste Kammer
das zehnfache Volumen an Flüssigkeit
pro Zeiteinheit pumpt, als von der zweiten Kammer gepumpt wird.
Die erste Kammer weist einen Einlass 162', in den Wasser 164 von
der Brennstoffzelle eindringt, und einen Auslass 166' auf. Die zweite
Kammer weist einen Einlass 168', in den konzentrierte Waschflüssigkeit 170 des Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälters eindringt, und
einen Auslass 172' auf.
Eine Mischleitung 174' ist
mit beiden Auslässen 164', 168' verbunden und sieht
eine gemeinsame Leitung für
Mischwaschflüssigkeit 176 zur
Verwendung durch die Wischanlage vor.
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Es
versteht sich, dass die Mischpumpe (112 in 1 und 112' in 4)
andere Konfigurationen haben kann, wodurch ein festes vorbestimmtes
Verhältnis
von Wasser aus der Brennstoffzelle zu konzentrierter Waschflüssigkeit
aus dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter vorgesehen
wird, zum Beispiel mittels Dosieröffnungen, elektronischer Regelung
relativer Fluidströmraten
von zwei separaten Pumpen, etc.
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In
der größeren Kammer 114A ist
bevorzugt ein Feuchtigkeitssensor 116 enthalten und steht
mit dem ECM 110 in Verbindung. Der Zweck des Feuchtigkeitssensors
ist das Detektieren des Vorhandenseins von Wasser in der größeren Kammer 114a, wodurch
sie vor dem Gefrieren bei kalter Witterung (die kleinere Kammer
weist darin konzentrierte Waschflüssigkeit auf, die nicht gefrieren
kann) entfernt werden kann (nachstehend erläutert). Der Feuchtigkeitssensor 116 und
die damit verbundenen Betriebsaspekte (nachstehend erläutert) werden überflüssig, wenn
die Mischpumpe 112 und ihre zugehörige Wassereinlassleitung über dem
Gefrierpunkt gehalten werden.
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Die
Wischanlage 124 ist herkömmlich und aus dem Stand der
Technik bekannt, wobei sie aus mindestens einer Wischer- und Motorkombination zum
Wischen der Außenglasflächen des
Fahrzeugs, einer Steuerschnittstelle, so dass der Fahrer 118 ihren
Betrieb steuern kann, und einem Mittel zum Pumpen und Spritzen von
Waschflüssigkeit
auf das gewischte Glas besteht.
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Unter
Bezug vorrangig nun auf 2, die eine schematische Darstellung
einer strukturellen Umsetzung der Steuerungen ist, befiehlt der
Fahrer 118 ein Spritzen von Mischwaschflüssigkeit
durch die Wischanlage 124, woraufhin die Wischanlage ein
Signal zum ECM 110 sendet, dass Mischwaschflüssigkeit
angefordert wird. Der Feuchtigkeitssensor 116 sendet ein Signal
zur ECM 110, das das Vorhandensein oder fehlende Vorhandensein
von Feuchtigkeit in der größeren Kammer 114A der
Mischpumpe 112 anzeigt. Der Sensor 122 für zwei Füllstände, der sich
in dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 befindet,
liefert dem ECM 110 Informationen, die den Füllstand
konzentrierter Waschflüssigkeit
in dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 anzeigen. Das
ECM 110 verarbeitet diese Eingaben und gibt mittels Betriebsalgorithmen
(nachstehend bezüglich 3 und 4 erläutert) selektiv
Betriebssignale aus. Diesbezüglich
weist das ECM 110 drei Kanäle von Ausgangsdaten auf, nämlich: ein
Signal zu dem Umleitventilaktor 106, ein Signal zu der
Mischpumpe 112 und ein Signal zu der Füllstandskontrollleuchte 126.
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Unter
Bezug als Nächstes
auf 3 wird ein Hauptalgorithmus 200 zum Programmieren
des EMC 110 gezeigt. Das Programm wird bei Block 202 initialisiert.
Das Programm rückt
zu Block 204 vor, wo es verweilt, bis ein Anforderungssignal
des Fahrers 118 mittels der Wischanlage 124 erhalten
wird, das eine Anforderung von Mischwaschflüssigkeit anzeigt. Bei Erhalt
des Anforderungssignals rückt
das Programm zu Block 206 vor. Bei Block 206 gibt
das ECM 110 ein Signal an den Umleitventilaktor 106 aus,
der daraufhin das Umleitventil 104 so setzt, dass es Wasser
zur größeren Kammer 114A der
Mischpumpe 112 umleitet. Dann geht das Programm weiter
zu Block 208, wo die Mischpumpe 112 aktiviert
wird. Nun rückt
das Programm zu Entscheidungsblock 210 vor, wo angefragt
wird, ob der Fahrer 118 immer noch Waschflüssigkeit
durch die Wischanlage 124 fordert. Wenn die Antwort auf
die Frage Ja lautet, dann rückt
das Programm zu Block 212 vor. Bei Block 212 kommt
es zu einem vorbestimmten Wartezeitraum, bevor das Programm zu Block 210 zurückkehrt;
dieses Warten kann zum Beispiel etwa zwei Sekunden dauern und ermöglicht eine
Mindestspritzzeit. Wenn die Antwort auf die Frage von Block 210 aber
Nein lautet, dann rückt
das Programm zu Block 214 vor. Bei Block 214 wird ein
Signal von dem ECM 110 zu dem Umleitventilaktor 106 gesendet,
um das Umleitventil 104 zu schließen. Dann rückt das Programm zu Entscheidungsblock 216 vor,
wo angefragt wird, ob der Feuchtigkeitssensor 116 anzeigt,
dass die größere Kammer 114A der
Mischpumpe 112 noch nass ist. Wenn die Antwort auf die
Frage Ja lautet, dann läuft die
Pumpe weiter, um Luft durch die größere Mischkammer 114A der
Mischpumpe 112 zu saugen, um die größere Kammer 114A und
ihre zugehörigen Schläuche zu
trocknen. Wenn die Antwort auf die Frage von Block 216 Nein
lautet, dann ist die größere Kammer 114A trocken
genug und das Programm rückt
zu Block 218 vor. Bei Block 218 sendet das EMC 110 ein
Signal zum Abschalten der Mischpumpe 112, und das Programm
kehrt zu Block 204 zurück,
um auf das nächste
Anforderungssignal von der Wischanlage 124 zu warten.
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Unter
Bezug auf 4 wird der Algorithmus zum Steuern
des Füllstands
der konzentrierten Waschflüssigkeit 300 in
dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 dargestellt.
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Das
Programm wird bei Block 302 initialisiert. Das Programm
rückt zu
Entscheidungsblock 304 vor, wo angefragt wird, ob der Füllstand
der konzentrierten Waschflüssigkeit
unter einem ersten vorbestimmten Füllstand liegt. Lautet die Antwort
auf die Frage Nein, dann rückt
das Programm zu Block 306 vor und wartet eine vorbestimmte
Zeitdauer, zum Beispiel eine Minute lang, so dass die Leuchte nicht
schnellem Ein- und Ausschalten unterliegt, wenn sich der Füllstand
bei Sensorfüllstand
befindet, bevor es zu Block 304 zurückkehrt. Wenn die Antwort auf
die Frage von Block 304 Ja lautet, dann rückt das
Programm zu Block 308 vor, wo die Kontrollleuchte 126 aufleuchtet,
was dem Fahrer anzeigt, dass die konzentrierte Waschflüssigkeit
in dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120 nachgefüllt werden
muss. Dann rückt
das Programm zu Entscheidungsblock 310 vor, wo angefragt
wird, ob die konzentrierte Waschflüssigkeit über einem zweiten vorbestimmten
Füllstand liegt,
wobei der zweite vorbestimmte Füllstand
höher als
der erste vorbestimmte Füllstand
ist. Wenn die Antwort auf die Frage Nein lautet, dann rückt das Programm
zu Block 312 vor und wartet ein vorbestimmtes Intervall
lang, bevor es erneut zum Zweck des Verhinderns eines Ein- und Ausschaltens
der Leuchte zu Block 310 zurückkehrt. Wenn die Antwort auf
die Frage von Block 310 Ja lautet, dann rückt das Programm
zu Block 314 vor. Bei Block 314 wird die Kontrollleuchte 126 abgeschaltet
und das Programm kehrt zu Block 304 zurück.
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Unter
Bezug nun auf 5 und 6 wird eine
zweite bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Waschflüssigkeitsanlage 100' dargestellt,
die nun einen Speicherbehälter
(oder Tank) 128 für
Mischwaschflüssigkeit
verwendet, wobei gleiche Teile wie bezüglich der 1 und 2 beschriebenen
gleiche, aber gestrichene Bezugszeichen aufweisen, wobei die eingehende
Beschreibung derselben im Hinblick auf die vorstehende eingehende
Beschreibung bezüglich
der ersten bevorzugten Ausführungsform
nur minimal sein muss, und wobei in 5 wie in 1 kräftige Linien
mit Pfeilen Fluidleitungen ausweisen und schwächere Linien eine Verbindung
ausweisen.
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5 stellt
eine Brennstoffzelle 102' eines brennstoffzellenbetriebenen
Fahrzeugs dar, die im Lauf ihres Betriebs überschüssiges Wasser erzeugt, wobei
dieses überschüssige Wasser
durch ein Umleitventil 104' fließt, das
zwei Einstellungen aufweist und mit einem Umleitventilaktor 106' verbunden ist. Unter
normalen Betriebsbedingungen ist das Umleitventil 104' so eingestellt,
dass es das Wasser zu einer herkömmlichen
Modalität
der Wasserentsorgung 108' umleitet,
wie sie für
gewöhnlich
in dem Brennstoffzellen-Fahrzeug vorgesehen ist. Ein elektronisches
Steuergerät
(ECM) 110' steht
mit Komponenten der vorliegenden Erfindung in Verbindung und aktiviert
diese, um den Betrieb derselben zu steuern. Ein Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120' liefert konzentrierte
Waschflüssigkeit
und kann wie vorstehend beschrieben an jeder zweckdienlichen Stelle positioniert
werden. Der Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120' ist bevorzugt
mit einem Sensor 122' für zwei Füllstände ausgestattet,
der wie vorstehend beschrieben Flüssigkeitsfüllstände unter oder über zwei
separaten Füllständen detektieren
kann. Eine Mischpumpe 112' pumpt
zwei Flüssigkeiten
(das Wasser aus der Brennstoffzelle 102' und die konzentrierte Waschflüssigkeit
aus dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120') und mischt
sie in einem vorbestimmten Verhältnis,
beispielsweise in einem Verhältnis
von 10 zu 1 Wasser zu konzentrierter Waschflüssigkeit. Bei der bevorzugten
Veranschaulichung werden eine größere Kammer 114A' und eine kleinere
Kammer 114B' genutzt,
die durch relatives Volumen auf das genaue Verhältnis zueinander dimensioniert
sind, das zum Mischen von Wasser mit konzentrierter Waschflüssigkeit
erforderlich ist, um dadurch eine Mischwaschflüssigkeit zur Verwendung durch
die Wischanlage 124 vorzusehen. Die Mischpumpe 112' kann wie bezüglich 1A und 1B beschrieben
sein oder kann wie vorstehend erwähnt anders ausgelegt sein,
um ein geeignetes Verhältnis der
Ausgabe von Mischflüssigkeiten
vorzusehen. Ein Feuchtigkeitssensor 116' ist optional in der größeren Kammer 114' enthalten und
steht mit dem ECM 110' in
Verbindung. Die Wischanlage 124' ist wie vorstehend beschrieben
herkömmlich.
Eine Füllstandsanzeige 126', beispielsweise
eine Leuchte, befindet sich in dem Instrumentenbereich des Fahrzeugs,
wobei die Leuchte mit dem ECM 110' in Verbindung steht und aufleuchtet,
wenn der Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120' nachgefüllt werden
muss.
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Der
Speicherbehälter 128 ist
mit dem Ausgang der Mischpumpe 112' verbunden. Der Speicherbehälter 128 kann
an jeder geeigneten Stelle in oder außerhalb des Brennkraftmaschinenraums angeordnet
sein und nimmt die aus der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten
Mischpumpe 112' austretende
Mischwaschflüssigkeit
auf, wobei die Mischwaschflüssigkeit
in dem Speicherbehälter
auf Anforderung des Fahrers 118' der Wischanlage 124' zugeführt wird.
Der Speicherbehälter 128 enthält bevorzugt
einen Mischwaschflüssigkeits-Füllstandssensor 130 für zwei Füllstände, der
wie erwähnt
aus dem Stand der Technik bekannt ist und der mit dem ECM 110' in Verbindung
steht.
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Unter
Bezug nun insbesondere auf 6, die eine
schematische Darstellung einer strukturellen Umsetzung der Steuerungen
ist, sendet der Mischflüssigkeits-Füllstandsensor 130' ein Signal
zum ECM 110',
wenn der Flüssigkeitsfüllstand
unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt, was einen Bedarf an Mischwaschflüssigkeit
anzeigt. Der Feuchtigkeitssensor 116' sendet ein Signal zum ECM 110', das das Vorhandensein
oder fehlende Vorhandensein von Feuchtigkeit in der größeren Kammer 114A' der Mischpumpe 112' anzeigt. Der
Sensor 122' für zwei Füllstände, der
sich in dem Waschflüssigkeitskonzentrat-Behälter 120' befindet, liefert
dem ECM 110' ein
Signal, das den Füllstand
konzentrierter Waschflüssigkeit
darin anzeigt. Das ECM 110' verarbeitet diese
Eingaben und gibt mittels Betriebsalgorithmen (siehe 7)
selektiv Betriebssignale aus. Das ECM 110' weist drei Kanäle von Ausgangsdaten auf, nämlich: ein
Signal zu dem Umleitventilsteuergerät 106', ein Signal zu der Mischpumpe 112' und ein Signal
zu der Füllstandskontrollleuchte 126.
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Bei
dieser schematischen Darstellung der zweiten bevorzugten Ausführungsform
steht das ECM 110' mit
dem Sensor 122' für zwei Füllstände in dem
Speicherbehälter 120 in
Verbindung und es besteht keine Notwendigkeit der ECM-Verbindung
mit der Wischanlage 124' (wie
in 2), da die Wischanlage Mischwaschflüssigkeit
aus dem Behälter
für Misch waschflüssigkeit
saugt, wobei keine Verbindung zwischen der Wischanlage 124'.
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Unter
Bezug nun auf 7 wird der Hauptalgorithmus 400 für das EMC 110' gezeigt. Das
Programm wird bei Block 402 initialisiert. Das Programm rückt zu Entscheidungsblock 404 vor,
wo angefragt wird, ob der Füllstand
der Waschflüssigkeit
in dem Behälter 128' für Mischwaschflüssigkeit
unter einen vorbestimmten Füllstand
gefallen ist. Lautet die Antwort auf die Frage Nein, dann rückt das
Programm zu Block 406 vor, wo das Programm eine vorbestimmte Zeitdauer
(zum Beispiel eine Minute lang, so dass ein Ein- und Ausschalten
der Leuchte wie vorstehend erläutert
verhindert wird) wartet, bevor es zu Block 404 zurückkehrt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Block 404 Ja lautet,
dann rückt
das Programm zu Block 408 vor. Bei Block 408 sendet
das ECM 110' ein
Signal zu dem Umleitventilaktor 106', der daraufhin das Umleitventil 104' so einstellt,
dass es Wasser zu der größeren Kammer 114A' der Mischpumpe 112' umleitet. Dann
rückt das
Programm zu Block 410 vor, wo die Mischpumpe 112' aktiviert wird.
Nun rückt
das Programm zu Entscheidungsblock 412 vor, wo angefragt
wird, ob die Mischwaschflüssigkeit über einem
vorbestimmten Füllstand
liegt. Wenn die Antwort auf die Frage Nein lautet, dann rückt das
Programm zu Block 414 vor und wartet einen vorbestimmten
Intervall (d. h. eine Minute) lang, bevor es zu Block 412 zurückkehrt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Block 412 Ja lautet,
dann rückt
das Programm zu Block 416 vor. Bei Block 416 wird
von dem ECM 110' ein
Signal zu dem Umleitventilaktor 106' gesendet, das das Schließen des
Umleitventils 104 veranlasst. Dann rückt das Programm zu Entscheidungsblock 418 vor,
wo angefragt wird, ob der Feuchtigkeitssensor 116' anzeigt, dass
die größere Kammer 114' der Mischpumpe 112' noch nass ist. Lautet
die Antwort auf die Frage Ja, dann läuft die Pumpe weiter, um Luft
durch die größere Mischkammer 114A' der Mischpumpe 112' zu saugen,
um die größere Kammer 114A' und ihre zugehörigen Schläuche zu
trocknen. Wenn die Antwort auf die Frage Ja lautet, dann rückt das
Programm zu Block 420 vor, wo das Programm das ECM 110' veranlasst, ein
Signal zum Abschalten der Mischpumpe 112' zu senden, und das Programm kehrt
zu Block 404 zurück.
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Es
versteht sich, dass das bei 4 beschriebene
Programm zum Implementieren des Waschflüssigkeitskonzentrat-Sensors 122' für zwei Füllstände von 6 genutzt
werden könnte.
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Für den Fachmann,
an den sich diese Erfindung richtet, kann die vorstehend beschriebene
bevorzugte Ausführungsform
einer Änderung
oder Abwandlung unterliegen. Eine solche Änderung oder Abwandlung kann
ohne Abweichen vom Schutzumfang der Erfindung, der nur durch den
Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
beschränkt
sein soll, vorgenommen werden.