DE102012104141A1

DE102012104141A1 - Verwendung eines Wasserstoffsensors zum Detektieren eines Wasserstoffspeichersystemdruckreglerausfalls

Info

Publication number: DE102012104141A1
Application number: DE102012104141A
Authority: DE
Inventors: Ralf Jaeger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US8621913B2; US20120305430A1; CN102810683A; CN102810683B

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG Ein Verfahren und ein System zum Verwenden eines existierenden Wasserstoffsensors für eine offene Umgebung zum Detektieren von einem Wasserstoff-Entweichen aus einer atmosphärischen Referenzöffnung eines Druckreglers. Das Verlängerungsrohr der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren Druckreglern in einem Wasserstoffspeichersystem wird an einem Wasserstoffsensor vorbei geführt, der bereits zum Überwachen der Luft rund um das Wasserstoffspeichersystem auf das Vorhandensein von Wasserstoff eingesetzt wird. In dieser Konfiguration kann der Wasserstoffsensor für eine offene Umgebung schnell und zuverlässig Wasserstoffgas detektieren, das aus der atmosphärischen Referenzöffnung von einem der Druckregler ausströmt, in dem Fall, dass ein Druckregler eine interne Leckage entwickelt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Detektieren von Wasserstoffgas, das von einem Druckregler entweicht, und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Detektieren eines Wasserstoffleckage von einem Druckregler in einer Wasserstoffspeichersystem für eine Brennstoffzelle, welche die atmosphärische Referenzöffnung des Druckreglers mit einem in einer offenen Umgebung existierenden Wasserstoffsensors verbindet, indem sowohl das atmosphärische Referenzdrucksignal für den Regler als auch ein Mittel zum direkten Detektieren jeder Wasserstoffgasleckage von dem Regler bereitgestellt wird.
2. Erörterung der relevanten Technik
Für Brennstoffzellenfahrzeuge wird ein schnelles Anwachsen der Popularität in der nahen Zukunft auf dem Automobilmarkt erwartet. Brennstoffzellenfahrzeuge bieten mehrere wünschenswerte Eigenschaften, wie wirksame verunreinigungsfreie Emissionen und ein Vermeiden einer Fahrzeugnutzung mit Erdölbrennstoffen. Eine Schlüsselkomponente der Brennstoffzellenfahrzeuge ist das Wasserstoffspeichersystem, welches den Wasserstoff, der als Brennstoff von den meisten Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt wird, speichert. Wasserstoffspeichersysteme bestehen typischerweise aus einem oder mehreren untereinander verbundenen Druckbehältern zum Speichern von gasförmigem Wasserstoff, zusammen mit einer Vielzahl von Ventilen, Messgeräten und Anschlussstücken, die für den Betrieb des Wasserstoffspeichersystems erforderlich sind. Ein Maximieren der Fahrzeugreichweite bei gleichzeitigem Anbringen innerhalb von Einbaubeschränkungen und Einhalten von behördlichen Bestimmungen ist ein Schlüsselgesichtspunkt in dem Entwurf von Wasserstoffspeichersystemen für Brennstoffzellenfahrzeuge.
Brennstoffzellen erfordern eine zuverlässige Wasserstoffgasquelle bei einem vorgeschriebenen Druck. Ein oder mehrere Druckregler werden zum Reduzieren des Wasserstoffgases von dem hohen Druck, bei dem es in den Behältern gespeichert wird, auf einen niedrigen vorgeschriebenen Druck, der für die Brennstoffzelle erforderlich ist, verwendet. Obgleich selten, ist es möglich, dass ein Druckregler eine Undichtigkeit entwickeln kann, welche dem Wasserstoffgas ermöglicht über einen unbeabsichtigten Weg in die Umgebung zu strömen.
Existierende Wasserstoffsensoren in dem Abgasstrom können nicht in der Lage sein, zuverlässig die Anwesenheit von unabsichtlichem Wasserstoff aufgrund der Verdünnung durch den Abgasstrom und anderer Ursachen zu detektieren. Es gibt einen Bedarf für ein zuverlässiges Mittel, um Wasserstoffgas zu detektieren, das von einem Druckregler in einem Wasserstoffspeichersystem entweichen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und ein System offenbart, um einen in offener Umgebung existierenden Wasserstoffsensor für ein Detektieren von Wasserstoff einzusetzen, der von einer atmosphärischen Referenzöffnung eines Druckreglers entweicht. Das atmosphärische Referenzöffnungs-Verlängerungsrohr eines oder mehrerer Druckregler in einem Wasserstoffspeichersystem wird vorbei an einem Wasserstoffsensor geleitet, der bereits zum Überwachen der Luft auf das Vorhandensein von Wasserstoff rund um das Wasserstoffspeichersystem verwendet wird. In dieser Konfiguration kann der Wasserstoffsensor in offener Umgebung schnell und zuverlässig Wasserstoffgas detektieren, das aus der atmosphärischen Referenzöffnung von einem der Druckregler ausströmt, in dem Fall, dass ein Druckregler eine interne Undichtigkeit entwickelt.
Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines typischen Wasserstoffspeichersystems für eine Brennstoffzelle;
2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Druckreglers, der die Hauptbetriebselemente zeigt, einschließlich der atmosphärischen Referenzöffnung;
3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Wasserstoffspeichersystems für eine Brennstoffzelle, welche die atmosphärischen Referenzöffnungen der Druckregler mit einem existierenden Wasserstoffsensor der offenen Umgebung verbindet; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verwenden eines Wasserstoffsensors in freier Umgebung, um Wasserstoff zu detektieren, der aus der atmosphärischen Referenzöffnung eines Druckreglers entweicht.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf den Gebrauch von Wasserstoffsensoren zum Detektieren eines Ausfalls eines Druckreglers eines Wasserstoffspeichersystems ist gerichtet ist, ist nur von exemplarischer Natur und es ist in keiner Weise vorgesehen, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu begrenzen. Zum Beispiel werden die offenbarten Verfahren und Systeme insbesondere für ein Wasserstoffspeichersystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug verwenden, können aber auch zum Detektieren einer Leckage von Wasserstoff oder jeden anderen Gases von Drucksensoren in irgendeinem Gasspeicher oder Gashandhabungssystem anwendbar sein.
Brennstoffzellen können zum Gebrauch für eine Vielfalt von Brennstoffen entwickelt sein, aber die Brennstoffzellen, die für die meisten automobilen Anwendungen entwickelt wurden, verwenden Wasserstoffgas als ein Brennstoff. Derartige Brennstoffzellen erfordern eine zuverlässige Quelle für Wasserstoffgas, das typischerweise durch ein Wasserstoffspeichersystem bereitgestellt wird.
1 ist ein schematisches Diagramm eines typischen Wasserstoffspeichersystems 100 für eine Brennstoffzelle 130. Druckbehälter 102 speichern Wasserstoffgas bei einem hohen Druck. Es können mehr oder weniger als die drei Druckbehälter 102 verwendet werden, die in dem Wasserstoffspeichersystem 100 gezeigt werden. Ein Drucksensor 104 misst den Druck in einer Füllleitung 106, die zum Füllen der Behälter 102 aus einer externen Versorgung (nicht gezeigt) verwendet wird. Schließventile 108 sind unmittelbar stromabwärts von jedem der Druckbehälter 102 angeordnet. Die Ausdrücke stromaufwärts und stromabwärts werden in der gesamten Offenbarung mit Bezug auf die Flussrichtung von den Druckbehältern 102 zu der Brennstoffzelle 130 und darüber hinaus verwendet. Ein Drucksensor 110 misst den Wasserstoffdruck zwischen den Schließventilen 108 und einem Druckregler 112. Der Druckregler 112 wird zum Reduzieren des Druckes des Wasserstoffgases von dem hohen Druck der Behälter 102 hinunter zu einem niedrigen Druck verwendet, der etwas näher an dem Druck ist, welcher für die Brennstoffzelle 130 erforderlich ist.
Ein Drucksensor 114 misst den Wasserstoffdruck stromabwärts von dem Regler 112 und stromaufwärts von einem Schließventil 116. Das Schließventil 116 kann geschlossen werden, um vollständig das Wasserstoffspeichersystem 100 von der Brennstoffzelle 130 zu isolieren. Ein zweiter Druckregler 118 wird verwendet, um den Wasserstoffgasdruck herunter zu dem relativ niedrigen Druck, der für die Brennstoffzelle 130 gefordert wird, zu reduzieren. Die Brennstoffversorgungsleitung 120 verbindet das Wasserstoffspeichersystem 100 mit der Brennstoffzelle 130. Die Druckregler 112 und 118 haben jeder eine atmosphärische Referenzöffnung, deren Funktion im Detail unten erläutert wird. Die atmosphärischen Referenzöffnungen (atmospheric reference ports, ARPs) der Druckregler 112 und 118 sind mit einer ARP-Leitung 122 verbunden, wie ebenfalls unten erläutert. Ein Steuergerät 124 überwacht Konditionen innerhalb und steuert den Betrieb des Wasserstoffspeichersystems 100. Zur Vereinfachung werden Details der Komponenten der Brennstoffzelle 130 weggelassen, wie vielfältige Filter, Absperrventile, Sicherheitsventile und andere Komponenten des Wasserstoffspeichersystems 100, die für diese Erörterung nicht relevant sind.
Abgas von der Brennstoffzelle 130 fließt durch die Abgasleitung 132 zu einem Diffusor 134. Ein Wasserstoffsensor 136 ist nahe der Abgasleitung zu der Diffusor-Verbindung angeordnet, wobei der Sensor 136 jede Überschusskonzentration von Wasserstoffgas in dem Abgas detektieren kann. Das Abgas der Brennstoffzelle 130 fließt aus dem Diffusor 134 in die Umgebung durch die Leitung 138. Ein Wasserstoffsensor 140 ist innerhalb oder nahe dem Wasserstoffspeichersystem 100, wie in einer Kabine, mit den Behältern 102, angeordnet. Der Wasserstoffsensor 140 ist nicht mit irgendeinem Pumpsystem verbunden, sondern ist vielmehr in der Lage Wasserstoffgas in der offenen Umgebung zu detektieren, wie es vorhanden sein könnte, wenn dort eine Undichtigkeit von einem der Behälter 102 oder irgendeinem der Anschlüsse oder Ventile in dem Wasserstoffspeichersystem 100 war.
Das Steuergerät 124 steht in Kommunikation mit den Drucksensoren 104, 110 und 114, den Schließventilen 108 und 116, den Druckreglern 112 und 118 und den Wasserstoffsensoren 136 und 140. In typischen Wasserstoffspeichersystementwürfen kann ein Wasserstoffsensor, wie der Wasserstoffsensor 140, eine Warnung anregen, wenn die Konzentration des Wasserstoffgases einen ersten Schwellwert, wie 2%, übersteigt, und kann einen Alarm auslösen, wenn die Konzentration des Wasserstoffgases einen zweiten Schwellwert, wie 4%, übersteigt. Das Steuergerät 124 kann programmiert sein, um die Schließventile 108 und 116 zu schließen und die Brennstoffzelle 130 im Falle eines Wasserstoffalarms entweder vom Sensor 136 oder vom Sensor 140 herunterzufahren. Das Steuergerät 124 kann auch andere Aktionen tätigen, wie ein Ausgeben einer Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs und/oder ein Aufzeichnen eines Diagnose-Problem-Codes (diagnostic trouble code, DTC), der aufzeigt, dass eine ungewöhnlich hohe Wasserstoffkonzentration detektiert wurde.
In dem Wasserstoffspeichersystem 100 ist die ARP-Leitung 122 mit der Abgasleitung 132 nahe dem Diffusor 134 verbunden. Die ARP-Leitung 122 ist ein einfaches Verlängerungsrohr, das Umgebungs- oder atmosphärischen Druck an die atmosphärischen Referenzöffnungen der Regler 112 und 118 anlegt, wie es von dem Fachmann der Technik verstanden wird und wie es unten im Detail erörtert wird. Wenn jedoch der Druckregler 112 oder 118 eine interne Undichtigkeit entwickelt, kann reines Wasserstoffgas durch die ARP-Leitung 122 fließen.
2 ist eine vereinfachte Darstellung des Druckreglers 112, der in 1 gezeigt wird. Der Druckregler 112 umfasst einen unteren Gehäusebereich 150 und einen oberen Gehäusebereich 152, die durch eine Membran 154 im Inneren getrennt sind. Der untere Gehäusebereich 150 schließt eine Hochdruckkammer 156 ein, die Wasserstoffgas aus einer Leitung 158 empfängt, wobei das Gas in der Leitung 158 auf einem relativ hohen Druck ist, was durch den Drucksensor 110 angezeigt wird. Der untere Gehäusebereich 150 umfasst auch eine Niederdruckkammer 160, die von der Hochdruckkammer 156 durch ein bewegliches Ventil 162 getrennt ist. Ein Einstellhandgriff 164 wird zum Einstellen des Druckes in der Niederdruckkammer 160 verwendet. Wenn der Einstellhandgriff 164 gedreht wird und weiter in den oberen Gehäusebereich 152 hineingedreht wird, übt eine Feder 166 eine größere Kraft auf dem oberen Ende des beweglichen Ventils 162 aus, so dass das Ventil 162 zu einem weiteren Öffnen gezwungen wird und ein höherer Druck in der Niederdruckkammer 160 ermöglicht wird. Der Druck auf die Membran 154 wirkt der Kraft auf die Feder 166 entgegen, so dass ein Gleichgewicht erreicht wird und der Druck in der Niederdruckkammer 160 auf der Position des Einstellhandgriffs 164 basiert. Das Gas strömt aus der Niederdruckkammer 160 des Druckreglers 112 in die Leitung 168, wobei das Gas in der Leitung 168 auf einem niedrigeren Druck ist als in dem Einlass der Leitung 158, wie es durch den Drucksensor 114 angezeigt wird.
Die Membran 154 muss in der Lage sein, nur auf die Last durch die Feder 166 und den Druck der Niederdruckkammer 160 zu reagieren. Somit ist es wichtig, dass der obere Gehäusebereich 152 selbst nicht als eine Kammer wirkt, welche druckaufbauend und druckbelastend bei Bewegung der Membran 154 wirkt. Um den Druck auf der oberen Seite der Membran auf einem relativ konstanten Pegel zu halten, unabhängig von der Bewegung der Membran 154 ist es notwendig, den oberen Gehäusebereich zur Atmosphäre hin zu belüften. Diese Belüftung wird über die atmosphärische Referenzöffnung 170 erreicht. Wie vorhergehend in der Erörterung der 1 beschrieben, ist die Referenzöffnung 170 mit der ARP-Leitung 122 verbunden, welche in der Lage sein muss, Luft auf ungefähr atmosphärischen Druck zu atmen.
Druckregler, wie der Druckregler 112, sind in der Technik bekannt und sind erfolgreich über viele Jahre eingesetzt worden. Jedoch ist es auch bekannt, dass vielfältige interne Ausfallzustände für den Druckregler 112 und ähnliche Entwürfe existieren, die dem Wasserstoff ermöglichen könnten, aus der atmosphärischen Referenzöffnung 170 auszufließen. Ein derartiger Ausfallzustand ist ein Riss in der Membran 154. Ein anderer derartiger Ausfallzustand ist eine Undichtigkeit in einer Dichtung (nicht gezeigt); die rund um den Umfang der Membran 154 angeordnet ist. Noch ein anderer derartiger Ausfall wird in einer unterschiedlichen Art des Druckreglers möglich, in dem es ein kolbenartiges Teil (nicht in 2 gezeigt) gibt, das einen O-Ring zum Abdichten gegenüber dem oberen Gehäusebereich 152 verwendet. In jedem dieser Ausfallzustandsszenarien würde Wasserstoffgas vorbei an der Membran 154 in den oberen Gehäusebereich 152 entweichen. Das das entweichende Wasserstoffgas in den oberen Gehäusebereich 152 per Definition oberhalb des Atmosphärendruckes liegen würde, wird das entweichende Gas aus der atmosphärischen Referenzöffnung 170 durch die ARP-Leitung 122 ausströmen.
Obgleich eine Wasserstoffleckage durch eine atmosphärische Referenzöffnung eines Druckreglers eine seltene Erscheinung ist, ist es dennoch wünschenswert in der Lage zu sein, zuverlässig den entweichenden Wasserstoff aus einer Anzahl von Gründen zu detektieren. Erstens ist ein undichter Druckregler normalerweise nicht in der Lage, genau seinen gesetzten Druck zu halten. Zweitens bedeutet entweichender Wasserstoff einen Verlust von Brennstoff, was den Fahrer Geld kostet und die Reichweite des Fahrzeugs verkürzt. Und drittens entweicht das Wasserstoffgas in die Umgebung, wo es lokal zu einer Konzentration ansteigen könnte, was eine nicht wünschenswerte Situation ist.
In dem Wasserstoffspeichersystem 100 würde Wasserstoffgas von Druckreglern 112 und/oder 118 durch die ARP-Leitung 122 zu der Abgasleitung 132 strömen. Selbst wenn der Wasserstoffsensor 136 sehr nahe an dem Einlass für die ARP-Leitung 122 angeordnet ist, kann der Sensor 136 nicht eine unnormale hohe Konzentration von Wasserstoff detektieren, aufgrund der Verdünnung durch den Abgasstrom. Es ist deshalb vorteilhaft, einen Wasserstoffsensor zu verwenden, der besser für das Detektieren geeignet ist, selbst wenn ein geringer Fluss von Wasserstoffgas durch die ARP-Leitung 122 auftritt, insbesondere wenn ein derartiger Sensor bereits zur Verfügung steht, der für diese Aufgabe umfunktioniert werden kann.
3 ist ein schematisches Diagramm eines verbesserten Wasserstoffspeichersystems 200, das in der Lage ist, zuverlässiger eine Wasserstoffgasleckage von dem Druckregler 112 oder 118 zu detektieren. In dem Wasserstoffspeichersystem 200 ist die ARP-Leitung 122 nicht mit der Abgasleitung 132 wie in dem Wasserstoffspeichersystem 100 verbunden. Vielmehr ist die ARP-Leitung 122 zu einem begrenzten, in der Nähe liegenden Wasserstoffsensor 140 geführt, der andererseits die Luft in der Nachbarschaft der Speicherbehälter 102 überwacht. Der Wasserstoffsensor 140 ist nicht in einer druckaufbauenden Umgebung angeordnet und ist nicht mit irgendwelchen Rohren, Leitungen oder Anschlüssen verbunden. Somit kann die ARP-Leitung 122 den atmosphärischen Referenzdruck, der für die atmosphärische Referenzöffnung 170 benötigt wird, bereitstellen und der Sensor 140 ist idealerweise angeordnet, um einen Fluss von Wasserstoffgas aus der ARP-Leitung 122 zu detektieren, weil dort kein anderer großvolumiger Strom ihn verdünnt.
Die exakte Position des offenen Endes der ARP-Leitung 122 relativ zu dem Wasserstoffsensor 140 kann auf Verpackungs- und Ausführungsbetrachtungen basierend etabliert werden. In einer Ausführungsform wird das offene Ende der ARP-Leitung 122 auf den Wasserstoffsensor 140 gerichtet und der Wasserstoffsensor 140 wird innerhalb von 15 mm von dem offenen Ende der ARP-Leitung 122 liegen. Andere Anordnungen sind möglich, solange der Wasserstoffsensor 140 zuverlässig Wasserstoffgas, das von den Druckreglern 112 und/oder 118 über die ARP-Leitung 122 fließt, detektiert.
Für den Wasserstoffsensor 140 ist es möglich, zwischen einer Wasserstoffleckage von den Behältern 102 oder den benachbarten Anschlüssen und einer Wasserstoffleckage von den Druckreglern 112 und/oder 118 durch die ARP-Leitung 122 zu unterscheiden. Zum Beispiel kann die Anstiegsrate der Konzentration ein guter Indikator für die Quelle des Wasserstoffs sein, wobei ein langsames Ansteigen der Konzentrationsrate ein umgebendes Wasserstoffgas anzeigt (das von den Behältern 102 oder den Anschlüssen zum Beispiel entweicht) und vorbei an dem Wasserstoffsensor 140 wandert, und eine schnelles Ansteigen der Konzentrationsrate wird für ein Wasserstoffgas, das aus der ARP-Leitung 122 strömt kennzeichnend sein. Das Wasserstoffspeichersystem kann auch einen zweiten Wasserstoffsensor für die freie Umgebung (nicht gezeigt) einschließen, der entfernt von dem offenen Ende der ARP-Leitung 122 angeordnet ist, so dass der Unterschied zwischen den Anzeigen der zwei Wasserstoffsensoren für die offenen Umgebung verwendet werden kann, um die Quelle des Wasserstoffgases zu bestimmen.
In jedem Fall kann sowohl die absolute Konzentration des Wasserstoffgases als auch die Steigerungsrate der Konzentration verwendet werden, um zu bestimmen, welche Aktion durch das Steuergerät 124 in dem Wasserstoffspeichersystem 200 vorzunehmen ist. Derartige Aktionen können ein Berichten eines Diagnose-Problem-Codes (diagnostic trouble code, DTC) beinhalten, ein Ausgeben eines hörbaren oder visuellen Warnsignal an den Fahrer, ein Auslösen bestimmter Gegenmaßnahmen und/oder ein Abschalten des Wasserstoffspeichersystems 200 und der Brennstoffzelle 130 über die Schließventile 108 und 116.
4 ist ein Flussdiagramm 300 eines Verfahrens zum Detektieren einer Wasserstoffleckage von einem Druckregler unter Verwendung eines existierenden Wasserstoffsensors in freier Umgebung. In der Box 302 wird eine atmosphärische Referenzöffnung von einem oder mehreren Druckreglern, wie den Druckreglern 112 und 118, über ein Rohr oder einen Schlauch an einen Wasserstoffsensor in einer offenen Umgebung, wie den Sensor 140, geführt. In der Box 304 wird der Wasserstoffsensor 120 auf eine steigende Konzentration des Wasserstoffgases überwacht. In der Entscheidungsraute 306 wird das Verfahren auf ein Überwachen in der Box 304 zurückgekoppelt, wenn es keine wirksame Konzentration von Wasserstoff gibt. Wenn eine wirksame Konzentration von Wasserstoff detektiert wird, wird von der Entscheidungsraute 306 der Prozess mit der Box 308 fortgesetzt. In der Box 308 werden die Parameter geprüft, um eine wahrscheinliche Quelle des Wasserstoffgases zu bestimmen. Wenn zum Beispiel die Rate des Anstiegs der Konzentration ein Zeichen dafür ist, ob der Wasserstoff in der freien Umgebung in der Nähe des Wasserstoffsensors 140 vorhanden ist oder ob der Wasserstoff von den Druckreglern 112 und/oder 118 kommt. In der Box 310 werden geeignete Maßnahmen vorgenommen, die auf der Konzentration und der wahrscheinlichen Quelle des Wasserstoffgases basieren. Wie vorher erörtert, können die Aktionen eine Ausgabe eines Fahreralarms, ein Veranlassen von Gegenmaßnahmen und ein Abschalten des Wasserstoffspeichersystems 200 und der Brennstoffzelle 130 umfassen.
Wenn der Wasserstoffsensoranschluss für die freie Umgebung wie oben beschrieben verwendet wird, ist es möglich, schnell und zuverlässig eine interne Wasserstoffleckage von einem Druckregler in einem Wasserstoffspeichersystem zu detektieren, somit wird ermöglicht, eine geeignete Maßnahme zu ergreifen. Das kann ohne Erhöhen der Kosten des Wasserstoffspeichersystems durch Verwenden eines existierenden Wasserstoffsensors für die freie Umgebung erfolgen.
Die vorhergehende Erörterung offenbart und beschreibt nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Ein Fachmann der Technik wird bereits von dieser Erörterung und von den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass unterschiedliche Änderungen, Modifikationen und Variationen darin durchgeführt werden können, ohne sich von dem Geist und dem Rahmen der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.

Claims

Ein Gasspeichersystem aufweisend: – einen oder mehrere Speicherbehälter, die ein Gas bei einem erhöhten Druck enthalten; – einen oder mehrere Druckregler zum Reduzieren des Druckes des Gases von dem erhöhten Druck auf einen niedrigeren Druck, bei dem das Gas von einer stromabwärts angeordneten Einrichtung verwendet wird; – einen ersten Gassensor zum Detektieren einer erhöhten Konzentration des Gases in der Luftatmosphäre nahe den Speicherbehältern; – ein Verlängerungsrohr mit einem ersten Ende, das mit einer atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Druckregler verbunden ist und mit einem zweiten Ende offen zu der Atmosphärenluft nahe genug zu dem ersten Gassensor ist, so dass der erste Gassensor jedes Gas, das aus dem Verlängerungsrohr ausströmt, detektieren kann; und – ein Steuergerät zum Überwachen der Konditionen in dem Gasspeichersystem und zum Steuern des Betriebs des Gasspeichersystems, wobei das Steuergerät in elektronischer Kommunikation mit dem ersten Gassensor steht und konfiguriert ist, um eine Aktion zu ergreifen, wenn der erste Gassensor eine erhöhte Konzentration des Gases detektiert.
Gasspeichersystem nach Anspruch 1, wobei die Aktion eine oder mehrere von einem Ausgeben einer Warnung, einem Initiieren von Gegenmaßnahmen und einem Abschalten des Gasspeichersystems einschließt.
Gasspeichersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, um zwischen Gas, das in der atmosphärischen Luft nahe dem Speicherbehältern, und Gas, das aus der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Regler entweicht, zu unterscheiden.
Gasspeichersystem nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät eine Rate des Ansteigens der Gaskonzentration verwendet, um zwischen dem Gas, das in der atmosphärischen Luft nahe den Speicherbehältern vorhanden ist, und dem Gas, das aus der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Druckregler entweicht, zu unterscheiden.
Gasspeichersystem nach Anspruch 4, wobei die Aktion ein Speichern eines Diagnose-Problem-Codes (DTC) in dem Steuergerät einschließt, der anzeigt, ob das Gas in der Atmosphärenluft nahe den Speicherbehältern vorhanden war oder ob das Gas von der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Druckregler entwichen ist.
Gasspeichersystem nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend einen zweiten Gassensor zum Detektieren einer erhöhten Konzentration von Gas in der atmosphärischen Luft nahe den Speichertanks, wobei der zweite Gassensor nicht nahe genug an dem zweiten Ende des Verlängerungsrohres angeordnet ist, um irgendein Gas, das aus dem Verlängerungsrohr fließt, zu detektieren.
Gasspeichersystem nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät eine Differenz zwischen den Gaskonzentrationen an dem ersten und an dem zweiten Ende der Gassensoren verwendet, um zwischen dem Gas, das in der atmosphärischen Luft nahe den Speicherbehältern vorhanden ist, und dem Gas, das von der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Druckregler entweicht, zu unterscheiden.
Gasspeichersystem nach Anspruch 7, wobei die Aktion ein Speichern eines Diagnose-Problem-Codes (DTC) in dem Steuergerät einschließt, der anzeigt, ob das Gas in der atmosphärischen Luft nahe den Speicherbehältern vorhanden war oder ob das Gas von der atmosphärischen Referenzöffnung von einem oder mehreren der Druckregler entwichen ist.
Gasspeichersystem nach Anspruch 1, wobei das Gasspeichersystem ein Wasserstoffspeichersystem ist und die stromabwärts angeordnete Einrichtung eine Brennstoffzelle ist.
Gasspeichersystem nach Anspruch 9, wobei das Wasserstoffspeichersystem und die Brennstoffzelle für ein Fahrzeug verwendet werden.