DE102014108172A1

DE102014108172A1 - Steuerung für ein wasserablassventil einer brennstoffzelle mit fahrzeugneigungskompensation

Info

Publication number: DE102014108172A1
Application number: DE201410108172
Authority: DE
Inventors: Derek S. Kilmer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: CN104241668A; US9472818B2; CN104241668B; US20140370413A1; DE102014108172B4

Abstract

Es sind ein System sowie Verfahren zum Beseitigen von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten aus einem Brennstoffzellensystem bei einer Vielzahl von Fahrzeug-Neigungsorientierungen offenbart. Bei gewissen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Regulieren eines Sumpfsystems in einem Fahrzeug ein Empfangen von Orientierungsinformation von einem oder mehreren Orientierungssensoren, die dem Fahrzeug und/oder dem Sumpfsystem zugeordnet sind, aufweisen. Auf Grundlage der Orientierungsinformation kann ein eingestelltes Füllniveau des Sumpfsystems ermittelt werden (z. B. unter Verwendung einer Nachschlagetabelle oder dergleichen). Ein Ablassventil des Sumpfsystems kann selektiv betätigt werden, um ein Niveau von Flüssigkeit in dem Sumpfsystem bei oder unterhalb des eingestellten Niveaus zu regulieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Brennstoffzellensysteme. Genauer, jedoch nicht ausschließlich, betrifft diese Offenbarung Systeme und Verfahren zum Sammeln von Wasser von einem in einem Fahrzeug enthaltenen Brennstoffzellensystem.
HINTERGRUND
Personenfahrzeuge können Brennstoffzellen-(”FC”)-Systeme aufweisen, um bestimmte Merkmale von elektrischen Systemen und Antriebsstrangsystemen eines Fahrzeugs mit Leistung zu beaufschlagen. Zum Beispiel kann ein FC-System in einem Fahrzeug verwendet werden, um Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs direkt (zum Beispiel elektrische Antriebsmotoren und dergleichen) und/oder über ein Zwischenbatteriesystem zu betreiben. Eine FC kann eine einzelne Zelle umfassen oder kann alternativ mehrere Zellen umfassen, die in einer Stapelkonfiguration angeordnet sind.
Unter bestimmten Umständen können Wasser und/oder andere Flüssigkeiten als Folge des Betriebs eines FC-Systems erzeugt werden. Beispielsweise kann Wasser als ein Nebenprodukt einer chemischen Reaktion in einem Reaktor eines FC-Systems erzeugt werden. Die Anwesenheit von flüssigem Wasser in gewissen Komponenten in einem FC-System kann jedoch möglicherweise nachteilige Wirkungen auf die Leistungsfähigkeit des FC-Systems haben. Zum Beispiel kann die Anwesenheit von flüssigem Wasser in einem den FC-Reaktor beliefernden Strom (z. B. einem Gasstrom) negative Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des FC-Reaktors haben.
ZUSAMMENFASSUNG
Es sind Systeme und Verfahren zum Entfernen von Wasser von einem FC-System bei einer Vielzahl von Fahrzeug-Neigungsorientierungen vorgesehen. Bei gewissen Ausführungsformen kann Wasser von einem FC-System unter Verwendung eines Abscheider- und Sumpfsystems entfernt werden. Der Sumpf kann derart konfiguriert sein, Wasser von einer oder mehreren Stellen in dem FC-System zu sammeln. Ein selektiv betätigtes Ablassventil kann das Wasser von dem Sumpf zur Entfernung und/oder Speicherung entfernen (z. B. in einem Reservoir oder dergleichen zur Wiederverwendung in dem Fahrzeug und/oder dem FC-System). Das Ablassventil kann derart konfiguriert sein, ein Füllniveau und/oder ein Füllvolumen in dem Sumpf auf Grundlage einer Neigungsorientierung des Fahrzeugs zu regulieren. Beispielsweise kann auf ebenem Boden das Füllniveau in dem Sumpf auf ein erstes Niveau reguliert werden, während in einer geneigten Orientierung das Füllniveau auf ein zweites Niveau reguliert werden kann, das von dem ersten Niveau verschieden ist. Ein Regulieren des Füll- und/oder Volumenniveaus in dem Sumpf auf Grundlage einer Fahrzeugorientierung kann das Problem, dass Wasser und/oder andere Flüssigkeiten, die in dem Sumpf gespeichert sind, von dem FC-System entweichen und wieder eintreten, mindern.
Bei gewissen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Regulieren eines Sumpfsystems in ein Fahrzeug umfassen, dass Orientierungsinformation von einem oder mehreren Orientierungssensoren, die dem Fahrzeug und/oder dem Sumpfsystem zugeordnet sind, empfangen wird. Auf Grundlage der Orientierungsinformation kann ein eingestelltes Füllniveau des Sumpfsystems ermittelt werden (z. B. unter Verwendung einer Nachschlagetabelle oder dergleichen). Ein Ablassventil des Sumpfsystems kann selektiv betätigt werden, um ein Niveau von Flüssigkeit in dem Sumpfsystem auf oder unter das eingestellte Niveau zu regulieren.
Bei weiteren Ausführungsformen kann ein System ein FC-System und einen Sumpf aufweisen, der mit der FC gekoppelt und derart konfiguriert ist, Flüssigkeit (z. B. Wasser oder dergleichen) von dem FC-System zu sammeln. Das Sumpfsystem kann ein Ablassventil umfassen, das derart konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem Sumpfsystem zu entfernen, wenn es betätigt ist. Ein FC-Steuersystem und/oder anderes geeignetes System kann derart konfiguriert sein, ein Füllniveau in dem Sumpfsystem auf Grundlage von Orientierungsinformation zu regulieren, die von einem oder mehreren Orientierungssensoren empfangen wird, indem das Ablassventil selektiv betätigt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nicht beschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Offenbarung sind beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren enthalten, in welchen:
1 ein Beispiel eines Systems zum Sammeln von Wasser von einem FC-System in einem Fahrzeug gemäß hier offenbarten Ausführungsformen zeigt.
2A einen beispielhaften Sumpf bei einer Niveauorientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen zeigt.
2B einen beispielhaften Sumpf bei einer geneigten Orientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen zeigt.
2C einen beispielhaften Sumpf bei einer anderen geneigten Orientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen zeigt.
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Sammeln von Wasser von einem FC-System gemäß hier offenbarten Ausführungsformen zeigt.
4 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Computersystems zeigt, das bei der Implementierung gewisser Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren verwendet werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist eine detaillierte Beschreibung von Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nachfolgend vorgesehen. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, sei zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf irgendeine Ausführungsform beschränkt ist, sondern stattdessen zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente enthält. Zusätzlich können, während zahlreiche spezifische Details in der folgenden Beschreibung dargestellt sind, um ein vollständiges Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, einige Ausführungsformen ohne einige oder alle dieser Details ausgeführt werden. Überdies ist zu Zwecken der Klarheit bestimmtes technisches Material, das in der Technik bekannt ist, nicht detailliert beschrieben worden, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
Die Ausführungsformen der Offenbarung werden am besten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, wie allgemein in den Figuren hier beschrieben und veranschaulicht ist, können in einer breiten Vielzahl verschiedener Konfigurationen angeordnet und ausgelegt sein.
Somit ist die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der Offenbarung, wie beansprucht ist, zu beschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen der Offenbarung. Zusätzlich müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer spezifischen Reihenfolge oder sogar sequentiell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anderweitig festgelegt ist.
Ausführungsformen der Systeme und Verfahren, die hier offenbart sind, können einen effizienten Betrieb eines Sumpfsystems bei einer Vielzahl von Fahrzeug-Neigungsorientierungen ermöglichen. Bei gewissen Ausführungsformen können Wasser oder andere Flüssigkeiten von einem FC-System, das in einem Fahrzeug enthalten ist, unter Verwendung eines Sumpfs entfernt werden. Ein selektiv betätigtes Ablassventil kann das Wasser von dem Sumpf zur Entfernung und/oder Speicherung beseitigen. Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann das Ablassventil auf eine Weise betätigt werden, die ein Füllniveau und/oder ein Füllvolumen in dem Sumpf aufgrund einer Orientierung des Fahrzeugs reguliert. Ein Regulieren des Füll- und/oder Volumenniveaus in dem Sumpf auf Grundlage der Fahrzeugorientierung kann unter anderem die Wahrscheinlichkeit mindern, dass Wasser und/oder andere Flüssigkeiten, die in dem Sumpf gespeichert sind, aus dem Sumpf entweichen und in das FC-System wieder eintreten.
1 zeigt ein Beispiel eines Systems zum Messen von Betriebsparametern eines FC-Systems 102 in einem Fahrzeug 100 gemäß hier offenbarter Ausführungsformen. Das Fahrzeug 100 kann ein Kraftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug und/oder irgendein anderer Typ von Fahrzeug sein und kann irgendeinen geeigneten Typ von Antriebsstrang aufweisen, der zur Integration der hier offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. Wie gezeigt ist, kann das Fahrzeug 100 ein FC-System 102 aufweisen, das derart konfiguriert ist, elektrische Leistung für bestimmte Komponenten des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Beispielsweise kann das FC-System 102 so konfiguriert sein, Leistung für Komponenten 104 eines elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Das FC-System 102 kann eine einzelne Zelle oder mehrere Zellen, die in einer Stapelkonfiguration angeordnet sind, aufweisen.
Wie gezeigt ist, kann das FC-System 102 derart konfiguriert sein, Leistung direkt an Komponenten 104 des elektrischen Antriebsstrangs zu liefern. Bei gewissen Ausführungsformen kann das FC-System 102 konfiguriert sein, um Leistung für Komponenten 104 eines elektrischen Antriebsstrangs über ein Zwischenbatteriesystem (nicht gezeigt) bereitzustellen. Bei weiteren Ausführungsformen kann das FC-System 102 derart konfiguriert sein, Leistung an ein oder mehrere andere Batteriesysteme (nicht gezeigt) zu liefern, einschließlich Niederspannungsbatteriesystemen (z. B. Bleisäure-12V-Kraftfahrzeugbatterien), die elektrische Energie an eine Vielzahl von Systemen des Fahrzeugs 100 liefern, einschließlich beispielsweise Fahrzeuganlassersystemen (z. B. einen Anlassermotor), Beleuchtungssystemen, Audiosystemen und/oder dergleichen.
Das FC-System 102 kann kommunikativ mit einem zugeordneten FC-Steuersystem 108 gekoppelt sein. Das FC-Steuersystem 108 kann derart konfiguriert sein, gewisse Betriebsabläufe des FC-Systems 102 und/oder anderer zugeordneter Systeme zu überwachen und zu steuern. Zum Beispiel kann das FC-Steuersystem 108 derart konfiguriert, um elektrische Leistungsniveaus und andere Betriebsabläufe des FC-Systems 102 zu überwachen und zu steuern. Bei gewissen Ausführungsformen kann das FC-Steuersystem 108 dazu verwendet werden, zumindest teilweise die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu implementieren. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein internes Fahrzeug-Computersystem (nicht gezeigt) und/oder jedes andere geeignete Computersystem derart konfiguriert sein, um gewisse Betriebsabläufe des FC-Systems 102 zu überwachen und zu steuern und/oder zumindest teilweise die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu implementieren.
Das FC-System 102 kann einem oder mehreren Sumpfsystemen 106 zugeordnet sein, die derart konfiguriert sind, Wasser und/oder andere Flüssigkeiten von einer oder mehreren Stellen in dem FC-System 102 zu sammeln. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Sumpfsysteme 106 derart konfiguriert sein, Wasser und/oder andere Flüssigkeiten von einer oder mehreren Verteilerstellen des FC-Systems 102 zu sammeln. Bei einigen Ausführungsformen kann das Sumpfsystem 106 derart konfiguriert sein, Wasser zu sammeln, das als ein Nebenprodukt einer chemischen Reaktion in einem Reaktor des FC-Systems 102 erzeugt wird. Das Sumpfsystem 106 kann ein selektiv betätigtes Ablassventil aufweisen, das derart konfiguriert ist, Wasser und/oder andere Flüssigkeiten von dem Sumpfsystem 106 zur Beseitigung und/oder Speicherung (z. B. in einem Reservoir oder dergleichen zur Wiederverwendung in dem Fahrzeug und/oder dem FC-System 102) zu entfernen. Bei gewissen Ausführungsformen kann das Sumpfsystem 106 kommunikativ mit dem FC-Steuersystem 108 und/oder irgendeinem anderen geeigneten System gekoppelt sein, das derart konfiguriert ist, Betriebsabläufe des Sumpfsystems 106 und/oder des selektiv betätigten Ablassventils zu steuern.
Ein oder mehrere Fahrzeugorientierungssensoren 110 können kommunikativ mit dem FC-Steuersystem 108 und/oder dem Sumpfsystem 106 (z. B. über einen Controller-Area-Network-(”CAN”)-Bus oder dergleichen) gekoppelt sein. Wie nachfolgend detaillierter diskutiert ist, kann Information, die durch den einen oder die mehreren Fahrzeugorientierungssensoren 110 bereitgestellt wird, von dem FC-Steuersystem 108 und/oder dem Sumpfsystem 106 verwendet werden, um neben anderen Betriebsabläufen ein Füllniveau und/oder ein Füllvolumen des Sumpfsystems 106 durch Betätigung des Ablassventils zu regulieren.
Fahrzeugorientierungssensoren 110 können eine Vielzahl von Information bezüglich einer Orientierung des Fahrzeugs 100 bereitstellen. Beispielsweise können die Fahrzeugorientierungssensoren 110 einen oder mehrere Fahrzeugnicksensoren umfassen, die derart konfiguriert sind, einen relativen Nickwinkel des Fahrzeugs zu messen, und/oder einen oder mehrere Fahrzeugwanksensoren umfassen, die derart konfiguriert sind, eine relativen Wankwinkel des Fahrzeugs zu messen. Bei gewissen Ausführungsformen können die Fahrzeugorientierungssensoren 110 einen oder mehrere analoge und/oder digitale Niveausensoren aufweisen. Information bezüglich des Nickens und/oder Wankens des Fahrzeugs 100 (z. B. relative Neigungswinkel oder dergleichen) können durch die Fahrzeugorientierungssensoren 110 an das FC-Steuersystem 108 und/oder das Sumpfsystem 106 geliefert werden. Bei weiteren Ausführungsformen können die Fahrzeugorientierungssensoren 110 einen oder mehrere Beschleunigungssensoren aufweisen, die derart konfiguriert sind, Fahrzeugorientierungsinformation bereitzustellen (z. B. Nickrate, Wankrate und/oder Sensoren für die Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, die als Teil eines Fahrzeugstabilitätssteuersystems enthalten sind). Fahrzeugorientierungsinformation, die durch Fahrzeugorientierungssensoren 110 bereitgestellt wird, kann Information bezüglich einer statischen Orientierung eines Fahrzeugs und/oder einer Orientierung oder Änderung der Orientierung, die einer dynamischen Fahrzeugbewegung zugeordnet ist, aufweisen.
Bei noch weiteren Ausführungsformen kann eine Fahrzeugorientierungsinformation auf Grundlage von Information erzeugt werden, die durch eine oder mehrere Getriebe- und/oder andere Antriebsstrangkomponenten und/oder Steuersysteme, die in dem Fahrzeug 100 enthalten sind, bereitgestellt wird. Beispielsweise können Fahrzeuggetriebesteuerungen eine Differenz zwischen einem erwarteten Leistungsniveau und einem tatsächlichen Leistungsniveau des Fahrzeugantriebsstrangs 104 bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und einer bestimmten Gangwahl identifizieren. Auf Grundlage dieser Differenz können die Getriebesteuerungen ermitteln, ob sich das Fahrzeug 100 eine Steigung aufwärts und/oder abwärts bewegt. Derartige Orientierungsinformation kann an das FC-Steuersystem 108 und/oder das Sumpfsystem 106 zur Verwendung beim Management ihres Betriebs gemäß hier offenbarten Ausführungsformen geliefert werden.
Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen können das FC-Steuersystem 108 und/oder das Sumpfsystem 106 ein Ablassventil betätigen, das in dem Sumpfsystem 106 enthalten ist, um ein Füllniveau und/oder ein Füllvolumen des Sumpfsystems 106 auf Grundlage empfangener Fahrzeugorientierungsinformation zu regulieren. Beispielsweise kann, wie nachfolgend mit Bezug auf die 2A–2C diskutiert ist, bei einer Niveauorientierung (z. B. flacher Boden) ein Füll- und/oder Füllvolumenniveau des Sumpfsystems 106 auf ein Vorgabeniveau reguliert werden, während in einer geneigten Orientierung das Füll- und/oder Füllvolumenniveau in dem Sumpf 106 auf einem eingestellten Niveau reguliert werden kann, das sich von dem Vorgabeniveau unterscheidet. Ein Regulieren des Füll- und/oder Volumenniveaus in dem Sumpfsystem 106 auf Grundlage von Fahrzeugorientierung kann die Wahrscheinlichkeit mindern, dass Wasser und/oder andere Flüssigkeiten, die in dem Sumpfsystem gespeichert sind, an einer oder mehreren Stellen des FC-Systems 102 entweichen und wieder eintreten.
2A zeigt einen beispielhaften Sumpf 106 bei einer Niveauorientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Sumpf 106 so konfiguriert sein, dass er Wasser und/oder andere Flüssigkeiten von einer oder mehreren Stellen in einem FC-System sammelt. Wie gezeigt ist, kann der Sumpf 106 ein Ablassventil 200 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Ablassventil 200 auf Grundlage von Steuersignalen, die von einem FC-Steuersystem und/oder irgendeinem anderen geeigneten System erzeugt werden, selektiv betätigt werden.
Der Sumpf 106 kann auf eine Vielzahl von Wegen konfiguriert sein. Beispielsweise kann das Ablassventil 200 in einem unteren Abschnitt des Sumpfes 106 angeordnet sein. Bei gewissen Ausführungsformen kann eine Positionierung des Ablassventils 200 in einem unteren Abschnitt des Sumpfs 106 ein Leeren von Flüssigkeiten unterstützen, die von dem Sumpf 106 während Ablassereignissen gesammelt wurden (z. B. wenn das Ablassventil 200 geöffnet ist). Es können eine oder mehrere Ablenkeinrichtungen 202, die in dem Sumpf 106 enthalten sind, so konfiguriert sein, Wasser und/oder andere Flüssigkeiten in den Sumpf einzulassen, während die Wahrscheinlichkeit, das Wasser und/oder andere Flüssigkeiten in das FC-System wiedereintreten, minimiert ist. Bei gewissen Ausführungsformen kann der Sumpf 106 eine oder mehrere schräggestellte Seiten und/oder Ablenkeinrichtungen aufweisen, die so konfiguriert sind, um zu ermöglichen, dass sich Flüssigkeiten in dem Sumpf 106 nahe dem Ablassventil 200 sammeln. Es sei angemerkt, dass Ausführungsformen der Systeme und Verfahren, wie hier offenbart ist, in einer Vielzahl von Sumpfkonstruktionen und -konfigurationen implementiert sein können, einschließlich Sumpfkonfigurationen, die Elemente aufweisen, die verschieden von den Elementen sind, die in dem gezeigten Sumpf 106 enthalten sind.
Im geöffneten Zustand kann das Ablassventil 200 ermöglichen, dass Flüssigkeiten, die sich in dem Sumpf 106 gesammelt haben, in ein Speicherreservoir (z. B. zur Wiederverwendung in dem Fahrzeug und/oder dem FC-System) und/oder einen Kanal zur Beseitigung ablaufen. Bei gewissen Ausführungsformen können das Ablassventil 200 und/oder ein oder mehrere Systeme, die seinen Betrieb steuern (z. B. ein FC-Steuersystem oder dergleichen) eine Menge an Flüssigkeit in dem Sumpf 106 bei oder unterhalb eines Füllniveaus 204 regulieren. Das Füllniveau 204 kann ein effektives Füllvolumen des Sumpfs 106 definieren. Beispielsweise kann, wie gezeigt ist, bei einer Niveauorientierung (z. B. einer Niveaufahrzeugorientierung) das Füllniveau 204 auf einem Niveau bei oder nahe dort liegen, wo jegliche zusätzliche Flüssigkeit, die in den Sumpf eingeführt wird, wieder in das FC-System eintreten würde. Bei gewissen Ausführungsformen kann dieses Füllniveau 204 ein Vorgabefüllniveau sein, das ein Vorgabefüllvolumen des Sumpfs 106 definiert, wenn sich das Fahrzeug 100 und/oder der Sumpf 106 bei einer Niveauorientierung befinden.
2B zeigt einen beispielhaften Sumpf 106 bei einer geneigten Orientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen. Auf Grundlage der Konfiguration des Sumpfs 106 kann sich bei Neigen in irgendeiner Orientierung das effektive Füllvolumen des Sumpfes 106 ändern. Beispielsweise kann bei der gezeigten geneigten Orientierung ein Vorgabefüllniveau 204, das ein effektives Vorgabefüllvolumen des Sumpfes 106 definiert, ermöglichen, dass ein gewisses Volumen an Flüssigkeit 208 von dem Sumpf 106 entweichen und erneut in das FC-System eintreten kann. Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann zur Minderung der Wahrscheinlichkeit, dass Flüssigkeit von dem Sumpf 106 entweicht und wieder in das FC-System eintritt, ein eingestelltes Füllniveau 210 auf Grundlage von Orientierungsinformation ermittelt werden, die mit der Orientierung des Fahrzeugs 100 und/oder des Sumpfes 106 in Verbindung steht und durch einen oder mehrere Sensoren und/oder andere Mechanismen bereitgestellt wird. Bei gewissen Ausführungsformen kann das eingestellte Füllniveau 210 ein eingestelltes effektives Füllvolumen des Sumpfes 106 bei der geneigten Orientierung definieren. Beispielsweise kann, wie gezeigt ist, bei der geneigten Orientierung das eingestellte Füllniveau 210, das das eingestellte effektive Füllvolumen des Sumpfes 106 definiert, auf einem Niveau bei oder nahe dort eingestellt sein, wo jegliche zusätzliche Flüssigkeit, die in den Sumpf eingeführt wird, bei der geneigten Orientierung wieder in das FC-System (z. B. an Ablenkeinrichtungen 202 vorbei) eintreten würde. Obwohl das eingestellte Füllniveau 210 so gezeigt ist, dass es niedriger als das Vorgabefüllniveau 204 ist, sei angemerkt, dass bei gewissen Sumpfsystemen das eingestellte Füllniveau 210 bei gewissen Orientierungen höher als das Vorgabefüllniveau 204 sein kann.
Ein oder mehrere Systeme, die den Betrieb des Ablassventils 200 steuern (z. B. ein FC-Steuersystem oder dergleichen), können eine Flüssigkeitsmenge in dem Sumpf 106 bei oder unterhalb des eingestellten Füllniveaus 210 regulieren. Beispielsweise kann aufgrund eines reduzierten eingestellten effektiven Füllvolumens, das dem eingestellten Füllniveau 210 zugeordnet ist, das Ablassventil 200 häufiger geöffnet werden, als es ansonsten geöffnet würde, wenn es auf Grundlage des Vorgabefüllniveaus 204 reguliert würde. Bei gewissen Ausführungsformen kann das eingestellte Füllniveau 210 auf Grundlage von Orientierungsinformation berechnet werden, die von einem oder mehreren Orientierungssensoren oder anderen Mechanismen, die mit dem Fahrzeug und/oder dem Sumpf 106 in Verbindung stehen, empfangen wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann das eingestellte Füllniveau 210 auf Grundlage von Information ermittelt werden, die in einer Nachschlagetabelle, die dem Sumpfsystem zugeordnet ist, enthalten ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Nachschlagetabelle Orientierungsinformation zu einem oder mehreren eingestellten Füllniveaus zuordnen. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl anderer Techniken bei der Ermittlung eines eingestellten Füllniveaus 210 verwendet werden kann und dass jede geeignete Technik bei Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren verwendet werden kann.
2C zeigt einen beispielhaften Sumpf 106 bei einer anderen geneigten Orientierung gemäß hier offenbarten Ausführungsformen. Wie gezeigt ist, kann ein Vorgabefüllniveau 204 des Sumpfes 106, während er sich in der geneigten Orientierung befindet, ermöglichen, dass ein gewisses Volumen an Flüssigkeit 208 von dem Sumpf 106 entweichen und wieder in das FC-System eintreten kann. Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann zum Mindern der Wahrscheinlichkeit, dass Flüssigkeit von dem Sumpf 106 entweicht und wieder in das FC-System eintritt, ein eingestelltes Füllniveau 212 auf Grundlage von Orientierungsinformation ermittelt werden. Wie bei dem eingestellten Füllniveau, das in Bezug auf 2B diskutiert ist, kann das eingestellte Füllniveau 212 ein eingestelltes effektives Füllvolumen des Sumpfes 106 bei der geneigten Orientierung definieren und kann von einem oder mehreren Systemen verwendet werden, um eine Flüssigkeitsmenge in dem Sumpf 106 bei oder unterhalb des eingestellten Füllniveaus 210 durch Betätigung des Ablassventils 200 zu regulieren.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Sammeln von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten von einem FC-System gemäß hier offenbarten Ausführungsformen. Das gezeigte Verfahren 300 kann zumindest teilweise unter Verwendung eines Fahrzeugcomputersystems, eines externen Computersystems, eines FC-Steuersystems, eines oder mehrerer Orientierungssensoren, eines Sumpfsystems und/oder irgendeines anderen geeigneten Systems oder von Systemen ausgeführt werden. Bei 302 kann das Verfahren 300 ausgelöst werden. Bei 304 kann Orientierungsinformation bezüglich des Fahrzeugs und/oder des Sumpfsystems von einem oder mehreren Orientierungssensoren empfangen werden. Bei einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Orientierungssensoren Nick- und/oder Wank-Orientierungssensoren aufweisen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Orientierungsinformation durch ein System bereitgestellt werden, das Orientierungsinformation basierend auf Information erzeugt, die durch ein oder mehrere andere Fahrzeugsysteme (z. B. Getriebesteuersysteme oder dergleichen) bereitgestellt wird.
Bei 306 kann auf Grundlage der empfangenen Orientierungsinformation eine Ermittlung durchgeführt werden, ob eine Einstellung auf ein Vorgabefüllniveau und/oder ein effektives Vorgabefüllvolumen des Sumpfsystems stattfinden sollte. Bei gewissen Ausführungsformen kann die Ermittlung darauf basieren, ob die empfangene Orientierungsinformation eine Fahrzeug- und/oder Sumpforientierung angibt, die eine oder mehrere Schwellen, die einer Vorgabeorientierung zugeordnet sind, überschreitet. Wenn eine Einstellung auf das Vorgabefüllniveau nicht stattfinden sollte, kann das Verfahren bei 312 mit einer Beendigung fortfahren. Wenn eine Einstellung durchgeführt werden sollte, kann das Verfahren jedoch mit 308 fortfahren.
Basierend auf der empfangenen Orientierungsinformation kann bei 308 ein eingestelltes Füllniveau und/oder ein eingestelltes effektives Füllvolumen für das Sumpfsystem ermittelt werden. Bei gewissen Ausführungsformen kann das eingestellte Füllniveau und/oder das eingestellte effektive Füllvolumen basierend auf Information ermittelt werden, die in einer Nachschlagetabelle enthalten ist, die dem Sumpfsystem zugeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Nachschlagetabelle Orientierungsinformation einem oder mehreren eingestellten Füllniveaus und/oder eingestellten effektiven Füllvolumen zuordnen. Auf Grundlage der empfangenen Orientierungsinformation kann ein eingestelltes Füllniveau und/oder ein eingestelltes effektives Füllvolumen unter Verwendung der Nachschlagetabelle ermittelt werden. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl anderer Techniken bei der Ermittlung eines eingestellten Füllniveaus und/oder eines eingestellten Füllvolumens auf Grundlage empfangener Orientierungsinformation verwendet werden kann und dass jegliche geeignete Technik bei Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren verwendet werden kann.
Bei 310 kann ein Ablassventil des Sumpfsystems basierend auf dem ermittelten eingestellten Füllniveau und/oder dem eingestellten effektiven Füllvolumen betätigt werden. Beispielsweise kann das Ablassventil betätigt werden, um eine Flüssigkeitsmenge in dem Sumpf bei oder unterhalb des eingestellten Füllniveaus und/oder eingestellten effektiven Füllvolumens zu regulieren. Bei gewissen Ausführungsformen kann ein Betätigen des Ablassventils auf Grundlage des eingestellten Füllniveaus und/oder des eingestellten effektiven Füllvolumens in mehr oder weniger häufigen Ablassereignissen resultieren, als unter Bedingungen mit Vorgabeniveau und/oder effektivem Vorgabefüllvolumen. Durch Betätigen des Ablassventils und Regulieren des Füll- oder Volumenniveaus in dem Sumpf gemäß eingestellter Niveaus, die auf Grundlage von Fahrzeug- und/oder Sumpforientierungsinformation ermittelt sind, kann die Wahrscheinlichkeit, dass Wasser und/oder andere Flüssigkeiten, die in dem Sumpf gespeichert sind, entweichen und an einer oder mehreren Stellen des FC-Systems wieder eintreten, gemindert werden.
Bei weiteren Ausführungsformen können eine oder mehrere Steueraktionen auf Grundlage ermittelter eingestellter Füllniveaus, eingestellter effektiver Füllvolumen und/oder von Orientierungsinformation unternommen werden. Beispielsweise können gewisse Fahrzeug- Diagnoseproblemcodes (”DTC”) durch ein Fahrzeugcomputersystem auf Grundlage der eingestellten Füllniveaus, der eingestellten effektiven Füllvolumen und/oder Orientierungsinformation festgestellt und/oder nicht festgestellt (z. B. unterdrückt) werden. Eine automatische Stapelrekonditionierung kann auf Grundlage von Orientierungsinformation, eingestellten Füllniveaus und/oder eingestellten effektiven Füllvolumen verzögert oder modifiziert werden. Sollwerte der relativen Feuchte und/oder Drucksollwerte (z. B. Anoden- und/oder Kathodendrucksollwerte) des FC-Systems können auf Grundlage der Orientierungsinformation, eingestellte Füllniveaus und/oder eingestellter effektiver Füllvolumen) eingestellt werden. Bei noch weiteren Ausführungsformen können FC-Start- und/oder Abschaltprozesse von Vorgabeprozessen auf Grundlage der Orientierungsinformation und/oder der eingestellten Füllniveaus und/oder eingestellten effektiven Füllvolumen geändert werden. Ein Regulieren eines Ablassventils eines Sumpfsystems gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann unter anderem eine verbesserte Effizienz des FC-Systems, weniger Fehlstarts des FC-Systems und/oder Ausfälle und/oder weniger Gefrier- und/oder Flutungsprobleme des FC-Systems zulassen. Ferner können hier offenbarte Ausführungsformen ermöglichen, dass ein Sumpfsystem und/oder ein FC-System an einer Vielzahl von Vorgabewinkeln und/oder Orientierungen installiert werden können, ohne die Leistungsfähigkeit des Sumpfsystems signifikant zu beeinträchtigen (z. B. ein Vorgabe-FC-System, das in verschiedenen Fahrzeugtypen oder -modellen installiert ist).
Bei noch weiteren Ausführungsformen können die hier offenbarten Systeme und Verfahren dazu verwendet werden, ein Entweichen von Gasen (z. B. Anoden- und/oder Kathodengasströmen) durch ein Ablassventil eines Sumpfsystems zu mindern. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen ein Ablassventil derart konfiguriert sein, dass es während eines Sumpfablassereignisses schließt, bevor das Sumpfsystem vollständig von Flüssigkeit abgelassen wird. Bei gewissen Ausführungsformen kann dies den Verlust von Luft und/oder Brennstoff (z. B. Wasserstoff) durch das Ventil mindern. Demgemäß kann bei einigen Ausführungsformen eine Betätigung des Ablassventils ein Sumpffüllniveau und/oder ein Füllvolumen berücksichtigen, das derart konfiguriert ist, um ein Entweichen von Gasen aus dem Sumpf zu mindern, während das Füllniveau und/oder -volumen auf Grundlage einer Orientierung und/oder einer Längs- und/oder Querbeschleunigungsrate des Fahrzeugs reguliert wird.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems 400, das bei der Implementierung gewisser Ausführungsformen der Systeme und Verfahren, die hierin offenbart sind, verwendet werden kann. Bei gewissen Ausführungsformen kann das Computersystem 400 ein Personal-Computer-System, ein Server-Computersystem, ein Fahrzeug-Bordcomputer, ein FC-Steuersystem, und/oder irgendeine andere Art von System sein, das für die Implementierung der offenbarten Systeme und Methoden geeignet ist. Wie dargestellt, kann das Computersystem 400 unter anderem einen oder mehrere Prozessoren 402, einen Direktzugriffsspeicher (”RAM”) 404, eine Kommunikationsschnittstelle 406, eine Benutzerschnittstelle 408 und ein nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium 410 umfassen. Der Prozessor 402, ein RAM 404, die Kommunikationsschnittstelle 406, die Benutzerschnittstelle 408 und ein computerlesbares Speichermedium 410 können kommunikativ miteinander über einen gemeinsamen Datenbus 412 gekoppelt sein. Bei einigen Ausführungsformen können die verschiedenen Komponenten des Computersystems 400 unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und/oder einer beliebigen Kombination davon implementiert sein.
Die Benutzerschnittstelle 408 kann eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen, die einem Benutzer eine Interaktion mit dem Computersystem 400 ermöglichen, umfassen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 408 verwendet werden, um einem Benutzer eine interaktive Schnittstelle anzuzeigen. Die Benutzerschnittstelle 408 kann ein separates Schnittstellensystem sein, das kommunikativ mit dem Computersystem 400 gekoppelt ist, oder kann alternativ ein integriertes System sein, wie beispielsweise eine Anzeigeschnittstelle für einen Laptop, eine in ein Fahrzeug integrierte Anzeige oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Bei gewissen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle 408 auf einem Touch-Screen-Display erzeugt werden. Die Benutzerschnittstelle 408 kann auch eine beliebige Anzahl von anderen Eingabegeräten aufweisen, die beispielsweise eine Tastatur, einen Trackball und/oder Zeigegeräte aufweisen.
Die Kommunikationsschnittstelle 406 kann eine beliebige Schnittstelle sein, die zur Kommunikation mit anderen Computersystemen, Peripherievorrichtungen und/oder anderer Ausstattung in der Lage ist, die kommunikativ mit dem Computersystem 400 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 406 ermöglichen, dass das Computersystem 400 mit anderen Computersystemen (z. B. Computersystemen, die externen Datenbanken und/oder dem Internet zugeordnet sind) und/oder einer Vielzahl von Fahrzeugsensoren (z. B. Orientierungssensoren) kommuniziert, so dass die Übertragung als auch der Empfang von Daten aus solchen Systemen und Sensoren ermöglicht wird. Die Kommunikationsschnittstelle 406 kann unter anderem ein Modem, ein Satelliten-Datenübertragungssystem, eine Ethernet-Karte und/oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung sein, die dem Computersystem 400 eine Verbindung mit Datenbanken und Netzwerken, wie beispielsweise LANs, MANs, WANs und dem Internet, ermöglicht.
Der Prozessor 402 kann einen oder mehrere Allzweckprozessoren, anwendungsspezifische Prozessoren, programmierbare Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Digitalsignalprozessoren, FPGAs oder andere kundenanpassbare oder programmierbare Verarbeitungsvorrichtungen und/oder irgendwelche anderen Geräte oder irgendeine Anordnung der Geräte umfassen, die für die Implementierung der hier offenbarten Systeme und Verfahren in der Lage sind.
Der Prozessor 402 kann derart konfiguriert sein, um computerlesbare Anweisungen auszuführen, die an einem nicht flüchtigen computerlesbaren Speichermedium 410 gespeichert sind. Ein computerlesbares Speichermedium 410 kann andere Daten oder Informationen nach Bedarf speichern. Bei einigen Ausführungsformen können die computerlesbaren Anweisungen computerausführbare Funktionsmodule 414 aufweisen. Zum Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen ein oder mehrere Funktionsmodule 414 aufweisen, die derart konfiguriert sind, um die gesamte oder einen Teil der Funktionalität der oben beschriebenen Systeme und Verfahren zu implementieren. Spezifische Funktionsmodelle 414, die an einem computerlesbaren Speichermedium 410 gespeichert sein können, schließen ein FC-Steuermodul, ein Ablassventilbetätigungsmodul, ein Nachschlagetabellenmodul und/oder ein Modul zur Ermittlung eines eingestellten Füllniveaus ein, die derart konfiguriert sind, um zumindest teilweise die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschriebene Funktionalität zu implementieren.
Das System und die Verfahren, die hier beschrieben sind, können unabhängig von der Programmiersprache implementiert sein, die dazu verwendet wird, computerlesbare Instruktionen zu erzeugen, und/oder von einem Betriebssystem sein, das auf dem Computersystem 400 arbeitet. Zum Beispiel können die computerlesbaren Instruktionen in jeder geeigneten Programmiersprache geschrieben sein, von denen Beispiele umfassen, aber nicht beschränkt darauf sind, C, C++, Visual C++, und/oder Visual Basic, Java, Perl oder irgendeine andere geeignete Programmiersprache. Ferner können die computerlesbaren Anweisungen und/oder Funktionsmodule in Form einer Sammlung von separaten Programmen oder Modulen und/oder eines Programmmoduls in einem größeren Programm oder einem Teil eines Programmoduls vorliegen. Die Verarbeitung der Daten durch das Computersystem 400 kann in Ansprechen auf Benutzeranweisungen (beispielsweise einschließlich der Verwendung von Fahrzeugsteuerungen durch den Fahrer, wie Gaspedal, Lenkrad, Bremse, und/oder andere Steuerungen) aus der vorhergehenden Verarbeitung oder einer Anforderung resultieren, die von einer anderen Verarbeitungsmaschine gestellt wird. Es versteht sich, dass das Computersystem 400 jedes geeignete Betriebssystem, einschließlich beispielsweise Unix, DOS, Android, Symbian, Windows, iOS, OSX, Linux und/oder dergleichen verwenden kann.
Obwohl das Vorhergehende detailliert für die Zwecke der Klarheit beschrieben worden ist, sei angemerkt, dass gewisse Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung von den Grundsätzen hier gemacht werden können. Zum Beispiel können bei gewissen Ausführungsformen die Systeme und Verfahren, die hierin offenbart sind, in einer Vielzahl von Sumpfsystemen, die anderen Fahrzeugsystemen (beispielsweise Klimaanlageneinheiten oder dergleichen) zugeordnet sind, genutzt werden. Zusätzlich können gewisse Systeme und/oder Verfahren, die hierin offenbart sind, in Sumpfsystemen, die nicht in einem Fahrzeug enthalten sind, verwendet werden. Es sei angemerkt, dass es viele alternative Wege zur Implementierung sowohl der hierin beschriebenen Prozesse als auch Systeme gibt. Dementsprechend sind die vorliegenden Ausführungsformen als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
Die vorangehende Beschreibung ist unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch erkennt der Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen ohne Abweichung von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können. Beispielsweise können verschiedene Betriebsschritte wie auch Komponenten zur Ausführung von Betriebsschritten in alternativen Wegen abhängig von der bestimmten Anwendung oder in Betrachtung einer beliebigen Anzahl von Kostenfunktionen, die dem Betrieb des Systems zugeordnet sind, implementiert sein. Demgemäß können einer oder mehrere der Schritte weggelassen, modifiziert oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Ferner ist diese Offenbarung in einem illustrativen anstatt einem restriktiven Sinne zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sind dazu bestimmt, innerhalb des Schutzumfangs derselben enthalten zu sein. Gleichermaßen sind ein Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme oben mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch sind Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und jedes Element(e), die dazu führen können, dass irgendein Nutzen, Vorteil oder eine Lösung auftritt oder deutlicher hervortritt, nicht als ein kritisches, ein erforderliches oder ein wesentliches Merkmal oder Element auszulegen.
Wie hierin verwendet, sind die Begriffe ”umfassen” und ”aufweisen” und irgendeine andere Variation davon dazu bestimmt, eine nicht ausschließliche Einbeziehung abzudecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diejenigen Elemente umfasst, sondern weitere Elemente, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem solchen Prozess, Verfahren, System, Artikel oder Vorrichtung zueigen sind, umfassen kann. Auch, wie hierin verwendet, sind die Begriffe ”gekoppelt”, ”koppelnd” und andere Variation derselben dazu bestimmt, eine physikalische Verbindung, eine elektrische Verbindung, eine magnetische Verbindung, eine optische Verbindung, eine kommunikative Verbindung, eine funktionale Verbindung, und/oder jede andere Verbindung abzudecken.
Der Fachmann erkennt, dass viele Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sei daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Verfahren zum Regulieren eines Sumpfsystems, umfassend: Empfangen von Orientierungsinformation von einem oder mehreren Orientierungssensoren; Ermitteln eines eingestellten Füllniveaus in dem Sumpfsystem auf Grundlage der Orientierungsinformation; und Betätigen eines Ablassventils des Sumpfsystems, um ein Niveau von Flüssigkeit in dem Sumpfsystem bei oder unterhalb des eingestellten Füllniveaus beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Orientierungsinformation Orientierungsinformation über das Sumpfsystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sumpfsystem in einem Fahrzeug enthalten ist und die Orientierungsinformation Fahrzeugorientierungsinformation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner ein Implementieren einer oder mehrerer Steueraktionen auf Grundlage des eingestellten Füllniveaus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die eine oder mehreren Steueraktionen ein Verzögern eines Rekonditionierungsbetriebs eines Brennstoffzellensystems, das dem Sumpfsystem zugeordnet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Orientierungsinformation Wankwinkelinformation umfasst.
System, umfassend: ein Brennstoffzellensystem; ein Sumpfsystem, das mit dem Brennstoffzellensystem gekoppelt und derart konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem Brennstoffzellensystem zu sammeln, wobei das Sumpfsystem ein Ablassventil umfasst, das derart konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem Sumpfsystem bei Betätigung selektiv zu beseitigen; und ein Brennstoffzellensteuersystem, das kommunikativ mit dem Ablassventil gekoppelt ist, wobei das Brennstoffzellensteuersystem derart konfiguriert ist, ein Füllniveau in dem Sumpfsystem auf Grundlage von Orientierungsinformation zu regulieren, die von einem oder mehreren Orientierungssensoren empfangen wird, indem das Ablassventil selektiv betätigt wird.
System nach Anspruch 7, wobei das Brennstoffzellensteuersystem ferner derart konfiguriert ist, ein eingestelltes Füllniveau auf Grundlage der Orientierungsinformation zu ermitteln und das Füllniveau innerhalb des Sumpfsystems bei oder unterhalb des eingestellten Füllniveaus beizubehalten.
System nach Anspruch 7, wobei das Brennstoffzellensteuersystem ferner derart konfiguriert ist, eine oder mehrere Steueraktionen auf Grundlage der Orientierungsinformation und des eingestellten Füllniveaus zu implementieren.
System nach Anspruch 9, wobei die eine oder mehreren Steueraktionen ein Verzögern eines Rekonditionierungsbetriebs des Brennstoffzellensystems umfassen.