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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils, das in einem Wasserstofftank verwendet wird und einen Kanal eines an einen Stapel zugeführten Wasserstoffgases öffnet oder unterbricht/absperrt.
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(b) Beschreibung des Standes der Technik
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Ein zentrales Element eines Brennstoffzellenfahrzeugs zum Erlangen einer Antriebskraft eines Fahrzeugs unter Verwendung einer chemischen Reaktion aus Wasserstoff und Sauerstoff kann einen Stapel, in dem Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert, periphere Teile des Stapels und einen Wasserstoffspeicher umfassen.
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Typischerweise wird ein Hochdruck-Wasserstoff-Speicherverfahren verwendet, das eine Technologie darstellt, die derzeit für einen Wasserstoffspeicher kommerzialisiert werden kann. zentrale Elemente der Hochdruck-Wasserstoff-Speichertechnologie können einen Wasserstoff-Speicherbehälter, ein Magnetventil für Hochdruck-Wasserstoff und einen Hochdruckregler umfassen.
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Das Magnetventil kann in der Regel in einen Typ mit direktem Antrieb und einen Steuerventil-Typ/Pilotventil-Typ unterteilt werden. Der Typ mit direktem Antrieb ist ein Verfahren zum Bewegen eines eine Öffnung blockierenden Kolbens zu einer Magneteinheit und weist einen einfachen Aufbau auf.
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Auf der anderen Seite wird der Steuerventil-Typ in zwei Arten von Kanälen unterteilt, einen Hauptkanal und einen Pilotkanal, und öffnet den Pilotkanal, wenn der den Pilotkanal blockierende Kolben durch die Magneteinheit betrieben wird. Der Steuerventil-Typ basiert auf einem Prinzip eines Öffnens des Pilotkanals, um zu veranlassen, dass ein Druck in der Nähe des Hauptkanals dem des Tanks angeglichen wird, und eines Öffnens des den Hauptkanal blockierenden Kolbens, wenn die beiden Drücke gleich sind.
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Das Steuerventil-Typ-Magnetventil weist einen Vorteil auf, dass ein Hochdruckventil mit einer geringen Kraft (Solenoid/Magnet) geöffnet werden kann. Ein in dem Brennstoffzellenfahrzeug verwendeter Druck beträgt etwa 700 bar, was einen erheblich hohen Druck darstellt. Demzufolge wird das Magnetventil vom Steuerventil-Typ hauptsächlich verwendet, um das Ventil mit einer geringen Kraft durch den Solenoid/Magnet unter dem Hochdruckzustand gleichmäßig zu anzutreiben.
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Indessen wird ein Verfahren zum Ansteuern der Magneteinheit mit dem Magnetventil im Allgemeinen in zwei Verfahren eines DC-Konstantspannungs-Anwendungstyps und eines PWM-Anwendungstyps unterteilt. Der DC-Konstantspannungs-Anwendungstyp weist insofern einen Vorteil auf, dass ein konstanter Strom verbraucht werden kann und ein Betrieb einfach ist, aber weist einen Nachteil auf, dass ein Stromverbrauch nicht verringert werden kann und langfristig Wärme von dem Magnet erzeugt wird.
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Andererseits weist der PWM-Anwendungstyp einen komplizierteren Betrieb als der DC-Anwendungstyp auf, aber kann einen Strom derart steuern/regeln, um die Wärmeerzeugung des Magneten und den Stromverbrauch zu verringern, indem ein Verfahren zum Anlegen eines großen Stromes zu einem frühen Zeitpunkt verwendet wird, wenn ein großer Strom erforderlich ist, und das Ventil in einem geöffneten Zustand mit einem kleinen Strom gehalten wird.
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In dem Fall des fremdgesteuerten Magnetventils, das durch das obige Verfahren gesteuert wird, wird eine große Differenz in der Ventilöffnungszeit aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Tanks aufgezeigt.
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Für die detaillierte Beschreibung der Differenz, in dem Fall, in dem ein Druck innerhalb des Tanks gleich dem außerhalb des Tanks ist, das heißt, der Druck innerhalb des Tanks gleich dem eines Hochdruckrohrs ist, wenn ein Ventilöffnungssignal angelegt wird, wird das fremdgesteuerte Magnetventil vollständig geöffnet, während der Pilotkanal unmittelbar geöffnet wird, nachdem der Hauptkanal geöffnet wird.
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Auf der anderen Seite, in dem Fall, in dem der Druck innerhalb des Tanks nicht gleich dem außerhalb des Tanks ist, wenn das Ventilöffnungssignal angelegt wird, wird der Hauptkanal geöffnet, aber der Pilotkanal wird nicht unmittelbar geöffnet, nachdem der Hauptkanal geöffnet wird, sondern der Pilotkanal wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit geöffnet, bis der Druck innerhalb des Tanks gleich dem außerhalb des Tanks ist.
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Demzufolge tritt in dem Fall, in dem der Druck innerhalb des Tanks wie oben beschrieben nicht gleich dem außerhalb des Tanks ist, da das Ventil bis zum Ablauf der Zeit, wenn der gleiche Druckzustand gebildet wird, nicht vollständig geöffnet wird, eine Zeitverzögerung zum Zuführen des Ventilöffnungssignals und des Wasserstoffs, die tatsächlich zum Zeitpunkt eines Öffnens des Ventils erzeugt wird, an den Stapel auf.
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Da der Wasserstoffspeicher eine Hochdruckumgebung von etwa 700 bar aufweist, ist es schwierig, einen Positionssensor und dergleichen für den Kolben anzubringen, um so die Position des Ventils direkt zu erfassen. Demzufolge kann es nicht durch den Sensor überprüft werden, ob das Ventil geöffnet ist, und es ist somit schwierig, die genaue Zeit herauszufinden, wenn der Brennstoff an den Stapel zugeführt wird.
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Indessen, aufgrund des Zeitverzögerungsproblems der Zufuhr von Wasserstoff, das Problem, dass es schwierig ist, den Sensor und dergleichen anzubringen, verwendet der Stand der Technik ein Verfahren zum Berechnen der Zeit, wenn der Wasserstoff an den Stapel unter sehr schweren Bedingungen zugeführt wird, wie in dem Fall, in dem der Druck innerhalb des Tanks von 700 bar zum Zeitpunkt der Konstruktion des Wasserstofftanks und der Druck innerhalb des Rohrs nicht vorhanden sind.
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Daher besteht ein Bedarf für die Entwicklung eines neuen Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank.
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Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und demzufolge können sie Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank bereit, mit denen unter Verwendung der vorhandenen Einrichtungen ohne Hinzufügen eines separaten Sensors schnell und genau bestimmbar ist, ob das Ventil geöffnet ist.
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In einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank bereit, das Verfahren umfassend: Empfangen eines Ventilöffnungsbefehls; Bestimmen, ob Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale als Antwort auf den Ventilöffnungsbefehl anormal sind; Überprüfen eines drucks innerhalb eines Hochdruck-Wasserstoffrohrs, wenn es bestimmt wird, dass die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale normal sind; und Ausgeben eines Ventilöffnungssignals, wenn der überprüfte Druck eine Ventilöffnungsbedingung erfüllt.
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In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank ferner umfassen: vor dem Empfangen des Ventilöffnungsbefehls, Bereitmachen eines Wartens für die Eingabe des Ventilöffnungsbefehls, wobei in dem Bereitmachen das Ventilschließsignal ausgegeben werden kann.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel, wenn es bestimmt wird, dass die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale anormal sind, indem die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale verglichen werden, kann der Prozess zum Bereitmachen eines Ausgebens des Ventilschließsignals fortschreiten.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ventilöffnungsbedingung eingestellt werden zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs mit einer vorgegebenen Periode/Dauer und Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckdifferenz auf einem Wert eines voreingestellten Referenzdrucks oder weniger für eine voreingestellte Referenzzeit oder mehr gehalten wird, indem die kontinuierlich gemessenen Werte verglichen werden.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ventilöffnungsbedingung eingestellt werden zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs mit einer Periode/Dauer von ungefähr 100 ms und Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckdifferenz auf einem Wert von 2 MPa oder weniger für 500 ms oder mehr gehalten wird, indem die kontinuierlich gemessenen Werte verglichen werden.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es in dem Überprüfen des Drucks bestimmt werden, dass das Ventil geschlossen ist, bevor die Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird, um das Ventilschließsignal auszugeben.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale PWM-Eingangs-/Ausgangssignale sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank bereit, die Vorrichtung umfassend: ein fremdgesteuertes Magnetventil, das an einem Auslass des Wasserstofftanks angeordnet ist; ein Hochdruck-Wasserstoffrohr, das eingerichtet ist, um das fremdgesteuerte Magnetventil und einen Brennstoffzellenstapel miteinander zu verbinden; einen Drucksensor, der in dem Hochdruck-Wasserstoffrohr angeordnet ist, um den Druck innerhalb des Rohrs zu messen; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob das fremdgesteuerte Magnetventil geöffnet ist, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um einen Druck innerhalb des Rohrs von dem Drucksensor zu empfangen, um zu bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckänderung innerhalb des Rohrs die voreingestellte Ventilöffnungsbedingung erfüllt, und um das Ventilöffnungssignal auszugeben.
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In dem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung eingerichtet sein, um einen Ventilöffnungsbefehl von einer übergeordneten Steuerung zu empfangen, ein Ventilschließsignal vor Empfangen des Ventilöffnungsbefehls auszugeben und zu bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, auf der Grundlage darauf, ob die Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird, nur beim Empfangen des Ventilöffnungsbefehls.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, auf der Grundlage darauf, ob die Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird, nur wenn Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale nicht anormal sind, durch Vergleichen der Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale zum Zeitpunkt eines Eingebens des Ventilöffnungsbefehls, und wenn es bestimmt wird, dass die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale anormal sind, um ein Ventilschließsignal auszugeben.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ventilöffnungsbedingung eingestellt werden zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs mit einer vorgegebenen Periode/Dauer und Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckdifferenz auf einem Wert eines voreingestellten Referenzdrucks oder weniger für eine voreingestellte Referenzzeit oder mehr gehalten wird, indem die kontinuierlich gemessenen Werte verglichen werden.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ventilöffnungsbedingung eingestellt werden zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs mit einer Periode/Dauer von ungefähr 100 ms und Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckdifferenz auf einem Wert von 2 MPa oder weniger für 500 ms oder mehr gehalten wird, indem die kontinuierlich gemessenen Werte verglichen werden.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale PWM-Eingangs-/Ausgangssignale sein.
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Wie oben beschrieben, weisen das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung die folgenden Vorteile auf.
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Zunächst ist es gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung möglich, um sofort den Öffnungs-/Schließzustand des Ventils innerhalb des Hochdruck-Magnetventils genau zu bestimmen.
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Zweitens ist es gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung möglich, Kosten zu sparen und die Nachteile des zum Anbringen der Sensoreinheit erforderlichen Aufbaus zu beseitigen, da die Sensoreinheit zum Erfassen/Abtasten des Öffnens und Schließens des Ventils nicht erforderlich ist.
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Drittens ist es gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung möglich, die Haltbarkeit der Einrichtungen zu verbessern, da die Komponenten, wie die Sensoreinheit, die keine ausreichende Haltbarkeit in der Hochdruckumgebung aufweisen, nicht erforderlich sind.
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Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die obigen und weiteren Merkmale der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, ausführlicher beschrieben, welche hierin nachstehend nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit für die vorliegende Offenbarung nicht einschränkend sind. In den Figuren zeigen:
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1 ein Flussdiagramm, das schematisch Prozesse eines Verfahrens zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
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2 einen Graphen, der eine Bestimmung darüber, ob das Ventil geöffnet ist, durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung dienen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorte und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und die Arbeitsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Offenbarung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, um die Erfindung auf jene Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die Ausführungsbeispiele abzudecken, sondern ebenfalls verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der Offenbarung umfasst sein können, wie dies durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, um durch einen Durchschnittsfachmann, den die vorliegende Offenbarung betrifft, ohne Umstände genutzt zu werden.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank und stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, die in der Lage sind, unmittelbar zu erfassen, ob ein Ventil geöffnet ist, indem ein Drucksensor verwendet wird, der in einem Wasserstoffspeicher- und Wasserstoffversorgungssystem vorgesehen ist, ohne dass ein eine Ventilöffnung überprüfender Positionssensor hinzugefügt wird.
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Nachstehend werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 stellt schematisch Prozesse eines Verfahrens zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar.
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Wie in 1 dargestellt, kann das Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank umfassen ein Bereitmachen eines Wartens für einen Ventilöffnungsbefehl einer übergeordneten Steuerung, Überprüfen eines Bestimmens, ob Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale als Antwort auf den Ventilöffnungsbefehl anormal sind, Verzögern eines Wartens für eine angemessene Zeit für eine vorgegebene Ventilöffnungsbedingung durch Erfassen eines Drucks innerhalb eines Wasserstoff-Hochdruckrohrs, und Starten eines Ausgebens eines Ventilöffnungssignals durch Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird.
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Jeder der Prozesse ist erforderlich, um zu überprüfen, ob das Ventil in Erwiderung auf den ersten Ventilöffnungsbefehl der übergeordneten Steuerung vollständig geöffnet ist.
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Insbesondere ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung das Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank eingerichtet, um auf der Grundlage der Druckänderung innerhalb des Hochdruckrohrs zu bestimmen, ob das Ventil tatsächlich geöffnet ist, und um die Ventilöffnungszeit auf der Grundlage der Druckänderung innerhalb des Rohrs durch Berücksichtigen der Zeit, wenn das Ventil vollständig geöffnet ist und sich somit einem Druckausgleich innerhalb des Rohrs nähert, als die Ventilöffnungszeit zu bestimmen.
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Insbesondere wird gemäß dem Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Bereitmachen der Ventilöffnungsbefehl der übergeordneten Steuerung abgewartet. Hierbei wird ein Rückkopplungssignal für den Ventilzustand als Schließen ausgegeben.
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Wenn der Ventilöffnungsbefehl von der übergeordneten Steuerung empfangen wird, schreitet der Prozess zu dem Überprüfen fort, und während des Überprüfens wird überprüft, ob die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale anormal sind. Insbesondere wenn der Ventilöffnungsbefehl von der übergeordneten Steuerung empfangen wird, werden die Eingangs-/Ausgangssignale zum Ansteuern des Ventils erzeugt. In dem vorliegenden Prozess (Überprüfen) wird bestimmt, ob die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale anormal sind, und somit wird bestimmt, ob eine Ventilsteuerschaltung, eine Magnetdrahtspule oder dergleichen beschädigt sind. Vorzugsweise können die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale PWM-Eingangs-/Ausgangssignale sein.
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Wenn die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale anormal sind, kehrt der Prozess zu dem Bereitmachen zurück, um ein Ventilschließsignal auszugeben.
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Unterdessen, durch Berücksichtigen der Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale in einem Normalzustand, wenn die Ventilsteuer-Eingangs-/Ausgangssignale normal sind, werden die detaillierten Prozesses zum Bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, durchgeführt.
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Diese Prozesse werden durch den Verzögerungsschritt in 1 dargestellt und gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in dem Verzögerungsschritt ein Druck innerhalb einer Hochdruck-Wasserstoffleitung, der einen Parameter darstellt, um zu bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, in Echtzeit überwacht und es wird auf der Grundlage des überwachten Ergebnisses bestimmt, ob die Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird.
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Die Ventilöffnungsbedingung muss als eine Bedingung eingestellt werden, die im Zusammenhang mit dem Druck bestimmt, ob das Ventil geöffnet ist, und wird vorzugsweise auf der Grundlage darauf, ob eine Druckdifferenz eines vorgegebenen Wertes oder weniger für eine vorgegebene Zeit fortgeführt wird, bestimmt.
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Insbesondere, wenn bestimmt wird, dass das Ventil geöffnet ist, wenn der Druck innerhalb des Wasserstoffrohrs erhöht wird, bis der Druck innerhalb des Wasserstofftanks gleich dem Druck außerhalb des Wasserstofftanks ist, und dann der Druck innerhalb des Tanks und der Druck außerhalb des Tanks einen Gleichgewichtszustand erreichen, ist das Ventil vollständig geöffnet. Demzufolge muss das Ventil unter Berücksichtigung der Druckbedingung eingestellt werden.
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Insbesondere wird die Ventilöffnungsbedingung eingestellt zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs mit einer vorgegebenen Dauer und zum Bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, wenn die Druckdifferenz auf einem Wert eines voreingestellten Referenzdrucks oder weniger für eine voreingestellt Referenzzeit oder mehr gehalten wird, indem die kontinuierlich gemessenen Werte verglichen werden.
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Vorzugsweise kann in der Ventilöffnungsbedingung die Dauer zum Messen des Drucks innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs auf ungefähr 100 ms eingestellt werden und die Referenz der Druckdifferenz kann eingestellt werden, um 2 MPa zu betragen. Ferner kann die Ventilöffnungsbedingung eingestellt werden, um zu bestimmen, dass das Ventil geöffnet ist, nur wenn die Druckdifferenz über 500 ms oder mehr gehalten wird.
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Jedoch ist die Ventilöffnungsbedingung nicht auf den obigen Zahlenbereich beschränkt und ein Druckmessungszeitintervall, ein Referenzwert der Druckdifferenz, eine Druckdifferenzdauer und dergleichen können in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Druckänderung innerhalb des Hochdruck-Wasserstoffrohrs, der zum Ändern des Drucks benötigten Zeit und dergleichen eingestellt werden.
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Demzufolge, wenn das Ventil die vorgegebene Ventilöffnungsbedingung erfüllt, kann bestimmt werden, dass das Ventil vollständig geöffnet ist, und daher wird das Ventilöffnungssignalk ausgegeben.
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Unterdessen, während des Überprüfen, kann bestimmt werden, dass das Ventil geschlossen ist, bevor das Ventil die Ventilöffnungsbedingung erfüllt, und demzufolge schreitet der Prozess zu dem Starten fort und somit wird das Ventilschließsignal ausgegeben.
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Wenn der Ventilöffnungsbefehl der übergeordneten Steuerung erneut zu dem Ventilschließbefehl geändert wird, kehrt der Prozess wieder von dem Starten zu dem Bereitmachen zurück und somit wird in dem Bereitmachen erneut das Ventilöffnungssignal ausgegeben.
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Demzufolge kann es gemäß dem Verfahren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung genau bestimmt werden, ob das Ventil geöffnet ist, indem der Drucksensor verwendet wird, der in der Regel in der Hochdruck-Wasserstoffleitung vorgesehen ist, auch wenn eine separate Art von Sensor zum Bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, nicht hinzugefügt wird, wodurch die genaue Ventilöffnungszeit bereitgestellt wird.
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2 zeigt einen Graphen, der eine Bestimmung darüber, ob das Ventil geöffnet ist, durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, wenn der Ventilöffnungsbefehl (Ventilöffnungssignal) ausgegeben wird, wird der Druck innerhalb der Hochdruckleitung in hohem Maße erhöht, und demzufolge erfüllt das Ventil die Ventilöffnungsbedingung, die sich dem Druckausgleichszustand zu dem Zeitpunkt annähert, wenn die bei einer vorgegebenen Dauer erfasste Druckdifferenz gleich oder weniger als ein vorgegebener Referenzwert beträgt, das heißt, in 2 in dem Bereich, in dem der Druck innerhalb der Hochdruckleitung plötzlich erhöht, abgebogen und gleichmäßig verringert wird, so dass das Ventilöffnungssignal als das Rückkopplungssignal an diesem Punkt ausgegeben wird.
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Unterdessen kann die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung auf einfache Weise gebildet sein, indem sie eine Steuerung mit einer Logik zum Bestimmen, ob das fremdgesteuerte Magnetventil wie oben beschrieben in dem Wasserstoffspeichersystem geöffnet ist, umfasst.
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Insbesondere kann die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gebildet sein, um ferner ein fremdgesteuertes Magnetventil, das an einem Auslass des Wasserstofftanks vorgesehen ist; ein Hochdruck-Wasserstoffrohr, um das fremdgesteuerte Magnetventil mit dem Brennstoffzellenstapel zu verbinden; und eine Steuerung, die bestimmt, ob das fremdgesteuerte Magnetventil geöffnet ist, zusammen mit einer gewöhnlichen Komponente wie den Drucksensor, mit dem das Hochdruck-Wasserstoffrohr zum Messen des Drucks innerhalb des Rohrs ausgerüstet ist, zu umfassen.
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In dieser Anordnung ist die Steuerung als eine Steuerung gebildet, die eine vorgegebene Bestimmungslogik zum Bestimmen, ob das Ventil geöffnet ist, wie oben beschrieben übernimmt.
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Demzufolge bestimmt die Vorrichtung zum Erfassen eines Öffnens und Schließens eines fremdgesteuerten Magnetventils für einen Wasserstofftank gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, ob die vorgegebene Ventilöffnungsbedingung erfüllt wird, nur auf der Grundlage des Druckmesswerts, der durch den Drucksensor erfasst wird, der in der Hochdruck-Wasserstoffleitung vorgesehen ist, wodurch auf einfache Weise erfasst wird, ob das Ventil geöffnet ist.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben ausführlich beschrieben worden. Es versteht sich jedoch für den Durchschnittsfachmann, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und der Lehre der Erfindung abzuweichen, wobei deren Schutzumfang in dem beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.
