DE102014224265A1

DE102014224265A1 - Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs und Steuerverfahren desselbigen

Info

Publication number: DE102014224265A1
Application number: DE102014224265.7A
Authority: DE
Inventors: Young Bum Kum; Nam Woo Lee; Soonil Jeon; Ju Han Kim; Sae Hoon Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-12-03
Also published as: JP6440470B2; KR20150138762A; US20150343903A1; CN105313699A; US10000139B2; JP2015228786A

Abstract

Offenbart sind ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs und ein Steuerverfahren für das Sicherheitssystem. Ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, kann umfassen: einen Netzschalter, angebracht an einer Stromleitung, welche die Energiequelle und eine Leistungslast miteinander verbindet; eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung, welche einen Isolationswiderstand zwischen der Stromleitung und einem Chassis misst; und einen Controller, welcher basierend auf einem gemessenen Isolationswiderstand, welcher von der Isolationswiderstand-Messvorrichtung gemessen wurde, eine Betätigung des Netzschalters steuert. Wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand ist, geht der Controller in einen Sicherheitsmodus über und der Netzschalter wird ausgeschaltet, um somit die der Leistungslast bereitgestellte Leistung zu blockieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs und auf ein Steuerverfahren für das Sicherheitssystem.
HINTERGRUND
Eine Brennstoffzelle bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung, welche durch Oxidierung eines Brennstoffs in elektrische Energie erzeugte chemische Energie direkt konvertiert. Die Brennstoffzelle kann ähnlich zu einer chemischen Batterie sein, da beide grundsätzlich eine Oxidations- und Reduktionsreaktion verwenden, aber die Brennstoffzelle kann von der chemischen Batterie verschieden sein, da in der Brennstoffzelle Reaktionspartner kontinuierlich von außen bereitgestellt werden und Reaktionsprodukte an das Äußere eines Systems abgegeben werden. In der chemischen Batterie wird die Batteriereaktion jedoch in einem geschlossenen System ausgeführt. Da die Brennstoffzelle die Reaktionsprodukte wie etwa reines Wasser erzeugt, wurde aktiv Forschung für ein Brennstoffzellenfahrzeug als ein grünes Fahrzeug betrieben.
Eine Vielzahl an Kollisionssensoren kann bereitgestellt werden, um eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise bestimmt eine Airbagkontrolleinheit („airbag control unit”, ACU) basierend auf eingegangenen Signalen der Vielzahl der Kollisionssensoren, ob oder ob nicht ein Airbag aufgebläht wird.
Wenn jedoch die Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs lediglich anhand der eingegangenen Signale der Vielzahl der Kollisionssensoren bestimmt wird, kann es sein, dass eine tatsächlich aufgetretene Kollision nicht bestimmt wird. Tritt beispielsweise ein Versagen des Kollisionssensor selbst, ein Versagen eines mit dem Kollisionssensor verbundenen Drahts, ein Fehler eines Ausgangswertes des Kollisionssensor oder Ähnliches auf, kann es sein, dass die tatsächlich aufgetretene Kollision nicht bestimmt wird. Einige Systeme des Brennstoffzellenfahrzeugs können selbst dann beschädigt sein, wenn eine Kollision auftritt, welche nicht ausreicht, den Airbag aufzublähen, und folglich könnte ein zweiter Unfall, wie etwa ein Stromschlagunfall, auftreten.
Die obige Information, welche in diesem Hintergrundabschnitt offenbart wurde, dient lediglich der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen beinhalten, welche nicht den Stand der Technik bilden, welcher in diesem Land einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs und ein Steuerverfahren für das Sicherheitssystem mit Vorteilen bereit. Das System und das Verfahren können einen Stromschlagunfall verhindern, durch Bestimmen auf Grundlage eines gemessenen Isolationswiderstands, ob oder ob nicht das Brennstoffzellenfahrzeug sich in einem Risikozustand befindet.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, umfassen: einen Netzschalter, angebracht an einer Stromleitung angebracht, welche die Energiequelle und eine Leistungslast miteinander verbindet; eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung, welche einen Isolationswiderstand zwischen der Stromleitung und einem Chassis misst; und einen Controller, welcher eine Betätigung des Netzschalters basierend auf einem gemessenen Isolationswiderstand, welcher von der Isolationswiderstand-Messvorrichtung gemessen wurde, steuert. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand ist, kann der Controller in einen Sicherheitsmodus übergehen und der Netzschalter kann ausgeschaltet werden, um somit der Leistungslast bereitgestellte Leistung zu blockieren.
Darüber hinaus kann das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs ein erstes Ventil, angebracht an einer Wasserstoffversorgungsleitung, welche einen Wasserstofftank und die Brennstoffzelle verbindet, umfassen, und das erste Ventil kann gemäß einer Steuerung des Controllers geöffnet oder geschlossen werden. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, kann das erste Ventil komplett geschlossen werden und der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoff blockieren.
Das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs kann darüber hinaus ein zweites Ventil umfassen, angebracht an einer Luftversorgungsleitung, welche ein Gebläse und die Brennstoffzelle verbindet, und das zweite Ventil kann gemäß einer Steuerung des Controllers geöffnet oder geschlossen werden. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, kann das zweite Ventil komplett geschlossen und die der Brennstoffzelle bereitgestellte Luft blockieren.
Das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs kann darüber hinaus einen Kollisionsdetektor, welcher eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs detektiert und ein Kollisionssignal an den Controller übermittelt, umfassen, und insbesondere kann der Controller, wenn die Kollision detektiert wurde, in den Sicherheitsmodus übergehen.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, umfassen: einen Netzschalter, angebracht an einer Stromleitung, welche die Energiequelle und eine Leistungslast miteinander verbindet; eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung, welche einen Isolationswiderstand zwischen der Stromleitung und einem Chassis misst; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor, welcher eine Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs detektiert; und einen Controller, welcher eine Betätigung des Netzschalters steuert, basierend auf einem von der Isolationswiderstand-Messvorrichtung gemessenen Isolationswiderstand und der Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand ist und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als eine Referenzgeschwindigkeit ist, kann der Controller in einen Sicherheitsmodus übergehen und der Netzschalter kann ausgeschaltet werden, um somit der Leistungslast bereitgestellte Leistung zu blockieren.
Das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs kann darüber hinaus ein erstes Ventil umfassen, angebracht an einer Wasserstoffversorgungsleitung, welche einen Wasserstofftank und eine Brennstoffzelle verbindet, und das erste Ventil kann gemäß einer Steuerung des Controllers geöffnet oder geschlossen werden. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist, kann der erste Controller komplett geschlossen werden und der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoff blockieren.
Das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs kann darüber hinaus ein zweites Ventil umfassen, angebracht an einer Luftversorgungsleitung, welche ein Gebläse und die Brennstoffzelle verbindet, und das zweite Ventil kann gemäß einer Steuerung des Controllers geöffnet oder geschlossen werden. Wenn insbesondere der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als eine Referenzgeschwindigkeit ist, kann das zweite Ventil komplett geschlossen werden und die der Brennstoffzelle bereitgestellte Luft blockieren.
Darüber hinaus kann das Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs einen Kollisionsdetektor, welcher eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs detektiert und ein Kollisionssignal an den Controller weitergibt, umfassen, und wenn insbesondere die Kollision detektiert wurde, kann der Controller in den Sicherheitsmodus übergehen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Steuerverfahren für ein Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, bereit. Das Steuerverfahren kann folgende Schritte umfassen: Empfangen eines gemessenen Isolationswiderstands von einer Isolationswiderstand-Messvorrichtung; Vergleichen des gemessenen Isolationswiderstands mit einem Referenzwiderstand; Bestimmen anhand des Vergleichsresultats, ob oder ob nicht in einen Sicherheitsmodus übergegangen wird; und Blockieren der von der Energiequelle einer Leistungslast bereitgestellten Leistung im Sicherheitsmodus.
Das Steuerverfahren kann darüber hinaus ein Übergehen in den Sicherheitsmodus umfassen, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist.
Das Steuerverfahren kann darüber hinaus ein Blockieren des von einem Wasserstofftank der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoffs im Sicherheitsmodus umfassen.
Das Steuerverfahren kann darüber hinaus ein Blockieren der von einem Gebläse der Brennstoffzelle bereitgestellten Luft im Sicherheitsmodus umfassen.
Das Steuerverfahren kann darüber hinaus ein Übergehen in den Sicherheitsmodus umfassen, wenn eine Kollision detektiert wurde, basierend auf einem Kollisionssignal-Input eines Kollisionsdetektors.
Das Steuerverfahren kann darüber hinaus ein Vergleichen einer Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs mit einer Referenzgeschwindigkeit umfassen. Der Schritt des Bestimmens, ob oder ob nicht in den Sicherheitsmodus übergegangen wird, kann umfassen: das Übergehen in den Sicherheitsmodus, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist.
Gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Versorgung mit Leistung und Wasserstoff blockiert werden, indem basierend auf dem gemessenen Isolationswiderstand bestimmt wird, ob oder ob nicht das Brennstoffzellenfahrzeug sich im Risikozustand befindet.
Darüber hinaus umfasst sind Fahrzeuge, einschließlich Kraftfahrzeuge, welche ein Sicherheitssystem und/oder ein Brennstoffzellensystem, wie hierin offenbart, aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 illustriert ein beispielhaftes Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 illustriert ein beispielhaftes Steuerverfahren eines beispielhaften Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Bezugszeichen in den nachfolgenden 1 bis 3 umfassen einen Bezug zu den folgenden Elementen, wie weiter unten diskutiert:
Bezugszeichenliste

10: Energiequelle
12: Brennstoffzelle
14: Hochspannungsbatterie
20: Controller
30: Leistungslast
42: Wasserstofftank
44: Wasserstoffversorgungsleitung
46: erstes Ventil
52: Gebläse
54: Luftversorgungsleitung
56: zweites Ventil
60: Isolationswiderstand-Messvorrichtung
62: Chassis
72: Kollisionsdetektor
74: Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor
100: Sicherheitssystem

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die im Folgenden verwendete Terminologie dient lediglich dem Zwecke der Beschreibung besonderer Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierbei verwendet, sollen die Einzahlformen „einer, eine” und „der, die, das” ebenfalls die Pluralformen umfassen, außer wenn der Kontext es klar anders anzeigt. Darüber hinaus versteht sich, dass die Ausdrücke „aufweist” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Spezifizierung verwendet werden, das Vorliegen von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen dieser ausschließen. Wie hierbei verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente.
Insofern es nicht explizit angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich ist, wie hierbei verwendet, versteht sich der Ausdruck „etwa” als innerhalb eines Bereichs der normalen Toleranz der Technik, beispielsweise innerhalb zweier Standardabweichungen vom Mittel. „Etwa” kann verstanden werden als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes. Insofern es nicht andernfalls aus dem Kontext klar ist, werden alle numerischen Werte, die im Folgenden bereitgestellt werden, durch den Ausdruck „etwa” modifiziert.
Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder andere ähnliche Ausdrücke, wie hierbei verwendet, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließen, wie etwa Personenkraftfahrzeuge, einschließlich Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene gewerbliche Fahrzeuge, Wasserkraftfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere alternative Brennstofffahrzeuge (beispielsweise Brennstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfassen. Wie hierin verwendet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, beispielsweise sowohl mit Benzin also auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform so beschrieben ist, dass sie eine Vielzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess auszuführen, versteht sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls von einer oder einer Vielzahl von Modulen ausgeführt werden können. Zusätzlich versteht sich, dass der Controller/die Controllereinheit sich auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist spezifisch zum Ausführen genannter Module zum Ausführen von einem oder mehreren Prozessen, welche unten weiter beschrieben sind, konfiguriert.
Darüber hinaus kann die Kontrolllogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige, computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, welches ausführbare Programmanweisungen, welche von einem Prozessor, einem Controller/einer Controllereinheit oder dergleichen ausgeführt werden, enthält. Beispiele des computerlesbaren Mediums umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, ROM, RAM, Compact Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Speicherkarten und optische Datenspeicherungsvorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in über ein Netzwerk verknüpften Computersystemen verteilt werden, sodass die computerlesbaren Medien in einer verteilten Weise gespeichert und ausgeführt werden, beispielsweise durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen, welche im Folgenden beschrieben werden, beschränkt und können in verschiedenen unterschiedlichen Weisen modifiziert werden.
Folglich sollen die Zeichnungen und die Beschreibung als von illustrativer Natur und nicht als einschränkend aufgefasst werden. Gleiche Referenzzahlen bezeichnen gleiche Elemente in der Spezifikation.
Da zusätzlich die entsprechenden in den Zeichnungen gezeigten Komponenten auf zufällige Weise zum Zweck der Erklärung gezeigt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf diese in den Zeichnungen gezeigten beschränkt.
1 illustriert ein beispielhaftes Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, verwendet das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Energiequelle 10 mit einer Brennstoffzelle 12 und einer Hochspannungsbatterie 14. Ein Sicherheitssystem 100 des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die einer Leistungslast 30 bereitgestellte Leistung gemäß der Steuerung eines Controllers 20 blockieren, und den der Brennstoffzelle 12 von einem Wasserstofftank 42 bereitgestellten Wasserstoff basierend auf einem gemessenen Isolationswiderstand blockieren.
Die Leistungslast 30 kann einen Antriebsmotor, der das Brennstoffzellenfahrzeug antreibt, und eine Vielzahl an elektronischen Vorrichtungen, die Leistung verbrauchen, umfassen.
Die Brennstoffzelle 12 erzeugt Leistung durch eine elektrische und chemische Reaktion von Wasserstoff als Treibstoff und Luft als Oxidationsmittel. Die erzeugte Leistung kann der Leistungslast 30 bereitgestellt werden.
Der im Wasserstofftank 42 gespeicherte Wasserstoff kann der Brennstoffzelle 12 durch eine Wasserstoffversorgungsleitung 44 bereitgestellt werden. Ein erstes Ventil 46 ist an der Wasserstoffversorgungsleitung 44, welche den Wasserstofftank 42 und die Brennstoffzelle 12 miteinander verbindet, angebracht. Das erste Ventil 46 kann gemäß der Steuerung des Controllers 20 geöffnet oder geschlossen werden, und wenn das erste Ventil 46 komplett geschlossen ist, kann die Wasserstoffszufuhr blockiert werden.
Ein Gebläse 52 kann externe Luft, welche Sauerstoff enthält, der Brennstoffzelle 12 über eine Luftversorgungsleitung 54 zur Verfügung stellen. Ein zweites Ventil 56 ist an der Versorgungsleitung 54 angebracht. Das zweite Ventil 56 kann gemäß der Steuerung des Controllers 20 geöffnet oder geschlossen sein, und wenn das zweite Ventil 56 komplett geschlossen ist, kann die Luftzufuhr blockiert sein.
Ein Netzschalter 34 ist an einer Stromleitung 32, welche die Energiequelle 10 und die Leistungslast 30 miteinander verbindet, angebracht. In einem Zustand, in dem der Netzschalter 34 eingeschaltet ist, kann die Leistung, die von der Energiequelle 10 erzeugt wurde, der Leistungslast 30 bereitgestellt werden.
Eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 kann einen Isolationswiderstand zwischen der Stromleitung 32 und einem Chassis 62 messen. Ein gemessener Isolationswiderstand, welcher von der Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 gemessen ist, kann zum Controller 20 übertragen werden. Das Chassis 62 kann als Erdung des Brennstoffzellenfahrzeugs dienen.
Ein Kollisionsdetektor 72 kann eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs detektieren und überträgt ein Kollisionssignal an den Controller 20. Der Kollisionsdetektor 72 kann einer von einer Vielzahl von Kollisionssensoren, welche auf vorgegebenen Positionen im Brennstoffzellenfahrzeug angebracht sind, sein, und einen Ausgabewert ändern, wenn eine Kollision auftritt, so wie eine Airbagkontrolleinheit (ACU), welche anhand einer Kollisionsmenge bestimmt, ob oder ob nicht ein Airbag aufgebläht wird.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 74 kann eine Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs detektieren und kann an einem Rad des Brennstoffzellenfahrzeugs angebracht werden.
Der Controller 20 kann von einem oder mehreren Mikroprozessoren, welche von einem festgesetzten Programm ausgeführt werden, implementiert werden. Das festgesetzte Programm kann eine Reihe von Anweisungen umfassen, um jeden Schritt durchzuführen, welcher in einem Steuerverfahren eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche im Folgenden beschrieben wird, bereitgestellt wird.
Der Controller 20 kann Betätigungen des Netzschalters 34, des ersten Ventils 46 und des zweiten Ventils 56 basierend auf dem gemessenen Isolationswiderstand steuern.
Im Folgenden wird ein Steuerverfahren eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im größeren Detail mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
2 zeigt ein beispielhaftes Steuerverfahren eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 gezeigt, kann ein beispielhaftes Steuerverfahren eines beispielhaften Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Messung des Isolationswiderstands R_I durch die Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 ausgelöst werden (S100). Der Controller 20 kann den gemessenen Isolationswiderstand, welcher von der Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 gemessen ist, erhalten.
Der Controller 20 kann den gemessenen Isolationswiderstand mit einem Referenzwiderstand vergleichen (S110). Der Vergleichswiderstand kann auf einen Wert festgesetzt werden, beispielsweise 100 [O/Vdc], welcher von einem Durchschnittsfachmann bestimmt werden kann. Beispielsweise kann aus Sicherheitsgründen für das Brennstoffzellenfahrzeug ein Isolationswiderstand oberhalb von etwa 100 [O/Vdc] gehalten werden.
In S110 kann der Controller 20, wenn der gemessene Isolationswiderstand größer als der Vergleichswiderstand ist, das Steuerverfahren des Sicherheitssystems des Brennstoffzellenfahrzeugs beenden.
In S110 kann der Controller 20, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, bestimmen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug sich in einem Risikozustand, wie einem Kollisions- oder Überflutungszustand, befindet.
Wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, kann der Controller 20 in einen Sicherheitsmodus übergehen (S120). Beim Übergang in den Sicherheitsmodus, kann der Controller 20 die der Leistungslast 30 bereitgestellte Leistung und den der Brennstoffquelle 12 bereitgestellten Wasserstoff blockieren. Insbesondere kann der Netzschalter 34 gemäß einem Kontrollsignal (CONT1) des Controllers 20 ausgeschaltet werden, sodass die von der Energiequelle 10 der Leistungslast 30 bereitgestellte Leistung blockiert werden kann. Das erste Ventil 46 kann gemäß einem Kontrollsignal (CONT2) des Controllers 20 komplett geschlossen werden, um somit den der Brennstoffzelle 12 bereitgestellten Wasserstoff zu blockieren. Zusätzlich kann das zweite Ventil 56 gemäß einem Kontrollsignal (CONT3) des Controllers 20 komplett geschlossen werden, um somit die der Brennstoffzelle 12 bereitgestellte Luft zu blockieren.
Zusätzlich kann der Controller 20 aufgrund eines Kollisionssignal-Eingangs des Kollisionsdetektors 72 bestimmen, ob oder ob er nicht in den Sicherheitsmodus übergeht. In anderen Worten, obwohl der gemessene Isolationswiderstand erheblich kleiner als der Referenzwiderstand ist, und ebenfalls der Kollisionsdetektor 72 die Kollision detektiert, kann die Bereitstellung von Leistung und Wasserstoff blockiert werden. Anders als in dem Fall, in dem nur das Kollisionssignal des Kollisionsdetektors 72 verwendet wird, kann, obwohl ein Versagen des Kollisionsdetektors 72 selbst, ein Versagen einer an den Kollisionsdetektor 72 angeschlossenen Leitung, ein Fehler eines Ausgangswertes des Kollisionsdetektors 72 oder Ähnliches auftritt, basierend auf dem gemessenen Isolationswiderstand bestimmt werden, ob sich das Brennstoffzellenfahrzeug im Risikozustand befindet oder nicht, wodurch ein Stromschlagunfall verhindert wird.
3 zeigt ein beispielhaftes Steuerverfahren eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, kann das Steuerverfahren des Sicherheitssystems des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie oben für 2 beschrieben werden, das Steuerverfahren in 3 kann aber darüber hinaus einen Schritt (S220) umfassen, in dem eine Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs mit einer Referenzgeschwindigkeit verglichen wird.
Der Controller 20 kann die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs mit der Referenzgeschwindigkeit vergleichen, um akkurat zu bestimmen, ob eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs auftritt oder nicht. Die Referenzgeschwindigkeit kann auf einen Wert festgelegt werden, beispielsweise 0 [km/h], welche von einem Durchschnittsfachmann festgelegt werden kann.
Es kann der Fall sein, dass der Controller 20 unkorrekterweise bestimmt, dass die Kollision erfolgt, aufgrund eines inkorrekt gemessenen Isolationswiderstands, wenn ein Versagen der Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 selbst, ein Versagen eines mit der Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 verbundenen Drahts, ein Fehler eines Ausgangswertes der Isolationswiderstand-Messvorrichtung 60 oder Ähnliches auftritt. Entsprechend kann der Controller 20 bestimmen, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einem Zustand angehalten hat, in dem der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist.
In S220 kann der Controller 20, wenn die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs größer als die Referenzgeschwindigkeit ist, das Steuerverfahren des Sicherheitssystems des Brennstoffzellenfahrzeugs beenden.
In S220 kann der Controller 20, wenn die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist, in den Sicherheitsmodus übergehen (S230). Folglich kann exakt bestimmt werden, ob sich das Brennstoffzellenfahrzeug im Risikozustand befindet oder nicht.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Versorgung mit Leistung und Wasserstoff blockiert werden, indem basierend auf dem gemessenen Isolationswiderstand bestimmt wird, ob sich das Brennstoffzellenfahrzeug im Risikozustand befindet oder nicht.
Während diese Erfindung in Verbindung mit dem, was gegenwärtig als beispielhafte Ausführungsformen angesehen werden, beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen zu umfassen, welche im Geist und im Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sind.

Claims

Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, welches aufweist: einen Netzschalter, angebracht an einer Stromleitung, welche die Energiequelle und eine Leistungslast miteinander verbindet; eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung, konfiguriert zum Messen eines Isolationswiderstands zwischen der Stromleitung und einem Chassis; und einen Controller, konfiguriert zum Betätigen eines Netzschalters basierend auf einem gemessenen Isolationswiderstand, wobei der Controller, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand ist, in einen Sicherheitsmodus übergeht und der Netzschalter ausgeschaltet ist, um die der Leistungslast bereitgestellte Leistung zu blockieren.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 1, darüber hinaus aufweisend: ein erstes Ventil, angebracht an einer Wasserstoffversorgungsleitung, welche einen Wasserstofftank und die Brennstoffzelle verbindet, wobei der Controller zum Öffnen oder Schließen des ersten Ventils konfiguriert ist, und wobei das erste Ventil, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, komplett geschlossen ist und den der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoff blockiert.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 1, darüber hinaus aufweisend: ein zweites Ventil, angebracht an einer Luftversorgungsleitung, welche ein Gebläse und die Brennstoffzelle verbindet, wobei der Controller zum Öffnen oder Schließen des zweiten Ventils konfiguriert ist, und wobei das zweite Ventil, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand ist, komplett geschlossen ist und die der Brennstoffzelle bereitgestellte Luft blockiert.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 1, darüber hinaus aufweisend: einen Kollisionsdetektor, konfiguriert zum Detektieren einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs und zum Übertragen eines Kollisionssignals an den Controller, wobei der Controller, falls die Kollision detektiert ist, in den Sicherheitsmodus übergeht.
Sicherheitssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, aufweisend: einen Netzschalter, angebracht an einer Stromleitung, welche die Energiequelle und eine Leistungslast miteinander verbindet; eine Isolationswiderstand-Messvorrichtung, konfiguriert zum Messen eines Isolationswiderstands zwischen der Stromleitung und einem Chassis; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor, konfiguriert zum Detektieren einer Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs; und einen Controller, konfiguriert zum Betätigen eines Netzschalters, basierend auf einem gemessenen Isolationswiderstand und der Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei der Controller, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als ein Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als eine Referenzgeschwindigkeit ist, in einen Sicherheitsmodus übergeht und der Netzschalter ausgeschaltet ist, um somit die der Leistungslast bereitgestellte Leistung zu blockieren.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 5, darüber hinaus aufweisend: ein erstes Ventil, angebracht an einer Wasserstoffversorgungsleitung, welche einen Wasserstofftank und die Brennstoffzelle verbindet, wobei der Controller konfiguriert ist, um das erste Ventil zu öffnen oder zu schließen, und wobei das erste Ventil, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist, komplett geschlossen ist und der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoff blockiert.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 5, darüber hinaus aufweisend: ein zweites Ventil, angebracht an einer Luftversorgungsleitung, welche ein Gebläse und die Brennstoffzelle verbindet, wobei der Controller konfiguriert ist, um das zweite Ventil zu öffnen oder zu schließen, und wobei das zweite Ventil, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist, komplett geschlossen ist und die der Brennstoffzelle bereitgestellte Luft blockiert.
Sicherheitssystem des Brennstoffzellenfahrzeugs nach Anspruch 5, darüber hinaus aufweisend: einen Kollisionsdetektor, konfiguriert zum Detektieren einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs und zum Übermitteln eines Kollisionssignals an den Controller, wobei der Controller, wenn die Kollision detektiert ist, in den Sicherheitsmodus übergeht.
Steuerverfahren eines Sicherheitssystems eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie als Energiequelle verwendet, aufweisend: Empfangen eines gemessenen Isolationswiderstands von einer Isolationswiderstand-Messeinrichtung durch einen Controller; Vergleichen des gemessenen Isolationswiderstands mit einem Referenzwiderstand durch den Controller; Bestimmen anhand des Vergleichsresultats, ob in einen Sicherheitsmodus übergegangen wird, durch den Controller; und Blockieren der von der Energiequelle einer Leistungslast bereitgestellten Leistung im Sicherheitsmodus durch den Controller.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, welches darüber hinaus ein Übergehen durch den Controller in den Sicherheitsmodus aufweist, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, welches darüber hinaus ein Blockieren des von einem Wasserstofftank der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoffs durch den Controller im Sicherheitsmodus aufweist.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, welches darüber hinaus ein Blockieren der von einem Gebläse der Brennstoffzelle bereitgestellten Luft durch den Controller im Sicherheitsmodus aufweist.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, welches darüber hinaus ein Übergehen in den Sicherheitsmodus durch den Controller aufweist, wenn eine Kollision basierend auf einem Kollisionssignaleingang von einem Kollisionsdetektor detektiert wurde.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, darüber hinaus aufweisend: Vergleichen einer Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs mit einer Referenzgeschwindigkeit durch den Controller, wobei die Bestimmung, ob in den Sicherheitsmodus übergegangen wird, ein Übergehen durch den Controller in den Sicherheitsmodus, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand und die Geschwindigkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs gleich groß oder kleiner als die Referenzgeschwindigkeit ist, umfasst.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, welches von einem Controller ausgeführte Programmanweisungen beinhaltet, wobei das computerlesbare Medium aufweist: Programmanweisungen, welche einen gemessenen Isolationswiderstand von einer Isolationswiderstand-Messvorrichtung erhalten; Programmanweisungen, welche den gemessenen Isolationswiderstand mit einem Referenzwiderstand vergleichen; Programmanweisungen, welche anhand des Vergleichsresultats bestimmen, ob in einen Sicherheitsmodus übergegangen wird; und Programmanweisungen, die im Sicherheitsmodus die von der Energiequelle einer Leistungslast bereitgestellte Leistung blockieren.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, welches darüber hinaus Programmanweisungen, welche, wenn der gemessene Isolationswiderstand gleich groß oder kleiner als der Referenzwiderstand ist, in den Sicherheitsmodus übergehen, aufweist.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, welches darüber hinaus Programmanweisungen, welche den von einem Wasserstofftank der Brennstoffzelle bereitgestellten Wasserstoff im Sicherheitsmodus blockieren, aufweist.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, welches darüber hinaus Programmanweisungen, welche die von einem Gebläse der Brennstoffzelle bereitgestellte Luft im Sicherheitsmodus blockiert, aufweist.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, welches darüber hinaus Programmanweisungen, welche, wenn eine Kollision anhand eines Kollisionssignaleingangs von einem Kollisionsdetektor detektiert wurde, in den Sicherheitsmodus übergehen, aufweist.
Ein Fahrzeug, welches das Sicherheitssystem nach Anspruch 1 aufweist.