DE102014226959B4 - Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System - Google Patents

Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System Download PDF

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Abstract

Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System, das Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter (31) einfüllt, der an einem Brennstoffzellen-Fahrzeug (V) eingerichtet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Ermitteln eines Einfüllmodus, der auf einem von einem Sensor (41, 42) detektierten Wert (T, P) einer vorbestimmten physikalischen Größe in Bezug auf den Zustand von Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter (31), und einer spezifischen Information (V, MC) des Kraftstoffbehälters (31) basiert und dann, in dem dadurch ermittelten Einfüllmodus, Einfüllen von Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter (31);
Vorhersagen des Werts (T', P') der physikalischen Größe während des Einfüllens eines Kraftstoffs basierend auf der spezifischen Information; und
kontinuierliches Bestätigen, ob der detektierte Wert (T, P) des Sensors und der in dem Schritt des Vorhersagens vorhergesagte Wert (T', P') sich entsprechen, während des Einfüllens eines Kraftstoffes in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information (V, MC) ermittelt wurde,
wobei das Einfüllen eines Kraftstoffs in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information (V, MC) ermittelt wurde, in dem Schritt des Ermittelns unterbrochen wird, falls eine Inkonsistenz zwischen dem detektierten Wert (T, P) und dem vorhergesagten Wert (T', P') in dem Schritt des Bestätigens bestätigt wird.

Description

  • Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil einer Priorität von einer japanischen Patentanmeldung JP 2015 - 124 830 A die am 26. Dezember 2013 eingereicht wurde, wobei der Inhalt derselben hierin durch Verweis einbezogen wird.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System.
  • Stand der Technik
  • Brennstoffzellenfahrzeuge fahren durch die Bereitstellung von Luft und Wasserstoff zu der Brennstoffzelle und treiben einen elektrischen Motor die elektrische Leistung benutzend, die dadurch erzeugt wird, an. In den letzten Jahren wurden Fortschritte in der praktischen Umsetzung von Brennstoffzellenfahrzeugen, die solche Brennstoffzellen als die Energiequelle zum Erzeugen von Antriebskraft benutzen, erzielt. Wasserstoff ist erforderlich, um elektrische Leistung durch Brennstoffzellen zu erzeugen. In den letzten Jahren sind Fahrzeuge zum Durchschnitt geworden, die eine ausreichende Menge von Wasserstoff vorab in einem Hochdruckbehälter oder einem Wasserstoffbehälter speichern, der mit einer Speicherlegierung ausgestattet ist, und den Wasserstoff im Inneren des Behälters benutzen, um zu fahren. In Übereinstimmung damit, hat eine intensive Forschung auch in der Technologie Fortschritte erzielt, die als so genanntes kommunikatives Einfüllen bezeichnet wird und dazu dient, schnell die benötigte Menge von Wasserstoff in den Behälter zu füllen.
  • Kommunikatives Einfüllen ist eine Technologie, die eine Information in Bezug auf einen Wasserstoffbehälter zu einer Station als ein Datensignal sendet, wobei irgendeine Art von Kommunikationsmitteln von der Fahrzeugseite benutzt wird und die eine Einfüllsteuer-/regelung basierend auf den Datensignal, das an der Station empfangen wird, durchführt. Sensoren, die eine Temperatur oder/und einen Druck des Wasserstoffgases im Inneren des Wasserstoffbehälters detektieren, sind an dem Wasserstoffbehälter bereitgestellt. Von der Fahrzeugseite werden Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf die Temperatur oder/und einen Druck des Wasserstoffbehälters (nachfolgend wird diese Information in Bezug auf die Temperatur, Druck, usw. des Wasserstoffbehälters kollektiv als Behälter-Zustands-Information bezeichnet) basierend auf den Ausgaben dieser Sensoren zu der Stationsseite gesendet. Die Stationsseite füllt Wasserstoff basierend auf der erlangten Behälter-Zustands-Information in einem angemessenen Modus gemäß dem Zustand des Wasserstoffbehälters zu dieser Zeit ein.
  • JP 2011-122657 A beschreibt eine Technologie zur Ermittlung von Abweichungen, wie zum Beispiel in verschiedenen Sensoren des Wasserstoffbehälters, die in dem obig bezeichneten kommunikativen Einfüllen benutzt werden. Mit der JP 2011-122657 A wird Wasserstoffgas mit einem vorbestimmten konstanten Durchfluss vom Beginn des Einfüllens bis eine vorbestimmte Zeit verstreicht, eingefüllt. Mit dieser Erfindung wird die Temperatur in dem Inneren des Wasserstoffbehälters nach dem anfänglichen Einfüllen vorhergesagt, basierend auf dem Durchfluss, Temperatur usw. eines Wasserstoffgases, das von der Station zu dem Fahrzeug bei dem anfänglichen Einfüllen freigesetzt wurde, wobei dieser vorhergesagte Wert und ein tatsächlich detektierter Wert des Temperatursensors nach dem anfänglichen Einfüllen verglichen werden und falls diese sehr voneinander abweichen, ermittelt wird, dass eine Abweichung in dem Temperatursensor usw. aufgetreten ist und Maßnahmen, wie zum Beispiel eine Reduktion des Einfülldurchflusses, Unterbrechung und Benachrichtigung von der Abweichung, ergriffen werden.
  • Übersicht über die Erfindung
  • Obwohl die JP 2011-122657 A eine Technologie zur Bestimmung einer Abweichung basierend auf einem Vergleich zwischen dem vorhergesagten Wert für die Temperatur im Inneren eines Wasserstoffbehälters während eines Einfüllens und dem detektierten Wert eines Sensors in dieser Weise ist, kann es nur ermitteln, dass eine Abweichung in einer Zeitspanne vorliegt, die so kurz ist, dass der Einfluss der Wärmeabgabe von dem Wasserstoffbehälter ignoriert werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass kurz nach dem Beginn des Einfüllens der Energieverlust zunimmt und dadurch die Vorhersagegenauigkeit der Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters abnimmt. Außerdem wird davon ausgegangen, dass in so einer kurzen Zeit gleich nach dem Einfüllbeginn, eine signifikante Schwankung in der Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters nicht so stark auftritt, so dass eine Abweichung basierend auf einem Vergleich zwischen dem vorhergesagten Wert und dem detektierten Wert genau bestimmt werden kann.
  • Außerdem sollte mit der JP 2011-122657 A der Durchfluss während eines anfänglichen Einfüllens auf Veranlassung von 1/10 zu 1/20 zu dem während des hauptsächlichen Einfüllens reduziert werden, um die Vorhersagegenauigkeit der Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters so weit wie möglich anzuheben und dadurch die Ermittlungsgenauigkeit von Abweichungen so weit wie möglich anzuheben. Aus diesem Grund verlängert sich der zum Nachfüllen benötigte Zeitraum, sogar dann wenn keine Abweichung in einem Sensor oder ähnlichem auftritt.
  • Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System bereitzustellen, das genau ermitteln kann, dass eine Abweichung in Sensoren, dem Wasserstoffbehälter, usw. aufgetreten ist, ohne den zum Einfüllen benötigten Zeitraum mehr als notwendig zu verlängern.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Steuer-/Regelverfahren nach Anspruch 1 angegeben.
  • Das Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System (zum Beispiel das Wasserstoff-Einfüll-System S, Sa das später beschrieben ist), gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, füllt Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter (zum Beispiel der Wasserstoffbehälter 31 der später beschrieben ist) der an einem Brennstoffzellenfahrzeug (zum Beispiel das Brennstoffzellenfahrzeug V, Va das später beschrieben ist) eingerichtet ist und umfasst die Schritte von: Ermitteln eines Einfüllmodus, der auf einem detektierten Wert (T, P) eines Sensors (zum Beispiel dem Temperatursensor 41, Drucksensor 42, die später beschrieben sind) basiert, der einen Wert einer vorbestimmten physikalischen Größe in Bezug auf den Zustand eines Kraftstoffs in Inneren eines Kraftstoffbehälters und einer spezifischen Information (V, M) des Kraftstoffbehälters detektiert und dann in dem dadurch ermittelten (zum Beispiel der Einfüllsteuer-/regelung, die durch die Station/ Steuergerät ECU (Motorsteuergerät) 95, die später beschrieben ist, ausgeführt wird) Einfüllmodus Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter einfüllt; Vorhersagen des Werts der physikalischen Größe während eines Einfüllens des Kraftstoffs basierend auf der spezifischen Information (zum Beispiel der Charakteristik-Vorhersage-Betrieb, der durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95, die später beschrieben ist, ausgeführt wird); und fortlaufendes Bestätigen, ob der detektierte Wert des Sensors und der in dem Schritt des Vorhersagens vorhergesagte Wert sich entsprechen, während Kraftstoff in dem Einfüllmodus eingefüllt wird, der basierend auf der spezifischen Information (zum Beispiel die Verifikations-Bearbeitung, die durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95, die später beschrieben ist, ausgeführt wird) ermittelt wurde, wobei das Einfüllen von Kraftstoff in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information ermittelt wurde, im Falle einer in dem Schritt des Bestätigens bestätigten Inkonsistenz zwischen dem detektierten Wert und dem vorhergesagten Wert, in dem Schritt des Ermittelns unterbrochen wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die spezifische Information in diesem Fall vorzugsweise einen Wert (V, MC) eines Parameters in Bezug auf eine Wärmeabgabecharakteristik des Kraftstoffbehälters während eines Einfüllens von Kraftstoff und die physikalische Größe ist die Temperatur eines Brenngases im Inneren des Kraftstoffbehälters. Gemäß einem dritten Aspekt umfasst die spezifische Information in diesem Fall vorzugsweise einen Volumenwert (V) des Kraftstoffbehälters und die physikalische Größe ist der Druck im Inneren des Kraftstoffbehälters.
  • Gemäß einem vierten Aspekt ist das Kraftstoff-Einfüll-System (zum Beispiel das Wasserstoff-Einfüll-System S, das später beschrieben ist) in diesem Fall vorzugsweise in das Brennstoffzellen-Fahrzeug (zum Beispiel das Brennstoffzellenfahrzeug V, das später beschrieben ist) und eine externe Einfüllvorrichtung (zum Beispiel die Station 9, die später beschrieben ist), die Kraftstoff in das Brennstoffzellen-Fahrzeug einfüllt, aufgeteilt, wobei das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst: den Kraftstoffbehälter, den Sensor und eine Kommunikationsvorrichtung (zum Beispiel das kommunikative Einfüllen ECU (Motorsteuergerät) 6, Infrarot-Kommunikationsvorrichtung 5, die später beschrieben sind), die Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf den detektierten Wert des Sensors und die spezifische Information zu der externen Einfüllvorrichtung sendet und wobei die Schritte des Ermitteins, Vorhersagens und Bestätigens auf einer Seite des Kraftstoff-Einfüll-Systems durchgeführt werden.
  • Gemäß einem fünften Aspekt ist das Kraftstoff-Einfüll-System (zum Beispiel das Wasserstoff-Einfüll-System Sa) in diesem Fall vorzugsweise in das Brennstoffzellenfahrzeug (zum Beispiel das Brennstoffzellenfahrzeug Va, das später beschrieben ist) und eine externe Einfüllvorrichtung, die Kraftstoff in das Brennstoffzellenfahrzeug einfüllt, aufgeteilt, wobei das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst: den Kraftstoffbehälter, den Sensor und eine Kommunikationsvorrichtung, die Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf den detektierten Wert des Sensors und die spezifische Information zu der externen Einfüllvorrichtung sendet, wobei die Schritte des Vorhersagens und Bestätigens auf einer Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs durchgeführt werden und der Schritt des Ermitteins auf einer Seite des Kraftstoff-Einfüll-Systems durchgeführt wird. Mit dem Kraftstoff-Einfüll-System des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird Kraftstoff in einem Einfüllmodus eingefüllt, der basierend auf den detektierten Werten vorbestimmter physikalischer Größen, die von Sensoren detektiert werden und der spezifischen Information des Kraftstoffbehälters bestimmt wird. Zusätzlich wird der Wert einer vorbestimmten physikalischen Größe, die das Detektionssziel eines Sensors ist, basierend auf der spezifischen Information vorhergesagt, während Kraftstoff gemäß des Schritts des Ermitteins auf diese Weise eingefüllt wird, wobei fortlaufend bestätigt wird, ob dieser vorhergesagte Wert und der detektierte Wert des Sensors übereinstimmen und im Falle, dass eine Inkonsistenz zwischen dem detektierten Wert und dem vorhergesagten Wert bestätigt wird, das Einfüllen von Kraftstoff in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information ermittelt wurde, unterbrochen wird.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, weil der vorhergesagte Wert einer physikalischen Größe unter Verwendung einer spezifischen Information des Kraftstoffbehälters auf diese Weise berechnet wird, den vorhergesagten Wert nicht nur während des anfänglichen Einfüllens, das adiabatisch angenähert werden kann, genau zu berechnen, sondern auch nach dem anfänglichen Einfüllen, wobei es notwendig ist, Wärme von dem Kraftstoffbehälter freizusetzen. Zusätzlich ist es möglich, unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der auf diesem Weg berechnet wurde, eine Abweichung in einem Sensor, Kraftstoffbehälter, usw. fortlaufend während des Einfüllens von Kraftstoff genau zu ermitteln. Zusätzlich wird der Zeitraum, der für das Einfüllen benötigt wird, gemäß der vorliegenden Erfindung durch Berechnen des vorhergesagten Werts basierend auf der spezifischen Information des Kraftstoffbehälters nicht mehr als notwendig verlängert, weil es nicht notwendig ist, den Einfülldurchfluss zu verringern, um die Vorhersagegenauigkeit zu erhöhen.
  • In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Wert eines Parameters in Bezug auf die Wärmeabgabecharakteristik des Kraftstoffbehälters während des Einfüllens eines Kraftstoffs in der spezifischen Information umfasst als ein Eingabeparameter für die Ermittlung des Einfüllmodus und weiterer Berechnung vorhergesagter Werte. Es ist dadurch möglich, den vorhergesagten Wert der Temperatur des Kraftstoffs im Inneren des Kraftstoffbehälters während des Einfüllens genau zu berechnen und dadurch können Abweichungen in Sensoren, einem Kraftstoffbehälter usw. genau ermittelt werden.
  • In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Volumenwert des Kraftstoffbehälters in der spezifischen Information umfasst als ein Eingabeparameter zur Ermittlung des Einfüllmodus und weiterer Berechnung vorhergesagter Werte. Es ist dadurch möglich, den vorhergesagten Wert des Drucks im Inneren des Kraftstoffbehälters während des Einfüllens von Kraftstoff genau zu berechnen und dadurch können Abweichungen in Sensoren, einem Kraftstoffbehälter usw. genau ermittelt werden.
  • In dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sendet das Brennstoffzellenfahrzeug Datensignale entsprechend den detektierten Werten von Sensoren und einer spezifischen Information des Kraftstoffbehälters zu der externen Einfüllvorrichtung und die externe Einfüllvorrichtung berechnet vorhergesagte Werte unter Verwendung der so gesendeten Datensignale und vergleicht dann weiter zwischen den vorhergesagten Werten und den detektierten Werten. Dadurch dass die Berechnungsfunktion der vorhergesagten Werte, die eine relativ große Rechenlast usw. aufweist, an der externen Einfüllvorrichtungsseite getragen wird und dann die Fahrzeugseite die Übertragungsfunktion der Datensignale trägt, die eine relativ kleine Rechenlast in diesen Weg aufweist, ist es dadurch möglich, die Konfiguration des Fahrzeugs zu vereinfachen. Zusätzlich können physikalische Größen, die auf der externen Einfüllvorrichtungsseite einfach zu erfassen sind, wie zum Beispiel die Temperatur und Durchfluss des Kraftstoffs, der von der externen Einfüllvorrichtung zu dem Kraftstoffbehälter freigesetzt wird, dadurch dass die Berechnungsfunktion der vorhergesagten Werte durch die externe Einfüllvorrichtungsseite getragen wird, weiter verwendet werden; somit kann die Vorhersagegenauigkeit weiter verbessert werden.
  • In dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorhergesagten Werte berechnet und die vorhergesagten Werte und die detektierten Werte werden danach auf der Brennstoffzellenfahrzeug Seite verglichen. Durch das Tragen der Berechnungsfunktion der vorhergesagten Werte usw. auf diese Weise durch die Brennstoffzellenfahrzeugseite, ist es möglich beständig Abweichungen in Sensoren, dem Kraftstoffbehälter usw. zu ermitteln, ohne durch die Kommunikation zwischen dem Brennstoffzellenfahrzeug und der Einfüllvorrichtung beeinflusst zu werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Wasserstoff-Einfüll-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist ein funktionales Blockdiagramm, dass eine spezifische Reihenfolge von Arbeitsabläufen in einem spezifischen kommunikativen Einfüllen eines Wasserstoff-Einfüll-Systems zeigt;
    • 3 stellt Graphen bereit, die einen vorhergesagten Wert für die Behälterinnentemperatur, der gemäß eines Charakteristik-Vorhersage-Betriebs während des Einfüllens berechnet wurde und einen detektierten Wert, der vom Fahrzeug gesendet wurde, vergleichen; und
    • 4 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) im Falle, dass ein Charakteristik-Vorhersage-Betrieb und eine Verifikations-Bearbeitung von der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) durchgeführt wird, die an dem Fahrzeug eingerichtet ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
  • 1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Wasserstoff-Einfüll-Systems S in Bezug auf die vorliegende Ausführungsform zeigt. Das Wasserstoff-Einfüll-System S ist durch eine Kombination eines Brennstoffzellenfahrzeugs V, das mit Wasserstoff als ein Brenngas fährt und einer Wasserstoffstation 9, die Wasserstoff-Kraftstoff zu einem Wasserstoffbehälter 31 dieses Fahrzeugs V liefert, aufgebaut. Nachfolgend wird die Konfiguration auf der Wasserstoffstation 9 Seite zuerst erklärt werden und dann wird die Konfiguration auf der Brennstoffzellenfahrzeug V Seite erklärt werden.
  • Die Wasserstoffstation 9 umfasst: ein Wasserstoffspeicherbehälter 91 in dem Wasserstoffgas zur Belieferung des Fahrzeugs V unter hohem Druck gelagert ist, ein Einfüllkanal 93 der von dem Wasserstoffspeicherbehälter 91 zu einem Einfüllstutzen 92 führt, der direkt von einem Bediener gehandhabt wird, ein Durchflusssteuer-/regelventil 94, das an dem Einfüllkanal 93 bereitgestellt ist und eine Station ECU (Motorsteuergerät) 95, die das Durchflusssteuer-/regelventil 94 öffnet/schließt.
  • Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 ermittelt den Einfüllmodus während der Einfüllstutzen 92 mit einem Behälter 38, der an dem Fahrzeug V bereitgestellt ist, verbunden ist, indem sie einer Reihenfolge folgt, die später erklärt wird (verschiedene Modi von Einfülldurchflüssen während des Einfüllens) und öffnet/schließt das Durchflusssteuer-/regelventil 94, so dass dieser Einfüllmodus realisiert wird. Das Wasserstoffgas das von dem Einfüllstutzen 92 freigesetzt wird, wird in den Wasserstoffbehälter 31 durch den Behälter 38 eingefüllt. Ein Kondensator 96 zum Kühlen des Wasserstoffgases ist in dem Einfüllkanal 93 zwischen dem Durchflusssteuer-/regelventil 94 und dem Einfüllstutzen 92 bereitgestellt. Durch Kühlen des Wasserstoffgases an einer Position vor dem Einfüllen in den Wasserstoffbehälter 31 durch einen solchen Kondensator 96 ist ein Temperaturanstieg des Wasserstoffgases in dem Wasserstoffbehälter 31 unterdrückt und dadurch wird ein schnelles Einfüllen möglich. Mehrere Sensoren 97a, 97b und 97c zum Erfassen des Zustandes des Wasserstoffgases an einer Position vor einem Einfüllen in den Wasserstoffbehälter 31 sind mit der Station ECU (Motorsteuergerät) 95 verbunden.
  • Ein Durchflussmesser 97a ist in dem Einfüllkanal 93 zwischen dem Durchflusssteuer-/regelventil 94 und dem Kondensator 96 bereitgestellt und sendet ein Signal entsprechend dem Durchfluss von Wasserstoffgas, das in dem Kanal 93 strömt, zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95. Nachfolgend wird der Durchfluss eines Wasserstoffgases, der von diesem Durchflussmesser 97a detektiert wird, als Einfüll-Durchfluss bezeichnet und der Wert davon wird als dm/dt ausgedrückt. Zusätzlich wird die Menge des Wasserstoffgases, die in den Wasserstoffbehälter 31 (nachfolgend als „gesamte Einfüllmenge“ bezeichnet) eingefüllt wird, beispielsweise durch Integration des Einfülldurchflusses dm/dt berechnet und der Wert davon wird nachfolgend als m ausgedrückt. Ein Temperatursensor 97b ist in dem Einfüllkanal 93 zwischen dem Kondensator 96 und dem Einfüllstutzen 92 bereitgestellt und sendet ein Signal entsprechend der Temperatur des Wasserstoffgases innerhalb des Kanals 93 zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95. Nachfolgend wird die Temperatur des Wasserstoffgases, die von diesem Temperatursensor 97a detektiert wird als Einfüllgastemperatur bezeichnet und der Wert davon wird als TST ausgedrückt. Ein Drucksensor 97c ist in dem Einfüllkanal 93 zwischen dem Kondensator 96 und einem Einfüllstutzen 92 bereitgestellt und sendet ein Signal entsprechend dem Druck des Wasserstoffgases innerhalb des Kanals 93 zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95. Nachfolgend wird der Druck des Wasserstoffgases, der durch diesen Drucksensor 97c detektiert wird, als Einfüllgasdruck bezeichnet und der Wert davon wird als PST ausgedrückt. Eine Infrarotkommunikationsvorrichtung 98 zur Kommunikation mit dem Fahrzeug V ist an dem Einfüllstutzen 92 bereitgestellt. Die Infrarotkommunikationsvorrichtung 98 liegt gegenüber einer später beschriebenen Infrarotkommunikationsvorrichtung 5, die an dem Fahrzeug V bereitgestellt ist, während der Einfüllstutzen 92 mit dem Behälter 38 verbunden ist, wodurch das Senden/Empfangen von Datensignalen über Infrarotstrahlung zwischen diesen Kommunikationsvorrichtungen 98 und 95 möglich wird. Nachfolgend wird eine Kommunikation über Infrarotstrahlung zwischen diesen Kommunikationsvorrichtungen 98 und 5 als IR Kommunikation bezeichnet.
  • Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 kann bei dem Einfüllen von Wasserstoffgas in das Fahrzeug V selektiv die zwei Einfüllverfahren von einer Einfüllmethode, die kommunikatives Einfüllen genannt wird, die die oben erwähnte IR Kommunikation benutzt und von einem Kommunikationsverfahren, das nicht kommunikatives Einfüllen genannt wird, das eine IR Kommunikation nicht verwendet, ausführen. Kommunikatives Einfüllen ist ein Einfüllverfahren zum Einfüllen von Wasserstoffgas in das Fahrzeug V, während eine IR Kommunikation zwischen dem Fahrzeug V und der Station 9 durchgeführt wird. Bei dem kommunikativen Einfüllen empfängt die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf den Wasserstoffbehälter 31 des Fahrzeugs V durch die Infrarotkommunikationsvorrichtung 98 und füllt Wasserstoffgas in den Wasserstoffbehälter 31 in einem Einfüllmodus, der basierend auf diesen Datensignalen bestimmt wurde. Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 berechnet basierend auf den Datensignalen, die während des kommunikativen Einfüllens erhalten wurden, sukzessiv eine Einfüllrate (nachfolgend auch als „Wasserstoff SOC“ bezeichnet) von Wasserstoff innerhalb des Wasserstoffbehälters 31 durch ein bekanntes Verfahren, ermittelt dass das Einfüllen von Wasserstoffgas abgeschlossen wurde, in dem Fall, dass dieser Wasserstoff SOC einen vorbestimmten Auffüll-Schwellenwert überschreitet und beendet dann das Einfüllen von Wasserstoffgas. Zusätzlich unterbricht die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 das Einfüllen von Wasserstoffgas unter Verwendung der Datensignale in einem Fall, dass die Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 eine vorbestimmte Versagens-Temperatur erreicht, einem Fall, in dem sie nicht in der Lage ist, Datensignale zu empfangen oder in einem Fall, in dem ein Abbruchsignal, das später beschrieben wird, während eines kommunikativen Einfüllens empfangen wird, selbst wenn der Wasserstoff SOC nicht den Auffüll-Schwellenwert erreicht hat. Aus diesem Grund ist es wichtig, bei einem kommunikativen Einfüllen den Einfüllmodus so zu ermitteln, dass die Temperatur innerhalb des Wasserstoffbehälters 31 die Versagens-Temperatur bis zum Erreichen des Auffüllens nicht überschreitet und das Wasserstoffgas so schnell wie möglich eingefüllt wird.
  • Des weiteren ist dieses kommunikative Einfüllen in ein Einfüllverfahren, das allgemeines kommunikatives Einfüllen genannt wird und ein Einfüllverfahren, das spezifisches kommunikatives Einfüllen genannt wird, unterteilt, abhängig von den Arten einer Information, die in den Datensignalen, die von dem Fahrzeug V zu der Station 9 gesendet wurden, umfasst ist, d.h. Arten von Information, die in der Einfüllsteuer-/regelung, die durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 ausgeführt wird, verwendet werden.
  • Anhand des allgemeinen kommunikativen Einfüllens, werden Datensignale umfassend eine Behälter- Zustands-Information, die durch die Temperatur, Druck usw. des Wasserstoffbehälters 31 gebildet wird, von der Fahrzeug V Seite gesendet. Dabei ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung eine Behälter-Status-Information als die Werte von physikalischen Beträgen definiert ist, die durch Sensoren, die in dem Wasserstoffbehälter 31 bereitgestellt sind, detektiert werden, wie zum Beispiel die Temperatur und Druck von Wasserstoffgas innerhalb des Wasserstoffbehälters 31. Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 empfängt Datensignale umfassend eine Behälter-Zustands-Information, die von dem Fahrzeug V gesendet wurde und füllt Wasserstoffgas in einem Einfüllmodus ein, der basierend auf diesen Datensignalen ermittelt wurde.
  • Anhand des spezifischen kommunikativen Einfüllens werden Datensignale umfassend eine spezifische Information des Wasserstoffbehälters 31, zusätzlich zu der oben erwähnten Behälter-Zustands-Information von der Fahrzeug V Seite gesendet. In der vorliegenden Erfindung wird eine spezifische Information des Wasserstoffbehälters 31 beispielsweise als Werte definiert, die die Wärmeabgabecharakteristiken des Wasserstoffbehälters 31 darstellen, wie zum Beispiel der Wärmekapazitätwert oder MC Parameterwert (zum Beispiel wird auf die japanische ungeprüfte Patentanmeldung (Übersetzung der PCT Veröffentlichung) Veröffentlichungsnummer 2013-527390 der Anmelder der vorliegenden Anmeldung Bezug genommen), einen Volumenwert des Wasserstoffbehälters 31, Material der Auskleidung des Wasserstoffbehälters 31, strukturelle Information des Wasserstoffbehälters usw. und grundlegende Werte, die durch die Durchführung von Experimenten zu der Zeit, wenn der Wasserstoffbehälter 31 hergestellt wird, spezifiziert werden können. Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 empfängt Datensignale umfassend die Behälter-Zustands-Information und eine behälterspezifische Information, die von dem Fahrzeug V empfangen wird und füllt Wasserstoffgas in einem Einfüllmodus ein, der basierend auf diesen Datensignalen ermittelt wurde.
  • Nachstehend wird ein spezifisches kommunikatives Einfüllen und ein allgemeines kommunikatives Einfüllen verglichen werden. Bei dem spezifischen kommunikativen Einfüllen wird eine spezifische Information des Wasserstoffbehälters 31, die bei dem allgemeinen kommunikativen Einfüllen nicht gesendet wird, zu der Stationsseite gesendet.
  • Weil diese spezifische Information Werte umfasst, die die Wärmeabgabecharakteristik usw. wie oben erwähnt darstellen, ist es bei einem spezifischen kommunikativen Einfüllen möglich, den optimalen Einfüllmodus im Einklang nicht nur mit dem physikalischen Zustand in dem Inneren des Wasserstoffbehälters 31 zu dieser Zeit zu ermitteln, sondern auch mit den Charakteristiken des Wasserstoffbehälters 31 durch Erfassen der Charakteristiken des Wasserstoffbehälters 31, der an dem Fahrzeug (Angemessenheit der Wärmeabgabe usw.) eingerichtet ist.
  • Aus diesem Grund kann ein spezifisches kommunikatives Einfüllen schneller nachfüllen, wenn zwischen einem spezifischen kommunikativen Einfüllen und einem allgemeinen kommunikativen Einfüllen verglichen wird. Bei einem allgemeinen kommunikativen Einfüllen muss eine Spanne in dem Einfüll-Durchfluss oder ähnlichen bereitgestellt werden, weil die Station nicht die Charakteristiken des Wasserstoffbehälters 31 erfassen kann, wobei ein Wasserstoffbehälter mit den schlechtesten thermischen Charakteristiken bei dem durchführen eines Hochgeschwindigkeits-Einfüllens angenommen wird, so dass die Temperatur während des Einfüllens nicht übermäßig steigt und dadurch der Zeitraum, der zum Nachfüllen benötigt wird, länger als bei dem spezifischen kommunikativen Einfüllen wird. Insbesondere ist es möglich, wenn eine spezifische Information verwendet wird, genau die Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 während eines Einfüllens und zu der für die Vervollständigung eines Einfüllens vorhergesagten Zeit bei dem spezifischen kommunikativen Einfüllen vorher zu sagen, weil der Einfluss der Wärmeabgabe von der Oberfläche des Wasserstoffbehälters 31 während eines Einfüllens genau erfasst werden kann.
  • Auf diese Weise kann die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 mit einem spezifischen kommunikativen Einfüllen Wasserstoff einfüllen, während der zukünftige Zustand des Wasserstoffbehälters 31 genau vorhergesagt wird; daher ist es möglich, im Vergleich zu dem oben bezeichneten allgemeinen kommunikativen Einfüllen schneller nachzufüllen, währenddessen die Temperatur des Wasserstoffbehälters 31 die oben erwähnte Versagens-Temperatur nicht übersteigt.
  • Im Übrigen ist eine spezifische Reihenfolge eines neuen Algorithmus für ein spezifisches kommunikatives Einfüllen, das die MC Technik ist, in einer japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Übersetzung einer PCT Veröffentlichung), Veröffentlichungsnummer 2013-527390, von den Anmeldern der vorliegenden Anmeldung, gezeigt. Um die Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 zu der für die Vervollständigung des Einfüllens vorhergesagten Zeit vorherzusagen, ist es notwendig die Wärmemenge zu schätzen, die an der Behälterwand während des Einfüllens absorbiert wird. Zusätzlich ist, um diese Wärmemenge, die an der Behälterwand absorbiert wird, genau zu berechnen, die Temperaturverteilungsauflösung der Behälterwand während des Einfüllens notwendig; allerdings ist es sehr schwierig diese zu erhalten.
  • Die MC Technik sagt die Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 während eines Einfüllens unter Berücksichtigung der Wärmeabgabe von der Behälterwand voraus, durch die Einführung des zusammengesetzten Werts MC (kJ/K) der Masse und der spezifischen Wärmekapazität, um diese Funktion zu vereinfachen (siehe Figur fünf usw. der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Übersetzung der PCT Veröffentlichung), Veröffentlichungsnummer 2013-527390.
  • Die spezifische Information, die in der vorliegenden Erfindung definiert ist, umfasst auch einen MC Parameterwert, der in einem spezifischen kommunikativen Einfüllen, basierend auf einer solchen MC Technik verwendet wird, ein spezifischer konstanter Wert des Wasserstoffbehälters 31, der notwendig ist, um diesen MC Parameter, eine Algorithmus der vorab eingeführt wurde usw. folgend, zu berechnen.
  • Nicht kommunikatives Einfüllen ist eine Einfüllmethode zum Einfüllen von Wasserstoff in das Fahrzeug V, ohne IR Kommunikation zwischen dem Fahrzeug V und der Station 9 durchzuführen. Bei einem nicht kommunikativen Einfüllen füllt die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 in einem vorgeschriebenen Einfüllmodus, der vorab eingeführt wurde, Wasserstoffgas in den Wasserstoffbehälter 31.
  • Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 kann den aktuellen Status des Wasserstoffbehälters 31 während des nicht kommunikativen Einfüllens nicht erfassen; daher ist das Einfüllen im Vergleich mit dem kommunikativen Einfüllen (das heißt geringe Einfüll-Rate) bei einem geringen Druck beendet, so dass übermäßiges Einfüllen oder ein übermäßiger Temperaturanstieg während des Einfüllens nicht auftritt. Daher kann, wenn zwischen den oben erwähnten zwei des kommunikativen Einfüllens und des nicht kommunikativen Einfüllens verglichen wird, ein kommunikatives Einfüllen bis zum vollständigen Nachfüllen oder näher in die Umgebung davon einfüllen, aufgrund dessen dass eingefüllt wird, während der Zustand des Wasserstoffbehälters 31 erfasst wird.
  • Das Brennstoffzellenfahrzeug V umfasst den Wasserstoffbehälter 31, der Wasserstoffgas, das von der Station 9 geliefert wird, lagert, ein Brennstoffzellensystem (nicht abgebildet), das Energie von dem Wasserstoffgas, das in diesem Wasserstoffbehälter 31 gelagert ist, erzeugt, um unter Verwendung der erzeugten elektrischen Energie zu fahren, eine Infrarotkommunikationsvorrichtung 5, die Datensignale in Bezug auf den Wasserstoffbehälter 31 zu der Infrarotkommunikationsvorrichtung 98 der Station 9 während des kommunikativen Einfüllen sendet und eine Einfüllfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6, die Datensignale erzeugt, die von dieser Infrarotkommunikationsvorrichtung 5 gesendet werden.
  • Der Wasserstoffbehälter 31 ist mit dem Behälter 38 durch eine Wasserstoffeinführungsleitung 39 verbunden. In anderen Worten, Wasserstoffgas, das von dem Wasserstoff-Einfüllstutzen 92, der mit dem Behälter 38 verbunden ist, abgelassen wird, wird in den Wasserstoffbehälter 31 über die Wasserstoffeinführungsleitung 39 eingefüllt. Als ein Mittel, um die zuvor erwähnte Information in Bezug auf den Wasserstoffbehälter 31 zu erhalten, sind ein Temperatursensor 41 und ein Drucksensor 42 mit der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 verbunden.
  • Der Temperatursensor 41 detektiert die Temperatur des Wasserstoffgases im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 und sendet ein Signal entsprechend dem detektierten Wert zu der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6. Nachfolgend wird die Temperatur des Wasserstoffgases im Inneren des Wasserstoffbehälters 31, die durch diesen Temperatursensor 41 detektiert wird, als Behälterinnentemperatur bezeichnet und der Wert davon wird als T ausgedrückt. Der Drucksensor 42 detektiert den Druck im Inneren des Wasserstoffbehälters 31 und sendet ein Signal entsprechend dem detektierten Wert zu der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6. Nachfolgend wird der Druck des Wasserstoffgases im Inneren des Wasserstoffbehälters 31, der durch diesen Drucksensor 42 detektiert wird, als Behälterinnendruck bezeichnet und der Wert davon wird als P ausgedrückt. Zusätzlich wird nachfolgend der Wert des Behälterinnendrucks unmittelbar vor dem Beginn des Einfüllens insbesondere als P0 ausgedrückt und der Betrag des Anstiegs des Behälterinnendrucks von dem Einfüllen wird als ΔP (= P- P0) ausgedrückt.
  • Die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 ist ein Computer umfassend einen Mikrocomputer und ist so konfiguriert, dass ein CPU (Hauptprozessor), Speichermedien, wie zum Beispiel ROM (Festwertspeicher) und RAM (Direktzugriffsspeicher), wie auch elektronische Schaltungen, wie zum Beispiel mehrere Schnittstellen, umfasst wird. Eine spezifische Information in Bezug auf den eingerichteten Wasserstoffbehälter 31 wird in dem ROM (Festwertspeicher) der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 zu der Zeit, zu der das Fahrzeug V hergestellt wird, gespeichert.
  • Die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 sendet eine Information in Bezug auf den Wasserstoffbehälter 31 zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95 über die Infrarotkommunikationsvorrichtung 5; dadurch erzeugt es Datensignale gemäß dem detektierten Wert T der Behälterinnentemperatur, des detektierten Werts P des Behälterinnendrucks und einer spezifischen Information. Nachfolgend wird ein Fall des Sendens der zwei Parameter des Volumenwerts V des Wasserstoffbehälters 31 und des vorher erwähnten MC Parameterwerts MC als eine spezifische Information erklärt werden; jedoch sind die Arten einer spezifischen Information nicht auf diese beschränkt.
  • Es sollte beachtet werden, dass der vorab erwähnte Druckanstieg ΔP durch die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 berechnet und zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95 zusammen mit den oben erwähnten detektierten Werten T und P gesendet werden kann oder durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 basierend auf dem detektierten Wert P, der von der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 gesendet wurde, berechnet werden kann.
  • Nachfolgend wird ein Fall des Druckanstiegs ΔP, der durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 berechnet wird, erläutert werden. Die Infrarotkommunikationsvorrichtung 5 ist beispielsweise durch eine Infrarot LED (Leuchtdiode), einen Treiber davon usw. konfiguriert. Der Treiber veranlasst die Infrarot LED (Leuchtdiode) dazu, in einem Modus gemäß den Datensignalen und einem Abbruchsignal, die durch die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 erzeugt werden, ein- und auszuschalten.
  • Danach wird eine spezifische Reihenfolge eines spezifischen kommunikativen Einfüllens des Wasserstoff-Einfüll-Systems S unter Bezugnahme auf 2 erklärt werden. 2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine spezifische Reihenfolge eines spezifischen kommunikativen Einfüllens des Wasserstoff-Einfüll-Systems S zeigt. Die Funktionen, die in 2 gezeigt sind, werden durch Funktionen in der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6, die an dem Fahrzeug eingerichtet sind, Funktionen in der Station ECU (Motorsteuergerät) 95, die an der Station eingerichtet sind und IR Kommunikation zwischen diesen ECU (Motorsteuergeräten) 6 und 95, realisiert.
  • Die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6 sendet eine Behälter-Zustands-Information und eine behälterspezifische Information, die bei der Ausführung des spezifischen kommunikativen Einfüllens notwendig ist, zu der Station ECU (Motorsteuergerät) 95 unter Verwendung von IR Kommunikation. Die Information, die von der Fahrzeug Seite zu der Stationsseite gesendet wurde besteht aus beispielsweise den vier von dem detektierten Wert T der Behälterinnentemperatur, dem detektierten Wert P des Behälterinnendrucks, dem Volumenwert V des Wasserstoffbehälters und dem MC Parameterwert MC.
  • Die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 führt eine Verarbeitung, wie zum Beispiel eine Charakteristik-Vorhersage-Funktion, Verifikations-Bearbeitung und Einfüllsteuer-/regelung durch, unter Verwendung einer Information, die von der Fahrzeug Seite (T, P, V, MC, usw.) gesendet wurde, einer Information die auf der Stationsseite, basierend auf der Information die von der Fahrzeug Seite gesendet wurde (ΔP usw.), berechnet wurde und einer Information, die durch Sensoren auf der Stationsseite (zum Beispiel detektierter Wert PST des Einfüllgasdrucks, detektierter Wert TST einer Einfüllgastemperatur, detektierter Wert dm/dt des Einfülldurchflusses, gesamte Einfüllmenge m usw.) erlangt wurde.
  • Nachfolgend werden die spezifischen Abfolgen dieser drei Arten des Verarbeitens, die in der Station ECU (Motorsteuergerät) 95 durchgeführt werden, erklärt.
  • Charakteristik-Vorhersage-Betrieb
  • In einem Charakteristik-Vorhersage-Betrieb benutzt die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 die erworbene Information (T, P, V, MC, ΔP, PST, TST dm/dt, m, usw.) als Eingabeinformation und während des Einfüllens berechnet sie sukzessive vorhergesagte Werte von vorbestimmten physikalischen Beträgen in Bezug auf den Zustand des Wasserstoffbehälters während des Einfüllens einem vorbestimmten Algorithmus folgend.
  • Hierbei umfasst ein „vorhergesagter Wert eines physikalischen Betrages“ die Schätzung eines bekannten Werts oder die Transition eines Werts in der Zukunft eines physikalischen Betrages, der das Ziel ist, basierend auf Werten die durch die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 zu der Zeit der Ausführung des Betriebs erfasst werden können oder eine indirekte Schätzung des physikalischen Betrages, der das Ziel ist, unter Verwendung von anderen Parametern als die Ausgaben eines Sensors, der diese direkt detektiert.
  • Der physikalische Betrag, der basierend auf der oben erwähnten Mehrzahl einer Eingabeinformation (P, T, V, MC, ΔP, PST, TST, dm/dt, m, usw.) in dem Charakteristik-Vorhersage-Betrieb vorhergesagt wird, ist beispielsweise die fünf von einem vorhergesagten Wert T' der Behälterinnentemperatur während eines Einfüllens, einen vorhergesagten Wert P' des Behälterinnendrucks während eines Einfüllens, einen vorhergesagten Wert ΔP' der Anstiegshöhe in einem Behälterinnendruck von einem Einfüllen, einen vorhergesagten Wert V' des Volumens des Wasserstoffbehälters und einen vorhergesagten Wert m' der gesamten Einfüllmenge.
  • Der vorhergesagte Wert T' für die Behälterinnentemperatur während eines Einfüllens kann durch Eingeben neben der oben erwähnten Eingabeinformation, insbesondere des detektierten Werts PST des Einfülldrucks, des detektierten Werts TST der Einfülltemperatur, des detektierten Werts dm/dt des Einfülldurchflusses, eines MC Parameterwerts MC und eines Volumenwerts V in einen Betriebsalgorithmus, der vorab eingeführt wurde, berechnet werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass eine detaillierte Erklärung hierin vermieden werden wird, weil der spezifische Betriebsalgorithmus zum Berechnen des vorhergesagten Werts T' der Temperatur unter Verwendung des MC Parameterwerts MC usw. in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Übersetzung einer PCT Veröffentlichung), Veröffentlichungs- Nummer 2013-527390, der Anmelder der vorliegenden Anmeldung, beschrieben ist. Der vorhergesagte Wert P' des Behälterinnendrucks während des Einfüllens kann beispielsweise basierend neben der oben erwähnten Mehrzahl von Eingabeinformationen, auf insbesondere dem detektierten Wert PST des Einfülldrucks, dem detektierten Wert TST der Einfülltemperatur und dem detektierten Wert dm/dt des Einfülldurchflusses, berechnet werden. Insbesondere wird der vorhergesagte Wert P' durch Abziehen eines Druckverlustes dP (zum Beispiel geschätzt von dem detektierten Wert PST des Einfülldrucks, von dem detektierten Wert TST der Einfülltemperatur und von dem detektierten Wert dm/dt des Einfülldurchflusses) von dem detektierten Wert TST des Einfülldrucks berechnet.
  • Der vorhergesagte Wert ΔP' für die Anstiegshöhe in dem Behälterinnendruck von dem Einfüllen kann unter Verwendung einer vorbestimmten Zustandsgleichung beispielsweise basierend neben der oben erwähnten Mehrzahl von Eingabeinformationen insbesondere auf der gesamten Einfüllmenge m, dem detektierten Wert T der Behälterinnentemperatur und einem Volumenwert V, berechnet werden.
  • Der vorhergesagte Wert V' des Volumens des Wasserstoffbehälters kann unter Verwendung einer vorbestimmten Zustandsgleichung, basierend beispielsweise neben der oben erwähnten Mehrzahl von Eingabeinformationen, auf insbesondere der gesamten Einfüllmenge m, dem detektierten Wert T der Behälterinnentemperatur und einer Anstiegshöhe ΔP in einem Behälterinnendruck, berechnet werden.
  • Zusätzlich kann der vorhergesagte Wert m' der gesamten Einfüllmenge beispielsweise unter Verwendung einer vorbestimmten Zustandsgleichung, basierend neben der oben erwähnten Mehrzahl von Eingabeinformation, auf insbesondere der Anstiegshöhe ΔP in einem Behälterinnendruck, einem Volumenwert V und einem detektierten Wert T der Temperatur, berechnet werden.
  • Verifikations-Bearbeitung
  • Bei der Verifikations-Bearbeitung vergleicht die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 die fünf vorhergesagten Werte (T', P', V', ΔP', m'), die sukzessive durch den oben erwähnten Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet werden mit den tatsächlichen Werten (T, P, V), die sukzessive von der Fahrzeugseite gesendet werden, mit tatsächlichen Werten (ΔP, m), die auf der Stationsseite während eines Einfüllens erworben wurden und ermittelt, ob jeweilig vorhergesagte Werte und tatsächliche Werte übereinstimmen. Insbesondere erlangt die Station ECU (Motorsteuergerät) 95 bei der Verifikations-Bearbeitung die Behälterinnentemperatur T, einen Behälterinnendruck P und einen Volumenwert V, die sequenziell von der Fahrzeugseite während des Einfüllens gesendet wurden, sowie die Druckdifferenz ΔP und Einfülldurchfluss m, die basierend auf diesen gesendeten Werten usw. berechnet werden und vergleicht diese dann mit einem vorhergesagten Wert T' der Temperatur, einem vorhergesagten Wert P' des Drucks, einem vorhergesagten Wert V' des Volumens, einem vorhergesagten Wert ΔP' der Druckdifferenz und einem vorhergesagten Wert m' eines Einfülldurchflusses zu Zeitpunkten entsprechend den erlangten Zeitpunkten und während ein spezifisches kommunikatives Einfüllen durchgeführt wird, ermittelt sie fortlaufend, ob diese vorhergesagten Werte T', P', V', ΔP' und m' innerhalb eines vorab bestimmten akzeptablen Fehlerbereichs sind, der um die tatsächlichen Werte T, P, V, ΔP und m jeweilig zentriert ist und in dem Fall, dass sie in diesen Bereichen sind ermittelt es sie als übereinstimmend und wenn sie außerhalb dieser Bereiche sind, ermittelt es sie als nicht übereinstimmend. Beispielsweise tritt ein Fall einer Abweichung in dem Wasserstoffbehälter, der an dem Fahrzeug eingerichtet ist, auf (insbesondere beispielsweise ein Fall, in dem der Wasserstoffbehälter, der an dem Fahrzeug eingerichtet ist, durch einen verschiedenen Typ als zu der Zeit der Fahrzeugherstellung ersetzt wurde), wobei eine Verschiebung in dem MC Parameterwert MC und einem Volumenwert V, die von der Fahrzeugseite gesendet wurden, von den anfänglichen Werten des Wasserstoffbehälters der zu dieser Zeit eingerichtet ist, auftreten kann.
  • In diesem Fall können die vorhergesagten Werte (T', P', ΔP', V, m') und tatsächlichen Werte (T, P, ΔP, V, m) verschoben werden.
  • Daher kann gemäß der Verifikations-Bearbeitung in dem Falle, dass ermittelt wurde, dass jeder der oben erwähnten vorhergesagten Werte nicht mit den jeweiligen tatsächlichen Werten übereinstimmt, ermittelt werden, dass eine Abweichung in dem Wasserstoffbehälter aufgetreten ist.
  • Beispielsweise kann in einem Fall einer Abweichung, die in dem Temperatursensor oder Drucksensor der an dem Fahrzeug eingerichtet ist, auftritt (insbesondere beispielsweise ein Fall, dass jeder Sensor fehlerhaft abweicht, ein Versatzfehler usw.) sich der detektierte Wert T der Behälterinnentemperatur oder der detektierte Wert P des Behälterinnendrucks, die von der Fahrzeugseite gesendet werden, von dem anfänglichen Wert verschoben werden.
  • In diesem Fall können auch die vorhergesagten Werte (T', P', ΔP', V', m') und tatsächlichen Werte (T, P, ΔP, V, m) verschoben werden.
  • Daher kann gemäß der Verifikations-Bearbeitung in dem Falle, dass ermittelt wurde, dass jeder der oben erwähnten vorhergesagten Werte nicht mit den jeweiligen tatsächlichen Werten übereinstimmt, ermittelt werden, dass eine Abweichung in dem Temperatursensor oder Drucksensor aufgetreten ist. Zusätzlich kann beispielsweise in einem Fall einer Abweichung, die in der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) (insbesondere beispielsweise ein Fall, in dem die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) durch einen anderen Typ, als der, der bei der Fahrzeugherstellung eingerichtet war, ersetzt wurde, ein Fall, dass die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) nicht normal arbeitet, ein Fall der Verfälschung, die in den Datensignal entsteht, usw.) auftritt, können der detektierte Wert T der Behälterinnentemperatur, der detektierte Wert P des Behälterinnendrucks, ein Volumenwert V, ein MC Parameterwert MC usw., die von der Fahrzeugseite gesendet werden, von den anfänglichen Werten verschoben werden. In diesem Fall können auch die vorhergesagten Werte (T', P', ΔP', V', m') und tatsächlichen Werte (T, P, ΔP, V, m) verschoben werden.
  • Daher kann gemäß der Verifikations-Bearbeitung in dem Falle, dass ermittelt wurde, dass jeder der oben erwähnten vorhergesagten Werte nicht mit den jeweiligen tatsächlichen Werten übereinstimmt, ermittelt werden, dass eine Abweichung in der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) aufgetreten ist.
  • 3 stellt Graphen bereit, die den vorhergesagten Wert T' der Behälterinnentemperatur, der durch den Charakteristik-Vorhersage-Betrieb während des Einfüllens berechnet wurde, mit dem detektierten Wert T der Behälterinnentemperatur, der von dem Fahrzeug gesendet wurde, vergleicht. 3 gibt den vorhergesagten Wert T' mit einer gepunkteten Linie an und den detektierten Wert T mit einer durchgezogenen Linie an.
  • Wie oben erwähnt, wird die Transition des vorhergesagten Wertes T', der durch den Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet wird und die Transition des detektierten Werts T, der von dem Fahrzeug während eines Einfüllens gesendet wurde, im Wesentlichen übereinstimmen, wenn ein Fall, in dem keine Abweichung in dem Wasserstoffbehälter, Sensoren usw. vorhanden ist, vorliegt.
  • Insbesondere kann bei der vorliegenden Erfindung bei der Berechnung des vorhergesagten Werts T' die Temperatur unmittelbar nach dem Beginn des Einfüllens bis zu dem Zeitpunkt des Einfüllendes genau vorhergesagt werden, wie auf der linken Seite der 3 gezeigt, weil der MC Parameterwert MC in Bezug auf die Wärmeabgabecharakteristik des Wasserstoffbehälters verwendet wird. Hingegen werden in dem Fall, dass der Wasserstoffbehälter ersetzt wurde, in dem Fall, dass der Sensor, der an dem Wasserstoffbehälter eingerichtet ist, versagt hat, in dem Fall einer Abweichung, die in der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) auftritt usw. die Transition des vorhergesagten Werts T', der durch den Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet wird und die Transition des detektierten Werts T, der von dem Fahrzeug während eines Einfüllens gesendet wird, nicht übereinstimmen werden(siehe rechte Seite in der 3).
  • Zusätzlich wird die Divergenz zwischen dem vorhergesagten Wert T' und dem detektierten Wert T in dem Falle des Auftretens eines Versagens als zunehmend angesehen, da die Veränderung der Temperatur im Inneren des Wasserstoffbehälters zunimmt, das heißt, die verstrichene Zeit seit dem Beginn des Einfüllens verlängert sich. Daher ist es möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung durch Vergleichen zwischen dem vorhergesagten Wert und tatsächlichen Wert nicht nur zu der Zeit des Beginns des Einfüllens, sondern fortlaufend während des Einfüllens und anschließend durch Ermitteln der Existenz einer Abweichung, in dem Fall in dem eine Abweichung auftritt, dies genau zu ermitteln.
  • Einfüllsteuer-/regelung
  • Bezugnehmend zurück auf 2, ermittelt die Station ECU (Motorsteuergerät) 9 in der Einfüllsteuer-/regelung den Einfüllmodus basierend auf einer Information (P, T, V, MC) in Bezug auf den Wasserstoffbehälter, die von dem Fahrzeug V gesendet wurde, einer Information (PST, TST), die durch die Sensoren, die auf der Stationsseite bereitgestellt sind, erlangt wurde und vorhergesagten Werten (P',T'), die durch den Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet wurden und steuert/ regelt den Einfülldurchfluss so, dass der ermittelte Einfüllmodus realisiert wird. Insbesondere ermittelt die Station ECU (Motorsteuergerät) 9 den Einfüllmodus so, dass der vorhergesagte Wert T' der Behälterinnentemperatur zu dem vorhergesagten Zeitpunkt des Einfüllendes, berechnet durch den Charakteristik-Vorhersage-Betrieb nicht die zuvor erwähnte Versagens-Temperatur überschreitet.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Einfülldurchfluss während eines Einfüllens regelbar von dem Einfüllbeginn bis zum Ende gemacht werden kann oder festgelegt sein kann. Zusätzlich unterbricht die Station ECU (Motorsteuergerät) 9 ein Einfüllen von Wasserstoffgas in dem ersten eingerichteten Einfüllmodus, in dem Fall dass jeder der jeweiligen vorhergesagten Werte (T', P', ΔP', V', m') nicht mit den tatsächlichen Werten (T, P, ΔP, V, m) gemäß der oben erwähnten Verifikations-Bearbeitung übereinstimmt, während Wasserstoffgas in einem Einfüllmodus eingefüllt wird, der basierend auf einer Information umfassend die spezifische Information (V, MC) des Wasserstoffbehälters ermittelt wird. Es sollte beachtet werden, dass nachdem das Einfüllen von Wasserstoffgas in dem ersten eingerichteten Einfüllmodus unterbrochen wurde, ein Einfüllen von Wasserstoffgas durch einen Wechsel zu einem langsameren Einfüllmodus unter Beachtung, dass eine Abweichung in dem Wasserstoffbehälter, Sensor, usw. auf der Fahrzeugseite wie oben erwähnt aufgetreten ist, fortgesetzt werden kann oder ein Einfüllen von Wasserstoffgas beendet werden kann (Einfülldurchfluss dm/dt = 0).
  • Es sollte beachtet werden, dass in dem Falle des fortgesetzten Einfüllens von Wasserstoffgas durch ein Wechseln des Einfüllmodus, vorzugsweise ein neuer Einfüllmodus unter Beachtung dass eine Abweichung in dem Wasserstoffbehälter, Sensor, usw. existiert, ermittelt wird, so dass der Einfülldurchfluss und ein Einfülldruck nach dem Wechseln kleiner als vor dem Wechseln sind.
  • Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben erklärt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in der oben erwähnten Ausführungsform ein Fall eines Ausführen des Charakteristik-Vorhersage-Betriebs, um den vorhergesagten Wert T' der Behälterinnentemperatur, einen vorhergesagten Wert P' des Behälterinnendrucks usw. zu berechnen und die Verifikations-Bearbeitung um die Konsistenz zwischen diesen vorhergesagten Werten und tatsächlichen Werten durch die Station ECU (Motorsteuergerät) auf der Stationsseite zu ermitteln; allerdings können diese zwei Arten der Verarbeitung auch durch die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät), die an dem Fahrzeug V eingerichtet ist, ausgeführt werden.
  • 4 ist ein funktionales Blockdiagramm der Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6a in dem Fall des Ausführens des oben erwähnten Charakteristik-Vorhersage-Betriebs und einer Verifikations-Bearbeitung durch die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6a, die an einem Fahrzeug Va eingerichtet ist, für ein Wasserstoff Einfüll-System Sa, das nur zu einer unidirektionalen Kommunikation von den Fahrzeug Va zu der Station fähig ist. In dem Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6a den vorhergesagten Wert T' der Behälterinnentemperatur, den vorhergesagten Wert P' des Behälterinnendrucks usw. einem vorbestimmten Algorithmus folgend, basierend auf einer Information, die zu der Stationsseite gesendet wurde (detektierter Wert T der Behälterinnentemperatur und detektierter Wert P des Behälterinnendrucks), sowie einer spezifischen Information (Volumenwert V und MC Parameterwert MC).
  • Bei der Verifikations-Bearbeitung vergleicht die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) 6a die vorhergesagten Werte (T', P') die sukzessive von dem oben erwähnten Charakteristik-Vorhersage-Betrieb berechnet werden mit den detektierten Werten (T, P) und ermittelt, ob die jeweilig vorhergesagten Werte und detektierten Werte übereinstimmen. Hierin verlangt ein Abbruchsignal, in dem Fall des Ermittelns, dass die jeweilig vorhergesagten Werte und die detektierten Werte nicht übereinstimmen, eine Unterbrechung des Wasserstoffeinfüllens von der Station oder es wird ein Einfüllmodus-Wechsel-Signal gesendet, das es verlangt, von dem Einfüllmodus, der auf der Stationsseite anfänglich eingerichtet wurde, zu einem langsameren Einfüllmodus zu wechseln.
  • Zusätzlich wird in der oben erwähnten Ausführungsform ein Fall der IR Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einer Station, die eine unidirektionale Kommunikation ist, in der nur die Übertragung von Datensignalen von der Fahrzeugseite zu der Stationsseite möglich ist, erklärt; Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall der IR Kommunikation, die eine wechselseitige Kommunikation ist, angewendet werden.
  • In dem Fall, in dem eine wechselseitige Kommunikation möglich ist, kann die Genauigkeit der Verifikations-Bearbeitung weiter verbessert werden, weil der vorhergesagte Wert, der durch die Kommunikationsfunktion ECU (Motorsteuergerät) auf der Fahrzeugseite, wie in 4 gezeigt, berechnet wird und der vorhergesagte Wert, der durch die Station ECU (Motorsteuergerät) auf der Stationsseite, wie in 2 gezeigt, berechnet wird, verglichen werden können.
  • Zusätzlich wird in der oben erwähnten Ausführungsform ein Fall des Sendens des Volumenwerts V und eines MC Parameterwerts MC als eine spezifische Information des Wasserstoffbehälters von dem Fahrzeug zu der Stationsseite erklärt allerdings ist die spezifische Information des Wasserstoffbehälters nicht auf diese beschränkt. Diese spezifische Information, die von dem Fahrzeug gesendet wurde, kann eine Information in Bezug auf die Wärmekapazität des Wasserstoffbehälters sein. Zusätzlich, solange die spezifische Information eine Information ist, von der es möglich ist, die Wärmeabgabecharakteristik des Wasserstoffbehälters, basierend auf einem vorbestimmten Standard durch die Station, die diese spezifische Information empfängt, zu erfassen, ist dies nicht notwendigerweise eine physikalische Information, die eine physikalische Bedeutung aufweist und kann eine Formatinformation sein, die gemäß einem Standard aufgestellt wird (zum Beispiel Formatnummern, die gemäß dem Material der Auskleidung klassifiziert werden, wie zum Beispiel TYPE drei (allgemeine Bezeichnung für einen Hochdruck-Wasserstoffbehälter unter Verwendung einer Aluminiumauskleidung), TYPE vier (allgemeine Bezeichnung für einen Hochdruck-Wasserstoffbehälter unter Verwendung einer auf Harz basierenden Auskleidung), usw.).
  • Ein Steuer-/Regelverfahren für ein Wasserstoff-Einfüll-System ist bereitgestellt, das genau ermitteln kann, das eine Abweichung in einem Sensor, Wasserstoffbehälter, usw. aufgetreten ist, ohne den Zeitraum, der bei dem Einfüllen benötigt wird, mehr als notwendig in die Länge zu ziehen.
  • Ein Wasserstoff-Einfüll-System (S) umfasst ein Fahrzeug (V), das eine spezifische Information (V, MC) des Wasserstoffbehälters und detektierte Werte (T, P) von Sensoren sendet und eine Station (9), die einen Einfüllmodus basierend auf dieser Information (V, MC, P, T) ermittelt und Wasserstoff in den Wasserstoffbehälter in diesem ermittelten Einfüllmodus einfüllt. Eine Station ECU (Motorsteuergerät) (95) der Station (9) berechnet vorhergesagte Werte (T', P'),der Temperatur und des Drucks im Inneren des Wasserstoffbehälters während des Einfüllens eines Wasserstoffs basierend auf der spezifischen Information (V, MC), bestätigt fortlaufend, ob die detektierten Werte (T, P) der Sensoren und die vorhergesagten Werte (T', P') während des Einfüllens von Kraftstoff in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information ermittelt wurde, übereinstimmen und falls eine Inkonsistenz zwischen den detektierten Werten und vorhergesagten Werten bestätigt wird, unterbricht sie das Einfüllen von Kraftstoff in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information ermittelt wurde.

Claims (5)

  1. Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System, das Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter (31) einfüllt, der an einem Brennstoffzellen-Fahrzeug (V) eingerichtet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ermitteln eines Einfüllmodus, der auf einem von einem Sensor (41, 42) detektierten Wert (T, P) einer vorbestimmten physikalischen Größe in Bezug auf den Zustand von Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter (31), und einer spezifischen Information (V, MC) des Kraftstoffbehälters (31) basiert und dann, in dem dadurch ermittelten Einfüllmodus, Einfüllen von Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter (31); Vorhersagen des Werts (T', P') der physikalischen Größe während des Einfüllens eines Kraftstoffs basierend auf der spezifischen Information; und kontinuierliches Bestätigen, ob der detektierte Wert (T, P) des Sensors und der in dem Schritt des Vorhersagens vorhergesagte Wert (T', P') sich entsprechen, während des Einfüllens eines Kraftstoffes in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information (V, MC) ermittelt wurde, wobei das Einfüllen eines Kraftstoffs in dem Einfüllmodus, der basierend auf der spezifischen Information (V, MC) ermittelt wurde, in dem Schritt des Ermittelns unterbrochen wird, falls eine Inkonsistenz zwischen dem detektierten Wert (T, P) und dem vorhergesagten Wert (T', P') in dem Schritt des Bestätigens bestätigt wird.
  2. Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System nach Anspruch 1, wobei die spezifische Information einen Wert (MC) eines Parameters in Bezug auf eine Wärmeabgabecharakteristik des Kraftstoffbehälters (31) während des Einfüllens von Kraftstoff umfasst und wobei die physikalische Größe die Temperatur (T) eines Kraftstoffs innerhalb des Kraftstoffbehälters (31) ist.
  3. Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System nach Anspruch 1, wobei die spezifische Information einen Volumenwert (V) des Kraftstoffbehälters (31) umfasst, und wobei die physikalische Größe der Druck (P) im inneren des Kraftstoffbehälters ist.
  4. Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kraftstoff-Einfüll-System (S) in das Brennstoffzellen-Fahrzeug (V) und eine externe Einfüllvorrichtung (9), die Kraftstoff in das Brennstoffzellen-Fahrzeug (V) einfüllt, aufgeteilt ist, wobei das Brennstoffzellenfahrzeug (V) umfasst: den Kraftstoffbehälter (31), den Sensor (41, 42) und eine Kommunikationsvorrichtung (5), die Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf den detektierten Wert (T, P) des Sensors (41, 42) und die spezifische Information (V, MC) zu der externen Einfüllvorrichtung (9) sendet und wobei die Schritte des Ermittelns, Vorhersagens und Bestätigens auf einer Seite des Kraftstoff-Einfüll-Systems (S) durchgeführt werden.
  5. Steuer-/Regelverfahren für ein Kraftstoff-Einfüll-System nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, wobei das Kraftstoff-Einfüll-System (Sa) in das Brennstoffzellenfahrzeug (Va) und eine externe Einfüllvorrichtung (9), die Kraftstoff in das Brennstoffzellenfahrzeug (Va) einfüllt, aufgeteilt ist, wobei das Brennstoffzellenfahrzeug (Va) umfasst: den Kraftstoffbehälter (31), den Sensor (41, 42) und eine Kommunikationsvorrichtung (5), die Datensignale umfassend eine Information in Bezug auf den detektierten Wert (T, P) des Sensors (41, 42) und die spezifische Information zu der externen Einfüllvorrichtung (9) sendet, wobei die Schritte des Vorhersagens und Bestätigens auf einer Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs (Va) durchgeführt werden und wobei der Schritt des Ermittelns auf einer Seite des Kraftstoff-Einfüll-Systems (Sa) durchgeführt wird.
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