DE102015013061A1

DE102015013061A1 - Verfahren zum Detektieren einer Verschmutzung

Info

Publication number: DE102015013061A1
Application number: DE102015013061.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baur; Felix Most
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Verschmutzung in einem Leitungssystem (5) einer Wasserstoffspeicheranlage (3) eines Fahrzeugs (1) bei der Betankung mittels einer Betankungsanlage (12), wobei die Betankung so lange erfolgt, bis das Fahrzeug (1) der Betankungsanlage (12) eine volle Wasserstoffspeicheranlage (3) oder das Erreichen einer Grenztemperatur (T_G) meldet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungszeit (t_B(n)) bis zur Rückmeldung des Fahrzeugs (1) an die Betankungsanlage (12) in dem Fahrzeug erfasst und gespeichert wird, wonach eine Auswertung der gespeicherten Betankungszeit (t_B(n)) erfolgt, um aus einer Veränderung der Betankungszeit (t_B(n)) auf eine Verschmutzung in dem Leitungssystem (5) zu schließen. Alternativ oder ergänzend dazu ist die Überwachung einer während der Betankung auftretenden Druckrampe möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfahren zum Detektieren einer Verschmutzung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 und dem Oberbegriff von Anspruch 7 näher definierten Art.
Verschmutzungen von Leitungssystemen und insbesondere in den Leitungssystemen befindlichen Filtern stellen bei der Betankung von Fahrzeugen mit Wasserstoff ein nicht unerhebliches Problem dar. Aufgrund einer solchen Verschmutzung kann es sehr schnell zu einem hohen Druckanstieg bei der Betankung kommen, welchen die Tankanlage dann als Abschaltdruck interpretieren kann. Der Betreiber des Fahrzeugs kann schlimmstenfalls davon ausgehen, dass die Betankung erfolgreich war, es befinden sich jedoch nur sehr viel geringere Mengen an Wasserstoff in der Speicheranlage als angenommen. Dies kann einerseits zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Reichweite und schlimmstenfalls zu einem Liegenbleiben des Fahrzeugs in einem Bereich, in dem keine Wasserstofftankstelle zur Verfügung steht, führen.
Um dieser Problematik entgegenzuwirken, schlägt die JP 2006-214512 eine Überwachung eines Druckprofils, insbesondere die Auswertung von Druckänderungen im Befüllstrang, vor. Der Nachteil bei dem dort beschriebenen Aufbau besteht darin, dass zur zuverlässigen Auswertung ein Vergleich der Sensorwerte der Betankungsanlage einerseits und des Fahrzeugs andererseits notwendig sind. Dies erfordert im Allgemeinen eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Betankungsanlage und dem Fahrzeug. Eine solche liegt typischerweise jedoch nicht vor, sodass das Verfahren in der Praxis nur mit einem erheblichen Aufwand zu realisieren wäre.
Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik wird ferner auf die US 2012/0267002 A1 verwiesen, welche verschiedene Parameter während eines Betankungsvorgangs auf Abnormitäten überwacht, beispielsweise Temperaturen, Durchflussmengen und Drücke.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin; ein Verfahren zum Detektieren von Verschmutzungen im Leitungssystem einer Wasserstoffspeicheranlage eines Fahrzeugs anzugeben, welches die genannten Nachteile vermeidet und mit einer einfachen unidirektionalen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Betankungsanlage auskommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 ebenso gelöst wie durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren ist es so, dass die Betankungszeit bis zur Rückmeldung vom Fahrzeug an die Betankungsanlage, dass entweder die Wasserstoffspeicheranlage des Fahrzeugs voll ist oder eine kritische Grenztemperatur erreicht worden ist, gespeichert wird. Anschließend erfolgt eine Auswertung der gespeicherten Betankungszeit über mehrere Betankungen hinweg, um aus einer Veränderung der Betankungszeit auf eine Verschmutzung in dem Leitungssystem, und hier insbesondere in einem in dem Leitungssystem optional vorhandenen Filter, zu schließen.
Der Betankungsvorgang eines Fahrzeugs mit Wasserstoff, insbesondere eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit Wasserstoff, läuft unter normalen Bedingungen typischerweise in ca. drei Minuten ab und ist im Allgemeinen gemäß SAE J2601 spezifiziert. Kommt es zu einer Verschmutzung in dem Leitungssystem, und hier insbesondere in einem in dem Leitungssystem befindlichen Filter, dann wird dies die Betankungszeit typischerweise verlängern. Die Betankungsanlage, über welche die Betankung vorgenommen wird, wird im Allgemeinen immer versuchen, den optimalen Füllgrad der Wasserstoffspeicheranlage in dem Fahrzeug zu erzielen, sofern hier keine anderen Anweisungen vorliegen, und sofern eine vorgegebene Grenztemperatur bei der Betankung nicht überschritten wird. Ist die Betankungsanlage also in der Lage den entsprechenden Druck über einen entsprechend langen Zeitraum zur Verfügung zu stellen, ohne dass das Fahrzeug eine zu hohe Grenztemperatur meldet, dann kann die Betankungszeit auch länger als die im Normalfall typischerweise vorliegenden drei Minuten dauern. Eine solche längere Betankungszeit, und insbesondere eine Erhöhung der Betankungszeit über mehrere einzelne Tankvorgänge hinweg, lässt dann den Rückschluss zu, dass der Strömungswiderstand in dem Leitungssystem sich vergrößert hat, was typischerweise aufgrund einer Verschmutzung des Leitungssystems, und insbesondere eines in dem Leitungssystem befindlichen Filters, stattfindet, sodass aus einer solchen Verlängerung der Betankungszeit auf eine Verschmutzung des Leitungssystems geschlossen werden kann.
Die die Betankung dauert – wie erwähnt – normalerweise solange an, bis die Wasserstoffspeicheranlage in dem Fahrzeug voll ist, was typischerweise durch den vorgegebenen Maximaldruck erkannt wird. Ferner kann es aber auch dazu kommen, dass die Temperatur der Wasserstoffspeicheranlage vor dem Erreichen des Maximaldrucks einen Grenzwert von beispielsweise 85°C überschritten hat, dann wird aus Sicherheitsgründen die Betankung ebenfalls beendet. Hierfür dient typischerweise, ebenso wie zur Übertragung des Signals, dass die Wasserstoffspeicheranlage in dem Fahrzeug voll ist, eine unidirektionale Kommunikation von dem Fahrzeug zur Betankungsanlage, welche im Allgemeinen über eine Infrarotschnittstelle oder ähnliches, welches in die Tankmulde des Fahrzeugs einerseits und in den Tankstutzen der Betankungsanlage bzw. eines Schlauchs der Betankungsanlage andererseits realisiert ist. Auch bezüglich der Art des Abbruchkriteriums kann die oben beschreibenen Auswertung der Betankungszeit auf eine verschmutzungsbedingte Verlängerung hin erfolgen.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee wird die Betankungszeit dabei in Abhängigkeit des Drucks in der Wasserstoffspeicheranlage beim Start der Betankung ausgewertet. In der Praxis ist es so, dass der Restinhalt in der Wasserstoffspeicheranlage, und damit der Restdruck in der Wasserstoffspeicheranlage in dem Fahrzeug, unterschiedlich groß sein wird, wenn das Fahrzeug zur Betankung kommt. Dieser Druck kann in dem Fahrzeug gemessen werden und dient dann dazu, die Betankungszeit in Abhängigkeit dieses Drucks oder in Abhängigkeit des erzielten Differenzdrucks, also typischerweise des Maximaldrucks abzüglich des Ausgangsdrucks zu speichern und auszuwerten. Unterschiedlich große Drücke beim Start der Betankung in der Wasserstoffspeicheranlage beeinflussen das Ergebnis und die Detektion einer potenziellen Verschmutzung damit nicht.
Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es nun außerdem alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Umgebungstemperatur und/oder die Temperatur in der Wasserstoffspeicheranlage beim Start der Betankung erfasst und die Betankungszeit in Abhängigkeit dieser Werte ausgewertet wird. Auch hier gilt ähnlich wie bei der Berücksichtigung des beim Start der Betankung vorliegenden Drucks die Aussage, dass die entsprechend angepassten Werte der Betankungszeit unabhängig von sich eventuell ändernden Bedingungen in der Umgebung entsprechend berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Grenztemperatur bei sehr hohen Umgebungstemperaturen und typischerweise damit einhergehenden sehr hohen Temperaturen in der Wasserstoffspeicheranlage beim Start der Betankung sehr viel schneller erreicht werden, als bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, was in der Auswertung entsprechend berücksichtigt werden kann, um keine Verschmutzung fälschlich zu detektieren.
Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren, welches unabhängig oder in Ergänzung zu dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann, ist es so, dass während der Betankung ein Druckanstieg je Zeiteinheit in dem Leitungssystem im Fahrzeug erfasst und als Steigungswert gespeichert wird, wobei eine Auswertung des gespeicherten Steigungswerts erfolgt, um aus einer Veränderung der Steigung über mehrere Betankungen hinweg auf eine Verschmutzung in dem Leitungssystem zu schließen. Eine solche Erfassung der Steigung bzw. des Gradienten des Drucks, also einer Änderung des Druckwerts innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, hat den entscheidenden Vorteil, dass dies unabhängig von Startbedingungen, wie dem Druck innerhalb des Tanks zu Beginn der Betankung, der Temperatur in der Umgebung oder dergleichen stattfinden kann. Insbesondere bei einer Betankung gemäß SAE J2601 ist es so, dass der Druck von der Betankungsanlage im Laufe der Zeit entsprechend gesteigert wird, um dem sich ebenfalls steigernden Gegendruck des zunehmend voller werdenden Tanks gerecht zu werden. Diese Drucksteigerung läuft typischerweise, bei sauberem Leitungssystem, entsprechend einer normierten Vorgabe ab, zumindest im zeitlich mittleren Bereich der Betankung. Die Steigung, vorzugsweise im zeitlich mittleren Bereich der Betankung, sodass Effekte beim Start der Betankung und kurz vor Ende der Betankung bei annähernd vollen Tanks vermieden werden können, lässt sich einfach und effizient erfassen. Über diesen Wert kann dann durch einen Vergleich mit einem zuvor erfassten und gespeicherten Wert oder auch einem fest vorgegebenen Sollwert erkannt werden, ob in dem Leitungssystem eine Verschmutzung vorliegt. Sinkt die Steigung ab, dann bedeutet dies, dass sich der Druck entsprechend langsamer aufbaut und damit auch eine längere Zeit bis zum Erreichen des Drucks, welcher einem vollen Wasserstoffspeicher entspricht, erreicht wird. Die flachere Steigung ist also ähnlich wie eine verlängerte Betankungszeit bei dem zuvor beschriebenen Verfahren ein Indikator dafür, dass in dem Leitungssystem eine unerwünschte Verschmutzung vorliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee wird die Steigung deshalb dahingehend ausgewertet, dass bei einer sich über mehrere Betankungen verringernden Steigung auf eine Verschmutzung des Leitungssystems geschlossen wird. Idealerweise kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee der Druckanstieg je Zeiteinheit im mittleren Zeitabschnitt der Betankung erfasst werden. In diesem mittleren Zeitabschnitt der Betankung verläuft der Druckanstieg idealerweise linear, während zu Beginn der Betankung und am Ende der Betankung sehr viel leichter Abweichungen von der Linearität auftreten können oder durch eine entsprechende Vorgabe, wie beispielsweise einen Druckimpuls zum Start der Betankung, zwingend auftreten. Dadurch, dass zur Ermittlung der Steigung nun der mittlere Zeitbereich der Betankung genutzt wird, lässt sich ein sehr zuverlässiger Steigungswert einfach und effizient generieren, ohne dass Korrekturberechnungen oder entsprechend hohe Toleranzen beim Vergleich der Werte notwendig sind. Dies steigert die Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei einer sehr einfachen Erfassung der Messwerte.
Die beschriebenen Verfahrenen gemäß der Erfindung lassen sich dabei unabhängig voneinander einsetzen. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee lassen sie sich jedoch auch kombinieren, sodass sowohl eine Auswertung der Betankungszeit als auch des Druckanstiegs je Zeiteinheit kombiniert wird. Eine Verschmutzung kann dann entweder über das eine oder das andere der beiden Verfahren erkannt werden, wobei dann idealerweise eine Warnmeldung generiert wird, sobald eines der Verfahren eine Verschmutzung detektiert. Die Werte des anderen Verfahrens sind dann weniger relevant.
Insbesondere kann es nun so ausgestaltet sein, dass beispielsweise sobald eines der Verfahren eine Verschmutzung anzeigt, eine erste Warnmeldung generiert wird, während eine tatsächliche Fehlermeldung mit der Aufforderung zur möglichst zeitnahen Wartung erst dann generiert wird, wenn über beide der Verfahren eine Verschmutzung erkannt worden ist. Dies macht das Verfahren außerordentlich zuverlässig und dabei vergleichsweise sensibel, sodass der Fahrer des Fahrzeuges rechtzeitig gewarnt wird, um so einem möglichen Ausfall des Fahrzeugs frühzeitig entgegenwirken zu können, indem er eine Wartung veranlasst, eine Werkstatt aufsucht oder dergleichen.
Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee in dem Leitungssystem ein Filter vorhanden sein, um eventuelle Partikel aus dem Bereich der eigentlichen Speichertanks und ihrer häufig sehr empfindlichen Ventile fernzuhalten, insbesondere um eine hohe Lebensdauer der Ventile zu ermöglichen. Wenn dieser Filter entsprechend verschmutzt wird, liegt eine über das oben genannte Verfahren einfach und effizient zu detektierende Verschmutzung des Leitungssystems vor, welche dann entsprechend erkannt werden kann, um hierauf reagieren zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
Dabei zeigen:
1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Erfassung der Verschmutzung über eine Messung der Betankungszeit;
3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Erfassung der Verschmutzung über eine Messung des Druckanstiegs je Zeiteinheit; und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm einer Weiterführung der beiden beschriebenen Verfahren.
In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen. Dieses soll bspw. über eine angedeutete Brennstoffzelle 2 mit elektrischer Antriebsleistung versorgt werden. Die Brennstoffzelle 2 bzw. ihre Anodenseite wird dabei mit Wasserstoff aus einer Wasserstoffspeicheranlage 3 versorgt. Die Wasserstoffspeicheranlage 3 umfasst in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Druckgasspeicher 4, welche bspw. mit unterschiedlichen Größen ausgebildet sein können, um diese an den im Fahrzeug verfügbaren Bauraum anzupassen. Sie sind über ein Leitungssystem 5 untereinander verbunden. Außerdem verbindet das Leitungssystem 5 die einzelnen Druckgasspeicher 4 mit einem Tankanschluss 6 im Außenbereich des Fahrzeugs. Das Leitungssystem 5 weist außerdem einen Filter 7 auf. In dem Leitungssystem 5 beziehungsweise der Wasserstoffspeicheranlage 3 befindet sich ein mit 8 bezeichneter Drucksensor, welcher mit einem elektronischen Steuergerät 10 kommuniziert. Außerdem ist eine Verbindung des Steuergeräts 10 mit einer Schnittstelle 11, bspw. einer Infrarotschnittstelle, vorhanden sein, welche eine Kommunikation von dem Fahrzeug 1 zu einer Betankungsanlage 12 ermöglicht. Ferner ist in der Wasserstoffspeicheranlage 3 ein Temperatursensor 9 angeordnet, welcher rein beispielhaft in einem der Druckgasspeicher 4 eingezeichnet ist. Auch dieser steht mit dem Steuergerät 10 in Verbindung und liefert entsprechende Daten an das Steuergerät 10.
Die Betankungsanlage 12 ist nun in der Lage, eine nach SAE J2601 „normierte” Betankung durchzuführen. Dafür ist die Betankungsanlage 12 über einen Schlauch 13 mit dem Tankanschluss 6 in an sich bekannter Art und Weise gasdicht verbunden. Die Betankung gemäß SAE J2601 läuft dabei so ab, dass die Betankungsanlage 12 zuerst einen Verbindungsdruckpuls aussendet. Anschließend erfolgt ein Leckagetest. Nach dem Leckagetest beginnt über einen sich entlang einer Rampe aufbauenden Druck die eigentliche Betankung. Nach dem Erreichen des maximalen Drucks p_max liegt der vollgefüllte Zustand der Wasserstoffspeicheranlage 3 vor. Ab hier beginnt eine Abschaltzeit, während welcher der Druck der Betankungsanlage 12 wieder zurückgefahren wird. Die Betankungsanlage 12 wird dabei immer versuchen, den optimalen Füllgrad der Wasserstoffspeicheranlage 3 zu erreichen. Dies bedeutet, dass die Betankung so lange erfolgt, bis im Normalfall der Maximaldruck p_max in der Wasserstoffspeicheranlage 3 erreicht worden ist, oder bis – und dies stellt typischerweise die Ausnahme bzw. einen Störfall dar – eine Grenztemperatur T_G von beispielsweise 85°C erreicht worden ist. In diesem Fall würde eine weitere Betankung zu einer weiteren Erhitzung der Anlage führen, was unerwünscht ist, sodass die Betankung dann abgebrochen wird.
Die normale Betankung der Wasserstoffspeicheranlage 3 des Fahrzeugs 1 wird unter normalen Bedingungen typischerweise ca. drei Minuten dauern. Diese Zeit lässt sich entsprechend messen, wie es in dem Ablaufdiagramm der 2 dargestellt ist. Die so gemessene Betankungszeit t_{B(n),gemessen} der n-ten Betankung lässt sich dann entsprechend auswerten und mit der Betankungszeit t_B(n-1) der (n – 1)-ten Betankung vergleichen. Steigt die Zeit von einer zur nächsten Betankung oder über mehrere Betankungsvorgänge hinweg sprunghaft oder kontinuierlich an, dann kann auf eine Verschmutzung des Leitungssystems 5 und insbesondere des hierin befindlichen Filters 7 angenommen werden.
Wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, wird die gemessene Betankungszeit t_{B(n),gemessen} zuerst mit der Temperatur, beispielsweise der Temperatur T, welche der Temperatursensor 9 beim Start der Betankung in der Wasserstoffspeicheranlage 3 bzw. einem der Speichertanks 4 gemessen hat, und mit dem zum Start der Betankung vorliegenden Druck t₀ entsprechend verrechnet, um so eine angepasste quasi-normierte Betankungszeit t_B(n) zu bekommen. Anschließend wird das Ende der Betankungszeit t_B(n) normalerweise aufgrund eines Erreichens des Maximaldrucks p_max oder seltener auch aufgrund Erreichens der Grenztemperatur T_G erfasst. Egal aufgrund welches Abbruchkriteriums der Betankungsvorgang beendet worden ist, wird dann die entsprechende Betankungszeit t_B(n) mit der unter dem gleichen Abbruchkriterium entstandenen Zeit t_B(n-1) des vorhergehenden Tankvorgangs, verglichen. Falls die nun aktuell vorliegende Betankungszeit t_B(n) der n-ten Betankung größer als die der vorhergehenden (n – 1)-ten Betankung ist, kann auf eine Verschmutzung geschlossen werden, wenn nicht liegt keine Verschmutzung vor und die Zeit kann für den Vergleich bei der nächsten Betankung entsprechend abgespeichert werden. Der Zähler n wird um 1 erhöht. Das Verfahren startet dann beim nächsten Betankungsvorgang von neuem. Wird dagegen eine Verschmutzung erkannt, so kann beispielsweise ein Warnhinweis auf den verschmutzten Filter ausgegeben werden, beispielsweise je nach Größe der Abweichung der Betankungszeit, ein Warnhinweis als erste Vorwarnung oder auch ein Warnhinweis als tatsächliche Warnung, welche den Fahrer zu einem zeitnahen Werkstattbesuch auffordert.
Durch eine einfache Überwachung und Messung der Betankungszeit t_{B(n),gemessen} sowie einer Anpassung an Startbedingungen und Umgebungsparameter kann also sehr leicht innerhalb des Fahrzeugs 1 selbst, ohne dass hierfür eine Kommunikation von der Betankungsanlage 12 zu dem Fahrzeug 1 notwendig wäre, eine Verschmutzung des Leitungssystems 5 bzw. des in dem Leitungssystem 5 befindlichen Filters sicher und zuverlässig festgestellt werden. Im Falle einer solchen Verschmutzung kann eine Warnmeldung an den Fahrer des Fahrzeugs 1 ausgegeben werden. Selbstverständlich können verschiedene Schwellen der Verschmutzung zu verschiedenen Schwellen der Warnung führen. Geeignete Schwellenwerte in Form von Zeitwerten können beispielsweise über das Verhältnis der Veränderung über einer Tabelle oder über einem Kennfeld gespeicherte Simulationswerte oder Erfahrungswerte vorgegeben werden. Insbesondere kann dabei bei leichter Verschmutzung eine Vorwarnung und bei stärkerer Verschmutzung eine Austauschwarnung an den Fahrer des Fahrzeugs 1 generiert werden.
In der Darstellung der 3 ist ein alternatives Verfahren dargestellt. Diesem Verfahren liegt nicht die Betankungszeit zugrunde, sondern der Druckanstieg je Zeiteinheit, also der zeitliche Druckgradient. Idealerweise wird dieser zeitlich in der Mitte des Betankungsvorgangs erfasst, um Ungenauigkeiten zu Beginn und zu Ende der Betankung nicht zu berücksichtigen. Im mittleren Zeitabschnitt der Betankung wird dann einmal oder mehrmals der Druckanstieg Δp je Zeiteinheit Δt entsprechend erfasst. Rechnerisch kann dann hieraus jeweils ein Steigungswert S_n für die aktuelle Betankung ermittelt werden (S_n = dp/dt), bei mehrmaliger Messung beispielsweise mit einer Mittelwertbildung der Einzelmessungen. Zum Vergleichen wird der Wert der vorherigen Betankung, also der (n – 1)-ten Betankung, geholt. Anschließend erfolgt ein Vergleich des aktuellen Werts der Steigung S_n mit dem Steigungswert der vorherigen Betankung S_n-1. Alternativ dazu wäre auch die Verwendung eines Steigungssollwerts für den Vergleich prinzipiell denkbar. Über eine kontinuierliche Speicherung und einen entsprechenden Vergleich mit dem zuvor vorliegenden Wert lassen sich jedoch Alterungseffekte oder dergleichen innerhalb des Systems adaptieren und führen so nicht zu „falschen” Fehlermeldungen.
Je nachdem, ob die Steigung S_n der aktuellen Betankung kleiner oder größer bzw. gleich dem vorherigen Wert ist, kann dann auf eine Verschmutzung oder keine Verschmutzung rückgeschlossen werden. Vergleichbar wie im zuvor beschriebenen Verfahren wird der aktuelle Wert im Falle dass keine Verschmutzung vorliegt dann entsprechend gespeichert und der Zähler für die Betankung erhöht. Bei der nächsten Betankung startet das Verfahren von neuem. Im Falle einer Verschmutzung kann eine Fehlermeldung generiert werden.
Die beiden beschriebenen Verfahren zur Erfassung der Verschmutzung einmal über die Betankungszeit t_B(n) oder über den Steigungswert S_n des Drucks lassen sich dabei unabhängig voneinander oder auch in Kombination miteinander verwenden. In der Darstellung der 4 sind die jeweiligen Verfahren durch eine mit t_B(n) und eine mit S_n bezeichnete Box angedeutet. Im Falle dass in beiden Verfahren eine Verschmutzung detektiert worden ist, werden diese Werte nun entweder gemeinsam oder alternativ zueinander ausgewertet. Die Auswertung kann dabei wie in der Darstellung der 4 angedeutet so erfolgen, dass diese nachfolgend und in der 4 mit Δx bezeichneten Abweichungen sich nun dahingehend auswerten lassen, dass im Falle, dass Δx sehr groß ist, also sehr viel größer als 0, beispielsweise größer als 30%, eine extreme Abweichung vorliegt. Ergänzend dazu lässt sich eine gemittelte Summe der Abweichungen betrachten und auch hier kann berücksichtigt werden, ob diese entsprechend groß ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt keine Meldung. Im nächsten Schritt wird idealerweise der Zwischenspeicher auf eine vorgegebene Anzahl von gespeicherten Messungen reduziert, beispielsweise indem ein Stapelspeicher verwendet wird, bei welchem durch das Einspeichern des n-ten Werts ein anderer Wert, beispielsweise der (n – 10)-te Wert herausfällt und entsprechend gelöscht wird. Dies spart einerseits Speicherplatz und erhöht dadurch, dass beispielsweise zur Ermittlung der durchschnittlichen Abweichung nur eine vorgegebene Zahl von beispielsweise 10 Messungen berücksichtigt werden muss, die Rechenkapazität.
Im Falle dass eine extreme Abweichung vorliegt oder die mittlere Abweichung größer als eine vorgegebene Abweichung ist, kann eine entsprechende Warnmeldung generiert werden, was in der Darstellung der 4 durch die mit Warnmeldung gekennzeichnete Box angedeutet ist. Die Warnmeldung kann dabei die Höhe der Abweichung mit berücksichtigen, um so beispielsweise zwischen einer Vorwarnung und einer Warnung zu unterscheiden. Auch ist es denkbar, im Falle dass nur eines der beiden Verfahren eine Verschmutzung erkannt hat, eine Vorwarnung auszulösen und die Warnung erst dann auszulösen, wenn beide Verfahren eine Verschmutzung erkannt haben. Alles in allem ermöglicht die in 4 dargestellte optionale Ausgestaltung einerseits eine Kombination der beiden Verfahren und andererseits eine Warnung beim Auftreten von extremen Abweichungen einerseits und beim Auftreten eines Trends zunehmender Abweichungen, was eine zunehmende schleichende Verschmutzung des Leitungssystems 5 bzw. des Filters 7 erkennen lässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-214512 [0003]
US 2012/0267002 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE J2601 [0008]
SAE J2601 [0012]
SAE J2601 [0024]
SAE J2601 [0024]

Claims

Verfahren zum Detektieren einer Verschmutzung in einem Leitungssystem (5) einer Wasserstoffspeicheranlage (3) eines Fahrzeugs (1) bei der Betankung mittels einer Betankungsanlage (12), wobei die Betankung so lange erfolgt, bis das Fahrzeug (1) der Betankungsanlage (12) eine volle Wasserstoffspeicheranlage (3) oder das Erreichen einer Grenztemperatur (T_G) meldet, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungszeit (t_B(n)) bis zur Rückmeldung des Fahrzeugs (1) an die Betankungsanlage (12) in dem Fahrzeug erfasst und gespeichert wird, wonach eine Auswertung der gespeicherten Betankungszeit (t_B(n)) erfolgt, um aus einer Veränderung der Betankungszeit (t_B(n)) über mehrere Betankungen hinweg auf eine Verschmutzung in dem Leitungssystem (5) zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungszeit (t_B(n)) in Abhängigkeit des Drucks (p₀) in der Wasserstoffspeicheranlage (3) beim Start der Betankung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungszeit (t_B(n)) in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und/oder der Temperatur (T) in der Wasserstoffspeicheranlage (3) beim Start der Betankung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldung, dass die Wasserstoffspeicheranlage (3) vollgetankt ist, anhand eines Maximaldrucks (p_max) in der Wasserstoffspeicheranlage (3) erfolgt, so lange die aktuelle Temperatur (T) unter der Grenztemperatur (T_G) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur (T_G) bei 80°C bis 90°C, bevorzugt bei 85°C, vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungszeit (t_B(n)) dahingehend ausgewertet wird, dass aus einer sich über mehrere Betankungen verlängernden Betankungszeit (t_B(n)) auf eine Verschmutzung des Leitungssystems (5) geschlossen wird.
Verfahren zum Detektieren einer Verschmutzung in einem Leistungssystem (5) einer Wasserstoffspeicheranlage (3) eines Fahrzeugs (1) bei der Betankung mittels einer Betankungsanlage (12), wobei die Betankung über eine Druck/Zeit-Rampe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betankung ein Druckanstieg je Zeiteinheit in dem Leitungssystem (5) im Fahrzeug (1) erfasst und als Steigungswert (S_n) gespeichert wird, wonach eine Auswertung des gespeicherten Steigungswerts (S_n) erfolgt, um aus einer Veränderung der Steigung (S_n) auf eine Verschmutzung in dem Leitungssystem (5) zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungswerte (S_n) dahingehend ausgewertet werden, dass bei einer sich über mehrere Betankungen hinweg verringernden Steigung (S_n) auf eine Verschmutzung des Leitungssystems (5) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanstieg je Zeiteinheit im mittleren Zeitabschnitt der Betankung erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Betankungszeit (t_B(n)) und des Druckanstiegs je Zeiteinheit kombiniert werden, sodass eine Verschmutzung des Leitungssystems (5) entweder über das eine, das andere oder beide Verfahren erkannt wird, wobei eine Warnmeldung generiert wird, sobald eines der Verfahren eine Verschmutzung detektiert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle dass eines der Verfahren eine Verschmutzung detektiert, eine Warnmeldung in Gestalt einer Vorwarnung generiert wird, wonach wenn beide Verfahren eine Verschmutzung generieren, die Warnmeldung in Form einer Warnung generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungssystem (5) wenigstens ein Filter (7) für den Wasserstoff angeordnet ist, dessen Verschmutzung über die Auswertung der Messwerte des Drucksensors (8) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankung gemäß SAE J2601 erfolgt.