DE102017208807A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckbehälter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem absperrbaren Speicherbehälter, in welchem ein Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff unter Überdruck in der Größenordnung von 300 bar und mehr speicherbar ist, sowie mit einem Energiewandler zum Wandeln des Kraftstoffs in elektrische Energie, welche zur Versorgung eines elektromotorischen Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs vorgesehen und zumindest teilweise in einem Energiespeichereinrichtung zwischenspeicherbar ist, weiterhin mit einem elektronischen Überwachungssystem, welches in der Lage ist, einen bevorstehenden Zusammenprall des Fahrzeugs mit einem anderen Objekt mit gewisser Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein in unmittelbarer Nähe des Speicherbehälters vorgesehenes Absperrventil geschlossen wird, sobald das elektronische Überwachungssystem mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit einen bevorstehenden Zusammenprall erkennt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckbehälter und mit einem elektronischen Überwachungssystem, welches in der Lage ist, einen bevorstehenden Zusammenprall des Fahrzeugs mit einem anderen Objekt mit gewisser Wahrscheinlichkeit vorherzusagen. Hinsichtlich eines solchen Überwachungssystems wird beispielshalber auf die DE 10 2015 200 776 A1 als Stand der Technik verwiesen.
  • Eine attraktive Möglichkeit zum Ersetzen fossiler Energiequellen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen ist die Umwandlung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie, mit welcher ein elektrischer Antriebsmotor gespeist wird, insbesondere falls der Wasserstoff aus Wasser unter Verwendung regenerativer Energien gewonnen wurde. Etwas aufwändiger als die Speicherung von aus Erdöl gewonnenem Benzin oder Dieselkraftstoff stellt sich jedoch die Speicherung von Wasserstoff im Fahrzeug wegen seiner geringeren Energiedichte dar. So ist es angestrebt, gasförmigen Wasserstoff unter sehr hohem Überdruck bis in die Größenordnung von 600 bar im Kraftfahrzeug zu speichern.
  • Im Falle eines Unfalls, d.h. insbesondere eines Zusammenpralls mit einem anderen Objekt oder Fahrzeug eines mit einem solchen Druckbehälter ausgerüsteten Fahrzeugs, sollte ein Austreten von Wasserstoff in die Umgebung idealerweise vermieden werden. Aus diesem Grunde sind Fahrzeug-Druckbehälter zur Aufnahme von Wasserstoff unter hohem Druck nicht nur selbst äußerst sicher gestaltet und im Fahrzeug an möglichst sicherer Stelle verbaut, sondern es ist auch vorgesehen, ein Absperrventil, welches in einer Wasserstoff aus dem Speicher abführenden Leitung vorgesehen ist, zu schließen, wenn ein in jüngeren Kraftfahrzeugen vorhandener Crashsensor einen bereits erfolgten Unfall erkennt.
  • Es soll nun eine Maßnahme zur weiteren Steigerung der Sicherheit aufgezeigt werden. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Der Druckbehälter dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Der Druckbehälter kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Kraftstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Kraftstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie umfasst das Kraftfahrzeug mindestens ein Tankabsperrventil, das mit dem Druckbehälter fluidverbunden ist. In der Regel weist jeder Druckbehälter genau ein Tankabsperrventil auf. Gemäß der hier offenbarten Technologie wird mindestens ein Tankabsperrventil geschlossen, sobald das hier offenbarte elektronische Überwachungssystem einen Zusammenprall prognostiziert. Im Hinblick auf größtmögliche Sicherheit kann dabei bevorzugt das den Druckbehälter absperrende Tankabsperrventil in möglichst unmittelbarer Nähe des Druckbehälters vorgesehen sein, um keine weniger als der Druckbehälter selbst geschützte längere Kraftstoff-Leitung vorliegen zu haben. Das Tankabsperrventil ist das Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Behälterdruck entspricht. Das Tankabsperrventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares und insbesondere stromlos geschlossenes Ventil. Das Tankabsperrventil ist i.d.R. in ein On Tank Valve (= OTV) integriert. Das On-Tank-Valve ist die direkt an einem Ende des Druckbehälters montierte und mit dem Inneren des Druckbehälters direkt fluidverbundene Ventileinheit. In der Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet. Das Tankabsperrventil wird dann, wenn der vom elektronischen Überwachungssystem mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorhergesagte Zusammenprall nicht stattgefunden hat, baldmöglichst wieder geöffnet. Dieses Schließen und Öffnen kann dabei von der genannten elektronischen Überwachungseinheit initiiert werden.
  • Grundsätzlich bekannt sind sog. Pre-Crash-Systeme in Kraftfahrzeugen, welche anhand diverser Sensorsignale in der Lage sind, einen bevorstehenden Zusammenprall eines sich bewegenden Kraftfahrzeugs mit einem anderen Objekt oder Kraftfahrzeug zu prognostizieren, also mit hinreichender Wahrscheinlichkeit vorherzusehen oder vorherzusagen noch bevor dieser Zusammenprall tatsächlich stattfindet. Mit Hilfe solcher Systeme wird versucht, den Unfall entweder zu verhindern oder dessen Folgen zu reduzieren. Vorliegend wird in diesem Sinne nun vorgeschlagen, auch den Kraftstoff-Druckbehälter sofort abzusperren, falls ein Pre-Crash-System bzw. allgemein ein im Patentanspruch genanntes elektronisches Überwachungssystem eine hinreichende Wahrscheinlichkeit für einen bevorstehenden Zusammenprall erkennt, also einen Zusammenprall prognostiziert. Diese Prognose findet hier vor dem Zusammenprall bzw. dem Kontakt zwischen Kraftfahrzeug und Objekt statt. Jedoch muss das Kraftfahrzeug dann weiterhin bewegt werden können, nämlich einerseits um den Zusammenprall möglicherweise noch aktiv vermeiden zu können und andererseits um dann, falls der Zusammenprall doch nicht stattfindet, dem Fahrer die Weiterfahrt zu ermöglichen. Idealerweise soll nämlich der Fahrer überhaupt nicht bemerken, dass der Druckbehälter abgesperrt und damit der hier offenbarte Energiewandler nicht weiter arbeiten konnte. Diese Anforderungen können nun dadurch erfüllt werden, dass der das Fahrzeug antreibende Elektromotor von dem Energiewandler weiterhin mit elektrischer Energie versorgt wird. Ein solches Überwachungssystem kann beispielsweise ein Steuergerät umfassen, dass basierend auf Signalen eines Umfelderkennungssystems oder basierend von drahtlos übermittelten Daten prognostiziert, dass ein zukünftiger Zusammenprall des Fahrzeugs mit einem anderen Objekt unmittelbar bevorsteht. Das Umfelderkennungssystem umfasst dabei vorteilhaft eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Ultraschallsensor, Radarsensor, Lidar-Vorrichtung, und/oder Kamera-Vorrichtung. Ebenso kann aber auch jedes andere System eingesetzt werden, welches eingerichtet ist, dass Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Drahtlos übermittelte Daten können beispielsweise von einer mit Bezug auf das Kraftfahrzeug externe Recheneinheit bereitgestellt werden, die die Position vom Kraftfahrzeug und anderen Objekten auswertet und zueinander in Relation setzt. Ferner kann das Überwachungssystem Signale von Beschleunigungssensoren, anderen Notfallsystemen bzw. -assistenten verwenden.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner mindestens einen Energiewandler. Der Energiewandler kann beispielsweise ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle sein. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Kraftstoff (z.B. Wasserstoff) und Oxidationsmittel (z.B. Luft, Sauerstoff und Peroxide) in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Ein Brennstoffzellensystem umfasst i.d.R. ein Anodensubsystem, das von den brennstoffführenden Bauelementen des Brennstoffzellensystems ausgebildet wird. Ein Anodensubsystem kann mindestens einen Druckminderer, mindestens einen zum Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels führenden Anodenzuströmungspfad, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstapel, mindestens einen vom Anodenauslass des Brennstoffzellenstapels wegführenden Rezirkulationsströmungspfad, mindestens einen Wasserabscheider, mindestens ein Anodenspülventil, mindestens einen aktiven oder passiven Brennstoff-Rezirkulationsförderer, mindestens eine kraftstoffführende Leitung(sabschnitt) sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Kraftstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas. Aber es sind auch andere Energiewandler vorstellbar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft mindestens eine elektrischen Antriebsmotor kann ein Elektromotor sein, der zum Vortrieb des Kraftfahrzeuges beiträgt. Bevorzugt ist der Antriebsmotor ein Elektromotor, der durch Rekuperation elektrische Energie zur Energiespeichereinrichtung rückspeisen kann. Ebenso kann das hier offenbarte Kraftfahrzeug mehrere elektrische Antriebsmotoren umfassen.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner mindestens eine Energiespeichereinrichtung. Eine Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher sein. Zweckmäßig kann die Energiespeichereinrichtung als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC) als Energiespeichereinrichtung dienen.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner weitere elektrische Verbraucher. Solche elektrische Verbraucher können beispielsweise im Kraftfahrzeug verbaute Bauteile (Heizelemente, Kompressor eines Brennstoffzellensystems, Radio, etc) sein. Bevorzugt sind diese elektrischen Verbraucher an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen und beziehen ihre elektrische Energie vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Der Energiewandler stellt dann bevorzugt dem Bordnetz elektrische Energie bereit.
  • Gemäß dem hier offenbarten Verfahren wird das Tankabsperrventil geschlossen, sobald das Überwachungssystem einen Zusammenprall prognostiziert. Ferner wird nach der Prognose eines solchen Zusammenpralls und nach dem Schließen des Tankabsperrventils die mindestens eine Energiespeichereinrichtung, der mindestens eine Antriebsmotor und/oder der mindestens eine andere elektrische Verbraucher zumindest teilweise vom Energiewandler mit elektrischer Energie versorgt. Hierzu kann beispielsweise der Energiewandler an ein Bordnetz des Kraftfahrzeug angeschlossen sein.
  • Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls und nach dem Schließen des Tankventils der Energiewandler so lange weiterhin Kraftstoff umwandelt, bis ein Wert, der indikativ für die Menge an Kraftstoff in mindestens einem kraftstoffführenden Bauelement ist, geringer ist als ein Grenzwert. Insbesondere kann der Wert indikativ für den Druck in dem mindestens einem kraftstoffführenden Bauelement sein. Der Energiewandler kann dann solange Kraftstoff wandeln, bis der Druck in dem kraftstoffführenden Bauelement geringer ist als ein Grenzdruck. Das kraftstoffführenden Bauelement kann beispielsweise eine Komponente und/oder ein Leitungsabschnitt eines Anodensubsystems sein. Der Grenzwert für den Druck kann beispielsweise 5 bar, 2 bar, 1,5 bar oder Atmosphärendruck betragen.
  • Die hier offenbarte Technologie kann den Schritt umfassen, wonach im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls, und insbesondere nach dem Schließen des Tankabsperrventils, mindestens ein Betriebsparameter vom Energiewandler derart geändert wird, dass der Massenstrom an umzuwandelnden Kraftstoff erhöht wird. Beispielsweise kann der Energiewandler in einem Betriebspunkt werden, der bei gleicher Energiebereitstellung einen schlechteren Wirkungsgrad aufweist.
  • Die hier offenbarte Technologie kann den Schritt umfassen, wonach im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls und insbesondere nach dem Schließen des Tankabsperrventils das Hybridisierungsverhältnis von der Energiespeichereinrichtung und dem Energiewandler derart geändert wird, dass der Massenstrom an umzuwandelnden Kraftstoff nach der Prognose erhöht wird.
  • Das Hybridisierungsverhältnis gibt an, wie viel Leistung dem mindestens einen Antriebsmotor von der Energiespeichereinrichtung bzw. von dem Energiewandler bereitgestellt wird. Das Hybridisierungsverhältnis H kann beispielsweise so definiert sein, wie es in der Formel 1 gezeigt ist. H = P b a t P F C
    Figure DE102017208807A1_0001
    wobei
    • Pbat:
    die dem Antriebsmotor von der Energiespeichereinrichtung bereitgestellte Leistung; und
    PFC:
    die dem Antriebsmotor von dem Energiewandler bereitgestellte Leistung ist.
  • Insbesondere kann nach einem prognostizierten Zusammenprall die von der Energiespeichereinrichtung dem Antriebsmotor bereitgestellte elektrische Leistung verringert werden, sodass der Energiewandler mehr Kraftstoff umwandelt. Somit kann schneller der Druck in den brennstoffführenden Bauelementen verringert werden.
  • Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls, und insbesondere nach dem Schließen des Tankabsperrventils, die elektrische Energie zur Versorgung des mindestens einen elektrischen Antriebsmotors und/oder des anderen elektrischen Verbrauchers allein von der mindestens einen Energiespeichereinrichtung bereitgestellt wird, falls der Wert unterhalb vom Grenzwert liegt. Mit anderen Worten kann also nach der Umwandlung des in den kraftstoffführenden Bauelementen vorhandenen Kraftstoffs durch den Energiewandler der Energiewandler die Energieumwandlung einstellen und in den sicheren Zustand überführt werden. Beispielsweise können hierzu am Brennstoffzellenstapel oder unmittelbar benachbart zum Brennstoffzellenstapel Stapel-Absperrventile vorgesehen sein, die dann auch geschlossen werden.
  • Üblicherweise schließt sich in Kraftstoffversorgungssystemen von Kraftfahrzeugen mit Hochdruck-Druckbehältern (bspw. zur Speicherung von Wasserstoff) an den Auslass aus dem Druckbehälter ein sog. Mitteldruckbereich an, in welchem der Kraftstoff bzw. Wasserstoff unter Druckwerten in der Größenordnung von 25 bar oder 12 bar vorliegt, und an welchen sich ein Niederdruckbereich (mit Druckwerten in der Größenordnung von 4 bar oder 2 bar anschließt. Hierzu können bevorzugt zwei Druckminderer den Druck in den brennstofffürhenden Leitungen senken. Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung können nun auch solche unterschiedlichen kraftstoffführende Abschnitte der brennstofffürhenden Leitungen (z.B. von einem Anodensubsystem eines Brennstoffzellensystems), in denen im regulären Betrieb der Kraftstoff unter verschiedenen Druckwerten vorliegen kann, im Falle eines drohenden Zusammenpralls durch geeignete Ansteuerung von Ventilen voneinander getrennt werden. Damit kann verhindert werden, dass bei einer unfallbedingten, d.h. durch einen Zusammenprall verursachten Zerstörung des Niederdruckbereichs weiterer Kraftstoff aus dem Mitteldruckbereich unkontrolliert in die Umgebung gelangt. Besonders bevorzugt werden diese Abschnitte aber erst voneinander getrennt, wenn der hier offenbarte Wert unterhalb vom Grenzwert liegt.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie kann der Schritt vorgesehen sein, wonach im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls der Energiewandler in einen sicheren Zustand überführt wird, falls die Druckänderungsrate vom Druck in dem mindestens einen brennstoffführenden Bauelement höher ist als ein Druckänderungsrategrenzwert. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, falls aus irgend einem Grund ein Leitungsabriss erfolgt. Gleichsam ist vorstellbar, dass eine Fehldetektion durch eine Snapshot-Betrachtung erfolgt.
  • Weiterhin könnten im Falle eines Zusammenpralls auch Schäden am elektrischen Bordnetz oder Energienetz des Fahrzeugs auftreten und möglicherweise einen elektrischen Kurzschluss verursachen, welcher möglicherweise aus dem Niederdruckbereich oder aus dem Mitteldruckbereich austretenden Kraftstoff entzünden könnte. Um auch diese Gefahr zu minimieren kann im Falle eines (mit der genannten Pre-Crash-Sensorik erkannten) drohenden Zusammenpralls weiterhin der Energiewandler vom elektrischen Energienetz des Fahrzeugs getrennt werden.
  • Ist unglücklicherweise ein Zusammenprall von signifikanter Schwere erfolgt, so kann es hingegen empfehlenswert sein, insbesondere aus dem Druckbehälter den darin gespeicherten Kraftstoff (oder Wasserstoff) zumindest teilweise und kontrolliert in die Umgebung abströmen zu lassen. Bspw. in der DE 10 2013 226 913 A1 ist bereits beschrieben, dass in einem solchen Fall mittels eines Lagesensors festgestellt werden kann, ob das Fahrzeug nach einem Überschlag auf dem Dach liegt, wonach ein anderer Abströmweg für den abzuführenden Kraftstoff freigeschaltet ist, als wenn das Fahrzeug auf seinen Rädern steht. Diesen Prinzip weiter ausbauend wird vorliegend ergänzend vorgeschlagen, im Falle eines erfolgten Zusammenpralls von solcher Intensität, dass Kraftstoff sicherheitshalber aus dem Druckbehälter abgeleitet wird, unter Auswertung der Signale einer diese Intensität sowie den Ort des Zusammenpralls am Fahrzeug ermittelnden geeigneten Sensorik durch eine elektronische Steuereinheit veranlasst den Kraftstoff in einem möglichst weit vom Ort des Zusammenpralls entfernt liegenden Bereich des Fahrzeugs in die Umgebung abzuführen. Insbesondere ausgehend von einer Notöffnungsstelle des Druckbehälters führen in einem geeignet gestalteten Kraftfahrzeug dann Abblaseleitungen für den gasförmigen Kraftstoff an verschiedene Stellen des Fahrzeug-Aufbaus, wobei dann, wenn der Zusammenprall im Frontbereich des Kraftfahrzeugs erfolgt ist, eine in dessen Heckbereich mündende Abblaseleitung frei geschaltet wird, während im Falle eines Zusammenprall im Fzg.-Heckbereich eine in der Nähe der Fahrzeug-Front mündende Abblaseleitung genutzt werden sollte.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Pre-Crash-Erkennung. Mithilfe der Pre-Crash-Erkennung wird hier die Entnahme von Kraftstoff aus dem Behälter gestoppt, insbesondere indem das Tankventil bzw. Entnahmeventil geschlossen wird während die Brennstoffzelle weiterläuft. Sollte innerhalb einer vordefinierten Zeit der Druck in der Entnahmeleitung zu sehr abfallen, würde sich das Brennstoffzellensystem selber abschalten, insbesondere wenn die Pre-Crash-Erkennung oder das Crashsignal noch anliegen. Falls die Pre-Crash-Erkennung indes nach der vorherigen Prognose eines unmittelbar bevorstehenden Crashs wieder keinen Zusammenprall prognostiziert, kann der Energiewandler weiter betrieben werden und das Tankabsperrventil kann wieder geöffnet werden.
  • Mit der hier offenbarten Technologie lässt sich die Sicherheit eines Kraftfahrzeugs verbessern. Beispielsweise kann mit der hier offenbarten Technologie der in den kraftstoffführenden Bauelementen vorhandene Kraftstoff im Falle eines bevorstehenden Zusammenpralls reduziert werden. Falls dennoch Kraftstoff in den kraftstoffführenden Bauelementen verbleibt, kann durch Schließen etwaiger Ventile die Ausströmwahrscheinlichkeit und/oder die Ausströmmenge an Kraftstoff verringert werden. Ferner wird mit der hier offenbarten Technologie sichergestellt, dass auch nach dem Schließen des Tankabsperrventils im Brennstoffzellenstapel zwischen der Kathode und Anode im Wesentlichen Druckgleichheit herrscht, sodass es nicht zu Beschädigung des Brennstoffzellenstapels kommt. Ferner wird mit der hier offenbarten Technologie gleichsam sichergestellt, dass die vom Energiewandler erzeugte Energie von einem elektrischen Verbraucher und/oder von einer Energiespeichereinheit verbraucht bzw. zwischengespeichert wird, sodass es nicht zu einer eine Zelldegradation verursachenden Leerlaufspannung kommt.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 schematisch ein Ablaufdiagramm des hier offenbarten Verfahrens; und
    • 2 schematisch ein Brennstoffzellensystem 1 und ein Druckbehälter H2.
  • Mit dem Schritt S100 beginnt das hier offenbarte Verfahren. Im Schritt S200 wird prognostiziert, ob ein Zusammenprall des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Objekt bevorsteht. Ist dies der Fall, so geht es weiter mit dem Schritt S300. Ist dies nicht der Fall, so wird zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Schritt S100 erneut begonnen. Im Schritt S300 wird das Tankabsperrventil 211 (vgl. 2) geschlossen. Gleichzeitig wird der Energiewandler 1 im Schritt S300 weiter betrieben. Bevorzugt kann hierbei vorgesehen sein, dass der Energiewandler 1 nach der Feststellung, dass ein Zusammenprall unmittelbar bevorsteht, in einem Betriebspunkt betrieben wird, der im Vergleich zum Betriebspunkt unmittelbar vor der Feststellung einen schlechteren Wirkungsgrad aufweist, sodass sich der umgewandelte Kraftstoffmassenstrom erhöht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Hybridisierungsverhältnis nach der Feststellung so verändert wird, dass sich der umzuwandelnden Kraftstoffmassenstrom erhöht.
  • Ferner kann in einem Schritt S400 überprüft werden, ob der Druck in einem kraftstoffführenden Bauelement, beispielsweise einer Kraftstoffleitung des Anodensubsystems, geringer ist als ein Grenzdruck. Ist dies nicht der Fall, so wird weiterhin der Schritt S300 ausgeführt. Ist indes der Druck geringer als der Grenzdruck, so kann in einem Schritt S500 der Energiewandler 1 in einen sicheren Zustand überführt werden. Beispielsweise kann der Energieschalter 1 abgeschaltet werden und die Stapel-Absperrventile können geschlossen werden.
  • In der 2 ist schematisch ein Energiewandler 1 gezeigt. Der Energiewandler 1 ist hier als Brennstoffzellensystem 1 ausgeführt. Ferner ist in der 2 ein Druckbehälter H2 gezeigt, der mit einem Tankabsperrventil 211 fluidverbunden ist.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 300 der hier schematisch in eine Kathode K und eine Anode A unterteilt ist. Durch den Verdichter 410 des Kathodensubsystems wird Umgebungsluft 02 angesaugt und verdichtet, die anschließend in einem Ladeluftkühler 420 gekühlt wird. Die verdichtete Luft 02 wird über das kathodenseitige Stapel-Absperrventil 430 der Kathode K des Brennstoffzellensystems 1 zugeführt. Nach der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 verlässt das Kathodenabgas durch ein weiteres kathodenseitiges Stapel-Absperrventil 440 die Kathode K. Das Anoden-Subsystem umfasst hier einen Ejektor 234, der in einem Anodenzuströmungspfad angeordnet ist. Ferner umfasst das Anodensubsystem hier einen Rezirkulation-Strömungspfad, in dem der Rezirkulation-Förderer 236 und der Wasserabscheider 232 angeordnet sind. In der Anodenspülleitung 239 ist ferner das Anodenspülventil 238 angeordnet. Wird nun von einem hier nicht dargestellten Überwachungssystem ein Zusammenprall prognostiziert, so sendet das Überwachungssystem ein Steuersignal an das Tankabsperrventil 211, um dieses zu schließen. Gleichsam wird das Brennstoffzellensystem 1 solange weiter betrieben, bis der Brennstoff aus dem Anodensubsystem zum größten Teil durch die elektrochemische Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 umgewandelt wurde. Danach kann das Brennstoffzellensystem 1 in einen sicheren Zustand überführt werden. Hierzu können kathodenseitige und/oder anodenseitige Stapel-Absperrventile geschlossen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015200776 A1 [0001]
    • DE 102013226913 A1 [0022]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug umfasst: - mindestens einen Druckbehälter (H2) zur Speicherung von Kraftstoff; - mindestens ein Tankabsperrventil (211), das mit dem Druckbehälter (H2) fluidverbunden ist; - ein elektronisches Überwachungssystem, welches in der Lage ist, einen bevorstehenden Zusammenprall des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Objekt zu prognostizieren; und - mindestens einen Energiewandler (1) zum Wandeln des Kraftstoffs in elektrische Energie, welche zur Versorgung mindestens eines elektrischen Antriebsmotors, mindestens einer Energiespeichereinrichtung und/oder mindestens ein anderer elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei das Tankabsperrventil (211) geschlossen wird, sobald das Überwachungssystem einen Zusammenprall prognostiziert; und wobei dann nach dem Schließen des Tankabsperrventils (211) der mindestens eine Antriebsmotor, die mindestens eine Energiespeichereinrichtung und/oder der andere elektrische Verbraucher weiterhin zumindest teilweise vom Energiewandler (1) mit elektrischer Energie versorgt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls und nach dem Schließen des Tankabsperrventils (211) solange der Energiewandler (1) weiterhin Kraftstoff umwandelt, bis ein Wert, der indikativ für die Menge an Kraftstoff in mindestens einem kraftstoffführenden Bauelement ist, geringer ist als ein Grenzwert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Wert indikativ für den Druck in dem kraftstoffführenden Bauelement ist, und wobei der Energiewandler (1) solange Kraftstoff wandelt, bis der Druck in dem kraftstoffführenden Bauelement geringer ist als ein Grenzdruck.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls mindestens ein Betriebsparameter vom Energiewandler (1) derart geändert wird, dass der Massenstrom an umzuwandelnden Kraftstoff erhöht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls ein Hybridisierungsverhältnis von einer Energiespeichereinrichtung und dem Energiewandler (1) derart geändert wird, dass der Massenstrom an umzuwandelnden Kraftstoff im Falle eines Zusammenpralls erhöht wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 5, wobei im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls die elektrische Energie zur Versorgung des mindestens einen elektrischen Antriebsmotors und/oder des anderen elektrischen Verbrauchers allein von der mindestens einen Energiespeichereinrichtung bereitgestellt wird, falls der Wert unterhalb vom Grenzwert liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 6, wobei verschiedene kraftstoffführende Abschnitte, in denen im Betrieb der Kraftstoff unter verschiedenen Druckwerten vorliegt, im Falle eines drohenden Zusammenpralls durch geeignete Ansteuerung von Ventilen voneinander getrennt werden, falls der Wert unterhalb vom Grenzwert liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Falle eines prognostizierten Zusammenpralls der Energiewandler (1) in einen sicheren Zustand überführt wird, falls die Druckänderungsrate vom Druck in dem mindestens einen brennstoffführenden Bauelement höher ist als ein Druckänderungsrategrenzwert.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im Falle eines erfolgten Zusammenpralls von solcher Intensität, dass Kraftstoff sicherheitshalber aus dem Druckbehälter (H2) abgeleitet wird, von einer diese Intensität sowie den Ort des Zusammenpralls am Fahrzeug unter Auswertung einer geeigneten Sensorik ermittelnden elektronischen Steuereinheit veranlasst wird, dass der Kraftstoff in einem möglichst weit vom Ort des Zusammenpralls entfernt liegenden Bereich des Fahrzeugs in die Umgebung abgeführt wird.
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